• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.447-447
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• 2012

최근 생물전자공학에서 의료 산업 환경 등 많은 분야에 응용 가능한 바이오센서의 연구가 활발해지고 있다. 그 중 의료 분야에서, 수소이온 ($H^+$)의 농도 감지는 인간의 질병을 예측하는데 중요한 지표가 되며 이러한 수소이온 ($H^+$) 농도의 변화를 실시간으로 감지하기 위해 반도체를 기반으로 한 다양한 pH 센서가 제안되었다. Ion sensitive field effect transistor (ISFET), electrolyte-insulator-semiconductor (EIS)는 대표적인 반도체 pH센서로, 작은 소자 크기, 견고한 구조, 빠른 응답속도와 CMOS 공정과의 호환성이 좋다는 장점이 있다. 특히, EIS는 제조공정이 간단하고 감지막의 감지 특성 평가가 용이하기 때문에 지속적으로 연구되고 있는 pH 센서이다. 센서의 감지 특성을 평가함에 있어 감지막의 감지감도와 안정성이 우수해야 하며 이를 위해 high-k 물질이 감지막으로 사용되고 있다. 추가적으로 high-k 물질은 기존의 $SiO_2$와 $Si_3N_4$를 대신하여 높은 유전상수로 인한 고성능, 고감도 센서제작을 가능케 한다. 본 연구에서는, high-k 물질인 $HfO_2$, $Ta_2O_5$, $ZrO_2$, $Al_2O_3$를 각각 $SiO_2$ 완충막에 적층한 이단 감지막을 제작하였고, 그 특성을 기존의 $SiO_2$, $Si_3N_4$ 감지막의 감지특성과 비교하였다. pH 감지 특성을 평가해 본 결과, 기존의 $SiO_2$, $Si_3N_4$ 감지막과 비교했을 때 high-k 물질의 감지막을 갖는 EIS pH 센서에서 감지감도와 안정성 모두 우수하게 나타났다. 특히, high-k 물질 중 $HfO_2$에서 감지감도가 다소 크게 평가되었으나, 화학적 용액에 대한 안정성은 떨어졌다. 반면에 $Al_2O_3$과 $Ta_2O_5$은 화학용액에 대한 안정성 측면에서 최적의 특성을 보임을 확인하였다. 결론적으로, high-k 물질에 대한 전반적인 평가를 통하여 높은 pH 감지감도뿐만 아니라 우수한 안정성의 EIS pH 센서를 제작 할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.264-264
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• 2016

최근에 charge trap flash (CTF) 기술은 절연막에 전하를 트랩과 디트랩 시킬 때 인접한 셀 간의 간섭현상을 최소화하여 오동작을 줄일 수 있으며 낸드 플래시 메모리 소자에 적용되고 있다. 낸드 플래시 메모리는 고집적화, 대용량화와 비휘발성 등의 장점으로 인해 핸드폰, USB, MP3와 컴퓨터 등에 이용되고 있다. 기존의 실리콘 기반의 플래시 메모리 소자는 좁은 밴드갭으로 인해 투명하지 않고 고온에서의 공정이 요구되는 문제점이 있다. 따라서, 이러한 문제점을 개선하기 위해 실리콘의 대체 물질로 산화물 반도체 기반의 플래시 메모리 소자들이 연구되고 있다. 산화물 반도체 기반의 플래시 메모리 소자는 넓은 밴드갭으로 인한 투명성을 가지고 있으며 저온에서 공정이 가능하여 투명하고 유연한 기판에 적용이 가능하다. 다양한 산화물 반도체 중에서 비정질 In-Ga-Zn-O (a-IGZO)는 비정질임에도 불구하고 우수한 전기적인 특성과 화학적 안정성을 갖기 때문에 많은 관심을 받고 있다. 플래시 메모리의 고집적화가 요구되면서 절연막에 high-k 물질을 atomic layer deposition (ALD) 방법으로 적용하고 있다. ALD 방법을 이용하면 우수한 계면 흡착력과 균일도를 가지는 박막을 정확한 두께로 형성할 수 있는 장점이 있다. 또한, high-k 물질을 절연막에 적용하면 높은 유전율로 인해 equivalent oxide thickness (EOT)를 줄일 수 있다. 특히, HfOx와 AlOx가 각각 trap layer와 blocking layer로 적용되면 program/erase 동작 속도를 증가시킬 수 있으며 넓은 밴드갭으로 인해 전하손실을 크게 줄일 수 있다. 따라서 본 연구에서는 ALD 방법으로 AlOx와 HfOx를 게이트 절연막으로 적용한 a-IGZO 기반의 thin-film transistor (TFT) 플래시 메모리 소자를 제작하여 메모리 특성을 평가하였다. 제작 방법으로는, p-Si 기판 위에 열성장을 통한 100 nm 두께의 SiO2를 형성한 뒤, 채널 형성을 위해 RF sputter를 이용하여 70 nm 두께의 a-IGZO를 증착하였다. 이후에 소스와 드레인 전극에는 150 nm 두께의 In-Sn-O (ITO)를 RF sputter를 이용하여 증착하였고, ALD 방법을 이용하여 tunnel layer에 AlOx 5 nm, trap layer에 HfOx 20 nm, blocking layer에 AlOx 30 nm를 증착하였다. 최종적으로, 상부 게이트 전극을 형성하기 위해 electron beam evaporator를 이용하여 platinum (Pt) 150 nm를 증착하였고, 계면 결함을 최소화하기 위해 퍼니스에서 질소 가스 분위기, $400^{\circ}C$, 30 분의 조건으로 열처리를 했다. 측정 결과, 103 번의 program/erase를 반복한 endurance와 104 초 동안의 retention 측정으로부터 큰 열화 없이 메모리 특성이 유지되는 것을 확인하였다. 결과적으로, high-k 물질과 산화물 반도체는 고성능과 고집적화가 요구되는 향후 플래시 메모리의 핵심적인 물질이 될 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korean Magnestics Society Conference
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• 2003.12a
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• pp.92-92
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• 2003

• Korean Journal of Materials Research
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• v.4 no.2
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• pp.166-176
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• 1994

Ni base superalloys are composed of solid sohltion hardening elements(Co, Cr. Mo. W and so on) and $\gamma '$ precipitation hardening elements(A1, Ti, Nb, Ta and so on). To Improve the mechanical properties and oxidation resistanre of superalloys, rare earth elements(%r, Hf, Y and so on) are added to the inner substrate, or are used as coating materials. Their pffects on the growth rate and adhes~on of oxide are changed according to the kinds of oxides such as $AI_2O_3$ and $Cr_2O_3$. The effect of yttrium on the oxidation rate, grain size of oxide, internal structure, and crack resistance was investigated for two kinds of Ni-base superalloys. One in AF'115 superalloy containing Hf and the other is MA6000 superalloy containing $Y_2O_3$. They werr owid~zed at high temperature after yttrium surface modification using ion coater. Yttrium coating on the AF115 and MA6000 superalloys results in a marked change in the growth of the inner oxide. For AF115 superalloy, the degree of gram boundary segregation of $Cr_2O_3$, and prefer en^ tial oxidation of Hf are decreased, and the shape of inner oxidation layer was changed from triangle to plate type. For MA6000 superalloy, $Cr_2O_3$ oxide scale was transformed as outer oxidation layer of CrZOI and inner oxidation layer of $Cr_2O_3$.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.19 no.2
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• pp.141-147
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• 2010

In this study, high-k oxide films like $Al_2O_3$, $TiO_2$, $HfO_2$ were deposited on Si, $SiO_2$/Si, GaAs wafers, and then the thermal conductivity was measured by using thermo-reflectance method which utilizes the reflectance variation of the film surface produced by the periodic temperature variation. The result shows that high-k oxide films with 50 nm thickness have high thermal conductivity of 0.80~1.29 W/(mK). Therefore, effectively dissipate the heat generated in the electric circuit such as CMOS memory device, and the heat transfer changes according to the micro grain size.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.36 no.3
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• pp.298-302
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• 2023

In this paper, we discussed the effect of field plate dielectric materials such as silicon dioxide (SiO₂), aluminum oxide (Al₂O₃), and hafnium oxide (HfO₂) on the breakdown characteristics of β-Ga₂O₃ Schottky barrier diodes (SBDs). The breakdown voltage (BV) of the SBDs with a field plate was higher than that of SBDs without a field plate. The higher dielectric constant of HfO₂ contributed to the superior reduction in electric field concentration at the Schottky junction edge from 5.4 to 2.4 MV/cm. The SBDs with HfO₂ field plate showed the highest BV of 720 V, and constant specific on-resistance (R_on,sp) of 5.6 mΩ·cm², resulting in the highest Baliga's figure-of-merit (BFOM) of 92.0 MW/cm². We also investigated the effect of dielectric thickness and field plate length on BV.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.263-263
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• 2016

최근 반도체 시장에서는 저비용으로 고성능 박막 트랜지스터(TFT)를 제작하기 위한 다양한 기술들이 연구되고 있다. 먼저, 재료적인 측면에서는 비정질 상태에서도 높은 이동도와 가시광선 영역에서 투명한 특성을 가지는 산화물 반도체가 기존의 비정질 실리콘이나 저온 폴리실리콘을 대체하여 차세대 디스플레이의 구동소자용 재료로 많은 주목받고 있다. 또한, 공정적인 측면에서는 기존의 진공장비를 이용하는 PVD나 CVD가 아닌 대기압 상태에서 이루어지는 용액 공정이 저비용 및 대면적화에 유리하고 프리커서의 제조와 박막의 증착이 간단하다는 장점을 가지기 때문에 활발한 연구가 이루어지고 있다. 특히 산화물 반도체 중에서도 indium-gallium-zinc oxide (IGZO)는 비교적 뛰어난 이동도와 안정성을 나타내기 때문에 많은 연구가 진행되고 있지만, 산화물 반도체 기반의 박막 트랜지스터가 가지는 문제점 중의 하나인 문턱전압의 불안정성으로 인하여 상용화에 어려움을 겪고 있다. 따라서, 본 연구에서는 기존의 산화물 반도체의 불안정한 문턱전압의 문제점을 해결하기 위해 마이크로웨이브 열처리를 적용하였다. 또한, 기존의 IGZO에서 suppressor 역할을 하는 값비싼 갈륨(Ga) 대신, 저렴한 지르코늄(Zr)과 하프늄(Hf)을 각각 적용시켜 용액 공정 기반의 Zr-In-Zn-O (ZIZO) 및 Hf-In-Zn-O (HIZO) TFT를 제작하여 시간에 따른 문턱 전압의 변화를 비교 및 분석하였다. TFT 소자는 p-Si 위에 습식산화를 통하여 100 nm 두께의 $SiO_2$가 열적으로 성장된 기판 위에 제작되었다. 표준 RCA 세정을 진행하여 표면의 오염 및 자연 산화막을 제거한 후, Ga, Zr, Hf 각각 suppressor로 사용한 IGZO, ZIZO, HIZO 프리커서를 이용하여 박막을 형성시켰다. 그 후 소스/드레인 전극 형성을 위해 e-beam evaporator를 이용하여 Ti/Al을 5/120 nm의 두께로 증착하였다. 마지막으로, 후속 열처리로써 마이크로웨이브와 퍼니스 열처리를 진행하였다. 그 결과, 기존의 퍼니스 열처리와 비교하여 마이크로웨이브 열처리된 IGZO, ZIZO 및 HIZO 박막 트랜지스터는 모두 뛰어난 안정성을 나타냄을 확인하였다. 결론적으로, 본 연구에서 제안된 마이크로웨이브 열처리된 용액공정 기반의 ZIZO와 HIZO 박막 트랜지스터는 추후 디스플레이 산업에서 IGZO 박막 트랜지스터를 대체할 수 있는 저비용 고성능 트랜지스터로 적용될 것으로 기대된다.

• Economic and Environmental Geology
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• v.40 no.6
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• pp.727-738
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• 2007

The present study investigation the geochemical characteristics of the stream sediments in the Unbong area was conducted to enable a understanding the natural background and a prediction the prospects of geochemical disaster as a result of that bed rocks(mylonitic granites, Kim et al., 1992). We systematically collected seventy three stream sediments samples by wet sieving along the primary channels. Major, trace and rare earth element(REE) concentrations, combined with mineralogical characteristics, were determined by XRD, XRF, ICP-AES and NAA analysis methods. Major element concentrations for the stream sediments in the Unbong area were $SiO_2\;36.94{\sim}65.39wt.%,\;Al_2O_3\;10.15{\sim}21.77wt.%,\;Fe_2O_3\;3.17{\sim}10.90wt.%,\;CaO\;0.55{\sim}5.27wt.%,\;MgO\;0.52{\sim}4.94wt.%,\;K_2O\;1.38{\sim}4.54wt.%,\;Na_2O\;0.49{\sim}3.36wt.%,\;TiO_2\;0.39{\sim}1.27wt.%,\;MnO\;0.04{\sim}0.22wt.%,\;P_2O_5\;0.08{\sim}0.54wt.%$. Trace and REE concentrations for the stream sediments were $Cu\;4.8{\sim}134ppm,\;Pb\;24.2{\sim}82.5ppm,\;Sr\;95.9{\sim}739ppm,\;V\;19.9{\sim}124ppm,\;Zr\;52.9{\sim}145ppm,\;Li\;25.2{\sim}3.3ppm,\;Co\;3.87{\sim}50.0ppm,\;Cr\;17.4{\sim}234ppm,\;Hf\;3.93{\sim}25.2ppm,\;Sc\;4.60{\sim}20.6ppm,\;Th\;3.82{\sim}36.9ppm,\;Ce\;45.7{\sim}243ppm,\;Eu\;0.89{\sim}2.69ppm,\;Yb\;1.42{\sim}5.18ppm$. According to the comparison of average major element concentrations, CaO, $Na_2O\;and\;K_2O$ contents are higher in stream sediments than in bed rocks(mylonitic granites, Kim et al., 1992) $Al_2O_3\;and\;SiO_2$ contents show good correlation both stream sediments and bed rocks(mylonitic granites, Kim et al., 1992). Yb and Eu in the stream sediments show a positive correlation with $SiO_2$. In contrast, the stream sediments display a negative correlation.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• v.8 no.2
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• pp.101-106
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• 2017

$Li_2SiO_3$ was used as a coating material to improve the electrochemical performance of $Li[Ni_{0.8}Co_{0.15}Al_{0.05}]O_2$. $Li_2SiO_3$ is not only a stable oxide but also an ionic conductor and can, therefore, facilitate the movement of lithium ions at the cathode/electrolyte interface. The surface of the $Li_2SiO_3$-coated $Li[Ni_{0.8}Co_{0.15}Al_{0.05}]O_2$ was covered with island-type $Li_2SiO_3$ particles, and the coating process did not affect the structural integrity of the $Li[Ni_{0.8}Co_{0.15}Al_{0.05}]O_2$ powder. The $Li_2SiO_3$ coating improved the discharge capacity and rate capability; moreover, the $Li_2SiO_3$-coated electrodes showed reduced impedance values. The surface of the lithium-ion battery cathode is typically attacked by the HF-containing electrolyte, which forms an undesired surface layer that hinders the movement of lithium ions and electrons. However, the $Li_2SiO_3$ coating layer can prevent the undesired side reactions between the cathode surface and the electrolyte, thus enhancing the rate capability and discharge capacity. The thermal stability of $Li[Ni_{0.8}Co_{0.15}Al_{0.05}]O_2$ was also improved by the $Li_2SiO_3$ coating.

• Proceeding of EDISON Challenge
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• 2013.04a
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• pp.260-263
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• 2013

A semiconducting single-walled carbon nanotube (SWCNT) field-effect transistor (FET) in a top-gate model was constructed. The effect of different high-${\kappa}$ dielectric materials ($Al_2O_3$, $HfO_2$ and HfSiON) and various temperatures with a wide range from 50K to 500K on the performance of such nominal device were investigated. Several key device parameters including the on/off ratio of the current, transconductance ($g_m$), subthreshold swing, and carrier mobility were used to evaluate the device performance. The simulated results fit well with the experiment results previously published.