• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.174-174
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• 2014

Memristor devices are one of the most promising candidate approaches to next-generation memory technologies. Memristive switching phenomena usually rely on repeated electrical resistive switching between non-volatile resistance states in an active material under the application of an electrical stimulus, such as a voltage or current. Recent reports have explored the use of variety of external operating parameters, such as the modulation of an applied magnetic field, temperature, or illumination conditions to activate changes in the memristive switching behaviors. Among these possible choices of signal controlling factors of memristor, photon is particularly attractive because photonic signals are not only easier to reach directly over long distances than electrical signal, but they also efficiently manage the interactions between logic devices without any signal interference. Furthermore, due to the inherent wave characteristics of photons, the facile manipulation of the light ray enables incident light angle controlled memristive switching. So that, in the tautological sense, device orienting position with regard to a photon source determines the occurrence of memristive switching as well. To demonstrate this position controlled memory device functionality, we have fabricated a metal-semiconductor-metal memristive switching nanodevice using ZnO nanorods. Superhydrophobicity employed in this memristor gives rise to illumination direction selectivity as an extra controlling parameter which is important feature in emerging. When light irradiates from a point source in water to the surface treated device, refraction of light ray takes place at the water/air interface because of the optical density differences in two media (water/air). When incident light travels through a higher refractive index medium (water; n=1.33) to lower one (air; n=1), a total reflection occurs for incidence angles over the critical value. Thus, when we watch the submerged NW arrays at the view angles over the critical angle, a mirror-like surface is observed due to the presence of air pocket layer. From this processes, the reversible switching characteristics were verified by modulating the light incident angle between the resistor and memristor.

• 한국재료학회지
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• 제23권6호
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• pp.334-338
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• 2013

In this study, $BaTiO_3$ thin films were grown by RF-magnetron sputtering, and the effects of the thin film thickness on the structural characteristics of $BaTiO_3$ thin films were systematically investigated. Instead of the oxide substrates generally used for the growth of $BaTiO_3$ thin films, p-Si substrates which are widely used in the current semiconductor processing, were used in this study in order to pursue high efficiency in device integration processing. For the crystallization of the grown thin films, annealing was carried out in air, and the annealing temperature was varied from $700^{\circ}C$. The changed thickness was within 200 nm~1200 nm. The XRD results showed that the best crystal quality was obtained for ample thicknesses 700 nm~1200 nm. The SEM analysis revealed that Si/$BaTiO_3$ are good quality interface characteristics within 300 nm when observed thickness. And surface roughness observed of $BaTiO_3$ thin films from AFM measurement are good quality surface characteristics within 300 nm. Depth-profiling analysis through GDS (glow discharge spectrometer) showed that the stoichiometric composition could be maintained. The results obtained in this study clearly revealed $BaTiO_3$ thin films grown on a p-Si substrate such as thin film thickness. The optimum thickness was 300 nm, the thin film was found to have the characteristics of thin film with good electrical properties.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2013년도 춘계학술대회
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• pp.789-790
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• 2013

기존 MOS (Metal-Oxide-Semiconductor) 소자의 게이트 산화막으로 사용된 $Er_2O_3/SiO_2$ 더블레이어 층은 낮은 누설전류와 높은 캐패시턴스를 갖는 장점을 가지고 있다. 본 논문에서는 이 더블레이어 층을 비휘발성 메모리 소자의 전하포획층으로 처음 적용하여 우수한 성능의 메모리 특성을 얻을 수 있었다. 소자를 제작하기 전에 EDISON Nanophysics 시뮬레이션을 통해 낮은 누설 전류값과 높은 캐패시턴스 값을 기준으로 하여 산화막 두께를 최적화하였다. 이 후, 최적화된 조건으로 금속실리사이드 소스/드레인, 10 um/ 10um의 채널 넓이/길이를 갖는 비휘발성 메모리 소자를 제작하였다. 그 결과, 11 V, 50 ms의 프로그램 특성, -11 V, 500 ms의 소거 특성 및 10년의 기억유지 특성, $10^4$의 내구성 특성을 얻을 수 있었다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제11권3호
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• pp.101-108
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• 2017

DC/DC 컨버터는 임의의 직류전원을 부하가 요구하는 형태의 직류전원으로 변환시키는 효율이 높은 전력변환기이다. 고급형 DC/DC 컨버터는 MOSFET(산화물-반도체 전계 효과 트랜지스터)를 제어하기 위해 OP-Amp.(연산 증폭기)를 실장한 PWM-IC(펄스폭 변조 집적회로)를 사용한다. OP-Amp.는 증폭기 기능을 수행하는데 방사선 영향으로 전기적 특성이 변화하는데 본 논문에서는 코발트 60 (60Co) 저준위 감마발생기를 이용한 TID실험과 5종류의 중이온 입자를 이용하여 SEL 실험을 수행하는데 바이어스(bias) 전류가 순간적으로 과전류가 흘러 SEL이 발생된다. OP-Amp.의 TID 실험은 조사율은 5 rad/sec.로 전체 조사량을 30 krad 까지 수행하였으며, SEL 실험은 제어보드를 구현한 후 LET($MeV/mg/cm^2$)별 cross section($cm^2$)을 이용하여 성능평가를 하는데 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.285-285
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• 2010

Zinc oxide (ZnO) is a direct band gap semiconductor with 3.37 eV, which has in a hexagonal wurtzite structure. ZnO is a good candidate for a photocatalyst because it has physical and chemical stability, high oxidative properties, and absorbs of ultraviolet light. During ZnO is irradiated by UV light, redox (reduction and oxidation) reactions will occur on the ZnO surface, generating the radicals O2- and OH. These two powerful oxidizing agents have been proven to be effective in decomposition of harmful organic materials, converting them into CO2 and H2O. Therefore, we assume that oxygen on the surface of ZnO is a very important factor in the photocatalytic activities of ZnO nanoparticles. Recently, ZnO nanoparticles are studied in various application fields by many researchers. Photocatalyst research is progressing much in various application fields. But the ZnO nanoparticles have disadvantage that is unstable in water in comparison titanium dioxide (TiO2). The Zn(OH)2 was formed at the ZnO surface and ZnO become inactive as a photocatalyst when ZnO is present in the solution. Therefore, we prepared synthesized ZnO nanoaprticles that were immersed in the water and dried in the oven. After that, we measured photocatalytic activities of prepared samples and find the cause of their phtocatalytic activity changes. The characterization of ZnO nanoparticles were analyzed by Scanning Electron Microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD) and BET test. Also we defined the photocatalytic activity of ZnO nanoparticles using UV-VIS Spectroscopy. And we explained changing of photocatalytic activity after the water treatment using X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS).

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.191-192
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• 2010

높은 유전상수를 가지는 터널 장벽물질 들은 플래쉬메모리 및 나노 부유게이트 메모리 소자에서 터널의 두께 및 밴드갭 구조의 변형을 통하여 단일층의 $SiO_2$ 터널장벽에 비하여 동작속도를 향상시키고 누설전류를 줄이며 전하보존 특성을 높여줄 수 있다.[1-3] 본 연구에서는 $Al_2O_3/HfO/Al_2O_3$구조의 고 유전체 터널장벽을 사용하여 $WSi_2$ 나노입자를 가지게 되는 metal-oxide-semiconductor(MOS)구조의 커패시터를 제작하여 전기적인 특성을 확인하였다. p형 (100) Si기판 위에 $Al_2O_3/HfO/Al_2O_3$ (AHA)의 터널장벽구조를 원자층 단일 증착법을 이용하여 $350^{\circ}C$에서 각각 2 nm/1 nm/3 nm 두께로 증착시킨 다음, $WSi_2$ 나노입자를 제작하기 위하여 얇은 $WSi_2$ 박막을 마그네트론 스퍼터링법으로 3 - 4 nm의 두께로 증착시켰다. 그 후 $N_2$분위기에서 급속열처리 장치로 $900^{\circ}C$에서 1분간의 열처리과정을 통하여 AHA로 이루어진 터널 장벽위에 $WSi_2$ 나노입자들이 형성할 수 있었다. 그리고 초 고진공 마그네트론 스퍼터링장치로 $SiO_2$ 컨트롤 절연막을 20 nm 증착하고, 마지막으로 열 증기로 200 nm의 알루미늄 게이트 전극을 증착하여 소자를 완성하였다. 그림 1은 AHA 터널장벽을 이용한 $WSi_2$ 나노 부유게이트 커패시터 구조의 1-MHz 전기용량-전압 특성을 보여준다. 여기서, ${\pm}3\;V$에서 ${\pm}9\;V$까지 게이트전압을 점차적으로 증가시켰을 때 메모리창은 최대 4.6 V로 나타났다. 따라서 AHA의 고 유전체 터널층을 가지는 $WSi_2$ 나노입자 커패시터 구조가 차세대 비 휘발성 메모리로서 충분히 사용가능함을 보였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.408-408
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• 2012

It is well known that magnetic random access memory (MRAM) is nonvolatile memory devices using ferromagnetic materials. MRAM has the merits such as fast access time, unlimited read/write endurance and nonvolatility. Although DRAM has many advantages containing high storage density, fast access time and low power consumption, it becomes volatile when the power is turned off. Owing to the attractive advantages of MRAM, MRAM is being spotlighted as an alternative device in the future. MRAM consists of magnetic tunnel junction (MTJ) stack and complementary metal- oxide semiconductor (CMOS). MTJ stacks are composed of various magnetic materials. FePt thin films are used as a pinned layer of MTJ stack. Up to date, an inductively coupled plasma reactive ion etching (ICPRIE) method of MTJ stacks showed better results in terms of etch rate and etch profile than any other methods such as ion milling, chemical assisted ion etching (CAIE), reactive ion etching (RIE). In order to improve etch profiles without redepositon, a better etching process of MTJ stack needs to be developed by using different etch gases and etch parameters. In this research, influences of $O_2$ gas on the etching characteristics of FePt thin films were investigated. FePt thin films were etched using ICPRIE in $CH_4/O_2/Ar$ gas mix. The etch rate and the etch selectivity were investigated in various $O_2$ concentrations. The etch profiles were studied in varying etch parameters such as coil rf power, dc-bias voltage, and gas pressure. TiN was employed as a hard mask. For observation etch profiles, field emission scanning electron microscopy (FESEM) was used.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.197-197
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• 2011

In this study, in contrast with cases in which Scanning Tunneling Microscopy (STM) tip-induced reactions were instigated by the tunneling electrons, the local electric field, or the mechanical force between a tip and a surface, we found that the tungsten oxide (WO3) covered tungsten (W) tip of a STM acted as a chemical catalyst for the S-H dissociative adsorption of phenylthiol and 1-octanethiol onto a Ge(100) surface. By varying the distance between the tip and the surface, the degree of the tip-catalyzed adsorption could be controlled. We have found that the thiol head-group is the critical functional group for this catalysis and the catalytic material is the WO3 layer of the tip. After removing the WO3 layer by field emission treatment, the catalytic activity of the tip has been lost. 3-mercapto isobutyric acid is a chiral bi-functional molecule which has two functional groups, carboxylic acid group and thiol group, at each end. 3-Mercapto Isobutyric Acid adsorbs at Ge(100) surface only through carboxylic acid group at room temperature and this adsorption was enhanced by the tunneling electrons between a STM tip and the surface. Using this enhancement, it is possible to make thiol group-terminated surface where we desire. On the other hand, surprisingly, the WO3 covered W tip of STM was found to act as a chemical catalyst to catalyze the adsorption of 3-mercapto isobutyric acid through thiol group at Ge(100) surface. Using this catalysis, it is possible to make carboxylic acid group-terminated surface where we want. This functional group-selective adsorption of bi-functional molecule using the catalysis may be used in positive lithographic methods to produce semiconductor substrate which is terminated by desired functional groups.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.129-129
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• 2011

ISFET (ion sensitive field effect transistor)는 용액 중의 각종 이온 농도를 측정하는 반도체 이온 센서이다. ISFET는 작은 소자 크기, 견고한 구조, 즉각적인 반응속도, 기존의 CMOS공정과 호환이 가능하다는 장점이 있다. ISFET의 기본 구조는 기존의 MOSFET (metal oxide semiconductor field effect transistor)에서 고안되었으며, ISFET는 기존의 MOSFET의 게이트 전극 부분이 기준전극과 전해질로 대체되어진 구조를 가지고 있다. ISFET소자의 pH 감지 메커니즘은 감지막의 표면에서 pH용액 속의 이온들이 감지막의 표면에서 속박되어 막의 표면전위의 변화를 유발하는 것을 이용한다. 그 결과, ISFET의 문턱전압의 변화를 일으키게 되고 드레인 전류의 양 또한 달라지게 된다. ISFET의 높은 pH감지능력을 얻기 위하여 높은 high-k물질 들이 감지막으로서 연구되었다. Al2O3와 HfO2는 높은 유전상수, non-ideal 효과에 대한 immunity 그리고 높은 pH 감지능력 등 많은 장점을 가지고 있는 물질로 알려졌다. 본 연구에서는, SiO2/HfO2/Al2O3 (OHA) 적층막을 이용한 EIS (electrolyte- insulator-silicon) pH센서를 제작하였다. EIS구조는 ISFET로의 적용이 용이하며 ISFET보다 제작 방법과 소자 구조가 간단하다는 장점이 있다. HfO2은 22~25의 높은 유전상수를 가지며 높은 pH 감지능력으로 인하여 감지막으로서 많은 연구가 이루어지고 있는 물질이다. 하지만 HfO2의 물질이 가진 고유의 특성상 화학적 용액에 대한 non-ideal 효과는 다른 금속계열 산화막에 비하여 취약한 모습을 보인다. 반면에 Al2O3의 유전상수는 HfO2보다 작지만 화학용액으로 인한 손상에 대하여 강한 immunity가 있는 재료이다. 이러한 물질들의 성질을 고려하여 OHA의 새로운 감지막의 적층구조를 생각하였다. 먼저 Si과 high-k물질의 양호한 계면상태를 이루기 위하여 5 nm의 얇은 SiO2막을 완충막으로서 성장시켰다. 다음으로 높은 유전상수를 가지고 있는 8 nm의 HfO2을 증착시킴으로서 소자의 물리적 손상에 대한 안정성을 향상시켰다. 최종적으로 화학용액과 직접적인 접촉이 되는 부분은 non-ideal 효과에 강한 Al2O3을 적층하여 소자의 화학적 손상에 문제점을 개선시켰다. 결론적으로 감지막의 적층 모델링을 통하여 각각의 high-k 물질이 가진 고유의 특성에 대한 한계점을 극복함으로써 높은 pH 감지능력뿐만 아니라 신뢰성 있는 pH 센서가 제작 되었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.152-153
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• 2012

Ion sensitive field effect transistor (ISFET)는 전해질 속 각종 이온농도를 측정하는 반도체 이온 센서이다. 이 소자의 기본 구조는 metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET)에서 고안되었으며 게이트 컨택 부분이 기준전극과 전해질로 대체되어진 구조를 가지고 있다 [1]. ISFET는 기존의 반도체 CMOS 공정과 호환이 가능하고 제작이 용이할 뿐만 아니라, pH용액에 대한 빠른 반응 속도, 비표지 방식의 생체물질 감지능력, 낮은 단가 및 소자의 집적이 용이하다는 장점을 가지고 있다. ISFET pH센서의 감지특성에 결정하는 요소 중 가장 중요한 것은 소자의 감지막이라고 할 수 있다. 감지막은 감지 대상 물질과 물리적으로 직접 접촉되는 부분으로서 일반적으로 기계적/화학적 강도가 우수한 실리콘 산화막(SiO2)이 많이 사용되어져 왔다. 최근에는 기존의 SiO2 보다 성능이 향상된 감지막을 개발하기 위하여 Al2O3, HfO2, ZrO2, 그리고 Ta2O5와 같은 고유전 상수(high-k)를 가지는 물질들을 EIS 센서의 감지막으로 이용하는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 하지만 지속적인 high-k 물질들에 대한 연구에도 불구하고 각각의 물질이 갖는 한계점이 드러났다. 본 연구에서는 SOI기판에서 SiO2 /HfO2 (OH), SiO2/Al2O3 (OA) 이단 적층 그리고 SiO2/HfO2/Al2O3 (OHA) 삼단적층 감지막을 갖는 ISFET을 제작하고 각 감지막의 특성을 평가하였다. 평가된 특성의 결과가 아래의 표1에 요약되었다. 그 결과, 각 high-k 물질이 갖는 한계점을 극복하기 위하여 제안된 OHA감지막은 기존에 OH, OA가 갖는 장점을 취하면서 단점을 최소화 시키는 최적화된 감지막의 감지특성을 보였다.