• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.157-157
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• 2015

Recently, the growing interest in organic microelectronic devices including OLEDs has led to an increasing amount of research into their many potential applications in the area of flexible electronic devices based on plastic substrates. However, these organic devices require a gas barrier coating to prevent the permeation of water and oxygen because organic materials are highly susceptible to water and oxygen. In particular, high efficiency OLEDs require an extremely low water vapor transition rate (WVTR) of $1{\times}10^{-6}g/m^2day$. The Key factor in high quality inorganic gas barrier formation for achieving the very low WVTR required ($1{\times}10^{-6}g/m^2day$) is the suppression of defect sites and gas diffusion pathways between grain boundaries. In this study NBAS process was introduced to deposit enhanced film density single gas barrier layer with a low WVTR. Fig. 1. shows a schematic illustration of the NBAS apparatus. The NBAS process was used for the $Al_2O_3$ nano-crystal structure films deposition, as shown in Fig. 1. The NBAS system is based on the conventional RF magnetron sputtering and it has the electron cyclotron resonance (ECR) plasma source and metal reflector. $Ar^+$ ion in the ECR plasma can be accelerated into the plasma sheath between the plasma and metal reflector, which are then neutralized mainly by Auger neutralization. The neutral beam energy is controlled by the metal reflector bias. The controllable neutral beam energy can continuously change crystalline structures from an amorphous phase to nanocrystal phase of various grain sizes. The $Al_2O_3$ films can be high film density by controllable Auger neutral beam energy. we developed $Al_2O_3$ high dense barrier layer using NBAS process. We can verified that NBAS process effect can lead to formation of high density nano-crystal structure barrier layer. As a result, Fig. 2. shows that the NBAS processed $Al_2O_3$ high dense barrier layer shows excellent WVTR property as a under $2{\times}10^{-5}g/m^2day$ in the single barrier layer of 100nm thickness. Therefore, the NBAS processed $Al_2O_3$ high dense barrier layer is very suitable in the high efficiency OLED application.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.17 no.7
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• pp.420-424
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• 2016

In this study, we developed photocatalytic technology to address the emerging serious problem of air pollution through indoor air cleaning. A single layer of $WO_3$ was prepared by using the dry process of general RF magnetron sputtering. At a base vacuum of $1.8{\times}10^{-6}$[Torr], the optical and electrical properties of the resulting thin films were examined for use as a transparent electrode as well as a photocatalyst. The single layer of $WO_3$ prepared at an RF power of 100 [W], a pressure of 7 [mTorr] and Ar and $O_2$ gas flow rates of 70 and 2 sccm, respectively, showed uniform and good optical transmittance of over 80% in the visible wavelength range from 380 [nm] to 780 [nm]. The optical catalyst characteristics of the $WO_3$ thin film were examined by investigating the optical absorbance and concentration variance in methylene blue, where the $WO_3$ thin film was immersed in the methylene blue. The catalytic characteristics improved with time. The concentration of methylene blue decreased to 80% after 5 hours, which confirms that the $WO_3$ thin film shows the characteristics of an optical catalyst. Using the reflector of a CCFL (cold cathode fluorescent lamp) and the lens of an LED (lighting emitting diode), it is possible to enhance the air cleaning effect of next-generation light sources.

• Journal of the Korean Society for Heat Treatment
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• v.8 no.1
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• pp.32-43
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• 1995

Ti-6Al-4V alloy are widely used in chemical and aircraft industries for their good corrosion resistance and high strength to weight ratio. Surface alloying of Ti alloy by $CO_2$ laser is able to produce few hundred micrometers thick TiN surface-alloyed layer with high hardness on the substrate very simplely by injecting reaction gas($N_2$) into a laser-generated melt pool and adjust the hardness to the specific requirements of the individual application by changing of laser processing parameters. This research has been investigated the effect of such parameters on TiN surface-alloying of Ti-6Al-4V alloy by $CO_2$ laser. The maximum hardness of TiN surface-alloyed zone waw obtained by injecting 100% $N_2$ gas and it was decreased as the amount of $N_2$ gas in Ar and $N_2$ gas mixture was decreased. As scanning speed was increased, the hardness and depth of TiN surface-alloyed zone was decreased at constant laser power. The surface hardness after double scanning laser treatment is higher than that of single scanning. At constant laser power, the surface roughness is increased after the surface alloying if laser scanning speed is decreased.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.41 no.1
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• pp.36-40
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• 2004

$SnO_2$ thin films were deposited on a $SiO_2$/Si substrate with the flow of Ar and $O_2$ of 25 sccm by RF-magnetron sputtering method. the post-annealing was conducted at $500^{\circ}C$ in atmosphere of dry air and $N_2$ were changed fairly, while those annealed in dry air resembled as-deposited films. This may be attributed to the desorption of adsorbed oxygen and the extraction of lattice oxygen during annealing. Resistivity of films annealed in $N_2$ was increased over 5 times than that of as-deposited films. It can be explained that the increment of resistivity may result from the discontinuous conduction path with change of microstructures after annealing in $N_2$.

• 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.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.159.2-159.2
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• 2014

간접띠간격(indirect bandgap)을 갖는 층상형 반도체 $MoS_2$는 두께가 줄어들어 단일층이 되면 층간 상호작용의 변화로 인해 ~1.8 eV의 직접띠간격(direct bandgap)을 갖게 된다. 이러한 초박형 $MoS_2$의 발광 특성을 활용하기 위해서는 원자 크기 수준에서 두께와 물성을 조절할 수 있는 화학적 표면개질법에 대한 이해가 필요하다. 최근 아르곤(Ar) 플라즈마를 이용한 $MoS_2$의 층상(layer-by-layer) 식각과 표면제어에 관한 연구결과가 보고되었으나 자세한 반응 메커니즘은 알려져 있지 않다. 본 연구에서는 산소 플라즈마에 의한 단일층 및 복층 $MoS_2$의 산화반응을 원자힘 현미경(AFM), 광전자 분광법(XPS), 라만 및 광발광 분광법을 통해 관찰하고 반응 메커니즘을 이해하고자 한다. 플라즈마로 생성된 산소라디칼과의 반응시간이 증가함에 따라 $E{^1}_{2g}$와 $A_{1g}$-진동모드에서 기인하는 라만 신호, 그리고 A와 B-엑시톤에서 유래하는 광발광의 세기가 감소함을 확인하였다. XPS와 AFM을 통해 반응이 진행됨에 따라 $MoS_2$의 상층이 $MoO_3$로 산화되면서 나노입자로 응집되어 표면형태가 변화하는 것을 확인하였다. 이 결과는 플라즈마 산화반응을 이용하여 $MoS_2$ 표면에 구조적 결함(defect)과 층상 식각을 유발하고 광발광 특성 제어를 위해 전자구조를 조절할 수 있다는 가능성을 보여준다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.20 no.12
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• pp.661-668
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• 2010

Cu(In,Ga)$Se_2$(CIGS) photovoltaic thin films were electrodeposited on Mo/glass substrates with an aqueous solution containing 2 mM $CuCl_2$, 8 mM $InCl_3$, 20 mM $GaCl_3$ and 8mM $H_2SeO_3$ at the electrodeposition potential of -0.6 to -1.0 V(SCE) and pH of 1.8. The best chemical composition of $Cu_{1.05}In_{0.8}Ga_{0.13}Se_2$ was found to be achieved at -0.7 V(SCE). The precursor Cu-In-Ga-Se films were annealed for crystallization to chalcopyrite structure at temperatures of 100-$500^{\circ}C$ under Ar gas atmosphere. The chemical compositions, microstructures, surface morphologies, and crystallographic structures of the annealed films were analyzed by EPMA, FE-SEM, AFM, and XRD, respectively. The precursor Cu-In-Ga-Se grains were grown sparsely on the Mo-back contact and also had very rough surfaces. However, after annealing treatment beginning at $200^{\circ}C$, the empty spaces between grains were removed and the grains showed well developed columnar shapes with smooth surfaces. The precursor Cu-In-Ga-Se films were also annealed at the temperature of $500^{\circ}C$ for 60 min under Se gas atmosphere to suppress the Se volatilization. The Se amount on the CIGS film after selenization annealing increased above the Se amount of the electrodeposited state and the $MoSe_2$ phase occurred, resulting from the diffusion of Se through the CIGS film and interaction with Mo back electrode. However, the selenization-annealed films showed higher crystallinity values than did the films annealed under Ar atmosphere with a chemical composition closer to that of the electrodeposited state.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.47 no.6
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• pp.534-539
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• 2010

$HfB_2$-HfC composites were prepared by reactive hot pressing using Hf and $B_4C$ at temperatures of 1800 and $1900^{\circ}C$ for 60 min under 32 MPa in an Ar atmosphere. The reaction sequences of the $HfB_2$-HfC composite were studied through series of pressureless heat treatments ranging from 800 to $1600^{\circ}C$. The effect of size reduction of the starting powders on densification was investigated by vibration milling. Fully dense $HfB_2$-HfC composites were obtained by size reduction of the starting powders via vibration milling. The oxidation behaviour of the $HfB_2$-HfC composites at $1500^{\circ}C$ in air showed formation of a non-protective $HfO_2$ scale with linear mass gain. Examination of the mechanical properties showed that particle size reduction via vibration milling also led to improved flexural strength, hardness and fracture toughness.

• Proceedings of the International Microelectronics And Packaging Society Conference
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• 2003.11a
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• pp.161-164
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• 2003

본 연구에서는 수열합성법으로 $SrAl_2O_4:Eu$ 형광체 분말을 합성하여 이들의 발광 특성과 장잔광 특성 등에 대해서 고찰하였다. 증류수에 $Sr(NO_3)_2,\;Al(NO_3)_3{\cdot}9H_2O,\;Eu(NO_3)_3{\cdot}6H_2O$ 등의 금속염을 용해시킨 용액을 $NH_4OH$ 수용액으로 pH를 적당히 조절하고 고온 고압의 Autoclave 반응용기 내에서 반응시켰다. 이렇게 합성된 분말은 균일한 입도 분포를 나타내었으면, sub-micron 크기의 초미세 분말이었다. 합성된 $SrAl_2O_4:Eu$ 초미세 분말을 $Ar-H_2$ 가스 환원분위기에서 $1100-1400^{\circ}C$ 온도로 2시간동안 열처리시켜서 형광 특성을 나타내도록 만들었다. 분말의 여기 및 발광 특성을 측정한 길과, 발광파장을 520 nm로 고정시켜 측정한 여기스펙트럼은 $250\~450nm$의 넓은 파장영역에 걸쳐 여기가 일어났고, 발광스펙트럼은 520 nm에서 최대 피크를 나타내었다. 또한 10분간 여기 시킨 후 520 nm 파장에 대한 잔광 특성이 1000분 이상 지속되는 우수한 장잔광 특성을 나타내었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.124-124
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• 2010

Currently, extreme ultraviolet lithography (EUVL) is being investigated for next generation lithography. EUVL is one of competitive lithographic technologies for sub-22nm fabrication of nano-scale Si devices that can possibly replace the conventional photolithography used to make today's microcircuits. Among the core EUVL technologies, mask fabrication is of considerable importance due to the use of new reflective optics having a completely different configuration compared to those of conventional photolithography. Therefore, new materials and new mask fabrication process are required for high performance EUVL mask fabrication. This study investigated the etching properties of SnO2 (Tin Oxide) as a new absorber material for EUVL binary mask. The EUVL mask structure used for etching is SnO2 (absorber layer) / Ru (capping / etch stop layer) / Mo-Si multilayer (reflective layer) / Si (substrate). Since the Ru etch stop layer should not be etched, infinitely high selectivity of SnO2 layer to Ru ESL is required. To obtain infinitely high etch selectivity and very low LER (line edge roughness) values, etch parameters of gas flow ratio, top electrode power, dc self - bias voltage (Vdc), and etch time were varied in inductively coupled Cl2/Ar plasmas. For certain process window, infinitely high etch selectivity of SnO2 to Ru ESL could be obtained by optimizing the process parameters. Etch characteristics were measured by on scanning electron microscopy (SEM) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analyses. Detailed mechanisms for ultra-high etch selectivity will be discussed.