• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.19 no.6
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• pp.298-304
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• 2009

The effect of the surface treatments on the high temperature properties of the Inconel 617, one of the promising candidate alloys for high temperature heat-transport system, has been studied. Various surface modification methods including a rapid thermal process(RTP), a hydrothermal treatment, and a physical vapor deposition($2{\mu}m$ thick TiAlN film by an arc discharge) were applied to the Inconel 617. The morphological and the structural properties of the surface-modified Inconel 617 samples after heat treatment at $1000^{\circ}C$ in the air were compared to find out whether inhomogeneous formation of $Cr_2O_3$ crust at the surface region was suppressed or not. TiAlN-coated Inconel 617 showed homogeneous microstructure and the lowest wear loss compared to bare, RTP- and hydrothermally-treated Inconel 617 by suppressing the $Cr_2O_3$ crust formation.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2002.05c
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• pp.83-87
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• 2002

Plasma enhanced chemical vapor deposited (PECVD) silicon nitride ($SiN_X$) is widely used as a gate dielectric material for the hydrogenated amorphous silicon(a-Si:H) thin film transistors (TFT's). We investigated $SiN_X$ films were deposited PECVD at low temperature ($300^{\circ}C$). The reaction gases were used pure nitrogen and a helium diluted of silane gas(20% $SiH_4$, 80% He). Experimental investigations were carried out with the variation of $N_2/SiH_4$ flow ratios from 3 to 50 and the rf power of 200 W. This article presents the $SiN_X$ gate dielectric studies in terms of deposition rate, hydrogen content, etch rate and C-V, leakage current density characteristics for the gate dielectric layer of thin film transistor applications. Electrical properties were analyzed through high frequency (1MHz) C-V and current-voltage (I-V) measurements. The thickness and the refractive index on the films were measured by ellipsometry and chemical bonds were determined by using an FT-IR equipment.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.130-131
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• 2011

박막의 제조는 많은 연구의 가장 기초가 되는 시편을 만드는 과정으로 현대의 과학기술에서 매우 중요한 공정 중의 하나이다. 그러나 이러한 박막의 제조는 제조하는 사람의 숙련도나 장치에 의존하며 경우에 따라서는 원하는 특성의 박막을 제조하는 것이 매우 어려운 작업이 되기도 한다. 따라서 경험이 없는 연구자의 경우는 때때로 까다로움과 번거로움을 느끼게 되며, 안정된 공정을 찾기까지 많은 시간을 소비 하게 된다. 특히 부적절한 증발방법의 선정에 따른 실험 결과는 경제적인 손실을 초래할 뿐만 아니라 실험하는 사람을 좌절시키는 가장 큰 요인이 되어왔다. 진공증착에 의한 박막의 제조는 증발법과 스퍼터링, 이온플레이팅 등의 방법이 있으며 이중 증발을 이용한 박막의 제조에는 저항가열 증발, 전자빔 가열 증발, 유도가열 증발 등의 방법으로 구분하고 있다. 저항가열 증발원은 가격이 저렴하다는 장점은 있으나 증발원이 손쉽게 파손되거나 증발량이 일정하지 않아 박막의 정밀 제어가 어려울 뿐만 아니라 때에 따라서는 1 ${\mu}m$ 이상의 후막 형성에도 어려움이 있는 등 많은 제약이 있다. 따라서 적절한 증발원의 선정이 실험의 효율성을 좌우하는 경우가 많다. 적절한 증발원의 선정과 효율적인 실험을 위해 증발원 제조회사에서는 증발원의 선정과 증발 조건과 관련된 자료를 카탈로그 형태로 발행하고 있다. 그러나 그러한 자료만으로는 객관적인 정보를 얻기에 충분하지 못한 경우가 많으며, 어떤 경우에는 저자 등의 경험과 일치하지 않는 정보도 포함하고 있었다. 전자빔 증발원은 냉각이 되는 Crucible에 물질을 담고 고전압의 전자빔으로 물질을 가열시켜 증발시키는 증발원으로 1960년대 이후 박막 제조 실험에 이용되기 시작하였다. 전자빔은 고순도의 피막 제조가 가능하고 증발물질의 교체가 쉬우며 고속 증발이 가능함은 물론 다층막의 제조가 용이하고 증발물질의 제조비용이 저렴하다는 장점이 있다. 이러한 장점 때문에 1970년대 이후에는 전자빔을 이용한 박막제조가 폭 넓게 이루어졌고 이때를 즈음하여 전자빔을 이용한 물질의 증발 특성이 논문으로 발표되기도 하였다. 본 연구에서는 증발에 관한 저자들의 경험을 바탕으로 저항가열과 전자빔을 이용하여 증발실험을 진행한 물질계를 중심으로 각 물질의 증발특성과 가장 효율적인 Liner 등에 대해 기술하였다. 특히, 각종 물질의 증발 특성을 체계화함은 물론 효율적인 증발 방법을 객관적인 Data와 함께 제공하여 효과적인 박막 제조 실험에 도움이 되고자 하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.45-45
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• 2011

알루미늄과 그 합금은 내부식성(corrosion resistance)이 좋고, 밀도가 낮아 높은 연료소비 효율을 필요로 하는 항공기와 자동차 같은 운송수단의 내-외장 소재로 사용되고 있다. 또한 알루미늄의 높은 내부식성을 이용하여 철강소재의 부식을 방지하는 보호막으로도 폭 넓게 사용된다. 물리기상증착(physical vapor deposition)으로 알루미늄을 코팅하면 박막 성장 초기단계에서 핵(nucleus)을 형성하고, 형성된 핵을 중심으로 주상 구조(columnar structure)로 박막이 성장하는 것이 일반적으로 알려진 방식이다. 주상 구조의 알루미늄 박막은 주상정과 주상정 사이에 필연적으로 공극(pore)이 존재하게 되어 부식을 일으키는 물질이 박막으로 침투하게 되고, 부식 물질과 모재가 반응하여 공식(pitting corrosion)이 발생한다. 본 연구에서는 스퍼터링(magnetron sputtering)을 이용하여 치밀한 조직을 갖는 알루미늄 박막을 코팅할 수 있는 공정을 개발하고, 치밀한 알루미늄 조직이 내부식성에 어떠한 영향을 미치는지 평가하였다. 기판은 냉연강판(cold rolled steel sheet)이 사용되었으며, 알루미늄 타겟의 순도는 99.999%, 크기는 직경 4"이었다. 냉연강판은 진공용기(vacuum chamber)에 장착하기 전에 계면활성제를 이용하여 표면에 존재하는 기름성분을 제거하였으며, 진공용기에 장착한 후에는 아르곤 가스를 이용하여 발생시킨 글로우 방전으로 표면에 존재하는 산화물을 제거하였다. 알루미늄 박막의 조직에 영향을 미치는 공정변수를 확인하기 위해서 스퍼터링 파워, 공정 온도, 공정 압력, 외부 자기장 세기 등의 공정 조건을 변화시켜 코팅을 실시하였다. 실험을 통해서 얻어진 최적 조건으로 알루미늄을 코팅할 경우, 알루미늄 bulk의 밀도와 비교하여 약 94.7%의 밀도를 갖는 알루미늄 박막을 코팅할 수 있었다. 알루미늄 박막이 약 3 ${\mu}$m의 두께로 코팅된 냉연강판의 내부식성 평가(salt spray test, 5% NaCl) 결과, 평가를 시작한 후 72시간 후에도 적청이 발생하지 않았다.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• v.6 no.6
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• pp.245-248
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• 2005

The physical and electrical properties of polycrystalline $\beta$-SiC were studied according to different nitrogen doping concentration. Nitrogen-doped SiC films were deposited by LPCVD(1ow pressure chemical vapor deposition) at $900^{\circ}C$ and 2 torr using $100\%\;H_2SiCl_2$ (35 sccm) and $5 \%\;C_2H_2$ in $H_2$(180 sccm) as the Si and C precursors, and $1\%\;NH_3$ in $H_2$(20-100 sccm) as the dopant source gas. The resistivity of SiC films decreased from $1.466{\Omega}{\cdot}cm$ with $NH_3$ of 20 sccm to $0.0358{\Omega}{\cdot}cm$ with 100 sccm. The surface roughness and crystalline structure of $\beta$-SiC did not depend upon the dopant concentration. The average surface roughness for each sample 19-21 nm and the average surface grain size is 165 nm. The peaks of SiC(111), SiC(220), SiC(311) and SiC(222) appeared in polycrystalline $\beta$-SiC films deposited on $Si/SiO_2$ substrate in XRD(X-ray diffraction) analysis. Resistance of nitrogen-doped SiC films decreased with increasing temperature. The variation of resistance ratio is much bigger in low doping, but the linearity of temperature dependent resistance variation is better in high doping. In case of SiC films deposited with 20 sccm and 100 sccm of $1\%\;NH_3$, the average of TCR(temperature coefficient of resistance) is -3456.1 ppm/$^{\circ}C$ and -1171.5 ppm/$^{\circ}C$, respectively.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.28 no.2
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• pp.118-123
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• 2018

5 nm-thick $SiO_2$ layers formed by plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) are densified to improve the electrical and interface properties by using nitric acid oxidation of Si (NAOS) method at a low temperature of $121^{\circ}C$. The physical and electrical properties are clearly investigated according to NAOS times and post-metallization annealing (PMA) at $250^{\circ}C$ for 10 min in 5 vol% hydrogen atmosphere. The leakage current density is significantly decreased about three orders of magnitude from $3.110{\times}10^{-5}A/cm^2$ after NAOS 5 hours with PMA treatment, although the $SiO_2$ layers are not changed. These dramatically decreases of leakage current density are resulted from improvement of the interface properties. Concentration of suboxide species ($Si^{1+}$, $Si^{2+}$ and $Si^{3+}$) in $SiO_x$ transition layers as well as the interface state density ($D_{it}$) in $SiO_2/Si$ interface region are critically decreased about 1/3 and one order of magnitude, respectively. The decrease in leakage current density is attributed to improvement of interface properties though chemical method of NAOS with PMA treatment which can perform the oxidation and remove the OH species and dangling bond.

• 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 Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.10 no.1
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• pp.5-12
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• 2000

As a semiconductor material for electronic devices operated under extreme environmental conditions, silicon carbides (SiCs) have been intensively studied because of their excellent electrical, thermal and other physical properties. The growth characteristics of single- crystalline 6H-SiC homoepitaxial layers grown by a thermal chemical vapor deposition (CVD) were investigated. Especially, the successful growth condition of 6H-SiC homoepitaxial layers using a SiC-uncoated graphite susceptor that utilized Mo-plates was obtained. The CVD growth was performed in an RF-induction heated atmospheric pressure chamber and carried out using off-oriented ($3.5^{\circ}$tilt) substrates from the (0001) basal plane in the <110> direction with the Si-face side of the wafer. In order to investigate the crystallinity of grown epilayers, Nomarski optical microscopy, transmittance spectra, Raman spectroscopy, XRD, Photoluninescence (PL) and transmission electron microscopy (TEM) were utilized. The best quality of 6H-SiC homoepitaxial layers was observed in conditions of growth temperature $1500^{\circ}C$ and C/Si flow ratio 2.0 of $C_3H_8$ 0.2 sccm & $SiH_4$ 0.3 sccm.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2003.07c
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• pp.1938-1940
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• 2003

본 연구는 요소 센서 제작을 위한 과정으로서, 전기화학적 방법을 이용한 다공질 실리콘 구조 형성과, PDV(Physical Vapor Deposition) 법에 의한 백금 박막 코팅 및 전기화학적 전도성 고분자 코팅과 urease 고정화 단계를 고찰하고 감도 특성을 제시 하였다. 전극 기질로서 B을 도우핑한 p-type 실리콘웨이퍼를 사용하였고, HF:$C_2H_5OH:H_2O$=1:2:1의 부피비를 갖는 에칭 용액에서 5분간 -7 $mA/cm^2$의 일정 전류를 가하여 폭 2 ${\mu}m$, 깊이 10 ${\mu}m$의 다공질 실리콘(PS) 충을 형성하였다. 그 위에 200 ${\AA}$의 Ti 층을 underlayer로서 증착하고, 2000 ${\AA}$의 Pt를 중착하여 PS/Pt 박막 전극을 제작하고, 전도성 고분자로서 polypyrrole (PPy), 또는 poly(3-mehylthiophene) (P3MT)을 전기화학적으로 코팅한 후, urease(EC 3.5.1.5, type III, Jack Bean, Sigma)를 고정화 하였다. 고정화 시 전해질 수용액의 pH는 7.4로 하여 urease표면이 음전하를 갖도록 하고, 전극에 0.6 V (vs. SCE(Saturated Calomel Electrode))의 일정 전압을 가함으로써 urease가 전도성 고분자 표면에 전기적으로 흡착되도록 하였다. 이상의 방법으로 제작한 요소 센서의 감도는 PPy와 P3MT를 전자 전달 매질로 사용한 경우, 각각 8.44 ${\mu}A/mM{\cdot}cm^2$와 1.55 ${\mu}A/mM{\cdot}cm^2$의 감도를 보였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.06a
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• pp.176-176
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• 2007

Flat-panel direct conversion detectors used in compound substance of semiconductor are being studied for digital x-ray imaging. Recently, such detectors are deposited by physical vapor deposition(PVD) generally. But, most of materials (HgI2, PbI2, TlBr, PbO) deposited by PVD have shown difficult fabrication and instability for large area x-ray imaging. Consequently, in this paper, we propose applicable potentialities for screen printing method that is coated on a substrate easily. It is compared to electrical properties among semiconductors such as $HgI_2$, $PbI_2$, PbO, HgBrI, InI, and $TlPbI_3$ under investigation for direct conversion detectors. Each film detector consists of an ~25 to $35\;{\mu}m$ thick layer of semiconductor and was coated onto the substrate. Substrates of $2cm{\times}2cm$ have been used to evaluate performance of semiconductor radiation detectors. Dark current, sensitivity and physics properties were measured. Leakage current of $HgI_2$ as low as $9pA/mm^2$ at the operation bias voltage of ${\sim}1V/{\mu}m$ was observed. Such a value is not better than PVD process, but it is easy to be fabricated in high quality for large area x-ray Imaging. Our future efforts will concentrate on optimization of growth of film thickness that is coated onto a-Si TFT array.