• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.256-256
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• 2012

Cu가 기존 배선물질인 Al을 대체함에 따라 resistance-capacitance delay와 electromigration (EM) 등의 문제들이 어느 정도 해결되었다. 그러나 지속적인 배선 폭의 감소로 배선의 저항 증가, EM 현상 강화 그리고 stability 악화 등의 문제가 지속적으로 야기되고 있다. 이를 해결하기 위한 방법으로 Cu alloy seed layer를 이용한 barrier 자가형성 공정에 대한 연구를 진행하였다. 이 공정은 Cu 합금을 seed layer로 사용하여 도금을 한 후 열처리를 통해 $SiO_2$와의 계면에서 barrier를 자가 형성시키는 공정이다. 이 공정은 매우 균일하고 얇은 barrier를 형성할 수 있고 별도의 barrier와 glue layer를 형성하지 않아 seed layer를 위한 공간을 추가로 확보할 수 있는 장점을 가지고 있다. 또한, via bottom에 barrier가 형성되지 않아 배선 전체 저항을 급격히 낮출 수 있다. 합금 물질로는 초기 Al이나 Mg에 대한 연구가 진행되었으나, 낮은 oxide formation energy로 인해 SiO2에 과도한 손상을 주는 문제점이 제기되었다. 최근 Mn을 합금 물질로 사용한 안정적인 barrier 형성 공정이 보고 되고 있다. 하지만, barrier 형성을 하기 위해 300도 이상의 열처리 온도가 필요하고 열처리 시간 또한 긴 단점이 있다. 본 실험에서는 co-sputtering system을 사용하여 Cu-V 합금을 형성하였고, barrier를 자가 형성을 위해 300도에서 500도까지 열처리 온도를 변화시키며 1시간 동안 열처리를 실시하였다. Cu-V 공정 조건 확립을 위해 AFM, XRD, 4-point probe system을 이용하여 표면 거칠기, 결정성과 비저항을 평가하였다. Cu-V 박막 내 V의 함량은 V target의 plasma power density를 변화시켜 조절 하였으며 XPS를 통해 분석하였다. 열처리 후 시편의 단면을 TEM으로 분석하여 Cu-V 박막과 $SiO_2$ 사이에 interlayer가 형성된 것을 확인 하였으며 EDS를 이용한 element mapping을 통해 Cu-V 내 V의 거동과 interlayer의 성분을 확인하였다. PVD Cu-V 박막은 기판 온도에 큰 영향을 받았고, 200도 이상에서는 Cu의 높은 표면에너지에 의한 agglomeration 현상으로 거친 표면을 가지는 박막이 형성되었다. 7.61 at.%의 V함량을 가지는 Cu-V 박막을 300도에서 1시간 열처리 한 결과 4.5 nm의 V based oxide interlayer가 형성된 것을 확인하였다. 열처리에 의해 Cu-V 박막 내 V은 $SiO_2$와의 계면과 박막 표면으로 확산하며 oxide를 형성했으며 Cu-V 박막 내 V 함량은 줄어들었다. 300, 400, 500도에서 열처리 한 결과 동일 조성과 열처리 온도에서 Cu-Mn에 의해 형성된 interlayer의 두께 보다 두껍게 성장했다. 이는 V의 oxide formation energy가 Mn 보다 작으므로 SiO2와의 계면에서 산화막 형성이 쉽기 때문으로 판단된다. 또한, $V^{+5}$이온 반경이 $Mn^{+2}$이온 반경보다 작아 oxide 내부에서 확산이 용이하며 oxide 박막 내에 여기되는 전기장이 더 큰 산화수를 가지는 V의 경우 더 크기 때문으로 판단된다.

• 한국재료학회지
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• 제22권9호
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• pp.470-475
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• 2012

$La_{1-x}Sr_xMnO_3$(LSM,$0{\leq}x{\leq}0.5$) powders as the air electrode for solid oxide fuel cell were synthesized by a glycine-nitrate combustion process. The powders were then examined by X-ray diffraction(XRD) and scanning electron microscopy (SEM). The as-formed powders were composed of very fine ash particles linked together in chains. X-ray maps of the LSM powders milled for 1.5 h showed that the metallic elements are homogeneously distributed inside each grain and in the different grains. The powder XRD patterns of the LSM with x < 0.3 showed a rhombohedral phase; the phase changes to the cubic phase at higher compositions($x{\geq}0.3$) calcined in air at $1200^{\circ}C$ for 4 h. Also, the SEM micrographs showed that the average grain size decreases as Sr content increases. Composite air electrodes made of 50/50 vol% of the resulting LSM powders and yttria stabilized zirconia(YSZ) powders were prepared by colloidal deposition technique. The electrodes were studied by ac impedance spectroscopy in order to improve the performance of a solid oxide fuel cell(SOFC). Reproducible impedance spectra were confirmed using the improved cell, which consisted of LSM-YSZ/YSZ. The composite electrode of LSM and YSZ was found to yield a lower cathodic resistivity than that of the non-composite one. Also, the addition of YSZ to the $La_{1-x}Sr_xMnO_3$ ($0.1{\leq}x{\leq}0.2$) electrode led to a pronounced, large decrease in the cathodic resistivity of the LSM-YSZ composite electrodes.

• 한국세라믹학회지
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• 제40권2호
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• pp.139-145
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• 2003

Fe-Cr 합금의 고체산화물 연료전지용 금속접속자로의 적용 가능성을 알아보기 위하여 페라이틱 스틸에 내산화 물질인 Y-Cr계 산화물을 졸 코팅하여 산화 특성을 연구하였다. YCr $O_3$졸 코팅된 페라이틱 스틸은 80$0^{\circ}C$에서 40시간 열처리 후에도 Fe계 산화물은 생성되지 않고, 주상으로 YCr $O_3$그리고 소량의 C $r_2$ $O_3$와 M $n_{1.5}$C $r_{1.5}$ $O_4$산화물 등이 생성되었다. Mn-Cr계 산화물은 금속 성분인 Mn이 내부로부터 확산에 의해 산화가 진행됨에 따라 입자가 성장하였다. 모든 YCr $O_3$졸 코팅된 시편에서의 전기 저항을 나타내는 Log(ASR/T) 값은 -4.57~-4.70Ω$ extrm{cm}^2$K￣$^1$로 코팅되지 않은 금속의 Log(ASR/T), -3.99Ω$\textrm{cm}^2$K￣$^1$보다 작아지므로 금속접속자로의 적용 가능성을 확인할 수 있었다.있었다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제7권3호
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• pp.95-102
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• 2002

본 연구에서는 염소계화합물로 오염된 토양 및 지하수의 효율적인 처리방안으로 산화망간을 이용한 염소계화합물의 환원분해반응을 유도하였다. 기존의 펜톤반응은 산성 pH에서 효율적이며 고농도의 과산화수소를 소모하는데 비하여, 산화망간/과산화수소 시스템에서는중성 pH에서 낮은 과산화수소 농도($\leq$294mM)로도 효율적인 CT의 분해율을 보였으며 pH가 증가함에 따라 CT의 분해율도 증가하였다. 또한 산화망간 농도의 증가율에 비하여 CT의 분해율은 그다지 높은 증가율을 보이지 않았으며, 이는 반응시 발생하는 산소의 생성율이 증가하기 때문으로 보여지며 발생하는 산소가 산화망간표면과 과산화수소의 접촉빈도를 감소시키기 때문에 일어나는 현상으로 여겨진다. 이러한 연구결과는 난분해성물질인 염소계화합물로 오염된 토양 및 지하수의 복원 시 토양의 pH완충효과 때문에 전통적인 펜톤반응을 적용하기 어려운 반면 산화망간으로 촉매화된 펜톤유사반응은 매우 효과적이며 경제적인 처리 방안이 될 수 있음을 보여주고 있다.

• 대한환경공학회지
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• 제27권5호
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• pp.513-518
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• 2005

망간 산화물 촉매, 망간-세륨 산화물 촉매에서 톨루엔의 촉매 산화에 대하여 조사 하였다. XRD, TGA, 톨루엔-TPR 분석을 통해 촉매의 특성을 조사하였다. 톨루엔 산화반응에 있어서 망간 18.2 wt.% 세륨 10.0 wt.%이 적절한 비율인 것으로 나타났다. 그리고 세리아가 망간 산화물에서의 활성을 증진 시키는 것으로 보여진다. XRD결과 $MnO_2$가 황성 자리인 것으로 추측된다. TGA 톨루엔-TPR결과 세리아가 격자 산소의 이동성, 활성자리의 적절한 상화 상태, 저온에서의 환원능력 및 활성자리의 재산화 능력을 증진시키는 것으로 사료된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.318.2-318.2
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• 2016

FeM2X4 spinel structures, where M is a transition metal and X is oxygen or sulfur, are candidate materials for spin filters, one of the key devices in spintronics. Both the Fe and M ions can occupy tetrahedral and octahedral sites; therefore, these types of compounds can display various physical and chemical properties [1]. On the other hand, the electronic and magnetic properties of these spinel structures could be modified via the control of cation distribution [2, 3]. Among the spinel oxides, iron manganese oxide is one of promising materials for applications. FeMn2O4 shows inverse spinel structure above 390 K and ferrimagnetic properties below the temperature [4]. In this work, we report on the structural and magnetic properties of epitaxial FeMn2O4 thin film on MgO(100) substrate. The reflection high energy electron diffraction (RHEED) and X-ray diffraction (XRD) results indicated that films were epitaxially grown on MgO(100) without the impurity phases. The valance states of Fe and Mn in the FeMn2O4 film were carried out using x-ray photoelectron spectrometer (XPS). The magnetic properties were measured by vibrating sample magnetometer (VSM), indicating that the samples are ferromagnetic at room temperature. The structural detail and origin of magnetic ordering in FeMn2O4 will be discussed.

• 한국재료학회지
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• 제9권7호
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• pp.657-662
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• 1999

기판온도 $320^{\circ}C$에서 알루미나 기판 위에 형성한 NTC 써미스터용 Mn-Ni계 산화물 박막의 산소가스 농도 변화와 막 형성 후 열처리에 따른 미세구조, 결정상 비저항, B정수 변화에 관하여 연구하였다. 미세구조는 주상 구조(columnar structure)를 지녔으며 열처리 온도가 증가함에 따라 $700^{\circ}C$ 부근에서 등축 결정립 (equiaxed grain) 형태의 미세구조로 바뀌기 시작하였다. 박막의 결정상은 대부분 입방 스피넬 (cubic spinel) 상과 입방 $Mn_2$$O_3$, 상이 공존하였으며 산소농도 0.16%~0.7%의 경우 $800^{\circ}C$에서 열처리하였을 때 입방 스피넬 상만이 존재하였다. 분위기 산소의 농도가 증가함에 따라 비저항과 B정수도 급격하게 감소하다가 다소 증가하였으며, $600^{\circ}C$-$700^{\circ}C$ 로 열처리할 경우 이 값들이 대체로 낮고 안정된 특성을 보였다.

• Metals and materials international
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• 제24권6호
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• pp.1241-1248
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• 2018

The reactive wetting behaviors of molten Zn-Al-Mg alloys on MnO- and amorphous (a-) $SiO_2$-covered steel sheets were investigated by the sessile drop method, as a function of the Al and Mg contents in the alloys. The sessile drop tests were carried out at $460^{\circ}C$ and the variation in the contact angles (${\theta}_c$) of alloys containing 0.2-2.5 wt% Al and 0-3.0 wt% Mg was monitored for 20 s. For all the alloys, the MnO-covered steel substrate exhibited reactive wetting whereas the $a-SiO_2$-covered steel exhibited nonreactive, nonwetting (${\theta}_c>90^{\circ}$) behavior. The MnO layer was rapidly removed by Al and Mg contained in the alloys. The wetting of the MnO-covered steel sheet significantly improved upon increasing the Mg content but decreased upon increasing the Al content, indicating that the surface tension of the alloy droplet is the main factor controlling its wettability. Although the reactions of Al and Mg in molten alloys with the $a-SiO_2$ layer were found to be sluggish, the wettability of Zn-Al-Mg alloys on the $a-SiO_2$ layer improved upon increasing the Al and Mg contents. These results suggest that the wetting of advanced high-strength steel sheets, the surface oxide layer of which consists of a mixture of MnO and $SiO_2$, with Zn-Al-Mg alloys could be most effectively improved by increasing the Mg content of the alloys.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• 제15권5호
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• pp.284-289
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• 2014

The effects of additives (Nb, Bi and Cr) on the microstructure, varistor properties, and aging behavior of V/Mn/Co/ La/Dy co-doped zinc oxide ceramics were systematically investigated. An analysis of the microstructure showed that all of the ceramics that were modified with various additives were composed of zinc oxide grain as the main phase, and secondary phases such as $Zn_3(VO_4)_2$, $ZnV_2O_4$, and $DyVO_4$. The $Bi_2O_3$-modified samples exhibited the lowest density, the $Nb_2O_5$-modified sample exhibited the largest average grain size, and the $Cr_2O_3$-modified samples exhibited the highest breakdown field. All additives improved the non-ohmic coefficient (${\alpha}$) by either a small or a large margin, and in particular an $Nb_2O_5$ additive noticeably increased the non-ohmic coefficient to be as large as 36. The $Bi_2O_3$-modified samples exhibited the highest stability with variation rates for the breakdown field and for the non-ohmic coefficient (${\alpha}$) of -1.2% and -26.3%, respectively, after application of a DC accelerated aging stress of 0.85 EB/$85^{\circ}C$/24 h.

• 한국압력기기공학회 논문집
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• 제7권2호
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• pp.26-33
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• 2011

To evaluate steam oxidation behaviours of Alloy 617 and Haynes 230, oxidation test were performed at $900^{\circ}C$ in steam and $steam+20\;vol.-%\;H_2$ environments. Oxidation rate in steam condition was similar to that in air for Alloy 617, while it was slightly lower for Haynes 230. When hydrogen was added to steam, oxidation rate was enhanced. Isolated $MnTiO_3$ particle were formed on $Cr_2O_3$ oxide layer and sub layer $Cr_2O_3$ were formed in steam and $steam+20\;vol.-%\;H_2$ for Alloy 617. On the other hands, $MnCr_2O_3$ layer were formed on top of $Cr_2O_3$ oxide layer for Haynes 230. The extensive sub layer $Cr_2O_3$ formation was resulted from the oxygen inward diffusion in such environments. When hydrogen was added, the oxide morphology was changed from polygonal to platelet because of the accelerated diffusion of cations under the oxide layer. In addition, decarburized zone was extended as hydrogen participated into the reactions causing carbide dissolution.