• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.8 no.1
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• pp.75-82
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• 1999

Ion energy is one of the crucial property in thin film deposition by internal ICP assisted I-PVD. As ion energy is determined by the difference between the plasma potential and the substrate bias potential, ICP excitation frequency was tested with medium frequency of 4 MHz and two types of tuning circuits, alternate and floating LC network with a biasing resistor, were tested. The results showed that plasma potential was less than 5 V in a range of Ar pressures, 5mTorr to 30 mTorr, at 4 MHz RF 600 W and 60 V of maximum RF antenna voltage was maintained either at RF input or output terminal. By proper control of RLC circuit installed after after RF antenna, 50V of RF induced voltage on RF antenna was obtained at 500W input power. The total impedance of RF antenna and plasma was around 10$\Omega$, and minimum RF voltage was obtained with a condition of lowest reactance at most 0.05$\Omega$.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.7 no.2
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• pp.113-119
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• 2006

Brazing is an important manufacturing process in the fabrication of Heavy Water Reactor fuel rods, in which bearing and spacer pads are joined to Zircaloy-4 cladding tubes. The physical vapor deposition(PVD) technique is currently used to deposit metallic Be on the surfaces of pads as a filler metal. Amorphous Zr-Be binary alloys which are manufactured by rapid solidification process are under developing to substitute the conventional PVD-Be coating. In the present study, brazed joint with PVD and amorphous alloys of $Zr_{1-x}Be_{x}(0.3{\le}x{\le}0.5)$ as filler metals are compared by mechanism, microstructure and hardness. The thickness of brazed joint with amorphous alloys became much smaller than that of PVD-Be. The erosion of base metal did not occur in the brazed joint with amorphous alloys. The brazing mechanism for PVD-Be seems to be Be diffusion into Zr-4 with capillary action resulting from eutectic reaction while that for amorphous alloys are associated with the liquid phase formation in the brazed joint. The brazed joint microstructure with PVD-Be consists of dendrite while that with amorphous alloys is globular. The $Zr_{0.7}Be_{0.3}$ alloy shows the smooth interface with little erosion in the base metal and is recommended a most suitable brazing filler metal for Zircaloy-4.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.54 no.6
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• pp.511-517
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• 2017

With different working pressures and substrate biases, Cr-Al-N coatings were deposited by hybrid physical vapor deposition (PVD) method, consisting of unbalanced magnetron (UBM) sputtering and arc ion plating (AIP) processes. Cr and Al targets were used for the arc ion plating and the sputtering process, respectively. Phase analysis, and composition, binding energy, and microstructural analyses were performed using X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and field emission scanning electron microscopy (FESEM), respectively. Surface droplet size of Cr-Al-N coatings was found to decrease with increasing substrate bias. A decrease of the deposition rate of Cr-Al-N films was expected due to the increase of substrate bias. The coatings were grown with textured CrN phase and (111), (200), and (220) planes. X-ray diffraction data show that all Cr-Al-N coatings shifted to lower diffraction angles due to the addition of Al. The XPS results were used to determine the $Cr_2N$, CrN, and (Cr,Al)N binding energies. The compositions of the Cr-Al-N films were measured by XPS to be Cr 23.2~36.9 at%, Al 30.1~40.3 at%, and N 31.3~38.6 at%.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.47 no.1
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• pp.82-85
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• 2010

Recently, thin film processes for oxides and metal deposition, such as physical vapor deposition (PVD) and chemical vapor deposition (CVD), have been widely adapted to fabricate solid oxide fuel cells (SOFCs). In this paper, we presented two research area of the use of such techniques. Gadolinium doped ceria (GDC) showed high ionic conductivity and could guarantee operation at low temperature. But the electron conductivity at low oxygen partial pressure and the weak mechanical property have been significant problems. To solve these issues, we coated GDC electrolyte with a nano scale yittria-doped stabilized zirconium (YSZ) layer via atomic layer deposition (ALD). We expected that the thin YSZ layer could have functions of electron blocking and preventing ceria from the reduction atmosphere. Yittria-doped barium zirconium (BYZ) has several orders higher proton conductivity than oxide ion conductor as YSZ and also has relatively high chemical stability. The fabrication processes of BYZ is very sophisticated, especially the synthesis of thin-film BYZ. We discussed the detailed fabrication processes of BYZ as well as the deposition of electrode. This paper discusses possible cell structure and process flow to accommodate such films.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.53 no.1
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• pp.81-86
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• 2016

The effect of substrate rotation speed on the phase forming behavior and microstructural variation of 8 wt% yttria ($Y_2O_3$) stabilized $ZrO_2$ (8YSZ) coatings as a thermal barrier coating has been investigated. 8YSZ coatings with $100{\sim}200{\mu}m$ thickness were deposited by electron beam-physical vapor deposition onto a super alloy (Ni-Cr-Co-Al) substrate with a bond coating (NiCo-CrAlY). The width of the columnar grains of the 8YSZ coatings increased with increasing substrate rotation speed from 1 to 30 rpm at a substrate temperature range of $900{\sim}950^{\circ}C$. In spite of the different growth behaviors of coatings with different substrate rotation speeds, the phases of each coating were not changed remarkably. Even after post heat treatments with various conditions of the coated specimens fabricated at 20 rpm, only a change of color was noticeable, without any remarkable change in the phase or microstructure.

• Journal of the Korean institute of surface engineering
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• v.44 no.6
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• pp.269-276
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• 2011

Phase evolution and tribological behavior of Cr-Mo-N multi compositional films with different interlayer were investigated. The films were deposited by hybrid PVD (Physical Vapor Deposition) system consisted of dc unbalanced magnetron (UBM) sputtering and arc ion plating (AIP) sources. A pure molybdenum (Mo) was used as sputtering target and also a pure Cr was used as AIP target to form the Cr-Mo-N films. Various growth planes were found, no textured surface, in all of the multi composition films. Maximum value of microhardness was measured in Cr-Mo-N film with Mo interlayer as 29 GPa. Composition film was mainly showed the aspect of the adhesive wear than CrN film. The friction coefficient was decreased from 0.6 for pure CrN coating to 0.35 for Cr-Mo-N film with Mo interlayer. This result may come from the formation of metal oxide tribo-layer which is known as solid lubricant during the wear test.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.365-365
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• 2012

본 연구에서는 X-ray 영상을 얻기 위한 검출기 중 직접 검출방식에 쓰이고 있는 광도전체(Photoconductor)의 전극으로 Au를 사용하여 전기적인 특성을 파악하였다. Au는 유기물에 대한 반응이 적고 전기 전도도가 좋은 물질로서 투명전극으로 많이 쓰이고 있는 인듐 주석 산화물(ITO)을 대체할 수 있는 물질로 각광받고 있다. 우선 시편 제작을 위해 투명한 기판(Corning Glass, 0.7t)위에 하부전극으로 Au를 $3cm{\times}3cm$의 크기로 Physical Vapor Deposition(PVD) 방식을 이용하여 증착하였다. 이 때 챔버 내 저진공은 Rotary Pump를 이용하여 $3.9{\times}10-2Torr$ 이하를 유지하고 고진공은 Diffusion Pump를 이용하여 $5.3{\times}10-5Torr$ 이하를 유지하였다. 완성된 하부전극 위에 광도전체인 $HgI_2$를 폴리머 물질에 교반하여 메탈 폴리머 결합을 가진 Paste를 제조하고 이 Paste를 Screen Printing Method를 이용하여 증착 후 건조하였다. 마지막으로 시편위에 상부전극을 하부전극과 같은 조건으로 증착함으로서 시편을 완성한다. 상하부 전극으로 쓰이는 Au의 증착 조건을 변화시키면서 그에 따른 시편의 전기적인 특성 변화를 관찰하였다. 그 결과, Au의 증착온도와 질량에 따라 특성이 변화함을 알 수 있었다. 본 연구의 결과를 통해 디지털 방사선 검출기에서 Au 전극의 적용 가능성을 확인하였으며, 추후 Au 증착 조건의 최적화를 통해 방사선 검출기의 효율 향상을 위한 연구를 하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.432-432
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• 2013

현대에 이르러 직접방식 엑스선 검출기에서는 기존의 a-Se을 주로 이용하였지만, 고전압 인가에 따른 회로 손상과 짧은 수명, 그리고 누설전류에 따른 안전의 문제 등으로 낮은 에너지 밴드갭과 높은 흡수효율, 비저항 등에 의거한 다양한 대체 물질에 대한 연구가 활발하게 이루어져가고 있다. 본 논문에서는 직접방식 엑스선 검출물질로 전기이동도와 흡수효율이 뛰어나고, 밴드갭이 낮아 태양전지분야 뿐만 아니라 최근 엑스선 검출물질로 각광받고 있는 CdTe를 선정하였다. 연구의 목적은 PVD (Physical Vapor Deposition)방식의 CdTe 검출 물질의 제작과정에서 CdTe가 기화되어 하부전극 기판에 증착될 시, 하부전극 기판 온도에 따른 CdTe의 박막형성과 전기적 측정을 실시하여 그에 따른 최적의 증착조건을 선정하는 것이다. 하부전극 기판으로는 Au/glass를 사용하였으며 증착 시, $200^{\circ}C$, $300^{\circ}C$, $400^{\circ}C$로 나누어 특성을 평가하였다. 시료는 파우더형태의 다결정CdTe를 120 g를 사용하여 증착완료 시, 약 $100{\mu}m$의 박막두께를 구현하였다. PVD증착의 조건으로는 Mo재질의 보트를 사용하였으며, 증착 시 진공도는 $5{\times}10^{-6}$ Torr, 보트온도는 약 $350^{\circ}C$ 소요시간은 5시간이었다. 증착이 완료된 CdTe의 표면구조와 전기적 특성평가를 위해 SEM촬영을 실시하였고, 전기적 특성 평가를 위해 CdTe표면에 Au를 PVD방식으로 증착하였다. 실험 결과 SEM촬영을 이용한 표면특성에서는 하부전극 기판의 온도가 높아질수록 표면 결정입자가 증가하는 것을 확인할 수 있었으며, 전기적 특성에서도 하부전극 기판의 온도가 증가할수록 RQA-5 조건의 70 kVp, 100 mA, 0.03 sec 엑스선에 대한 우수한 민감도와 암전류 값을 확인하였다. 이러한 결과는 증착과정에서 온도에 따른 다결정 CdTe의 표면결정 크기 증가는 동일한 면적에서 표면결정 수의 감소를 뜻한다. 이는 결정간의 경계에서 트랩 되어지는 전자가 감소하고, 전자의 이동도 또한 높은 효율을 나타냄을 확인할 수 있었다. 따라서 본 연구를 통하여 CdTe기반의 직접방식 엑스선 검출기 제작과정에서 증착 시 하부전극기판 온도가 증가할수록 결정의 크기가 증가하여 최적의 전기적 특성을 나타냄을 검증할 수 있었다.

• Journal of the Korean institute of surface engineering
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• v.44 no.3
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• pp.95-104
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• 2011

Ti based nanocomposite films including V, Si and Nb (Ti-Me-N, Me=V, Si and Nb) were fabricated by hybrid physical vapor deposition (PVD) method consisting of unbalanced magnetron (UBM) sputtering and arc ion plating (AIP). The pure Ti target was used for arc ion plating and other metal targets (V, Si and Nb) were used for sputtering process at a gas mixture of Ar/$N_2$ atmosphere. Mostly all of the films were grown with textured TiN (111) plane except the Si doped Ti-Si-N film which has strong (200) peak. The microhardness of each film was measured using the nanoindentation method. The minimum value of removal rate ($0.5{\times}10^{-15}\;m^2/N$) was found at Nb doped Ti-Nb-N film which was composed of Ti-N and Nb-N nanoparticles with small amount of amorphous phases.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.179-179
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• 2010

다양한 분야에서 확산 방지막은 소자의 신뢰성 향상에 중요한 역할을 하고 있다. 최근 반도체에 적용되기 시작한 구리 배선 형성 공정에서도 실리콘이나 실리콘 산화막으로 구리가 확산하는 것을 방지하는 기술이 중요한 부분을 차지하고 있다. 기존 physical vapor deposition (PVD)법을 이용한 $TaN_x$ 확산 방지막 형성 기술이 성공적으로 적용되고 있으나 반도체의 최소선폭이 지속적으로 감소함에 따라 한계에 다다르고 있다. 20 nm 급과 그 이하의 구리 배선을 위해서는 5 nm 이하의 매우 얇고 높은 피복 단차율을 가진 확산 방지막 형성 기술이 요구된다. 또한, 요구 두께의 감소에 따라 더 우수한 확산 방지 특성이 요구된다. Atomic layer deposition (ALD)은 박막의 정교한 두께 조절이 가능하며 높은 종횡비를 가지는 구조에서도 균일한 박막 형성이 가능하다. 이번 연구에서는 다른 질소 함량을 가진 $TaN_x$ 박막을 Tertiarybutylimido tris (ethylamethlamino) tantalum (TBITEMAT) 전구체와 $H_2+N_2$ 반응성 플라즈마를 사용하여 plasma enhanced atomic layer deposition (PEALD) 법으로 형성하였다. 박막 내질소 함량에 따라 $TaN_x$의 상 (phase)과 미세구조 변화가 관찰되었고, 이러한 물성의 변화는 확산 방지 특성에 영향을 주었다. TEM (Transmission electron microscopy)과 SEM (scanning electron microscope), XPS (x-ray photoelectron spectroscopy)를 통해 $TaN_x$의 물성을 분석하였고, 300 도에서 700 도까지 열처리 후 XRD (x-ray deffraction)와 I-V test를 통해 확산 방지막의 열적 안정성이 평가되었다. PEALD를 통해 24 nm 크기의 trench 기판 위에 약 4 nm의 $TaN_x$ 확산 방지막이 매우 균일하게 형성할 수 있었으며 향후 구리 배선에 효과적으로 적용될 것으로 예상된다.