• 한국진공학회지
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• 제19권1호
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• pp.58-65
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• 2010

먼저 RF 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 사파이어 기판 위에 AlN 박막을 증착하였다. AlN 공급원으로는 분말소결된 AlN 타겟을 적용하였다. 플라즈마 파워를 50에서 110 W로 증가시켰을 때 AlN 층의 두께는 선형적으로 증가하였다. 그러나 동작압력을 3에서 10 mTorr로 증가시켰을 때는 동작기체인 아르곤 양이 증가함에 따라 AlN 타겟으로부터 스퍼터링되어 나온 AlN 입자들의 평균자유행정의 거리가 감소하기 때문에 AlN 층의 두께는 약간 감소하였다. 질소 기체를 아르곤과 섞어주었을 때는 질소의 낮은 스퍼터링 효율에 의해서 AlN의 두께는 크게 감소하였다. 다음으로는 ZnO 형판 위에 AlN를 증착하였다. 그러나 700도 이상의 열처리에 의해서 AlN와 ZnO의 계면이 약간 분리되어 계면의 열적 안정성이 낮다는 결과를 얻었다. 게다가 스퍼터링으로 증착한 AlN 박막의 나쁜 결정성으로 인하여 700도에서 MOCVD의 반응기 기체인 수소와 암모니아에 의해서 AlN 밑의 ZnO 층이 분해되는 현상도 관찰하였다. 그리고 900도 이상에서는 ZnO가 완전히 분해되어 AlN 박막이 완전히 분리되었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.273.2-273.2
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• 2014

Sputtering process has been widely used in Si-based semiconductor industry and it is also an ideal method to deposit transparent oxide materials for thin-film transistors (TFTs). The oxide films grown at low temperature by conventional RF sputtering process are typically amorphous state with low density including a large number of defects such as dangling bonds and oxygen vacancies. Those play a crucial role in the electron conduction in transparent electrode, while those are the origin of instability of semiconducting channel in oxide TFTs due to electron trapping. Therefore, post treatments such as high temperature annealing process have been commonly progressed to obtain high reliability and good stability. In this work, the scheme of electron-assisted RF sputtering process for high quality transparent oxide films was suggested. Through the additional electron supply into the plasma during sputtering process, the working pressure could be kept below $5{\times}10-4Torr$. Therefore, both the mean free path and the mobility of sputtered atoms were increased and the well ordered and the highly dense microstructure could be obtained compared to those of conventional sputtering condition. In this work, the physical properties of transparent oxide films such as conducting indium tin oxide and semiconducting indium gallium zinc oxide films grown by electron-assisted sputtering process will be discussed in detail. Those films showed the high conductivity and the high mobility without additional post annealing process. In addition, oxide TFT characteristics based on IGZO channel and ITO electrode will be shown.

• 한국진공학회지
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• 제6권1호
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• pp.1-8
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• 1997

SUS 316 합금의 노출 조건에 따른 오염 과정과 구조를 x-ray photoelectron spectroscopy실험을 통해 보았다. SUS표면에 부착된 오염 물질은 주로 metal-oxide, metal-H-oxide, CO, COH, 그리고 CxHy임을 보았다. 오염 물질의 층별 형성 구조는 $C_xH_y$/CO(COH)/metal-H-oxide/metal-oxide가 SUS합금 위에 있는 형태이다. 오염 과정은 주로 금속 구성물의 산화와 $C_xH_y$의 흡착과정 두 가지에 의해서 이루어지는 것을 볼 수 있 었다. 초고진공 환경에서는, 오염은 주로 산화층 형성에 의한 것으로 노출 시간이 증가함에 따라 산화층의 두께가 계속 증가하였다. 고진공 또는 높은 압력 환경에서는 노출 초기에 대 부분의 산화층이 형성되고, 노출 시간의 증가에 대해서는 주로 $C_xH_y$에 의한 오염이 계속 증 가하였다. 스테인레스 표면 안에 깊이 분포하고 있는 metal-oxide의 농도는 지수형으로 감 소하는 형태의 분포를 가지며 그 두께는 대기 노출된 시료의 경우 광전자의 평균자유행로 규모로 형성되는 것을 보았고, 특히 Fe-oside가 Cr-oxide를 덮고 있는 표면 편석 현상이 보 였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.53-53
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• 2011

As the dimension of Cu interconnects has continued to reduce, its resistivity is expected to increase at the nanoscale due to increased surface and grain boundary scattering of electrons. To suppress increase of the resistivity in nanoscale interconnects, alloying Cu with other metal elements such as Al, Mn, and Ag is being considered to increase the mean free path of the drifting electrons. The formation of Al alloy with a slight amount of Cu broadly studied in the past. The study of Cu alloy including a very small Al fraction, by contrast, recently began. The formation of Cu-Al alloy is limited in wet chemical bath and was mainly conducted for fundamental studies by sputtering or evaporation system. However, these deposition methods have a limitation in production environment due to poor step coverage in nanoscale Cu metallization. In this work, gap-filling of Cu-Al alloy was conducted by cyclic MOCVD (metal organic chemical vapor deposition), followed by thermal annealing for alloying, which prevented an unwanted chemical reaction between Cu and Al precursors. To achieve filling the Cu-Al alloy into sub-100nm trench without overhang and void formation, furthermore, hydrogen plasma pretreatment of the trench pattern with Ru barrier layer was conducted in order to suppress of Cu nucleation and growth near the entrance area of the nano-scale trench by minimizing adsorption of metal precursors. As a result, superconformal gap-fill of Cu-Al alloy could be achieved successfully in the high aspect ration nanoscale trenches. Examined morphology, microstructure, chemical composition, and electrical properties of superfilled Cu-Al alloy will be discussed in detail.

• 한국재료학회지
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• 제22권8호
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• pp.409-415
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• 2012

$TiO_2$ thin films for high energy density capacitors were prepared by r.f. magnetron sputtering at room temperature. Flexible PET (Polyethylene terephtalate) substrate was used to maintain the structure of the commercial film capacitors. The effects of deposition pressure on the crystallization and electrical properties of $TiO_2$ films were investigated. The crystal structure of $TiO_2$ films deposited on PET substrate at room temperature was unrelated to deposition pressure and showed an amorphous structure unlike that of films on Si substrate. The grain size and surface roughness of films decreased with increasing deposition pressure due to the difference of mean free path. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis revealed the formation of chemically stable $TiO_2$ films. The dielectric constant of $TiO_2$ films was significantly changed with deposition pressure. $TiO_2$ films deposited at low pressure showed high dissipation factor due to the surface microstructure. The dielectric constant and dissipation factor of films deposited at 70 mTorr were found to be 100~120 and 0.83 at 1 kHz, respectively. The temperature dependence of the capacitance of $TiO_2$ films showed the properties of class I ceramic capacitors. $TiO_2$ films deposited at 10~30 mTorr showed dielectric breakdown at applied voltage of 7 V. However, the films of 500~300 nm thickness deposited at 50 and 70 mTorr showed a leakage current of ${\sim}10^{-8}{\sim}10^{-9}$ A at 100 V.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.125-125
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• 2018

반도체 소자의 미새화에 따라 선폭이 10nm 이하로 줄어듦에 따라, 금속 배선의 저항이 급격하게 상승하고 있다. Cu는 낮은 저항과 높은 전도도를 가지고 있어 현재 배선물질로써 가장 많이 사용되고 있지만, 소자가 미세화됨에 따라 Cu를 미래의 배선물질로써 계속 사용하기에는 몇 가지 문제점이 제기되고 있다. Cu는 electron mean free path (EMFP)가 39 nm로 긴 특성을 가지기 때문에, 선폭이 줄어듦에 따라 surface 및 grain boundary scattering이 증가하여 저항이 급격하게 증가한다. 또한, technology node에 따른 소자의 operating temperature와 current density의 증가로 인해 Cu의 reliability가 감소하게 된다. 텅스텐은 EMFP가 19 nm로 짧은 특성을 가지고 있어, 소자의 크기가 줄어듦에 따라 Cu보다 낮은 저항 특성을 가질 수 있으며, 녹는점이 3695K로 1357K인 Cu보다 높으므로 배선물질로써 Cu를 대체할 가능성이 있다. 본 연구에서는 Inductively Coupled Plasma (ICP) assisted magnetron sputtering을 통해 매우 얇은 텅스텐 박막을 증착하여 저항을 낮추고자 하였다. 고밀도 플라즈마의 방전을 위해, internal-type coil antenna를 사용하였으며 텅스텐 박막의 증착을 위해 DC sputter system이 사용되었다. 높은 에너지를 가진 텅스텐 이온을 이용하여 낮은 온도에서 고품위 박막을 증착할 수 있었으며, dense한 구조의 박막 성장이 가능하였다. ICP assisted를 이용하여 증착했을 때와, 그렇지 않을 때를 비교하여 ICP 조건에 따라서 박막의 저항이 감소함을 확인할 수 있었을 뿐만 아니라 최대 약 65% 감소함을 확인할 수 있었다. XRD를 이용하여 ICP power를 인가했을 때, 높은 저항을 갖는 A-15 구조를 가진 ${\beta}$ peak의 감소와 낮은 저항을 갖는 BCC 구조를 가진 ${\alpha}$ peak의 증가를 상온과 673K에서 증착한 박막 모두에서 확인하였으며, 이를 통해 ICP power가 저항 감소에 영향을 미친다는 것을 확인하였다. 또한, 두 온도 조건에서 grain size를 계산하여 ICP power를 인가함에 따라 두 조건 모두 grain size가 증가하였음을 조사하였다. 또한, XPS 분석을 통해 ICP power를 인가하였을 때 박막의 저항에 많은 영향을 끼치는 O peak이 감소하는 것을 통해 ICP assisted의 효과를 확인하였다. 이를 통해, ICP assisted magnetron sputtering을 통해 텅스텐 박막을 증착함으로써 차세대 배선물질로써 텅스텐의 가능성을 확인할 수 있었다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제51권8호
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• pp.2005-2012
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• 2019

This work investigated the radiation attenuation characteristics of three series of tellurite glass systems with the following compositions: 30PbO-10ZnO-xTeO₂-(60-x)B₂O₃ where x = 10, 30, 40, 50 and 60 mol%, xBaO-xB₂O₃-(100-2x)TeO₂ with x = 15-40 mol% and 50ZnO-(50-x)P₂O₅-xTeO₂, where x = 0, 10, .40 mol%. The results revealed that the attenuation parameters in all the samples decrease with increase in the energy, which implied that all the samples have better interaction with gamma photons at low energies and thus higher photon attenuating efficiency. From the three systems, the samples coded as PbZnBTe60, BaBTe70 and ZnPTe40 have the lowest half value layer values and accordingly have superior photon attenuation efficacy. The maximum effective atomic number values were found for energy less than 0.1 MeV particularly near the K-edges absorption of the heavy atomic number elements such as Te, Ba and Pb. At the lowest energy, the Z_eff values are found in the range of 62.33-66.25, 49.43-50.81 and 24.99-35.83 for series 1-3 respectively. Also, we found that the density of the glass remarkably affects the photon attenuation ability of the selected glasses. The mean free path results showed that the PbO-ZnO-TeO₂-B₂O₃ glass system has better radiation shielding efficiency than the glass samples in series 2 and 3.

• 한국재료학회지
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• 제8권5호
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• pp.383-393
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• 1998

고효율 박막형 태양전지 제조를 위해 근접승화법에 의한 CdTe박막의 성장을 연구하였다. 내부압력의 변화, 기판과 소스 사이의 거리, 기판과 소스의 온도 등의 변수가 성장속도와 미세구조에 미치는 영향을 관찰했다. 내부압력의 변화에 따라 성장과정이 diffusion limited transport와 sublimation limited transport로 나뉘어지며, 이 두가지 성장방식의 분기점은 기체분자의 평균자유행정거리에 의해 결정되었다. 소스의 형태에 따라서 박막의 성장속도와 미세구조는 큰 차이를 보였으며, 실험을 통해 이러한 차이가 증발표면의 온도강하에 의한 현상임을 규명하였다. 기판과 소스사이의 간격에 따른 성장속도를 해석하기 위해 일방향열해석을 통해 기판과 소스표면의 온도를 계산하였다. X선 회절분석과 표면형상의 관찰을 통해 성장속도가 박막의 미세구조에 영향을 줌을 알았다. 기판의 온도가 증가하면서 박막성장시 (111)로의 우선성장방위가 관찰되었지만 고온이 되면서 다시 random orientation의 경향을 나타냈다.

• Journal of Magnetics
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• 제12권3호
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• pp.118-123
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• 2007

We have studied the effect of Au-Cu back layer system ${\sim}10{\AA}$ thick on the properties of a spin valve. The back layers were Cu, Au, co-sputtered $Cu_xAu_{1-x}$, laminated $[Au/Cu]_n$. and bi-layer [Au/Cu]. When Au was added to the Cu, the resistance of the spin valve abruptly increased most likely due to impurity scattering. The GMR values were not increased significantly for all the structures. In the case of co-sputtered $Cu_xAu_{1-x}$, the changes in the resistance, ${\Delta}R$, was increased at a composition of ${\sim}Au_{0.5}Cu_{0.5}$. This increase in ${\Delta}R$ is due to increase in the resistance and not from the enhanced spin-dependent scattering. The structural analyses showed that the orthorhombic $Au_{0.5}Cu_{0.5}$ was formed in the back layer instead of the face-centered tetragonal $Au_{0.5}Cu_{0.5}$ as we expected. Thermal annealing over $400^{\circ}C$ may be required to have face-centered tetragonal in the $10{\AA}$ thick ultra-thin film. In the case of a laminated or bi-layered back layer, the properties of the spin valve were improved, which may be attributed to the increase in the mean free path of conduction electrons.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제50권6호
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• pp.957-962
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• 2018

The gamma radiation shielding capability (GRSC) of two clay-materials (Ball clay and Kaolin)of Southwestern Nigeria ($7.49^{\circ}N$, $4.55^{\circ}E$) have been investigated by determine theoretically and experimentally the mass attenuation coefficient, ${\mu}/{\rho}(cm^2g^{-1})$ of the clay materials at photon energies of 609.31, 1120.29, 1173.20, 1238.11, 1332.50 and 1764.49 keV emitted from $^{214}Bi$ ore and $^{60}Co$ point source. The mass attenuation coefficients were theoretically evaluated using the elemental compositions of the clay-materials obtained by Particle-Induced X-ray Emission (PIXE) elemental analysis technique as input data for WinXCom software. While gamma ray transmission experiment using Hyper Pure Germanium (HPGe) spectrometer detector to experimentally determine the mass attenuation coefficients, ${\mu}/{\rho}(cm^2g^{-1})$ of the samples. The experimental results are in good agreement with the theoretical calculations of WinXCom software. Linear attenuation coefficient (${\mu}$), half value layer (HVL) and mean free path (MFP) were also evaluated using the obtained ${\mu}/{\rho}$ values for the investigated samples. The GRSC of the selected clay-materials have been compared with other studied shielding materials. The cognizance of various factors such as availability, thermo-chemical stability and water retaining ability by the clay-samples can be analyzed for efficacy of the material for their GRSC.