• Applied Microscopy
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• v.38 no.4
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• pp.279-284
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• 2008

The phase change materials have been extensively used as an optical rewritable data storage media utilizing their phase change properties. Recently, the phase change materials have been spotlighted for the application of non-volatile memory device, such as the phase change random access memory. In this work, we have investigated the crystallization behavior and microstructure analysis of In-Sb-Te (IST) thin films deposited by RF magnetron sputtering. Transmission electron microscopy measurement was carried out after the annealing at $300^{\circ}C$, $350^{\circ}C$, $400^{\circ}C$ and $450^{\circ}C$ for 5 min. It was observed that InSb phases change into $In_3SbTe_2$ phases and InTe phases as the temperature increases. It was found that the thickness of thin films was decreased and the grain size was increased by the bright field transmission electron microscopy (BF TEM) images and the selected area electron diffraction (SAED) patterns. In a high resolution transmission electron microscopy (HRTEM) study, it shows that $350^{\circ}C$-annealed InSb phases have {111} facet because the surface energy of a {111} close-packed plane is the lowest in FCC crystals. When the film was heated up to $400^{\circ}C$, $In_3SbTe_2$ grains have coherent micro-twins with {111} mirror plane, and they are healed annealing at $450^{\circ}C$. From the HRTEM, InTe phase separation was occurred in this stage. It can be found that $In_3SbTe_2$ forms in the crystallization process as composition of the film near stoichiometric composition, while InTe phase separation may take place as the composition deviates from $In_3SbTe_2$.

• Proceedings of the Korea Crystallographic Association Conference
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• 2002.11a
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• pp.45-47
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• 2002

반도체 소자의 고집적화 및 고속화가 요구됨에 따라 MOSFET 구조의 게이트 절연막으로 사용되고 있는 SiO₂ 박막의 두께를 감소시키려는 노력이 이루어지고 있다. 0.1㎛ 이하의 소자를 위해서는 15Å 이하의 두께를 갖는 SiO₂가 요구된다. 하지만 두께감소는 절연체의 두께와 지수적인 관계가 있는 누설전류를 증가시킨다[1-3]. 따라서 같은 게이트 개패시턴스를 유지하면서 누설전류를 감소시키기 위해서는 높은 유전상수를 갖는 두꺼운 박막이 요구되는 것이다. 그러므로 약 25정도의 높은 유전상수를 갖고 5.2～7.8 eV 정도의 비교적 높은 bandgap을 갖으며, 실리콘과 열역학적으로 안정한 물질로 알려진 HfO2[4-5]가 최근 큰 관심을 끌고 있다. 본 연구에서는 HfO₂ 박막을 실제 소자에 적용하기 위하여 전극 및 열처리에 따른 HfO₂ 박막의 미세구조 및 전기적 특성에 관한 연구를 수행하였다. 이를 위해, HfO₂ 박막을 reactive DC magnetron sputtering 방법으로 증착하고, XRD, TEM, XPS를 사용하여 ZrO₂ 박막의 미세구조를 관찰하였으며, MOS 캐패시터 구조의 C-V 및 I-V 특성을 측정하여 HfO₂ 박막의 전기적 특성을 관찰하였다. HfO₂ 타겟을 스퍼터링하면 Ar 스퍼터링에 의해 에너지를 가진 산소가 기판에 스퍼터링되어 Si 기판과 반응하기 때문에 HfO₂ 박막 형성과 더불어 Si 기판이 산화된다[6]. 그래서 HfO₂같은 금속 산화물 타겟 대신에 순수 금속인 Hf 타겟을 사용하고 반응성 기체로 O₂를 유입시켜 타겟이나 시편위에서 high-k 산화물을 만들면 SiO/sub X/ 계면층을 제어할 수 있다. 이때 저유전율을 갖는 계면층은 증착과 열처리 과정에서 형성되고 특히 500℃ 이상에서 high-k/Si를 열처리하면 계면 SiO₂층은 증가하는 데, 이것은 산소가 HfO₂의 high-k 박막층을 뚫고 확산하여 Si 기판을 급속히 산화시키기 때문이다. 본 방법은 증착에 앞서 Si 표면을 희석된 HF를 이용해 자연 산화막과 오염원을 제거한 후 Hf 금속층과 HfO₂ 박막을 직류 스퍼터링으로 증착하였다. 우선 Hf 긍속층이 Ar 가스 만의 분위기에서 증착되고 난 후 공기중에 노출되지 않고 연속으로 Ar/O₂ 가스 혼합 분위기에서 반응 스퍼터링 방법으로 HfO₂를 형성하였다. 일반적으로 Si 기판의 표면 위에 자연적으로 생기는 비정질 자연 산화막의 두께는 10～15Å이다. 그러나 Hf을 증착한 후 단면 TEM으로 HfO₂/Si 계면을 관찰하면 자연 산화막이 Hf 환원으로 제거되기 때문에 비정질 SiO₂ 층은 관찰되지 않았다. 본 실험에서는 HfO2의 두께를 고정하고 Hf층의 두께를 변수로 한 게이트 stack의 물리적 특성을 살펴보았다. 선증착되는 Hf 금속층을 0, 10, 25Å의 두께 (TEM 기준으로 한 실제 물리적 두께) 로 증착시키고 미세구조를 관찰하였다. Fig. 1(a)에서 볼 수 있듯이 Hf 금속층의 두께가 0Å일때 13Å의 HfO₂를 반응성 스퍼터링 방법으로 증착하면 HfO₂와 Si 기판 사이에는 25Å의 계면층이 생기며, 이것은 Ar/O₂의 혼합 분위기에서의 스퍼터링으로 인한 Si-rich 산화막 또는 SiO₂ 박막일 것이다. Hf 금속층의 두께를 증가시키면 계면층의 성장은 억제되는데 25Å의 Hf 금속을 증착시키면 HfO₂ 계면층은 10Å미만으로 관찰된다. 그러므로 Hf 금속층이 충분히 얇으면 플라즈마내 산소 라디칼, 이온, 그리고 분자가 HfO₂ 층을 뚫고 Si 기판으로 확산되어 SiO₂의 계면층을 성장시키고 Hf 금속층이 두꺼우면 SiO/sub X/ 계면층을 환원시키면서 Si 기판으로의 산소의 확산은 막기 때문에 계면층의 성장은 억제된다. 따라서 HfO₂/Hf(Variable)/Si 계에서 HfO₂ 박막이 Si 기판위에 직접 증착되면, 순수 HfO₂ 박막의 두께보다 높은 CET값을 보이고 Hf 금속층의 두께를 증가시키면 CET는 급격하게 감소한다. 그러므로 HfO₂/Hf 박막의 유효 유전율은 단순 반응성 스퍼터링에 의해 형성된 HfO₂ 박막의 유전율보다 크다. Fig. 2에서 볼 수 있듯이 Hf 금속층이 너무 얇으면 계면층의 두께가 두꺼워 지고 Hf 금속층이 두꺼우면 HfO₂층의 물리적 두께가 두꺼워지므로 CET나 EOT 곡선은 U자 형태를 그린다. Fig. 3에서 Hf 10초 (THf=25Å) 에서 정전 용량이 최대가 되고 CET가 20Å 이상일 때는 high-k 두께를 제어해야 하지만 20Å 미만의 두께를 유지하려면 계면층의 두께를 제어해야 한다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.11 no.5
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• pp.367-371
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• 2001

In this paper, theS $r_2$(T $a_{1-x}$ , N $b_{x}$)$_2$ $O_{7}$(STNO) films among ferroelectric materials having a low dielectric constant for metal-ferroelectric-semiconductor field effect transistor(MFS-FET) were discussed. The STNO thin films were deposited on p-type Si(100) at room temperature by co-sputtering with S $r_2$N $b_2$ $O_{7(SNO)}$ ceramic target and T $a_2$ $O_{5}$ ceramic target. The composition of STNO thin films was varied by adjusting the power ratios of SNO target and T $a_2$ $O_{5}$ target. The STNO films were annealed at 8$50^{\circ}C$, 90$0^{\circ}C$ and 9$50^{\circ}C$ temperature in oxygen ambient for 1 hour. The value of x has significantly influenced the structure and electrical properties of the STNO films. In the case of x= 0.4, the crystallinity of the STNO films annealed at 9$50^{\circ}C$ was observed well and the memory windows of the Pt/STNO/Si structure were 0.5-8.3 V at applied voltage of 3-9 V and leakage current density was 7.9$\times$10$_{08}$A/$\textrm{cm}^2$ at applied voltage of -5V.of -5V.V.V.

• Journal of the Korean Magnetics Society
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• v.7 no.5
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• pp.265-273
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• 1997

The MR ratios and the exchange biasing field and interlayer coupling field were investigated in $Ni_{91}Fe_{19}/Co_{90}Fe_{10}/Cu/Co_{90}Fe_{10}/NiO$ spin-valve sandwiches grown on antiferromagnetic NiO films as a function of the NiO thickness, the thickness of Cu and pinning layer $Co_{90}Fe_{10}$. The spin-valve sandwiches were deposited on the Corning glass 7059 by means of the 3-gun dc and 1-gun rf magnetron sputtering at a 5 mtorrpartial Ar pressure and room temperature. The deposition field was 50 Oe. The MR curve was measured by the four-terminal method with applied magnetic soft bilayer [NiFe/CoFe] (90$\AA$) decreased dramatically to less than 10 Oe when the NiFe/CoFe bilayer used an NiFe bilayer thicker that 20$\AA$. So NiFe layer improved the softmagnetic properties in the NiFe/CoFe bilayer. The GMR ratio and the magnetic field sensitivity of the spin-valve film $Ni_{91}Fe_{19}(40{\AA})/Co_{90}Fe_{10}(50{\AA}) /Cu(30{\AA})/Co_{90}Fe_{10}(35{\AA})/NiO(800{\AA})$ was 6.3% and about 0.5 (%/Oe), respectively. The MR ratio had 5.3% below an annealing temperature of 20$0^{\circ}C$ which slowly decreased to 3% above 30$0^{\circ}C$. The large blocking temperature of the spin-valve film was taken (as being) due to the good stability of the NiO films. Thus, the spin-valve films with a free NiFe/CoFe layer clearly had a high large GMR output and showed a effective magnetic field sensitivity for a suitable spin-valve head material.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.10 no.11
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• pp.778-783
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• 2000

Effects of the $Al_2$O$_3$surface protective layer, deposited on the SnO$_2$sensing layer by aerosol flame deposition (AFD) method, on the sensing properties of SnO$_2$thin film ags sensors were investigated.Effects of Pt doping to the $Al_2$O$_3$surface protective layer on the selectivity of CH$_4$ gas were also investigated. 0.3$\mu\textrm{m}$ thick SnO$_2$thin sensing layers on Pt electrodes were prepared by R.F. magnetron sputtering with R.F. power of 50 W, at working pressure of 4mTorr, and at 20$0^{\circ}C$ for 30 min. $Al_2$O$_3$surface protective layers on SnO$_2$layers were prepared by AFD using a diluted aluminum nitrade (Al(NO$_3$).9$H_2O$) solution. The sensitivity of CO gas in the SnO$_2$gas sensor with an $Al_2$O$_3$surface protective layer was significantly decreased. But that of CH$_4$gas remained almost same with pure SnO$_2$gas sensor. This result shows that the selectivity of CH$_4$gas is increased because of the $Al_2$O$_3$surface protective layer. In the case of SnO$_2$gas sensors with Pt-doped $Al_2$O$_3$surface protective layers, low sensing property to CO gas and high sensing property to CH$_4$were observed. This results in the increasing of selectivity of CH$_4$gas selectivity are discussed.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.20 no.7
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• pp.16-19
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• 2019

A thinner film has superior electrical properties and a better amorphous structure. Amorphous structures can be effective in improving conductivity through a depletion effect. Research is needed on the Schottky contact, where potential barriers are formed, as a way to identify these characteristics. $SiO_2/SnO_2$ thin films were prepared to examine the amorphous structure and Schottky contact, $SiO_2$ thin films were prepared using Ar = 20 sccm. $SnO_2$ thin films were deposited using mixed gas with a flow rate of argon and oxygen at 20 sccm, and $SnO_2$ thin films were added by magnetron sputtering and treated at $100^{\circ}C$ and $150^{\circ}C$. To identify the conditions under which the amorphous structure was constructed, the XRD patterns were investigated and C-V and I-V measurements were taken to make Al electrodes and perform electrical analysis. The depletion layer was formed by the recombination of electrons and holes through the heat treatment process. $SiO_2/SnO_2$ thin films confirmed that the pores were well formed when heat treated at $100^{\circ}C$ and an electric current was applied over the micro area. An amorphous $SiO_2/SnO_2$ thin film with heat treatment at $100^{\circ}C$ showed no reflection at $33^{\circ}\;2{\theta}$ in the XRD pattern, and a reflection at $44^{\circ}2\;{\theta}$. The macroscopic view (-30 V