• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.317-318
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• 2012

현재의 반도체 산업에서 Hafnium oxide와 Hafnium silicates같은 high-k 물질은 CMOS gate와 DRAM capacitor dielectrics로 사용하기 위한 대표적인 물질에 속한다. MOSFET (metal oxide semiconductor field effect transistor)구조에서 gate length는 16 nm 이하로 계속 미세화가 연구 중이고, 또한 gate는 기존구조에서 Multi-gate구조로 다변화가 일어나고 있다. 이를 통해 게이트 절연막은 그 구조와 활용범위가 다양해지게 될 것이다. 동시에 leakage current와 dielectric break-down을 감소시키는 연구가 중요해지고 있다. 그러나 나노 영역에서의 기계적 특성에 대한 연구는 전무한 상태이다. 따라서 복잡한 회로 공정, 다양한 Multi-gate 구조, 신뢰도의 향상을 위해서는 유전박막 물질자체와 계면에서의 물리적, 기계적인 특징의 측정이 상당히 중요해지고 있다. 이에 본 연구는 Nano-indenter의 통해 경도(Hardness)와 탄성계수(Elastic modulus) 등의 측정을 통하여 시료 표면의 나노영역에서의 기계적 특성을 연구하고자 하였다. $HfO_2$게이트 절연막은 rf magnetron sputter를 이용해 Si (silicon) (100)기판위에 박막형태로 증착하였고, 이후 furnace에서 질소분위기로 온도(400, 450, $500^{\circ}C$)를 달리하여 20분 열처리를 하였다. 또한 Weibull distribution을 이용해 박막의 characteristic value를 계산하였으며, 실험결과 열처리 온도가 $400^{\circ}C$에서 $500^{\circ}C$로 증가함에 따라 경도와 탄성계수는 7.4 GPa에서 10.65 GPa으로 120.25 GPa에서 137.95 GPa으로 각각 증가하였다. 이는 재료적 측면으로 재료의 구조적 우수성이 증가된 것으로 판단된다.

• 한국소성가공학회:학술대회논문집
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• 한국소성가공학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.273-276
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• 2008

Thermoplastic resin takes place stress relaxation and creep according to temperature and time. In room temperature, time dependent deformation (TDD) of polymer was carried out at previous study. In this study, it evaluates time dependent deformation to relate temperature. Nanoscale indents can be used as cells for molecular electronics and drug delivery, slots for integration into nanodevices, and defects for tailoring the structure and properties. Therefore, it is important to control pattern depth for change of indent depth by creep when using Nanoindenter. For evaluating TDD at high temperature, it is occurred thermal-nanoindentation test by changing hold time at maximum load. Temperature is putted at $90^{\circ}C$, hold time at maximum loads are putted at 1, 10, 50, 100, 200, 300 and 500s.

• 소성∙가공
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• 제12권7호
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• pp.640-646
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• 2003

The nanoprobe based on lithography, mainly represented by SPM based technologies, has been recognized as potential application to fabricate the surface nanostructures because of its operational versatility and simplicity. The objective of the work is to suggest new mastless pattern fabrication technique using the combination of machining by nanoindenter and KOH wet etching. The scratch option of the nanoindenter is a very promising method for obtaining nanometer scale features on a large size specimen because it has a very wide working area and load range. Sample line patterns were machined on a silicon surface, which has a native oxide on it, by constant load scratch (CLS) of the Nanoindenter with a Berkovich diamond tip, and they were etched in KOH solutions to investigate chemical characteristics of the machined silicon surface. After the etching process, the convex structure was made because of masking effect of the affected layer generated by nano-scratch. On the basis of this fact, some line patterns with convex structures were fabricated. Achieved patterns can be used as a mold that will be used for mass production processes such as nanoimprint or PDMS molding process. All morphological data of scratch traces were scanned using atomic force microscope (AFM).

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.291-292
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• 2012

MOSFET 구조에서 metal oxide에 기반을 둔 게이트 유전체의 연구는 실리콘(Si)을 기반으로 한 반도체 발명이래로 가장 인상적인 발전을 이뤄 왔다. 이는 metal oxide의 높은 유전상수 특성이 $SiO_2$보다 우수하고, 유전체 박막의 두께 감소로 인한 전기적 특성 저하를 보완하기 때문이다. 특히 지난 10년 동안, Hafnium에 기반을 둔 $HfO_2$는 차세대 반도체용 유전 물질로 전기적 구조적 특성에 대한 연구가 활발히 진행되어왔다. 그러나 현재까지 $HfO_2$에 대한 nano-mechanical 특성 연구는 미미하여 이에 대한 연구가 필요하다. 이에 본 연구에서는 Hf 및 $HfO_2$ 박막의 증착 및 열처리 조건을 다르게 하여 실험을 진행하였다. 시료는 rf magnetron sputter를 이용하여 Si 기판위에 Hafnium target으로 산소유량(4, 6 sccm)을 달리하여 증착하였고, 이후 furnace에서 400에서 $800^{\circ}C$까지 질소분위기에서 20분간 열처리를 실시하였다. 실험결과 산소 유량을 6 sccm으로 증착한 시료의 current density 성능이 모든 열처리 과정에서 증가하였다. Nano-indenter로 측정하고 Weibull distribution으로 정량적 계산을 한 경도 (Hardness)는 as-deposited 시료를 기준으로 $400^{\circ}C$에서는 감소했으나 온도가 높아질수록 증가하였다. 특히, $400^{\circ}C$ 열처리한 시료에서 산소농도에(4 sccm : 5.35 GPa, 6 sccm : 6.15 GPa)따른 두 시료간의 변화가 가장 두드러졌다. 반면에, 탄성계수 (Elastic modulus)는 산소농도 6 sccm을 넣고 증착된 시료들이 4 sccm을 넣고 증착한 시료보다 모두 높은 값을 나타냈다. 또한, $800^{\circ}C$ 열처리한 시료에서 산소농도에(4 sccm : 128.88 GPa, 6 sccm : 149.39 GPa)따라 표면의 탄성에 큰 차이가 있음을 확인하였다. 이는 증착된 $HfO_2$ 시료들이 비정질 상태에서 $HfO_2$로 결정화되는 과정에서 산소가 증가할수록 박막의 defect이 감소되기 때문으로 사료된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권12호
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• pp.98-106
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• 2016

본 연구는 공업용 응용이 많은 알루미늄 또는 구리와 같은 재료를 나노 압입 시험기에 의하여 탄생계수 및 경도 값을 얻을 때 파일-업(pile-up) 현상이 생기는 경우 계측 값을 교정할 수 있는 방법에 대해 다룬다. 나노 압입 시험기에 의해 얻어지는 탄성계수와 경도의 측정치는 접촉면적의 피팅 (fitting) 식에 의존하게 되는데 이는 오로지 싱크-인(sink-in) 재료에만 유효하다. 그러므로 싱크-인이 아닌 파일-업인 많은 무른 공학재료들에 있어서는 그 접촉면적이 실제보다 적게 계산되고 따라서 탄성계수와 경도는 높게 계산된다. 본 연구에서는 이미 탄생계수를 알고 있는 파일-업 거동을 보이는 재료의 경우에 경도 값을 교정하는 방법을 제안한다. 이 방법을 경금속인 Al 6061 T6와 C 12200에 적용하기 위해 인장시험, 나노 압입시험, 압입자국 측정, 그리고 유한요소해석을 수행하였다. 압입 자국 측정과 유한요소해석을 흥하여 두 재료 모두 파일-업 거동이 발생하는 것을 알 수 있었다. 제안한 교정 방법은 싱크-인 접촉면적 값을 파일-업 접촉면적 값으로 늘려 주었고 경도 측정값을 낮추어 주었다. 교정된 경도 값은 별도의 연구에서 다룬 변형률 구배 소성을 고려한 유한요소해석 결과와 잘 일치하였다.

• 한국재료학회지
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• 제15권12호
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• pp.796-801
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• 2005

In order to reduce the weight of glass in architecture, automobile, bottles, displays, a new technique that can strengthen glass was developed using various method. Generally, the strength achieved of glass-ceramics is higher as is 1.he fracture toughness by the formation of a crystalline phase inside glass. In this study, $70SiO_2-20Na_2O-10CaO-10TiO_2$ glasses were irradiated to strengthen by heterogeneous phase using femto-second laser pulse. Laser pulse irradiation of samples was analyzed by DTA, TMA, XRD, nano-indenter and SEM. Samples irradiated by laser had lower value$(3\~4\times10^{-3}Pa)$ of nano indentation which related with mother glass$(8\times10-3Pa)$ than values. Microcracks were occurred around laser irradiation area when femtosecond laser with the repetition rate of 1kHz was used as the light source to induced heterogeneous phase.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권2호
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• pp.117-123
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• 2012

본 연구에서는 벌지 실험과 나노 압입 실험을 통해 박막의 기계적 물성을 측정하였다. 벌지 실험은 외적 지지구조를 가지지 않는 박막 시편의 한 면에 일정한 압력을 가하여 박막의 변위를 측정, 압력과 변위의 관계를 이용하여 박막의 기계적 물성을 측정하는 실험이다. 나노 압입 실험은 시편에 압입 방향으로의 하중과 시편의 표면으로부터 압입자의 깊이에 대한 데이터를 통하여 시편의 기계적 물성을 측정하는 실험으로 modified King's model 을 이용하여 모재의 영향이 고려된 박막의 물성을 구할 수 있다. 두 실험은 탄성 계수와 푸아송비의 수학적 관계가 다르기 때문에 벌지 실험과 나노 압입 실험결과로부터 박막의 탄성계수와 푸아송비를 동시에 측정할 수 있다.

• 한국소성가공학회:학술대회논문집
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• 한국소성가공학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.307-310
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• 2009

Nowadays, the usage of high strength steel has been growing in automobile industry mainly as structural parts since for its lightweight and high strength properties the oil crisis happened. Owing to poor formability, complex-shaped high-strength steel components are invariably produced through hot press forming. The high-strength steel sheets are in so me instances used with an Al-Si-coating with a view to prevent scaling of components during hot press forming. How ever, friction and fracture characteristics of Al-Si-coated high-strength steel during hot press forming process have not yet been investigated. In this paper, the formed parts which were formed in hot bending process were investigated by using EDS. SEM and nano indenter in order to analysis the coating layer behavior.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제19권7호
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• pp.631-635
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• 2006

The properties of metal interlayered DLC films between the Si substrate and the DLC films were studied. DC magnetron sputtering method has been used to deposit intermediate layers of metals. And RF-PECVD method has been employed to synthesize DLC onto substrates of the silicon and metal layers. After we used metal Inter-layers, such as chromium, nickel, titanium and we studied tribological properties of the DLC films. The thickness of films were observed by field emission scanning electron microscope (FE-SEM). Also the surface morphology of the films were observed by an atomic force microscope (AFM). The crystallographic properties of the films were analyzed with X-ray diffraction (XRD), the friction coefficients were investigated by AFM in friction force microscope (FFM) mode. Tribological performances of the films were estimated by nano-indenter, stress tester measurement.

• 열처리공학회지
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• 제33권3호
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• pp.117-123
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• 2020

Due to high corrosion resistance, Zinc has been widely used in the automobile, shipping or construction industries as a galvanizing material. Zinc is popular as a coating element, but its low mechanical strength impede the expansion of applications as a load-bearing structure. The mechanical strength of Zinc can be increased through zinc based alloy process, but the ductility is significantly reduced. In this study, the mechanical strength and ductility of Zinc-Magnesium alloys with respect to heat treatment hold time was investigated. In order to enhance the mechanical strength of Zinc, a Zinc-Magnesium alloy was fabricated by a melting process. The heat treatment process was performed to improve the ductility of Zinc-Magnesium alloy. The microstructure of the heat-treated alloy specimen was analyzed using SEM. The hardness and compressive strength of the specimen were measured by a micro-hardness tester and a nano-indenter, respectively.