• 공업화학
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• 제23권1호
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• pp.1-7
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• 2012

본 총론에서는 원자층 증착을 이용한 친환경 소재의 개발에 대한 최근 연구 결과들을 간단하게 소개하려 한다. 원자층 증착의 장점은 박막의 두께를 미세하게 조절할 수 있다는 것과, 3차원적으로 복잡한 구조를 가지는 담체의 형상을 유지하면서 균일한 박막을 제조할 수 있다는 것이다. 이러한 원자층 증착의 장점은 친환경소재를 제조하는 데 중요한 역할을 할 수 있다. Anodic aluminum oxide (AAO)와 같은 다공성 membrane을 담체로 이용하여, 다공성 구조는 그대로 유지하면서 10나노미터 정도의 $TiO_2$박막을 균일하게 증착할 경우 톨루엔 등의 휘발성 유기물 필터로 사용할 수 있는데, 이는 AAO의 특이한 기하학적 구조와 비정질 $TiO_2$의 강한 휘발성 유기물 흡착력의 조합에 의한 결과이다. 톨루엔 분해용 광촉매 및 이산화탄소 개질 반응에 의한 수소 생산 촉매 반응에 있어서도 나노다이아몬드나 니켈 담체 위에 $TiO_2$의 증착량을 미세하게 조절하여 $TiO_2$가 표면을 완전히 덮지 않고 부분적으로만 덮고 있는 구조를 만들 경우 촉매의 효율 및 수명을 극대화할 수 있게 된다. 이러한 예들은 원자층 증착이 기존의 반도체산업뿐만 아니라 환경소재의 개발에도 중요한 도구가 될 수 있음을 의미한다.

• 센서학회지
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• 제6권6호
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• pp.451-457
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• 1997

산화물 반도체를 이용한 후막형 가스센서의 이산화질소에 대한 감지특성을 조사하였다. 기본 감지물질로는 $WO_{3}$, $SnO_{2}$, ZnO를 사용하였고, 여기에 다른 산화물 반도체를 소량 첨가하여 이산화질소에 대한 감지특성을 실험하였다. 동작온도에 따른 후막센서의 감지특성에서 감도, 회복특성을 고려할 때, $WO_{3}$와 $SnO_{2}$계 감지물질은 $300^{\circ}C$, ZnO계 감지물질은 $220{\sim}260^{\circ}C$ 정도의 동작온도에서 최적의 감지특성을 보였다. 그러나, ZnO계 감지물질은 큰 센서저항으로 인해 안정한 신호를 얻을 수 없었다. 오존, 암모니아, 에탄올, 메탄, 일산화탄소/프로판 혼합가스에 대한 선택성 실험에서 $WO_{3}$-ZnO(3 wt.%)와 $SnO_{2}-WO_{3}$(3 wt.%) 후막센서가 가장 우수한 이산화질소 감지특성을 보였다. 또한, 이들 후막센서들은 반복실험 및 농도의존성 실험을 통해서도 우수한 신호재현성을 보였으며 특히, 1 ppm 이하의 이산화질소를 검지, 정량화 할 수 있음을 보여 주었다.

• 대한화학회지
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• 제36권4호
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• pp.511-516
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• 1992

산화이테르븀의 비화학양론적 화학식인 YbO$_x$의 x값을 600∼1150$^{\circ}C$ 온도범위와 1.00 ${\times}$ 10$^{-2}$ 산소분압∼대기압 하에서 측정된 결과 1.5543∼1.60794에서 변화되었다. YbO$_{1.5＋x'}$로 표시되는 비화학양론적 조성식에서 x'의 생성엔탈피는 위의 산소분압 조건하에서 각각 1.55, 1.18 및 1.05kJ/mol이었다. 이 산화물의 전기전도도는 600∼1100$^{\circ}C$의 온도범위와 1.00 ${\times}$ 10$^{-5}$ ∼ 2.00 ${\times}$ 10$^{-1}$ atm의 산소분압 하에서 반도체 영역인 10$^{-9}$∼10$^{-5}\;{\Omega}^{-1}$ cm$^{-1}$ 범위에서 변화하였다. 전기전도도의 아레니우스 도시는 직선성을 보이며 활성화에너지는 1.7eV이었다. 전기전도도는 산소분압이 증가함에 따라 증가하였으며 산소분압 의존성 또는 1/n값은 1/5.3이었다. x값, ${\sigma}$값 및 열역학적 데이타를 사용하여 이 산화물의 비화학양론적 전도성 메카니즘을 고찰하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제60권2호
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• pp.313-319
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• 2022

HfO₂을 게이트 산화막으로 갖는 AlGaN/GaN 기반 고이동도 전계효과 트랜지스터(high electron mobility transistor, HEMT)의 노멀리 오프(normally-off) 작동 구현을 위하여 게이트 리세스(gate-recess) 깊이에 따른 소자 특성이 시뮬레이션을 통하여 분석되었다. 전통적인 HEMT 구조, 3 nm의 두께를 갖는 게이트 리세스된 HEMT 구조, 게이트 영역에 AlGaN 층을 갖지 않는 HEMT 구조가 모사되었다. 전통적인 HEMT 구조는 노멀리 온(normally-on) 특성을 나타내었으며, 0 V의 게이트 전압 및 15 V의 드레인 전압 환경에서 0.35 A의 드레인 전류 특성을 나타내었다. 3 nm의 두께를 갖는 게이트 리세스된 HEMT 구조는 2DEG(2-dimensional electron gas) 채널의 전자 농도 감소로 인해, 같은 전압 인가 조건에서 0.15 A의 드레인 전류 값을 보였다. 게이트 영역에 AlGaN 층을 갖지 않는 HEMT 구조는 뚜렷한 노멀리 오프 동작을 나타내었으며, 0 V의 동작전압 값을 확인할 수 있었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제30권3호
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• pp.94-101
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• 2023

투명 전도성 산화물(TCO)를 대체할 수 있는 대표적인 물질로 알려진 ZnO는 3.37 eV의 bandgap과 60 meV의 exciton binding energy를 가진 반도체 물질이다. 본 연구에서는 투명 전극으로 사용하기 위한 높은 전기적 특성을 확보하기 위해 원자층 증착법을 기반으로 양이온과 음이온의 단일 및 이중 도핑에 따라 성장한 ZnO 박막을 제작하였다. 3가 양이온 Al, Ga과 음이온 F이 단일 및 이중 도핑된 ZnO 박막의 구조적, 광학적 특성 및 전기적 특성을 확인하였다. 단일 도핑의 경우, ZnO에 donor로 작용하는 Al, Ga, F에 의해 캐리어 농도가 도핑 전에 비해 증가하였고 근자외선 영역에서의 band-edge absorption이 증가하는 것을 확인하였다. 단일 도핑 중에서는 F이 ZnO 내 산소 공공 자리에 passivation 되면서 높은 mobility와 함께 가장 높은 전도도를 보였다. 이중 도핑의 경우, 각 원소들의 도핑 효과가 더해지면서 단일 도핑에 비해 높은 전기적 특성을 보였다. 결과적으로 Ga-F에 비해 Al-F 도핑 시 ionic radius 차이에 의한 lattice distortion 감소 및 delocalized 된 전자 상태의 증가로 가장 낮은 비저항 값을 보였으며 PDOS 분석을 통한 시뮬레이션 데이터로 측정 값과 일치하는 결과를 확인했다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.57-58
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• 2011

III-V족 화합물 반도체의 일종인 InSb는 77 K에서 0.23 eV의 작은 밴드 갭을 가지며 높은 전하 이동도를 가지고 있기 때문에 대기권에서 전자파 흡수가 일어나지 않는 3~5 ${\mu}m$범위의 장파장 적외선 감지가 가능하여 중적외선 감지 소자로 이용되고 있다. 하지만 InSb는 밴드 갭이 매우 작기 때문에, 소자 제작시 누설전류에 의한 소자 특성의 저하가 문제시 되고 있다. 또한 다른 화합물 반도체에 비해 녹는점이 낮고, 휘발성이 강한 5족 원소인 Sb의 승화로 기판의 화학양론적 조성비(stoichiometry)가 변하기 쉬워, 계면특성 저하의 원인이 된다. 따라서 우수한 특성을 가지는 적외선 소자의 구현을 위해서, 저온에서 계면 특성이 우수한 고품질의 절연막 증착 연구가 필수적이다. 본 연구에서는 InSb 기판 위에 $SiO_2$, $Si_3N_4$의 절연막 형성시 증착온도의 변화에 따른 계면 트랩 밀도를 분석하였다. $SiO_2$, $Si_3N_4$ 절연막은 플라즈마 화학 기상 증착법(PECVD)을 이용하여 n형 InSb 기판 위에 증착하였으며, 증착온도를 $120^{\circ}C$부터 $240^{\circ}C$까지 변화시켰다. Metal oxide semiconductor(MOS) 구조 제작을 통하여, 커패시턴스-전압(C-V)분석을 진행하였으며, 절연막과 InSb 사이의 계면 트랩 밀도를 Terman method를 이용하여 계산하였다[1]. 또한, $SiO_2$와 $Si_3N_4$의 XPS 분석과 TOF-SIMS 분석을 통하여 계면 트랩 밀도의 원인을 밝혀 보았다. $120{\sim}240^{\circ}C$ 온도 범위에서 계면 트랩 밀도는 $Si_3N_4$의 경우 $2.4{\sim}4.9{\times}10^{12}cm^{-2}eV^{-1}$, $SiO_2$의 경우 $7.1{\sim}7.3{\times}10^{11}cm^{-2}eV^{-1}$ 값을 나타냈고, 두 절연막 모두 증착 온도가 증가할수록 계면 트랩 밀도가 증가하는 경향을 보였다. 그러나 모든 샘플에서 $Si_3N_4$의 경우, flat band voltage가 음의 전압으로 이동한 반면, $SiO_2$의 경우, 양의 전압으로 이동하는 것을 확인할 수 있었다. 계면 트랩 밀도 증가의 원인을 확인하기 위해서, oxide를 $120^{\circ}C$, $240^{\circ}C$에서 증착시킨 샘플을 XPS 분석을 통하여 깊이에 따른 성분분석을 하였고, 그 결과, $240^{\circ}C$에서 증착된 샘플에서 계면에서 $In_2O_3$와 $Sb_2O_3$ 피크의 증가를 확인하였다. 이는 계면에서 oxide양이 증가함을 의미하며, 이렇게 생성된 oxide는 계면 트랩으로 작용하므로, 계면 특성을 저하시키는 원인으로 작용함을 알 수 있었다. Nitride 절연막을 증착시킨 샘플은 TOF-SIMS 분석을 통해, 계면에서의 성분 분석을 하였고, 그 결과, $240^{\circ}C$에서 증착된 샘플에서 In-N, Sb-N, Si-N 결합의 감소를 확인하였다. 이렇게 분해된 결합들의 dangling 결합이 늘어 계면 트랩으로 작용하므로, 계면 특성을 저하시키는 원인으로 작용함을 알 수 있었다. 최종적으로, 소자특성을 확인 하기 위하여 계면 트랩 밀도가 가장 낮게 측정된 $200^{\circ}C$ 조건에서 $SiO_2$ 절연막을 증착하여 InSb 적외선 소자를 제작하였다. 전류-전압(I-V) 분석 결과 -0.1 V에서 16 nA의 누설 전류 값을 보였으며, $2.6{\times}10^3{\Omega}cm^2$의 RoA(zero bias resistance area)를 얻을 수 있었다. 절연막 증착조건의 최적화를 통하여, InSb 적외선 소자의 특성이 개선됨을 확인할 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제41권1호
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• pp.79-84
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• 2013

DC/DC 컨버터는 임의의 직류전원을 부하가 요구하는 형태의 직류전원으로 변환시키는 효율이 높은 전력변환기이다. DC/DC 컨버터는 PWM-IC(펄스폭 변조 집적회로) 제어기, MOSFET(산화물-반도체 전계 효과 트랜지스터), 인덕터, 콘덴서 등으로 구성되어있다. 코발트 60 ($^{60}Co$) 저준위 감마발생기를 이용한 TID실험에서 방사선의 영향으로 PWM-IC의 전기적 특성중에 문턱전압과 옵셋전압이 증가되고, SEL에 적용된 4종류의 중이온 입자는 PWM-IC의 파형을 불안정하게 만든다. 또한, 입/출력관계의 파형을 SPICE 시뮬레이션 프로그램으로 관찰하였다. PWM-IC의 TID 실험은 30 Krad 까지 수행하였으며, SEL 실험을 제어보드를 구현한 후 LET($MeV/mg/cm^2$)별 cross section($cm^2$)으로 연구하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.39.2-39.2
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• 2010

In this work we have investigated electrical and optical properties of interface for ITO/Si with shallow doped emitter. The ITO is prepared by DC magnetron sputter on p-type monocrystalline silicon substrate. As an experimental result, The transmittance at 640nm spectra is obtained an average transmittance over 85% in the visible range of the optical spectrum. The energy bandgap of ITO at oxygen flow from 0% to 4% obtained between 3.57eV and 3.68eV (ITO : 3.75eV). The energy bandgap of ITO is depending on the thickness, sturcture and doping concentration. Because the bandgap and position of absorption edge for degenerated semiconductor oxide are determined by two competing mechanism; i) bandgap narrowing due to electron-electron and electron-impurity effects on the valance and conduction bands (> 3.38eV), ii) bandgap widening by the Burstein-Moss effect, a blocking of the lowest states of the conduction band by excess electrons( < 4.15eV). The resistivity of ITO layer obtained about $6{\times}10^{-4}{\Omega}cm$ at 4% of oxygen flow. In case of decrease resistivity of ITO, the carrier concentration and carrier mobility of ITO film will be increased. The contact resistance of ITO/Si with shallow doped emitter was measured by the transmission line method(TLM). As an experimental result, the contact resistance was obtained $0.0705{\Omega}cm^2$ at 2% oxygen flow. It is formed ohmic-contact of interface ITO/Si substrate. The emitter series resistance of ITO/Si with shallow doped emitter was obtained $0.1821{\Omega}cm^2$. Therefore, As an PC1D simulation result, the fill factor of EWT solar cell obtained above 80%. The details will be presented in conference.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.48-48
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• 2009

최근 빠른 동작속도와 고 집적도를 얻기 위해 metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET) 의 크기는 계속 해서 줄어들고 있다. 동시에 게이트의 절연층도 얇아지게 된다. 절연층으로 사용되는 $SiO_2$ 의 두께가 2nm 이하로 얇아 지게 되면 터널링에 의해 누설 전류가 발생하게 된다. 이 문제를 해결하기 위해 $SiO_2$ 를 대체할 고유전체 물질의 연구가 활발하다. 고유전체 물질 중에는 $ZrO_2,\;Al_2O_3,\;HfO_2$ 등이 많이 연구 되어 왔다. 하지만 유전상수 이외에 band gap energy, thermodynamic stability, recrystallization temperature 등의 특성이 좋지 않아 대체 물질로 문제점이 있다. 이를 보안하기 위해 산화물을 합금과 결합시키면 서로의 장점들이 합쳐져 기준들을 만족하는 물질을 만들 수 있고 $HfAlO_3$가 그 중 하나이다. Al를 첨가하는 이유는 문턱전압을 낮추기 위해서다. $HfAlO_3$는 유전상수 18.2, band gap energy 6.5 eV, recrystallization temperature 800 $^{\circ}C$이고 열역학적 특성이 안정적이다. 게이트 절연층은 전극과 기판사이에 적층구조를 이루고 있어 이방성인 드라이 에칭이 필요하고 공정 중 마스크물질과의 선택비가 높아야한다. 본 연구는 $HfAlO_3$박막을 $BCl_3/Ar,\;N_2/BCl_3/Ar$ 유도결합 플라즈마를 이용해 식각했다. 베이스 조건은 RF Power 500 W, DC-bias -100 V, 공정압력 15 mTorr, 기판온도 40 $^{\circ}C$ 이다. 가스비율, RF Power, DC-bias, 공정 압력에 의한 마스크물질과 의 선택비를 알아보았다.

• Corrosion Science and Technology
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• 제12권1호
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• pp.40-49
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• 2013

Effects of magnesium and pH on corrosion of aluminum galvanically coupled to iron have studied by using potentio- dynamic and static tests for polarization curves, Mott-Schottky test for analysis of semiconductor property, and GD-AES and XPS for film analysis. Pitting potential was sensitive to magnesium as an alloying element but not to pH, while passive current was sensitive to pH but not to magnesium. It was explained with, instead of point defect model (PDM), surface charge model describing that the ingression of chloride depends on the state of surface charge and passive film at film/solution interface is affected by pH. In addition, galvanic current of aluminum electrically coupled to iron was not affected by magnesium in pH 8.4, 0.2M citrate solution but was increased by magnesium at the solution of pH 9.1. The galvanic current at pH 9.1 increased with time at the initial stage and after the exposure of about 200 minute, decreased and stabilized. The behavior of the galvanic current was related with the concentration of magnesium at the surface. It agreed with the depletion of magnesium at the oxide surface by using glow discharge atomic emission spectroscopy (GD-AES). In addition, pitting potential of pure aluminum was reduced in neutral pH solution where chloride ion maybe are competitively adsorbed on pure aluminum. It was confirmed by the exponential decrease of pitting potential with log of [$Cl^-$] around 0.025 M of [$Cl^-$] and linear decrease of the pitting potential. From the above results, unlike magnesium, alloying elements with higher electron negativity, lowering isoelectric point (ISE), are recommended to be added to improve pitting corrosion resistance of aluminum and its alloys in neutral solutions as well as their galvanic corrosion resistance in weakly basic solutions.