• 대한금속재료학회지
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• 제47권5호
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• pp.316-321
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• 2009

Co nanoparticles on silica substrates were fabricated by inducing a thin-film dewetting through two different processes-furnace annealing and pulsed-laser annealing. The effects of annealing temperature, film thickness and laser energy density on dewetting morphology and mechanism were investigated. Co thinfilms with thicknesses between 3 to 15 nm were deposited using ion-beam sputtering, and then, in order to induce dewetting, thermally annealed in furnace at temperatures between 600 and $900^{\circ}C$. Some as-deposited films were irradiated using a Nd-YAG pulsed-laser of 266 nm wavelength to induce dewetting in liquid-state. Films annealed in furnace agglomerated to form nanoparticles above $700^{\circ}C$, and those average particle size and spacing were increased with an increase of film thickness. On the laser annealing process, above the energy density of $100mJ/cm^2$, metal films were completely dewetted and the agglomerated particles exhibited greater size uniformity than those on the furnace annealing process. A detailed dewetting mechanism underlaying both processes were discussed.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2003년도 춘계학술발표강연 및 논문개요집
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• pp.103-103
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• 2003

ZnO$_{1-x}$(또는 Zn$_{1+x}$O) 산화아연은 과잉의 아연(또는 oxygen vacancy)이 도우너(donor) 역할을 하는 비화학양론적 n형 산화물 반도체이다. ZnO는 높은 투과율을 가지고 온도나 주변환경에 대해 매우 안정하며, 또한 이미 상용화된 ITO (Indium tin oxide)에 비해 식각 특성이 우수하고, 수소 플라즈마에 대한 저항성이 크다는 장점 때문에 가스센서와 디스플레이용 소자 등 다양한 분야에 응용이 가능하다. ZnO 박막은 CVD, Reactive Magnetron Sputtering, Electron-beam Evaporation 등 여러 가지방법으로 제작할 수 있다. 본 연구에서는 형성된 박막의 구성성분이 타겟의 성분과 유사하고 낯은 기판온도에서도 박막이 형성되어지는 장점을 가지는 Pulsed Laser Deposition 방법을 사용하여 유리 기판위에 ZnO 박막을 형성하였다.다.

• 한국세라믹학회지
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• 제38권1호
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• pp.61-67
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• 2001

비대칭 펄스 직류 반응성 스퍼터링을 이용하여 상온에서 Si(100) 기판 위에 AlN 박막을 증착하였다. 100 kHz에서 200 kHz까지 펄스 주파수의 변화 및 70%에서 90%까지 duty cycle의 변화에 따른 아크 발생과 AlN 박막의 결정성 그리고 미세 조직을 관찰하였다. Duty cycle에서 양의 펄스 유지 시간이 증가함에 따라 증착 중에 아크 발생 빈도가 현저히 감소하였고 AlN 박막의 입자 크기와 결정상의 c축 배향성이 증가하였다. 반면에 펄스 주파수 변화에 따른 아크 발생은 일정한 경향을 나타내지 않았지만 전반적으로 많은 아크가 발생했다. 아크 발생 빈도가 늘어남에 따라 c축 배향성이 감소하였다. 양의 펄스 유지 시간과 펄스 주파수가 감소함에 따라 박막의 증착 속도는 증가하였으며 440$\AA$/min의 높은 증착 속도를 나타냈다.

• 한국표면공학회지
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• 제40권5호
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• pp.209-213
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• 2007

Change of the plasma volume by pulse frequency in a bipolar pulsed DC unbalanced magnetron sputtering was investigated. As increasing the frequency at off duty 10% and at a constant power, the plasma volume was lengthened in vertical direction from the AZO target. When there is an electrically floated substrate, the vertical length of the plasma area was not affected by the pulse frequency. Instead, the diameter of the plasma volume was increased. We found that the temperature rise of a substrate was affected by the pulse frequency, too. As increasing it, the maximum temperature rise of a glass substrate was decreased from $132^{\circ}C\;to\;108^{\circ}C$.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.151-151
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• 2012

A new plasma process, i.e., the combination of PIII&D and HIPIMS, was developed to implant non-gaseous ions into materials surface. HIPIMS is a special mode of operation of pulsed-DC magnetron sputtering, in which high pulsed DC power exceeding ~1 kW/$cm^2$ of its peak power density is applied to the magnetron sputtering target while the average power density remains manageable to the cooling capacity of the equipment by using a very small duty ratio of operation. Due to the high peak power density applied to the sputtering target, a large fraction of sputtered atoms is ionized. If the negative high voltage pulse applied to the sample stage in PIII&D system is synchronized with the pulsed plasma of sputtered target material by HIPIMS operation, the implantation of non-gaseous ions can be successfully accomplished. The new process has great advantage that thin film deposition and non-gaseous ion implantation along with in-situ film modification can be achieved in a single plasma chamber. Even broader application areas of PIII&D technology are believed to be envisaged by this newly developed process. In one application of non-gaseous plasma immersion ion implantation, Ge ions were implanted into SiO2 thin film at 60 keV to form Ge quantum dots embedded in SiO2 dielectric material. The crystalline Ge quantum dots were shown to be 5~10 nm in size and well dispersed in SiO2 matrix. In another application, Ag ions were implanted into SS-304 substrate to endow the anti-microbial property of the surface. Yet another bio-application was Mg ion implantation into Ti to improve its osteointegration property for bone implants. Catalyst is another promising application field of nongaseous plasma immersion ion implantation because ion implantation results in atomically dispersed catalytic agents with high surface to volume ratio. Pt ions were implanted into the surface of Al2O3 catalytic supporter and its H2 generation property was measured for DME reforming catalyst. In this talk, a newly developed, non-gaseous plasma immersion ion implantation technique and its applications would be shown and discussed.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.182.2-182.2
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• 2016

Hollow cathode discharge(중공 음극)는 음극 표면에서 발생되는 2차 전자를 이용하여 높은 밀도의 플라즈마를 만들 수 있는 장점이 있다. 전원으로 microwave, RF, DC, pulsed dc등을 사용할 수 있으며 박막의 증착, 식각 등에 응용 가능하다. 물리적 현상으로는 중공 음극 재료 표면 물질의 가열 및 이온 스퍼터링, 2차 전자의 가열, 자기장 인가 구조의 경우 전자 거동이 있다. PIC(particle-in-cell)방식의 모델링과 fluid model을 이용한 방법이 있는데 본 연구에서는 상용 fluid model software인 ESI사의 CFD-ACE+를 사용하여 모델링 하였다. 구동 주파수는 13.56 MHz의 상용 고주파 전원과 보다 낮은 1 MHz, 100 kHz의 수치 모델을 이용하여 HF, MF, LF 영역에서의 동작 특성을 해석하였다. 1차적으로는 가스 유동의 특성을 2D, 3D로 조사하였고 플라즈마 거동은 2차원을 주로 진행하였으며 계산 시간이 오래 거리는 3차원 모델을 하나 만들어 그 특성을 조사하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2006년도 제37회 하계학술대회 논문집 C
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• pp.1560-1561
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• 2006

A high rate deposition sputtering process of magnesium oxide thin film in oxide mode has been developed using a 20 kW unipolar pulsed power supply. The power supply was operated at a maximum constant voltage of 500 V and a constant current of 40 A. The pulse repetition rate and the duty were changed in the ranges of $10{\sim}50\;kHz$ and $10{\sim}60%$, respectively. The deposition rate increased with rising incident power to the target. Maximum incident power to the magnesium target was obtained by the control of frequency, duty and current. The deposition rate of a moving state was 9 nm m/min at the average power of 1.5 kW.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2008년도 추계학술대회 초록집
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• pp.23-24
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• 2008

Bipolar pulsed dc magnetron sputtering을 이용하여 태양전지의 투명 전도막용으로 유리기판 위에 Al doped ZnO (AZO) 박막을 증착하였다. $400{\times}400\;mm$의 대면적 기판에 증착하기 위해서 $5{\times}25$ inch 대형 사각 AZO target (Al 2 wt%)을 사용했고, $50{\sim}250\;kHz$의 bipolar pulse를 인가하였다. 실제로는 $400{\times}400\;mm$ 면적의 기판에 slide glass 16개를 사용했으며, 약 700 nm 두께에서 두께와 투과도, 비저항의 균일도를 평가하였다. Bipolar pulse의 주파수 150 kHz일 때, 가장 우수한 특성을 갖는 AZO가 증착되었으며, $2.13{\times}10^{-3}{\Omega}{\cdot}cm$의 비저항에 가시광선 영역에서 82%의 투과율을 보였다. 또한, $400{\times}400\;mm$ 대면적 기판에서의 두께와 투과도, 비저항의 불균일도는 각각 5%, 1%, 9% 였다.

• 반도체디스플레이기술학회지
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• 제16권2호
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• pp.89-93
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• 2017

For various process pressures, aluminum doped zinc oxide(AZO) films were deposited by in-line pulsed-DC sputtering. The deposited AZO films were optically and electrically investigated and analyzed for the window layers of CIGS solar cell systems. As the pressure was increased from 9 mtorr to 15 mtorr, the thickness of AZO was decreased as a result of scattering and its sheet resistance was rapidly increased. The transmittance of AZO was slightly decreased as the pressure was increased and the calculation of figure of merit(F.O.M) was dependent on the sheet resistance. The structural characteristics of AZO thin films analyzed by X-ray diffraction(XRD) showed no significant dependency according to the pressure.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.194-194
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• 2010

태양전지용 투명전도막에 사용되는 Al-doped ZnO (AZO) 막은 저가이면서도 가시광역 영역에서 갖는 우수한 투과율과 낮은 비저항을 갖는 특성 때문에 ITO의 대체 재료로서 최근 활발한 연구가 진행되고 있다. 특히, 양산 현장에서는 in-line type의 대형 sputtering system에서 증착하고 있으며 높은 증착 속도와 박막 특성의 균일도가 중요한 과제다. 본 연구에서는 $2\;m\;{\times}\;1\;m\;{\times}\;0.2\;m$의 sputtering system에서 기판 캐리어를 이용해서 커다란 기판을 좁고 긴 타겟의 양쪽으로 왕복 운동을 하는 swing dynamic deposition 방법으로 $272\;mm\;{\times}\;500\;mm$ 크기의 AZO target (Al 2 wt%)을 이용하여 bipolar pulsed dc로 증착하였다. 이 시스템의 배기는 TMP와 cryo pump를 이용해서 $5\;{\times}\;10^{-7}\;Torr$의 기본 진공도를 얻으며, 공정 중에는 TMP만 사용하였다. 하지만, 본 시스템의 TMP는 비대칭 적으로 한쪽에 치우쳐 설치되어 있는데, 이것이 챔버 내에서 공정 가스인 Ar의 유동의 불균일도를 초래하게 되며, 그것이 증착되는 박막의 두께 균일도 및 특성 균일도에 영향을 주고 있음을 알 수 있었다. 본 연구에서는 다른 기본 진공도에서 증착된 AZO 박막의 특성 차이를 알아보고 비대칭 배기 구조가 in-line type 시스템에서 어떠한 두께 및 특성 불균일도를 가져오는지, 그리고 시스템 내부에 발생시키는 압력 불균일도를 상용 3차원 전산 유체해석 프로그램인 CFD-ACE+를 이용하여 분석하였다.