• 공업화학
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• 제34권2호
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• pp.170-174
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• 2023

CO₂는 지구온난화의 원인 중 하나로 알려져 있으며 포집을 위하여 다양한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 표면특성 변화를 통하여 활성탄소의 CO₂ 흡착 능력을 향상시키고자 사불화탄소 플라즈마 반응을 진행하였으며, 반응 시간에 따른 흡착 특성을 고찰하였다. 플라즈마 반응 이후 활성탄소의 미세기공 부피가 모두 늘어났으며, 최대 1.03 cm³/g까지 증가하였다. 또한 반응 시간의 증가에 따라 활성탄소 표면에 존재하는 불소 함량이 0.88%까지 증가하였다. 결과적으로 본 실험을 통하여 활성탄소의 기공 특성과 표면 작용기를 동시에 조절할 수 있었다. 본 연구에서 표면처리된 활성탄소의 CO₂ 흡착량은 미처리 활성탄소에 비하여 최대 7.44%까지 향상되어, 반응 시간이 60 s일 때 3.90 mmol/g으로 가장 우수한 성능을 보였다. 이는 활성탄소 표면에 도입된 불소 작용기와 식각 효과에 의하여 증가된 미세기공 부피에 의한 시너지 효과 때문으로 판단된다. 또한, CO₂ 흡착량이 3.67 mmol/g보다 낮은 구간에서는 미세기공의 부피가 CO₂ 흡착에 더 큰 영향을 미쳤으며, 그보다 높은 구간에서는 도입된 불소의 함량이 더 큰 영향을 미치는 것을 알 수 있었다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제37권11호
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• pp.18-24
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• 2000

(Ba,Sr)$TiO_3$ 박막은 ULSI-DRAM 즉 1-4 Gbit급 DRAM용 셀(cell) 커패시터의 새로운 유전물질로 각광받고 있다. 본 연구에서는 ICP 장비에서 $BCl_3/Cl_2/Ar$ 플라즈마로 (Ba,Sr)$TiO_3$ 박막을 식각하였다. 이때 RF power/dc bias voltage는 600W/-250V, 반응로의 압력은 10mTorr 이었다. $Cl_2/(Cl_2+Ar)$은 0.2로 고정하였고, $BCl_3$ 가스를 첨가하면서 (Ba,Sr)$TiO_3$ 박막을 식각하였다. $BCl_3$ 가스를 10% 첨가하였을 때, $480{\AA}/min$으로 (Ba,Sr)$TiO_3$ 박막은 가장 높은 식각 속도를 나타내었다. $Cl_2/Ar$가스에 $BCl_3$의 첨가 비에 따른 Cl, BCl 및 B의 라디칼 밀도를 optical emission spectroscopy(OES)에 의해 구하였다. $BCl_3$를 10% 첨가하였을 때 Cl의 라디칼 밀도가 가장 높았다. (Ba,Sr)$TiO_3$ 박막의 표면반응을 규명하기 위하여 XPS 분석을 수행한 결과 이온 bombardment 식각이 Ba-O 결합을 파괴하고 Ba와 Cl의 결합형태인 $BaCl_2$을 제거하기 위하여 필요하다. Sr과 Cl의 결합의 양은 많지 않고, Sr은 주로 물리적인 스퍼터링에 의하여 제거된다. Ti와 Cl은 화학적으로 반응하여 $TiCl_4$ 결합형태로 용이하게 제거된다. 식각후 단면사진을 SEM을 통해 본 결과 식각단면이 약 65~70$^{\circ}$ 정도였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제12권4호통권37호
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• pp.275-280
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• 2005

나노 임프린트 (NIL)와 포토 리소그라피를 접목시킨 combined nanoimprint and photolithography (CNP) 기술을 이용하여 나노 미세 패턴을 형성하였다. 일반적인 UV-NIL 스탬프의 양각 패턴 위에 Cr 금속막을 입힌 hybrid mask mold (HMM)을 E-beam writing과 plasma etching으로 제작하였다. HMM 전면에는 친수성 물질인 $SiO_2$를 코팅하여 점착방지막 역할의 self-assembled monolayer(SAM) 형성을 용이하게 함으로써 HMM과 transfer layer의 분리를 용이하게 하여 패턴 손상을 억제하였다. 또한, transfer layer에는 일반적인 monomer resin 대신에 건식 에칭에 대한 저항력이 높은 negative PR을 사용하였다. Photo-mask 역할을 하는 HMM의 Cr 금속막이 UV를 차단하여 잔류하게 되는 PR의 비경화층(unexpected residual layer)은 간단한 현상 공정으로 제거하여 PR 잔류층이 없는 나노 미세 패턴을 transfer layer에 형성하였다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제38권12호
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• pp.8-13
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• 2001

$CeO_2$ 박막은 강유전체 메모리 디바이스 응용을 위한 금속-강유전체-절연체-실리콘 전계효과 트랜지스터 구조에서의 강유전체 박막과 실리콘 기판 사이의 완충층으로서 제안되어지고 있다. 본 논문에서는 $CeO_2$ 박막을 유도 결합 플라즈마를 이용하여 $Cl_2$/Ar 가스 혼합비에 따라 식각하였다. 식각 특성을 알아보기 위한 실험조건으로는 RF 전력 600 W, dc 바이어스 전압 -200 V, 반응로 압력 15 mTorr로 고정하였고 $Cl_2$($Cl_2$+Ar) 가스 혼합비를 변화시키면서 실험하였다. $Cl_2$/($Cl_2$+Ar) 가스 혼합비가 0.2일때 $CeO_2$ 박막의 식각속도는 230 ${\AA}$/min으로 가장 높았으며 또한 $YMnO_3$에 대한 $CeO_2$의 선택비는 1.83이였다. 식각된 $CeO_2$ 박막의 표면반응은 XPS와 SIMS를 통해서 분석하였다. XPS 분석 결과 $CeO_2$ 박막의 표면에 Ce와 Cl의 화학적 반응에 의해 CeCl 결합이 존재함을 확인하였고, 또한 SIMS 분석 결과로 CeCl 결합을 확인하였다. $CeO_2$ 박막의 식각은 Cl 라디칼의 화학적 반응의 도움을 받으며 Ce 원자는 Cl과 반응을 하여 CeCl과 같은 혼합물로 $CeO_2$ 박막 표면에 존재하며 이들 CeCl 혼합물은 Ar 이온들의 충격에 의해 물리적으로 식각 되어진다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권2호
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• pp.409-413
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• 2010

실리콘 기판에 GaN 에피성장을 확인하기 위해, P형 Si(100) 기판 전면에 버퍼층으로 10 nm 두께의 코발트실리사이드를 형성시켰다. 형성된 코발트실리사이드 층을 HF로 크리닝하고, PA-MBE (plasma assisted-molecular beam epitaxy)를 써서 저온에서 500 nm의 GaN를 성막하였다. 완성된 GaN은 광학현미경, 주사탐침현미경, TEM, HR-XRD를 활용하여 특성을 확인하였다. HF 크리닝을 하지 않은 경우에는 GaN 에피택시 성장이 진행되지 않았다. HF 크리닝을 실시한 경우에는 실리사이드 표면의 국부적인 에칭에 의해 GaN성장이 유리하여 모두 GaN $4\;{\mu}m$ 정도의 두께를 가진 에피택시 성장이 진행되었다. XRD로 GaN의 <0002> 방향의 결정성 (crsytallinity)을 $\omega$-scan으로 판단한 결과 Si(100) 기판의 경우 2.7도를 보여 기존의 사파이어 기판 정도로 우수할 가능성이 있었다. 나노급 코발트실리사이드를 버퍼로 채용하여 GaN의 에피성장이 가능할 수 있었다.

• 폴리머
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• 제37권3호
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• pp.373-378
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• 2013

폴리카보네이트(PC) 필름을 유연기판으로 사용하기 위해서는 $SiO_x$ 증착에 의한 베리어 특성 개선이 필요하며 이때 베리어 층과 PC 계면 접착력이 매우 중요하다. 본 연구에서는 언더 코팅, UV/$O_3$ 및 저온 플라즈마와 같은 다양한 표면 처리 방법에 의하여 PC 필름 표면을 개질하여 표면의 물리적 화학적 변화가 증착된 베리어 층 계면 접착력에 미치는 영향을 살펴보았다. 표면 처리 전의 PC 필름은 표면 거칠기 및 표면 에너지가 매우 낮아 $SiO_x$ 베리어 층과의 접착력이 현저히 떨어짐을 알 수 있었다. PC 필름을 저온 플라즈마로 표면 처리한 결과, 표면의 거칠기 증가와 극성 관능기 생성에 의하여 극성 표면 에너지가 향상되는 반면 UV/$O_3$ 처리의 경우, 표면 거칠기 변화 없이 표면에 생성된 극성 관능기에 의해 극성 표면 에너지가 증가됨을 알 수 있었다. 이러한 표면의 변화는 베리어층과 PC 기판의 계면 접착력 증가에 기여함을 알 수 있었다. 표면 처리 방법으로 언더 코팅을 사용하는 경우 표면에 에너지를 가하지 않아도 코팅제의 아크릴산과 $SiO_x$의 접착력 향상에 의하여 PC 필름과의 계면 접착력이 증가되며 유무기 하이브리드 다층 구조에 의한 베리어 특성 개선이 함께 일어남을 알 수 있었다.

• 한국재료학회지
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• 제15권10호
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• pp.626-631
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• 2005

GaN-related compound semiconductors were grown on the corrugated interface substrate using a metalorganic chemical vapor deposition system to increase the optical power of white LEDs. The patterning of substrate for enhancing the extraction efficiency was processed using an inductively coupled plasma reactive ion etching system and the surface morphology of the etched sapphire wafer and that of the non-etched surface were investigated using an atomic force microscope. The structural and optical properties of GaN grown on the corrugated interface substrate were characterized by a high-resolution x-ray diffraction, transmission electron microscopy, atomic force microscope and photoluminescence. The roughness of the etched sapphire wafer was higher than that of the non-etched one. The surface of III-nitride films grown on the hemispherically patterned wafer showed the nano-sized pin-holes that were not grown partially. In this case, the leakage current of the LED chip at the reverse bias was abruptly increased. The reason is that the hemispherically patterned region doesn't have (0001) plane that is favor for GaN growth. The lateral growth of the GaN layer grown on (0001) plane located in between the patterns was enhanced by raising the growth temperature ana lowering the reactor pressure resulting in the smooth surface over the patterned region. The crystal quality of GaN on the patterned substrate was also similar with that of GaN on the conventional substrate and no defect was detected in the interface. The optical power of the LED on the patterned substrate was $14\%$ higher than that on the conventional substrate due to the increased extraction efficiency.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제1권1호
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• pp.84-93
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• 2001

An electromagnetic micro x-y stage for probe-based data storage (PDS) has been fabricated. The x-y stage consists of a silicon body inside which planar copper coils are embedded, a glass substrate bonded to the silicon body, and eight permanent magnets. The dimensions of flexures and copper coils were determined to yield $100{\;}\mu\textrm{m}$ in x and y directions under 50 mA of supplied current and to have 440 Hz of natural frequency. For the application to PDS devices, electromagnetic stage should have flat top surface for the prevention of its interference with multi-probe array, and have coils with low resistance for low power consumption. In order to satisfy these design criteria, conducting planar copper coils have been electroplated within silicon trenches which have high aspect ratio ($5{\;}\mu\textrm{m}$in width and $30{\;}\mu\textrm{m}$in depth). Silicon flexures with a height of $250{\;}\mu\textrm{m}$ were fabricated by using inductively coupled plasma reactive ion etching (ICP-RIE). The characteristics of a fabricated electromagnetic stage were measured by using laser doppler vibrometer (LDV) and dynamic signal analyzer (DSA). The DC gain was $0.16{\;}\mu\textrm{m}/mA$ and the maximum displacement was $42{\;}\mu\textrm{m}$ at a current of 180 mA. The measured natural frequency of the lowest mode was 325 Hz. Compared with the designed values, the lower natural frequency and DC gain of the fabricated device are due to the reverse-tapered ICP-RIE process and the incomplete assembly of the upper-sided permanent magnets for LDV measurements.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2009년도 추계학술발표대회
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• pp.49.2-49.2
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• 2009

투명전극은 디스플레이, 태양전지와 같은 광전자 소자에 필수적이며, 지금까지 개발된 재료 중에는 ITO가 가장 투명하면서 전기전도도가 높고 생산성도 좋기 때문에 투명전극의 재료로 사용하고 있다. ITO는 낮은 비저항(${\sim}10^{-4}{\Omega}cm$) 과 높은 투과율 (~85 %), 상대적으로 넓은 밴드갭 에너지 (3.5 eV) 의특성과 같이 뛰어난 전기적 광학적 특성에 반해서 높은 원자재 가격, 불안정한 공급량 등으로 인한 문제점이꾸준히 제기되고 있다. 따라서 $In_2O_3$:Sn, ZnO:Al, ZnO:Ga, ZnO:F, ZnO:B, TiN 등과 같은 물질들로대체하려는 연구가 활발하게 진행되고 있다. ZnO는 ITO보다원자재의 수급이 원활하기 때문에 원가가 낮으며, 상대적으로 낮은 온도에서도 제작이 가능하다. 또한 화학적으로 안정적이므로 ZnO에 Al, Ga 등의 3족 원소를 도핑함으로써 낮은 비저항의 박막 제작이 가능하고, ITO 박막과 비교하여 etching이 쉬우며 기판과의 접착성이 좋으며, sputtering 공정시 plasma 분위기에서의 안정성이 뛰어나고 박막증착율이 높기 때문에 투명전극으로 적합한 재료이다. 본 연구에서는 cylindrical type의 Aldoping된 ZnO single target을 사용하여 박막 증착 압력의 변화를 주어 유리기판 위에 DC sputtering을 하였다. Fieldemission scanning electron microscope (FESEM)을 통해 ZnO:Al 박막의 표면의 형상과 두께를 확인하였으며, X-ray diffraction (XRD) 분석을 통해 박막의 결정학적 특성을 관찰하였다. 투명전극용 물질로서 ZnO:Al 박막의 적합성 여부를 확인하기 위하여 Van der Pauw 방법을 이용하여 박막의 비저항, 전자 이동도, 캐리어 농도를 측정하였으며, 박막의 기계적 성질 및 표면 접착성을 확인하기 위하여 nano-indentaion 분석을 하였다. 또한 UV-vis spectrophotometer를 이용하여 ZnO:Al 박막의 투과율을 분석하여 투명전극으로의 응용 가능성을 확인하였다.

• 한국진공학회지
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• 제10권4호
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• pp.387-395
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• 2001

증착 조건에 따라 나타나는 폴리머상, 경질, 흑연상의 다이아몬드상 카본(DLC) 박막에서 두께 감소에 따른 탄성률의 변화거동을 구조적인 관점에서 살펴보았다. 실험에 사용된 박막은 r.f.-PACVD 장비를 이용하여 증착하였으며, 반응 가스로는 벤젠과 메탄을 사용하였다. 기판을 식각 과정을 통해 완전히 제거시켜 주기 때문에 다른 방법들과는 달리 기판의 영향 없이 박막만의 탄성률을 정확히 측정할 수 있는 free overhang 방법을 이용하여 DLC 박막의 biaxial elastic modulus를 측정하였다. 또한 Raman 분석을 이용하여 박막의 구조를 조사하였다. 박막이 폴리머상 혹은 흑연상인 경우 두께가 감소함에 따라 탄성률이 감소하는 것을 확인하였고, Ramanm spectrum의 G-peak 위치를 분석한 결과 그 원인은 폴리머상인 경우 증착 초기에 낮은 물성을 가지는 폴리머상의 박막이 형성되기 때문이며, 흑연상인 경우 증착 초기에 낮은 물성을 가지는 흑연상의 박막이 증착되기 때문이다. 반면에 경질의 박막에서는 두께에 상관없이 일정한 탄성률을 가지고 있었으며, 두께에 따른 박막의 구조적인 변화도 관찰되지 않았다.