• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2007.11a
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• pp.114-115
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• 2007

플라즈마 응용화학기상법을 이용하여 Silicon Nitride (SiN) 박막을 증착하였다. PECVD 공정은 Box Wilson 실험계획표를 이용하여 수행하였다. SiN박막의 전하밀도를 신경망과 유전자 알고리즘을 이용하여 모델링하였다. 개발된 모델을 이용하여 전하밀도에의 $N_2$와 $NH_3$의 영향을 다양한 온도에서 고찰하였다. $N_2$ (or $NH_3$)의 증가에 따라 전하밀도는 증가하였으며, 이는 전하밀도의 [N-H]에의 강하게 의존하고 있음을 보인다. 전하밀도는 고온에서의 $NH_3$의 증가, 또는 높은 $NH_3$ 유량에서의 온도의 증가에 따라 급격히 증가하였다. 굴절률 모델과 비교할 때, 이 같은 현상이 [N-H]의 증가에 기인하는 것으로 해석되었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.87-87
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• 2018

다이아몬드 상 탄소(diamond-like carbon, DLC)는 상당량의 $sp^3$ 결합을 가지는 비정질 탄소(a-C) 또는 수소화 비정질 탄소(a-C:H)로 이루어진 준안정 형태의 탄소이다. DLC는 전기 저항과 굴절률이 높고 화학적으로 다른 물질과 반응하지 않으며, 마찰계수가 낮고 경도가 높아 자기 디스크, 광학 소자 등의 다양한 분야에서 적용되고 있다[1,2]. 또한 다이아몬드에 비해 상온에서 성장이 가능할 정도로 합성온도가 낮아 적용 기판의 제한이 거의 없고, 증착 방법과 조건에 따라 탄소 결합의 다양성과 비정질성이 변화하기 때문에 넓은 범위의 특성을 얻을 수 있는 장점이 있다. 지금까지 DLC 박막의 광학적 특성, 특히 굴절률, 광학적인 에너지 밴드 갭, 자외선과 적외선 투과성에 대해서는 많은 연구가 진행되었으나 가시광선의 투과성에 대한 연구는 제한적이며[4], 가시광선 투과도 개선에 대한 연구는 전무하다. 본 연구에서는 ITO 기판 위에 DLC를 합성하고 기계적 특성과 가시광선 영역 투과도를 조사하였다. RF-PECVD(radio frequency plasma enhanced chemical vapor deposition) 방법에 의해서 $C_2H_2+Ar$ 혼합 가스 비율과 $C_2H_2+N_2$ 혼합 가스 비율을 변화시켜 ITO 기판 위에 DLC 박막을 합성하였다. 공정 압력과 rf-power, 증착시간, 기판온도는 0.2 torr, 40 W, 5 분, $50^{\circ}C$로 고정하고, 공정 가스는 $C_2H_2+Ar$과 $C_2H_2+N_2$가 200 sccm이 되도록 비율을 변화하였다. $C_2H_2:Ar$과 $C_2H_2:N_2$의 비율은 180 : 20, 160 : 40, 140 : 60, 120 : 80, 100 : 100이 되도록 가스의 유량을 조절하였다. 투과도는 가시광선(380 ~ 780 nm) 범위에서 측정하였고 두께와 표면조도는 AFM으로 측정하였다. 투과도는 $C_2H_2+Ar$의 Ar 가스 비율이 증가할수록 증가해 140 : 60일 때 최댓값을 나타낸 후 다시 감소하였다. $C_2H_2+N_2$ 투과도는 $N_2$ 가스 비율이 증가할수록 감소하는 경향을 나타내었다. 표면 거칠기는 $C_2H_2+Ar$ 혼합 가스를 사용한 경우의 Ar의 가스 비율이 증가할수록 증가하였다. 그러나 $C_2H_2+N_2$ 혼합 가스를 사용한 경우에는 $N_2$ 가스의 혼합 비율이 증가할수록 감소하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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• 2003.10a
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• pp.537-541
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• 2003

The a-Si:H TFTs using ferroelectric of SrTiO$_3$, as a gate insulator is fabricated on glass. Dielectric characteristics of ferroelectric is better than SiO$_2$, SiN. Ferroelectric increases ON-current, decreases threshold voltage of TFT and also breakdown characteristics. The a-Si:H deposited by PECVD shows absorption band peaks at wavenumber 2,000 $cm^{-1}$ /, 635 $cm^{-1}$ / and 876 $cm^{-1}$ / according to FTIR measurement. Wavenumber 2,000 $cm^{-1}$ /, 635 $cm^{-1}$ / are caused by stretching and rocking mode SiH1. The wavenumber of weaker band, 876 $cm^{-1}$ / is due to SiH$_2$ vibration mode. The a-SiN:H has optical bandgap of 2.61 eV, refractive index of 1.8 - 2.0 and resistivity of 10$^{11}$ - 10$^{15}$ aim respectively. Insulating characteristics of ferroelectric is excellent because dielectric constant of ferroelectric is about 60 - 100 and breakdown strength is over 1 MV/cm. TFT using ferroelectric has channel length of 8 - 20 $\mu$m and channel width of 80 - 200 $\mu$m. And it shows drain current of 3 $\mu$A at 20 gate voltages, Ion/Ioff ratio of 10$^{5}$ - 10$^{6}$ and Vth of 4 - 5 volts.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.131-131
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• 2011

이종접합 태양전지 제작을 위해 기판의 buffer layer로 사용되는 기존의 a-Si 박막을 SiON 박막으로 대체하려는 연구가 진행 중이다. 기존의 a-Si 박막은 대면적에서 균일도를 담보하기 어렵고, 열적 안정성에 취약한 문제점이 있다. 이에 반해 SiON 박막은 일종의 화학 반응인 oxidation 방법으로 형성이 되기 때문에 막의 균일도를 담보 할 수 있고, $400^{\circ}C$이상의 온도에서 형성되기 때문에 열적 안정성이 우수한 장점이 있다. 이러한 장점에도 불구하고 기판위에 직접 형성이 되기 때문에 기판과 SiON 계면 사이의 pssivation이 무엇보다 중요하다. 본 연구에서는 비정질 실리콘 이종접합 태양전지에 적용키 위한 SiON 박막을 형성하고, 기판과 SiON 계면에서의 passivation 향상을 위한 계면 결함 감소에 대한 연구를 진행하였다. 실험을 위한 SiON 박막은 공정온도 $450^{\circ}C$, 공정압력 100 mTorr, 증착파워 120 mW/cm2에서 5분간 증착하였으며, 이때 50 sccm의 N2O 가스를 주입하였다. 증착된 박막은 2~4 nm의 두께로 증착이 되었으며, 1.46의 광학적 굴절률을 가지는 것으로 분석되었다. 계면의 결함을 줄이기 위해 PECVD를 이용한 NH3 plasma treatment를 실시하였다. 공정온도 $400^{\circ}C$, 공정압력 150mTorr~450 mTorr, 플라즈마 파워 60mW/cm2에서 30분간 진행하였으며, 50 sccm의 N2O 가스를 주입하였다. 계면의 결함이 줄었는지 확인하기 위해 C-V 측정을 위한 시료를 제작하여 분석을 하였다. 실험 결과 VFB가 NH3 plasma treatment 이후 positive 방향으로 shift 됨을 알 수 있었다. Dit 분석을 통해 공정 압력 450 mTorr에서 $4.66{\times}108$[cm2/eV]로 가장 낮은 계면 결함 밀도를 확인 할 수 있었다. 결과적으로 NH3 plasma 처리를 통해 positive charge를 갖는 N-content가 형성되었음을 예측해 볼 수 있으며, N-content가 증가하면, 조밀한 Si-N 결합을 형성하면서, boron 및 phosphorus diffusion을 막는데 효과적이다. 또한, plasma treatment 과정에서 H-content에 의한 passivation 효과를 기대할 수 있다.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.39 no.5
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• pp.479-483
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• 2002

Silicon dioxide thick film using silica optical waveguide cladding was fabricated by Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition(PECVD) method, at a low temperature ($320^{\circ}$C) and from $(SiH_4+N_2O)$ gas mixtures. The effects of deposition parameters on properties of $SiO_2$ thick films were investigated by variation of $N_2O/SiH_4$ flow ratio and RF power. After the deposition process, the samples were annealed in a furnace at $1150^{\circ}$C, in N2 atmosphere, for 2h. As the $N_2O/SiH_4$ flow ratio increased, deposition rate decreased from 9.4 to 2.9 ${\mu}m/h$. As the RF power increased, deposition rate increased from 4.7 to 6.9 ${\mu}m/h$. The thickness and the refractive index measurements were measured by prism coupler. X-ray Photoelectron Spectroscopy(XPS) and Fourier Transform-infrared Spectroscopy(FT-IR) were used to determine the chemical states. The cross-section of films was observed by Scanning Electron Microscopy(SEM).

• Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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• v.9 no.3
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• pp.576-581
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• 2005

In this paper. the a-Si:H TFT using ferroelectric of $SrTiO_3$ as a gate insulator is fabricated on glass. High k gate dielectric is required for on-current, threshold voltage and breakdown characteristics of TFT Dielectric characteristics of ferroelectric are superior to $SiO_2$ and $Si_3N_4$. Ferroelectric increases on-current and decreases threshold voltage of TFT and also ran improve breakdown characteristics.$SrTiO_4$ thin film is deposited by e-beam evaporation. Deposited films are annealed for 1 hour in N2 ambient at $150^{\circ}C\~600^{\circ}C$. Dielectric constant of ferroelectric is about 60-100 and breakdown field is about IMV/cm. In this paper, the TFT using ferroelectric consisted of double layer gate insulator to minimize the leakage current. a-SiN:H, a-Si:H (n-type a-Si:H) are deposited onto $SrTiO_3$ film to make MFNS(Metal/ferroelectric/a-SiN:H/a-Si:H) by PECVD. In this paper, TFR using ferroelectric has channel length of$8~20{\mu}m$ and channel width of $80~200{\mu}m$. And it shows that drain current is $3.4{\mu}A$at 20 gate voltage, $I_{on}/I_{off}$ is a ratio of $10^5\~10^8,\;and\;V_{th}$ is$4\~5\;volts$, respectively. In the case of TFT without having ferroelectric, it indicates that the drain current is $1.5{\mu}A$ at 20gate voltage and $V_{th}$ is $5\~6$ volts. If properties of the ferroelectric thin film are improved, the performance of TFT using this ferroelectric thin film can be advanced.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.387-387
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• 2012

결정 Si 및 비정질 Si 태양전지는 환경친화적이며 안정적인 물질로 전력변환 및 에너지 저장 장치에 중요하기 때문에 연구가 활발하게 진행되고 있다. 고효율 Si 태양전지를 제작하여 상용화하기에는 여러 가지 문제점이 있다. 공기와 비교하여 높은 굴절률을 갖고 있기 때문에 발생하는 반사를 줄이기 위해서 필요한 무반사 코팅층(Anti-reflective coating; ARC)은 주로 SiO2 와 SiNx 와 같은 유전체를 이용하여 사용하지만 이들 ARC 증착은 PECVD와 같은 진공장비를 사용하므로 제작 비용이 높아지는 단점이 있다. 나노선 또는 나노 팁과 같은 sub-wavelength 구조를 표면에 만들어 반사율을 줄이는 작업을 통해 ARC 공정비용을 감소하고 효율을 증진하는 연구가 활발히 진행되고 있다. CdS 양자점을 태양전지 표면에 형성함으로 ARC로 해결할 수 없는 단파장영역에 해당하는 부분을 줄이는 연구가 진행되었으며, 비정질의 경우 원기둥 형태의 태양전지 형태와 더불어 지름 방향으로의 PN 접합 나노로드 배열을 만들어 흡수면을 증가하여 효율을 증가한 연구도 진행되었다. 태양전지 표면의 형태를 V-groove 형태로 형성하여 입사하는 태양전지의 광밀도를 증가하는 이론적 결과도 발표되었다. 본 연구에서는 Si 태양전지의 표면변형에 따른 태양전지의 전력변환효율의 변화를 관찰하기 위하여 태양전지 표면의 texture 지름을 $3{\sim}15{\mu}m$, 간격을 $5{\sim}20{\mu}m$로 변화하고, 태양전지 표면의 나노 패턴을 2~10 nm 로 변화하여 반사율과 전력변환효율을 비교하였다. 나노와 마이크로 패턴은 각각 polystyrene nanosphere 와 photo mask를 이용하여 제작하였으며 PN junction Si 태양전지는 spin on dopant 방식으로 제작하여 성능을 조사하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.11a
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• pp.333-334
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• 2007

Diamond-like carbon (DLC)박막은 높은 경도, 화학적 안정성, 높은 광 투과성을 가지고 있어, 공구강, 광학렌즈 및 플라스틱의 보호 코팅을 위해 응용되어진다. 본 연구에는 DLC 박막은 Silicon을 기반으로 하는 태양전지 반사 반지막으로 응용을 위해, 13.56 MHz RF 플라즈마 화학기상 증착 (RF-PECVD)법을 통해 합성되었다. DLC 합성 시 RF power는 150 W, 메탄 (CH4)가스의 유량은 6%~10% 조절되었다. 합성되어진 DLC 박막의 광학적 특성은 UV spectrometry, Ellipsometry를 사용하여 분석되었고, 경도는 Nano-indenter를 사용하여 측정되었다. 측정 결과 투과도와 굴절률 등의 광학적 특성은 탄소 조성비가 6%정도에서 가장 좋은 결과 값을 얻었으나, 물리적 특성인 경도는 탄소 조성비가 높을수록 증가하는 경향을 보였으며, Si기판과의 접착력은 32N 이상의 높은 값을 나타내었다. 결과로써, DLC 박막은 합성시 적절한 탄소 조성비를 통해 silicon을 기반으로 하는 태양전지 반사방지막으로 응용할 수 있다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.211-212
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• 2010

GaN 기반의 상부발광형 LED는 동작되는 동안 생기는 전기적 단락, 그리고 칩 위의 p-형 전극과 n-형 전극 사이에 생기는 누설전류 및 신뢰성 확보를 위하여 칩 표면에 passivation 층을 형성하게 된다. SiO2, Si3N4와 같은 passivation layers는 일반적으로 PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)공정을 이용한다, 하지만 이는 공정 특성상 plasma로 인한 damage가 유발되기 때문에 표면 누설 전류가 증가 한다. 이로 인해 forward voltage와 reverse leakage current의 특성이 저하된다. 본 실험에서는 원자층 단위의 박막 증착으로 인해 PECVD보다 단차 피복성이 매우 우수한 PEALD(Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition)공정을 이용하여 Al2O3 passivation layer를 증착한 후, 표면 누설전류와 빛의 출력 특성에 대해서 조사해 보았다. PSS (patterned sapphire substrate) 위에 성장된 LED 에피구조를 사용하였고, TCP(Trancformer Copled Plasma)장비를 사용하여 에칭 공정을 진행하였다. 이때 투명전극을 증착하기 위해 e-beam evaporator를 사용하여 Ni/Au를 각각 $50\;{\AA}$씩 증착한 후 오믹 특성을 향상시키기 위하여 $500^{\circ}C$에서 열처리를 해주었다. 그리고 Ti/Au($300/4000{\AA}$) 메탈을 사용하여 p-전극과 n-전극을 형성하였다. Passivation을 하지 않은 경우에는 reverse leakage current가 -5V 에서 $-1.9{\times}10-8$ A 로 측정되었고, SiO2와 Si3N4을 passivation으로 이용한 경우에는 각각 $8.7{\times}10-9$과 $-2.2{\times}10-9$로 측정되었다. Fig. 1 에서 보면 알 수 있듯이 5 nm의 Al2O3 film을 passivation layer로 이용할 경우 passivation을 하지 않은 경우를 제외한 다른 passivation 경우보다 reverse leakage current가 약 2 order ($-3.46{\times}10-11$ A) 정도 낮게 측정되었다. 그 이유는 CVD 공정보다 짧은 ALD의 공정시간과 더 낮은 RF Power로 인해 plasma damage를 덜 입게 되어 나타난 것으로 생각된다. Fig. 2 에서는 Al2O3로 passivation을 한 소자의 forward voltage가 SiO2와 Si3N4로 passivation을 한 소자보다 각각 0.07 V와 0.25 V씩 낮아지는 것을 확인할 수 있었다. 또한 Fig. 3 에서는 Al2O3로 passivation을 한 소자의 output power가 SiO2와 Si3N4로 passivation을 한 소자보다 각각 2.7%와 24.6%씩 증가한 것을 볼 수 있다. Output power가 증가된 원인으로는 향상된 forward voltage 및 reverse에서의 leakage 특성과 공기보다 높은 Al2O3의 굴절률이 광출력 효율을 증가시켰기 때문인 것으로 판단된다.