• 한국진공학회지
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• 제22권5호
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• pp.245-249
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• 2013

MOSFET 구조의 차세대 Oxide 박막으로 주목받고 있는 $HfO_X$박막을 rf magnetron sputter를 이용하여 Si(100) 기판 위에 증착하였다. 증착시 산소의 유량을 5, 10, 15 sccm으로 변화를 주며 증착하였고 이후 furnace에서 400부터 $800^{\circ}C$까지 질소분위기로 열처리 하였다. 실험결과 $HfO_X$ 박막의 전기적 특성은 산소유량 증가에 따라 누설전류 특성이 향상되었으나, 열처리 온도가 증가함에 따라서는 감소하였다. 특히, 이 논문에서는 Nano-indenter와 AFM으로 $HfO_X$ 박막의 nanomechanics 특성을 측정하였다. 측정 결과에 의하면 열처리 온도가 증가함에 따라 최대 압입력을 기준으로 최대 압입 깊이가 24.9 nm에서 38.8 nm로 증가하였으며 특히 $800^{\circ}C$ 열처리된 박막에서 압입 깊이가 급격하게 증가하였다. 이러한 압입 깊이의 급격한 증가는 박막내 응력 완화에 의한 스트레스 변화로 예상되며, 그 원인으로 증착시 박막내 포함된 산소가 열처리 조건에 의해 빠져나감에 의한 것으로 판단된다.

• 한국재료학회지
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• 제11권7호
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• pp.580-584
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• 2001

Ti과 Si의 비가 서로 다른 종류의 타 을 $Ar/N_2$의 혼합기체를 사용하여 rf magnetron sputtering방법으로 증착된 Ti-Si-N박막의 증착특성에 대해 연구하였다. Ti-Si-N박막의 조성과 증착률은 각 타 Ti/Si의 비율과 증착시의 질소기체의 유량에 따라 크게 변하였다. 이것은 Ti과 Si의 nitriding 정도의 차이로 인한 서로 다른 sputter yield에 의한 것으로 나타났다. Si이 비교적 적게 포함된 Ti-Si-N박막은 증착시부터 박막내 TiN의 결정화가 일어났으며, 낮은 비저항을 나타내었다. N의 함량의 증가는 박막의 밀도와 압축응력을 증가시켜 Ti-Si-N박막의 확산방지 능력에 큰 영향을 미치는 인자로 나타났다. 본 연구에서 $N_2$의 유략과 타 의 Ti/Si비율을 조절함으로써 효율적인 확산방지막인 Ti-Si-N 박막의 공정조건을 확립할 수 있었다. 박막의 공정조건을 확립할 수 있었다.

• 한국진공학회지
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• 제21권6호
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• pp.328-332
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• 2012

Ag (silver)의 일함수는 T-OLED (Top Emission Organic Light Emitting Diode)의 전극소자로 사용하기에는 다소 낮다는 단점이 있다(~4.3 eV). 이러한 단점을 해결하기 위한 대안으로 Ag 박막의 표면을 플라즈마, UV, 열처리를 통하여 일함수를 높이는 연구가 진행되어 왔다(~5.0 eV). 하지만 현재의 대부분 연구는 후 처리된 박막의 일함수에 초점을 맞춰 연구가 진행되어, 박막의 mechanical property에 대한 연구는 매우 부족하며 이는 T-OLED의 효율과 수명 등의 연구에 매우 중요하다. 본 논문에서는 Ag와 $AgO_x$ 박막의 mechanical property에 초점을 맞춰 분석을 실시하였다. Ag는 유리기판 위에 rf-magnetron sputter를 이용하여 100 W의 power에서 150 nm 두께로 증착되었다. 증착된 박막은 UV 램프를 이용하여 다양한 시간동안 UV 처리되었다(0~9분). 본 논문에서는 처리된 박막의 면저항을 측정하고 nano indenter, Scanning Probe Microscopy의 Atomic Force Microscopy mode를 이용하여 mechanical property를 분석하였다. 실험 결과 UV 처리 시간이 3분을 넘어가는 시편과 3분 이내의 시편은 면저항값 및 경도 값에 큰 차이가 있었다. 이러한 결과는 Ag 박막의 후처리에 따른 Ag 물질의 산화 및 결합상태에 따라 박막 내에 존재하는 stress의 영향으로 예상되어진다.

• 한국재료학회지
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• 제8권5호
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• pp.424-428
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• 1998

RF magnetron sputter로 알루미나 기판 위에 증착한 NTC 써미스터용 Mn-Ni계 산화물 박막의 기판온도 변화와 열처리에 따른 미세구조, 결정상, 비저항, B정수 변화에 관하여 연구하였다. 미세구조는 $178^{\circ}C$이하에서 증착한 막의 경우 fibrous microcrystalline이었고, $320^{\circ}C$와 $400^{\circ}C$에서는 columnar grain 구조로 바뀌었다. 또한, 90$0^{\circ}C$에서 열처리한 박막의 경우 equiaxed grain 형태의 미세구조를 나타내었다. 박막의 결정상은 대부분 입방 스피넬(cubic spinel)상과 $Mn_{2}$$O_{3}$ 상이 공존하였고, $400^{\circ}C$에서 증착한 경우 $700^{\circ}C$이상에서 열처리하면 입방 스피넬의 단상으로 바뀌었다. 기판온도가 증가함에 따라 비저항과 B정수도 급격하게 감소하였으며, $600^{\circ}C$~$700^{\circ}C$로 열처리할 경우 이 값들이 대체로 낮고 안정된 특성을 보였다. 본 연구의 박막 시편들은 모두 NTC 써미스터의 특성을 나타내었다.

• 한국재료학회지
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• 제9권1호
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• pp.14-17
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• 1999

본 실험에서는 리튬 이차 박막전지의 음극물질로 주석 산화물 박막을 RF magnetron sputter을 이용하여 증착하였다. RF power를 2.5w/$\textrm{cm}^{2}$로 고정시키고, 공정압력을 5mtorr에서 30mtorr까지 변화시키면서 막의 결정성 및 응력 변화, 굴절률 등을 측정하여 주석 산화물 박막의 음극 특성을 조사하였다. 분석한 결과, 압력이 증가함에 따라 증착 속도는 $125{\AA}$/min에서 $58{\AA}$/min까지 감소하였으며, 결정 구조는 (110)면에서 (101)면과 (211)면으로 천이됨을 보였다. 또한 막응력은 공정압력 20mtorr를 기준으로 압축응력에서 인장응력으로 바뀌었고, 굴절률도 1.93에서 1.79로 감소하였다. 공정압력변화에 따른 충방 전 시험결과 공정압력 5mtorr에서 가장 큰 가역적 용량($483.91\mu\textrm{Ah}/\textrm{cm}^{2}-\mu\textrm{m}$을 보였으나, 사이클이 진행될수록 사이클 퇴화가 점차 증가하였고, 10mtorr에서는 가역적 용량 및 사이클 특성 모두 좋은 것으로 나타났다. 이는 공정 압력이 감소함에 따라 막의 밀도의 증가로 전기 화학적으로 반응할 수 있는 활물질의 양이 증가한 것으로 생각되며 또한, 사이클 특성은 막응력에 의해 크게 영향을 받는다고 생각된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.100.2-100.2
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• 2010

Superstrate형 실리콘 박막 태양전지에서 전면전극으로 사용되는 투명전도막의 표면형상은 태양전지내로 입사하는 태양광의 표면산란에 영향을 미치며 표면산란 증가를 통한 광 포획 및 단락전류밀도 향상을 통하여 태양전지 효율을 증대시키는 중요한 역할을 한다. 기존에 실리콘박막 태양전지용으로 많이 사용되는 상용 Asahi-U형 투명전도막은 수소 플라즈마에 대한 안정성이 낮고 입사광의 장파장 대역에서의 산란특성이 낮아 실리콘 박막 태양전지의 고효율화에 한계점이 있었다. 최근에 Asahi-U형 투명전도막을 대신하여 ZnO계 투명전도막을 전면전극으로 사용하려는 연구가 활발히 진행되고 있으며 Al을 토핑원소로 사용하는 ZnO:Al 투명전도막은 우수한 전기적, 광학적 특성과 수소플라즈마 안정성 및 저 비용 등의 우수한 장점을 갖고 있다. 스퍼터링 방식으로 제조된 ZnO:Al 투명전도막의 표면형상은 일반적으로 증착 후 습식식각을 통하여 조절되며 식각 전 박막의 미세구조에 영향을 받는 것으로 알려져 있다. 또한 습식 식각 이후의 표면거칠기에 따라 다양한 광학적, 전기적 특성을 나타낸다. 본 연구에서는 in-line RF-magnetron sputter 장비를 이용하여 다양한 공정조건하에서 ZnO:Al 투명전도막을 제조하고 증착된 박막의 미세구조 특성에 따른 습식식각 이후의 표면형상 변화 및 전기적 광학적 특성 변화를 조사하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 1999년도 하계학술대회 논문집 D
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• pp.1738-1740
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• 1999

This paper deals with a novel structure of poly-Si solar cell. A solar cell conversion efficiency was degraded by grain boundary effect in Polycrystalline silicon. To reduce grain boundary effect, we performed a preferential grain boundary etching, $POCl_3$ n-type emitter doping, and then ITO film growth on poly-Si. Among the various preferential etchants, Schimmel etch solution exhibited the best result having grain boundary etch depth about $10{\mu}m$. RF magnetron sputter grown ITO films showed a low resistivity of $10^{-4}\Omega-cm$ and high transmittance of 85%. With well fabricated poly-Si solar cells. we were able to achieve as high as 15% conversion efficiency at the input power of 20mW/$cm^2$.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.303.2-303.2
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• 2016

현재 플라즈마를 이용한 기술은 반도체, 태양광 발전, 디스플레이 등 산업의 전반적인 분야에서 특히 반도체 공정을 이용한 산업에서는 핵심적인 기술이다. 반도체 공정 중에서 박막 증착과 식각 분야에서 플라즈마를 사용한 기술은 매우 높은 가치를 지니고 있다. 중요한 플라즈마 연구로는 이론적 접근을 통한 플라즈마 소스 개발과, 기 개발된 플라즈마 소스를 적용하여 반도체 공정에 적용함으로써 최적의 조건을 찾아내며, 그에 대한 메커니즘을 연구하는 분야로 크게 분리할 수 있다. 따라서 이러한 플라즈마 기술이 발달함에 따라 nano-scale의 연구 또한 상당히 중요한 부분으로 자리 잡고 있다. 본 실험에서는 RF magnetron sputter를 사용하고 질소 유량을 0.5 sccm으로 고정하여 AlN 박막을 증착하였다. 이후 상압 플라즈마를 이용하여 식각을 진행하였다. AlN 박막 전체 표면에 대하여 3초 및 6초간 식각을 진행하였다. 이후 Nano-Indenter를 사용하여 $100{\sim}7000{\mu}N$까지 힘을 증가시키며 측정하였다. 3초간 식각을 진행한 시료의 경우 압입 깊이 대비 Hardness 그래프에서 약 40 ~ 100 nm 까지 약 2.5 GPa 정도의 차이가 발생하였고 6초간 식각을 진행한 시료의 경우 압입 깊이 대비 Hardness의 그래프에서 약 40 ~ 130 nm 까지 약 1 GPa 정도의 차이가 발생함을 확인하였다. 이후 WET-SPM 장비를 사용하여 AFM 모드를 이용하여 박막 표면이 거칠기를 확인하였다. 플라즈마 식각공정을 거치지 않은 시료의 경우 박막의 거칠기는 7.77 nm로 측정되었고 3초간 플라즈마 식각공정을 거친 시료의 경우 6.53 nm, 6초간 플라즈마 식각공정을 거친 시료의 경우 8.45 nm로 나타남을 확인할 수 있었다. 이와 같은 결과들로부터 플라즈마 식각공정은 박막의 표면에도 영향을 미치지만 박막 내부 일정 부분까지 영향을 받는 것을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.175.2-175.2
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• 2015

이 연구는 nano-indenter를 중심으로 박막의 nano-electrotribology 분석 연구로 Hafnium Nitride (HfN) 박막의 열처리 시 열적안정성에 대한 연구를 진행하였다. HfN 박막은 Copper (Cu)와 Silicon (Si)의 계면 확산방지막으로 사용될 수 있는 박막으로 현재 많은 연구소에서 다양한 연구가 진행되고 있다. HfN 박막은 Si (100)기판 위에 rf magnetron sputter로 증착되었다. 증착 시 Ar, $N_2$ 가스유량을 총 40 sccm 사용하였고 증착 후 HfN 박막을 질소분위기 furnace에서 500, $700^{\circ}C$로 각각 30분 동안 열처리 하였다. 열처리 전 후의 시료를 nano-indenter를 이용하여 nano-electrotribology 분석을 실시하였다. Nano-indenter 측정결과 열처리 전 HfN 박막 시료의 표면강도는 39.68 GPa였고 500oC 열처리 후 31.31 GPa로 감소하였다. 그러나 $700^{\circ}C$ 열처리 시 표면강도가 37.89 GPa로 다시 증가하였다. 탄성계수 측정결과도 이와 같은 경향을 나타내었는데, $500^{\circ}C$ 열처리 전 후 탄성계수가 258.99 GPa에서 201.88 GPa로 감소하였고 $700^{\circ}C$ 열처리 시 247.55 GPa로 다시 증가하였다. 이는 $500^{\circ}C$ 열처리하였을 때 박막 내에 흡착되었던 $N_2$ 가스가 빠져나가며 tensile stress가 발생하여 박막의 표면강도 감소를 유발했고 $700^{\circ}C$ 열처리 시 다시 박막 표면이 안정화되었기 때문으로 생각된다. 이를 통해 열처리 온도 변화에 의한 질소효과가 나타나 HfN 박막 표면의 물성이 달라지는 것을 확인하였다.

• 한국재료학회지
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• 제26권4호
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• pp.222-227
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• 2016

Tin oxides have been studied for various applications such as gas detecting materials, transparent electrodes, transparent devices, and solar cells. p-type SnO is a promising transparent oxide semiconductor because of its high optical transparency and excellent electrical properties. In this study, we fabricated p-type SnO thin film using rf magnetron sputtering with an SnO/Sn composite target; we examined the effects of various oxygen flow rates on the SnO thin films. We fundamentally investigated the structural, optical, and electrical properties of the p-type SnO thin films utilizing X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), UV/Vis spectrometry, and Hall Effect measurement. A p-type SnO thin film of $P_{O2}=3%$ was obtained with > 80% transmittance, carrier concentration of $1.12{\times}10^{18}cm^{-3}$, and mobility of $1.18cm^2V^{-1}s^{-1}$. With increasing of the oxygen partial pressure, electrical conductivity transition from p-type to n-type was observed in the SnO crystal structure.