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Effect of DC bias on structure of hydrogenated amorphous silicon and microcrystalline silicon

  • 이윤정;주성재;임승현;윤의준
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2000년도 제18회 학술발표회 논문개요집
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    • pp.84-84
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    • 2000
  • 수소화된 비정질 실리콘(a-Si:H)과 미세결정질 실리콘 ($\mu$c-Si:H)은 저온.건식 공정인 PECVD로 값싼 유리 기판을 사용하여 넓은 면적에 증착이 가능하다는 큰 장점으로 인해 광전소자(photovoltaic device)와 박막 트랜지스터(TFTs)등에 폭넓게 응용되어 왔으며 최근에는 nm 크기의 실리콘 결정(nc-Si)에서 가시광선 영역의 발광 현상이 발견됨에 따라 광소자로서의 특성을 제어하기 위해서는 성장 조건과 공정 변수에 따른 구조 변화에 대한 연구가 선행되어야 한다. 본 연구에서는 UHV-ECR-PECVD 법을 이용하여 H2로 희석된 SiH4로부터 a-Si:H과 $\mu$c-Si:H를 증착하였다. 그림 1은 SiH4 20sccm/H2 50sccm/25$0^{\circ}C$에서 기판의 DC bias를 변화시키면서 박막을 증착시킬 때 나타나는 박막의 구조 변화를 raman spectrum의 To phonon peak의 위치와 반가폭의 변화로 나타낸 것이다. 비정질 실리콘 박막은 DC bias를 증가시킴에 따라 무질서도가 증가하다가 어떤 critical DC bias에서 최대치를 이룬후 다시 질서도가 증가한다. 이온의 충격력에 의해 박막내에 응력이 축적되면 박막의 에너지 상태가 높아지고 이 축적된 응력이 ordering에 대한 에너지 장벽을 넘을 수 있을 만큼 커지게 되면 응력이 풀리면서 ordering이 가능해지는 것으로 생각된다. 그림 2는 수소 결합 형태의 변화이다. 박막의 무질서도가 증가할 경우 알려진 바와 같이 2000cm-1근처의 peak은 감소하고 2100cm-1 부근이 peak이 증가하는 현상을 보였다. 본 논문에서는 여러 공정 변수, 특히 DC bias에 따르는 박막의 구조 변화와 다른 성장 조건(온도, 유량비)이 critical DC bias나 결정화, 결정성 등에 미치는 영향에 대한 분석결과를 보고하고자 한다.등을 이용하여 광학적 밴드갭, 광흡수 계수, Tauc Plot, 그리고 파장대별 빛의 투과도의 변화를 분석하였으며 각 변수가 변화함에 따라 광학적 밴드갭의 변화를 정량적으로 조사함으로써 분자결합상태와 밴드갭과 광 흡수 계수간의상관관계를 규명하였고, 각 변수에 따른 표면의 조도를 확인하였다. 비정질 Si1-xCx 박막을 증착하여 특성을 분석한 결과 성장된 박막의 성장률은 Carbonfid의 증가에 따라 다른 성장특성을 보였고, Silcne(SiH4) 가스량의 감소와 함께 박막의 성장률이 둔화됨을 볼 수 있다. 또한 Silane 가스량이 적어지는 영역에서는 가스량의 감소에 의해 성장속도가 둔화됨을 볼 수 있다. 또한 Silane 가스량이 적어지는 영역에서는 가스량의 감소에 의해 성장속도가 줄어들어 성장률이 Silane가스량에 의해 지배됨을 볼 수 있다. UV-VIS spectrophotometer에 의한 비정질 SiC 박막의 투과도와 파장과의 관계에 있어 유리를 기판으로 사용했으므로 유리의투과도를 감안했으며, 유리에 대한 상대적인 비율 관계로 투과도를 나타냈었다. 또한 비저질 SiC 박막의 흡수계수는 Ellipsometry에 의해 측정된 Δ과 Ψ값을 이용하여 시뮬레이션한 결과로 비정질 SiC 박막의 두께를 이용하여 구하였다. 또한 Tauc Plot을 통해 박막의 optical band gap을 2.6~3.7eV로 조절할 수 있었다. 20$0^{\circ}C$이상으로 증가시켜도 광투과율은 큰 변화를 나타내지 않았다.부터 전분-지질복합제의 형성 촉진이 시사되었다.이것으로 인하여 호화억제에 의한 노화 방지효과가 기대되었지만 실제로 빵의 노화는 현저히 진행되었다. 이것은 quinua 대체량 증가에 따른 반죽의 안정성이 저하되어 버린 것으로 생각되어진다. 더욱이 lipase를 첨가하면 반죽이 분화하는 경향이 보여졌지만 첨가량 75ppm에 있어서 상당히 비용적의 증대가 보였다. 이것은 lipase의 가수분해에 의해

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자장 강화된 유도결합형 플라즈마를 이용한 TFT-LCD용 Al-Nd 박막의 식각 특성 개선에 관한 연구

  • 한혜리;이영준;오경희;홍문표;염근영
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2000년도 제18회 학술발표회 논문개요집
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    • pp.195-195
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    • 2000
  • TFT-LCD의 제조공정은 박막층의 식각 공정에 대해 기존의 습식 공정을 대치하는 건식식각이 선호되고 있다. 건식 식각 공정은 반도체 공저에 응용되면서 소자의 최소 선폰(CD)이 감소함에 따라 유도결합셩 프라즈마를 비롯한 고밀도 플라즈마 이용한 플라즈마 장비 사용이 증가하는 추세이다. 여기에 평판디스플레이의 공정을 위해서는 대면적과 사각형 기판에 대한 균일도를 보장할 수 있는 고밀도의 균일한 플라즈마 유지가 중요하다. 본 실험에서는 자장강화된 유도결합형 플라즈마의 플라즈마 밀도 및 균일도를 살펴보고 TFT-LCD에 gate 전극으로 사용되는 Al-Nd 박막의 식각을 통하여 식각균일도와 식각속도 및 식각 선택도 등의 건식 식각 특성을 보고자 한다. 영구자석 및 전자석의 설치는 사각형의 유도결합형 플라즈마는 소형 영구자석을 배열하여 부착하였으며, 외부에는 chamber와 같이 사각형태의 전자석을 500mm$\times$500mm의 크기를 갖는 z축 방향의 Helmholtz형으로 제작하였다. 더. 영구자석 배열에 대해서는 자석간의 거리와 세기 변화를 조합하여 magnetic cusping의 변화를 주었으며 전자석의 세기는 전류값을 기준으로 변화시켜 보았다. 실험을 통하여 플라즈마 균일도를 5% 이하로 개선하고 이러한 균일도를 유지하며 플라즈마 밀도를 높일 수 있는 조건을 찾을 수 있었다. 이러한 적합화된 조건에서 저장강화된 유도결합형 프라즈마를 Al-Nd 박막 식각에 응용한 결과, Al-Nd의 식각속도 및 식각 선택도는 유도결합형 프라즈마에 비해 크게 증가하였으며, 식각균일도가 개선되는 것을 관찰하였다. 또한 electrostatic probe(Hiden, Analytical)를 이용하여 Al-Nd 식각에 사용된 반응성 식각가스에 대한 저장강화된 유도결합형 플라즈마의 특성 분석을 수행하였다.c recoil detection, Rutherford backscattering spectroscopy, X-ray diffraction, secondary electron microscopy, atomic force microscoy, $\alpha$-step, Raman scattering spectroscopu, Fourier transform infrared spectroscopy 및 micro hardness tester를 이용하여 기판 bias 전압이 DLC 박막의 특성에 미치는 영향을 조사하였다. 분석결과 본 연구에서 제작된 DLC 박막은 탄소와 수소만으로 구성되어 있으며, 비정질 상태임을 알 수 있었다. 기판 bias 전압의 증가에 따라 박막의 두께가 감소됨을 알 수 있었고, -150V에서는 박막이 거의 만들어지지 않았으며, -200V에서는 기판 표면이 식각되었다. 이것은 기판 bias 전압과 ECR 플라즈마에 의한 이온충돌 효과 때문으로 판단되며, 150V 이하에서는 증착되는 양보다 re-sputtering 되는 양이 더 많을 것으로 생각된다. 기판 bias 전압을 증가시킬수록 플라즈마에 의한 이온충돌 현상이 두드러져 탄소와 결합하고 있던 수소원자들이 떨어져 나가는 탈수소화 (dehydrogenation) 현상을 확인할 수 있었으며, 이것은 C-H 결합에너지가 C-C 결합이나 C=C 결합보다 약하여 수소 원자가 비교적 해리가 잘되므로 이러한 현상이 일어난다고 판단된다. 결합이 끊어진 탄소 원자들은 다른 탄소원자들과 결합하여 3차원적 cross-link를 형성시켜 나가면서 내부 압축응력을 증가시키는 것으로 알려져 있으며, hardness 시험 결과로 이것을 확인할 수 있었다. 그리고 표면거칠기는 기판 bias 전압을 증가시킬수록 더 smooth 해짐을 확인하였다.인하였다.을 알 수 있

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대학 실험실에서의 유기화합물 노출에 의한 건강위험성 평가에 관한 연구 (A Study on Health Risk Assessment by Exposure to Organic Compounds in University Laboratory)

  • 심상효;원정일;전하섭;김도원
    • 한국학교ㆍ지역보건교육학회지
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    • 제22권4호
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    • pp.49-60
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    • 2021
  • Objectives: Laboratories have various latent physical, chemical, biological, and ergonomical factors according to the diversification and fusion of research and development activities. This study aims to investigate the chemical exposure concentrations of college laboratories and evaluate their health risks, and use them as basic data to promote the health of college students. Methods: The sampling and analysis of harmful chemicals in the air in laboratories were performed using Method 1500 of the U.S. National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH)의 Method 1500. The harmful chemicals in the laboratories were divided into carcinogenic and non-carcinogenic chemicals. Risk assessment was performed using the cancer risk (CR) for carcinogenic chemicals and using the hazard index (HI) for non-carcinogenic chemicals. Results: The harmful chemicals in college laboratories consisted of acetone, diethyl ether, methylene chloride, n-hexane, ethyl acetate, chloroform, tetrahydrofuran, toluene, and xylenes. They showed the highest concentrations in laboratories A (acetone 0.001~2.34ppm), B (chloroform 0.95~6.35ppm), C (diethyl ether 0.08~8.68ppm), and D (acetone 0.07~14.96ppm). The risk assessment result for non-carcinogenic chemicals showed that the HI of methylene chloride was 2.052 for men and 2.333 for women, the HI of N-hexane was 4.442 for men and 5.05 for women. Thus, the HI values were higher than 1. The risk of carcinogenic chemicals is determined by an excess cancer risk (ECR) value of 1.0×10-5, which means that one in 100,000 people has a cancer risk. The ECRs of chloroform exceeded 1.0×10-5 for both men and women, indicating the possibility of cancer risk. Conclusion: College laboratories showed the possibility of non-carcinogenic health risks for methylene chloride, n-hexane, tetrahydrofuran (THF), toluene, and xylenes, and carcinogenic health risks for chloroform, methylene chloride. However, this study used the maximum values of measurements to determine the worst case, and assumed that the subjects were exposed to the corresponding concentrations continuously for 8 hours per day for 300 days per year. In consideration of the nature of laboratory environment in which people are intermittently exposed, rather than continuously, to the chemicals, the results of this study has an element of overestimation.

Indoor Exposure and Health Risk of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) via Public Facilities PM2.5, Korea (II)

  • Kim, Ho-Hyun;Lee, Geon-Woo;Yang, Ji-Yeon;Jeon, Jun-Min;Lee, Woo-Seok;Lim, Jung-Yun;Lee, Han-Seul;Gwak, Yoon-Kyung;Shin, Dong-Chun;Lim, Young-Wook
    • Asian Journal of Atmospheric Environment
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    • 제8권1호
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    • pp.35-47
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    • 2014
  • The purpose of the study is to evaluate the pollution level (gaseous and particle phase) in the public facilities for the PAHs, non-regulated materials, forecast the risk level by the health risk assessment (HRA) and propose the guideline level. PAH assessments through sampling of particulate matter of diameter < 2.5 ${\mu}m$ ($PM_{2.5}$). The user and worker exposure scenario for the PAHs consists of 24-hour exposure scenario (WIES) assuming the worst case and the normal exposure scenario (MIES) based on the survey. This study investigated 20 PAH substances selected out of 32 substances known to be carcinogenic or potentially carcinogenic. The risk assessment applies major toxic equivalency factor (TEF) proposed from existing studies and estaimates individual Excess Cancer Risk (ECR). The study assesses the fine dusts ($PM_{2.5}$) and the exposure levels of the gaseous and particle PAH materials for 6 spots in each 8 facility, e.g. underground subway stations, child-care facilities, elderly care facilities, super market, indoor parking lot, terminal waiting room, internet caf$\acute{e}$ (PC-rooms), movie theater. For internet caf$\acute{e}$ (PC-rooms) in particular, that marks the highest $PM_{2.5}$ concentration and the average concentration of 10 spots (2 spots for each cafe) is 73.3 ${\mu}g/m^3$ (range: 6.8-185.2 ${\mu}g/m^3$). The high level of $PM_{2.5}$ seen in internet cafes was likely due to indoor smoking in most cases. For the gaseous PAHs, the detection frequency for 4-5 rings shows high and the elements with 6 rings shows low frequency. For the particle PAHs, the detection frequency for 2-3 rings shows low and the elements with 6 rings show high frequency. As a result, it is investigated that the most important PAHs are the naphthalene, acenaphthene and phenanthrene from the study of Kim et al. (2013) and this annual study. The health risk assessment demonstrates that each facility shows the level of $10^{-6}-10^{-4}$. Considering standards and local source of pollution levels, it is judged that the management standard of the benzo (a)pyrene, one of the PAHs, shall be managed with the range of 0.5-1.2 $ng/m^3$. Smoking and ventilation were considered as the most important PAHs exposure associated with public facility $PM_{2.5}$. This study only estimated for inhalation health risk of PAHs and focused on the associated cancer risk, while multiple measurements would be necessary for public health and policy.

탄소계 경질 박막의 연구 및 산업 적용 동향 (Trend in Research and Application of Hard Carbon-based Thin Films)

  • 이경황;박종원;양지훈;정재인
    • 한국표면공학회:학술대회논문집
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    • 한국표면공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.111-112
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    • 2009
  • Diamond-like carbon (DLC) is a convenient term to indicate the compositions of the various forms of amorphous carbon (a-C), tetrahedral amorphous carbon (ta-C), hydrogenated amorphous carbon and tetrahedral amorphous carbon (a-C:H and ta-C:H). The a-C film with disordered graphitic ordering, such as soot, chars, glassy carbon, and evaporated a-C, is shown in the lower left hand corner. If the fraction of sp3 bonding reaches a high degree, such an a-C is denoted as tetrahedral amorphous carbon (ta-C), in order to distinguish it from sp2 a-C [2]. Two hydrocarbon polymers, that is, polyethylene (CH2)n and polyacetylene (CH)n, define the limits of the triangle in the right hand corner beyond which interconnecting C-C networks do not form, and only strait-chain molecules are formed. The DLC films, i.e. a-C, ta-C, a-C:H and ta-C:H, have some extreme properties similar to diamond, such as hardness, elastic modulus and chemical inertness. These films are great advantages for many applications. One of the most important applications of the carbon-based films is the coating for magnetic hard disk recording. The second successful application is wear protective and antireflective films for IR windows. The third application is wear protection of bearings and sliding friction parts. The fourth is precision gages for the automotive industry. Recently, exciting ongoing study [1] tries to deposit a carbon-based protective film on engine parts (e.g. engine cylinders and pistons) taking into account not only low friction and wear, but also self lubricating properties. Reduction of the oil consumption is expected. Currently, for an additional application field, the carbon-based films are extensively studied as excellent candidates for biocompatible films on biomedical implants. The carbon-based films consist of carbon, hydrogen and nitrogen, which are biologically harmless as well as the main elements of human body. Some in vitro and limited in vivo studies on the biological effects of carbon-based films have been studied [$2{\sim}5$].The carbon-based films have great potentials in many fields. However, a few technological issues for carbon-based film are still needed to be studied to improve the applicability. Aisenberg and Chabot [3] firstly prepared an amorphous carbon film on substrates remained at room temperature using a beam of carbon ions produced using argon plasma. Spencer et al. [4] had subsequently developed this field. Many deposition techniques for DLC films have been developed to increase the fraction of sp3 bonding in the films. The a-C films have been prepared by a variety of deposition methods such as ion plating, DC or RF sputtering, RF or DC plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD), electron cyclotron resonance chemical vapor deposition (ECR-CVD), ion implantation, ablation, pulsed laser deposition and cathodic arc deposition, from a variety of carbon target or gaseous sources materials [5]. Sputtering is the most common deposition method for a-C film. Deposited films by these plasma methods, such as plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) [6], are ranged into the interior of the triangle. Application fields of DLC films investigated from papers. Many papers purposed to apply for tribology due to the carbon-based films of low friction and wear resistance. Figure 1 shows the percentage of DLC research interest for application field. The biggest portion is tribology field. It is occupied 57%. Second, biomedical field hold 14%. Nowadays, biomedical field is took notice in many countries and significantly increased the research papers. DLC films actually applied to many industries in 2005 as shown figure 2. The most applied fields are mold and machinery industries. It took over 50%. The automobile industry is more and more increase application parts. In the near future, automobile industry is expected a big market for DLC coating. Figure 1 Research interests of carbon-based filmsFigure 2 Demand ratio of DLC coating for industry in 2005. In this presentation, I will introduce a trend of carbon-based coating research and applications.

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EC 항공여객보상규칙상 특별한 사정의 의미와 판단기준 - 2008년 EU 사법재판소 C-549/07 (Friederike Wallentin-Hermann v Alitalia) 사건을 중심으로 - (The Meaning of Extraordinary Circumstances under the Regulation No 261/2004 of the European Parliament and of the Council)

  • 김영주
    • 항공우주정책ㆍ법학회지
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    • 제29권2호
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    • pp.109-134
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    • 2014
  • 본 논문은 국내 선행연구가 아직 이루어지지 않은 2008년 EU 사법재판소의 Friederike Wallentin-Hermann v Alitalia 판결을 검토하고, EU의 항공여객보상에 관한 EC 261/2004 규칙 제5조 제3항의 특별한 사정의 의미와 판단기준을 분석한 논문이다. EC 261/2004 규칙상 특별한 사정의 의미와 그 범위는 항공운송인의 여객보상책임을 면제한다는 측면에서 매우 중요한 의의를 갖는다. 그러나 EC 261/2004 규칙의 문면상 특별한 사정의 법리해석이 명확하지 않기 때문에 이를 구체적으로 파악하기가 쉽지 않다는 문제가 있다. 2008년의 Friederike Wallentin-Hermann v Alitalia 판결에서는 이에 대한 일정한 판단기준을 설정하였다는 점에서 지금까지 많은 사례들에서 확립된 선례로 인용되고 있다. 다만 그 이론구성에 관하여는 다음과 같은 2가지의 문제점이 있다. 첫째, 본건 항공기의 기술적 문제는 EC 261/2004 규칙 전문 (14)에서 특별한 사정의 예시로 들고 있는 '예상치 못한 안전운항상의 문제'와 관련된 것이다. 그러나 EU 사법재판소는 예상치 못한 안전운항상의 의미나 그 유형에 관하여는 아무런 언급이 없고, 본건 기술적 문제를 항공운송인의 통상적인 고유한 업무라는 측면에서 강조하고 있다. 항공기의 기술적 문제, 본건에서 문제된 엔진터빈의 복합적 결함은 안전한 항공운항의 장애요인으로, 안전운항상의 문제가 명확하다. 또한 항공운송인은 실제로 항공정비에 관해 법적인 정기검사를 시행해 오고 있었으나, 예상치 못한 엔진터빈 문제로 결항이라는 예상치 못한 사정이 발생된 것이다. 또한 수차례의 항공정비에 의해서는 발견되지 않는 기술적 문제가 비행기 이륙 직전, 항공기 기장에 의해 기술적 문제로 발견되는 경우에는 특별한 사정으로 판단될 수 있는 것은 아닌가 하는 의문도 제기된다. 만약 이러한 점들이 EC 261/2004 규칙 제5조 제3항의 특별한 사정이 아니라면, 무엇이 특별한 사정으로 포섭될 수 있는지 명확하게 단언하기 어려울 것이 다. 즉, 이와 같은 논리전개에 따른다면, 본건 기술적 문제는 EC 261/2004 규칙 제5조 제3항의 특별한 사정으로 판단할 여지도 있다는 점이다. 이에 대한 판단 자체를 유보한 사법재판소의 판시사항은 문제가 있다고 본다. 둘째, EU 사법재판소는 기술적 문제의 발생빈도 자체만으로는 EC 261/2004 규칙 제5조 제3항의 특별한 사정의 존재 여부를 결정짓는 요소로 판단할 수 없다고 설명하고 있는데, 이에 대하여도 의문이 제기된다. 본건 기술적 문제의 발생빈도 횟수가 만약 극도의 비정상적인 패턴으로 발생하는 경우라면, 이를 단순히 통상적 고유업무의 범위에서만 파악할 수 있겠느냐 하는 점이다. 즉, 항공정비와 같은 기술적 문제를 해결하고자 할 때, 항공운송인이 모든 주의를 기울여 합리적인 조치를 취했음에도, 비정상적인 발생빈도의 형태로 기술적 문제가 발생하는 경우라면, 이는 특별한 사정에 해당될 수도 있게 된다. 예컨대, 평균이상의 발생빈도라는 것이 추후에 항공기의 제조상 결함과 같은 문제로 판명될 수도 있으며, 기계적 설비의 운용상 발생할 수 있는 숨은 결함으로 인해 다발적인 기술적 문제가 발생할 수도 있다. 본 사안에서 EU 사법재판소는 평균적인 발생빈도와 본건 기술적 문제의 발생빈도 간의 특이성 규명 나아가 발생빈도로 인해 특별한 사정을 구성하게 되는 실질적인 요소 및 과정 등에 대하여 상세하게 검토하지 않았다. 리딩케이스로 취급되는 본 판결의 해석론 치고는 다소 아쉬운 점이라 볼 수 있겠다.