• 한국결정학회지
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• 제3권2호
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• pp.98-110
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• 1992

Si(100) 기판위에 화학 기 장 증착법으로 상압에서 베타 탄화규소(β-SiC) 박막을 성장시키고 증착 조건이 박막의 물성 특히,기판 방향으로의 배향성과 결 정성에 미치는 영향에 대하여 고찰하여 보았다. 원료 가스로 SiH4와 CH4, 전달 가스로 H2를 사용하였다. 성장 온도, 원료 가스의 조성비,전달 가스에 대한 전 체 원료 가스의 비를 변화시키면서,이들 증착조건이 성장된 박막의 물성에 미치는 영향을 SEM, a-step, XRD, Raman Sepctroscopy, TEM 등을 이용하여 분석하였다. Chemical conversion과정을 통하여 SiC 버퍼층을 형성시킬 때 양질의 박막을 얻을 수 있었으며, CH4가SiH4에 대해 과량일때와 온도가 1150℃ 이상 일때 결정성이 좋아짐을 알 수 있었다. 또한, 결정성 이 좋아질수록 기판 방향으로의 배향성이 좋아짐도 관찰되었다. 결정성이 좋은 박막의 TEM분석 결과 성장 초기에 비해 표면으로 갈수록 결정이 커지는 것을 알 수 있었으며, 적층결함 및 쌍정 등의 분포정도는 원료 가스의 조성비와 무관하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제7권1호
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• pp.59-69
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• 1997

이트리움 실리사이드($YSi_2$)는 $400^{\circ}C$ 이상의 진공열처리 중 고상반응에 의하여 (100)Si 기판상에서 $YSi_2$의 (1100)면이 방향성 성장을 하였으며, $YSi_2$ 박막과 (100)Si 기판과의 방위관계는 [0001]$YSi_2$//[011i]Si과 [0001]$YSi_2$//[011]Si이었다. 그러나 방위관계에서도 알 수 있는 바와 같이 $YSi_2$는 [1100]$YSi_2$의 domain이 상호간에 $90^{\circ}$의 방위각을 이루며 성장하는 이른바 double-domain 구조를 나타내었다. 이는(1100)$YSi_2$면과 Si기판과의 계면에서 커다란 격자 불일치의 이방성 때문이라 생각되며, 각각의 domain은 (2201) 비대칭 반사면의 $\omega$-mode rocking curve 측정 결과, 거의 동등한 체적율과 결정성을 나타내었다. 본 연구에서는 이러한 double-domain의 형성기구를 (1100)$YSi_2$면과 (100)Si기판과의 계면에서 정합 모델에 근거한 기하학적 matching 관계로 설명하였다.

• 한국진공학회지
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• 제4권3호
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• pp.319-326
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• 1995

초고진공에서 Si(100)-2X1 기판 위에 Pt를 약 100$\AA$의 두께로 증착한 후 in-situ로 열처리하는 고상에피택셜 성장법으로 PtSi 박막을 형성시켰다. XRD와 XPS 분석 결과 $200^{\circ}C$로 열처리한 시료에서는 Pt3Si, Pt2Si와 PtSi의 상이 섞여 있었으나 50$0^{\circ}C$로 열처리한 시료에서는 PtSi의 단일상만 확인되었으며, 형성된 PtSi 박막은 주상구조와 판상구조의 이중구조를 나타내었다. 기판 온도를 $500^{\circ}C$로 유지하면서 Pt를 증착한 후 $750^{\circ}C$에서 열처리한 경우에는 판상구조를 갖는 양질의 PtSi 박막이 에피택셜 성장되었다. HRTEM분석 결과 에피텍셜 성장된 PtSi와 기판 Si(100)의 계면은 PtSi[110]//Si[110], ptSi(110)//Si(100)의 정합성을 가졌다. 판상구조를 갖는 PtSi상의 에피택셜 방향은 기판과 열처리 온도에는 의존하나 열처리 시간에는 무관한 것으로 나타났다.

• 한국재료학회지
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• 제6권3호
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• pp.333-340
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• 1996

p-type(100) 실리콘 기판과 TiN(50nm)/Si 기판에 dimethylethylamine alane(DMEAA)을 반응소스로 하여 알루미늄을 증착시켜 증착온도와 유량, 반송가스 종류에 따른 방향성, 증착속도, 미세구조 변화에 대해 연구하였다. 알루미늄의 증착속도는 기판온도, 반송가스 종류 및 유량에 따라 100-650mn/min으로 다양하게 조절되었다. DMEAA의 증착 활성화에너지는 TiN 기판에서는 약 0.leV이었고 Si와 SiO2 기판에서는 각각 약 0.23eV, 0.24eV이었다. 알루미늄 박막의 방향성은 증착속도의 감소에 따라 (200)에서 (111)방향으로 변하였다. 증착된 알루미늄 박막의 불순물 함량은 산소의 경우 0.2at%, 탄소의 경우 1.8at.%이었다. DMEAA 소스에 의한 알루미늄의 증착속도는 반송가스가 Ar 일 때 보다 H2 가스를 사용하면 증착속도가 크게 증가하였으며 이는 반송가스에 의해 SiO2표면의 흡착 H 농도가 증가하고 흡착 H가 소스 가스와 반응하여 핵생성 site 로 작용하는 것으로 생각된다. 알루미늄 박막의 비저항은 표면 미세조직에 크게 영향을 받으며 그 값은 약 3-7$\mu$$\Omega$cm이었다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2003년도 추계학술발표강연 및 논문개요집
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• pp.73-73
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• 2003

최근 LCD(liquid crystal display)분야에서 고해상도와 빠른 응답속도를 가지는 다결정 실리콘 박막트랜지스터에 대한 연구를 하고 있다. 그러나, poly-Si은 poly-Sil-xGex에 비해 intrinsic carrier mobility가 낮고 고온의 결정화 공정을 필요로 한다. 따라서, Poly-Si을 대체할 재료로 poly-SiGe에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 전계에 의해 결정화가 가속되고 한쪽 방향으로 결정화를 제어하여 채널내 전자나 정공의 이동도를 향상시 킬 수 있는 새로운 결정화 방법인 전계 유도 방향성 결정화법을 이용하여 Ge 함량에 따른 a-Sil-xGex(0$\leq$x$\leq$0.5)의 결정화 특성을 연구하였다. 대기압 화학 기상 증착법으로 5000$\AA$의 산화막(SiO$_2$)이 증착된 유리 기판상에 플라즈마 화학 기상 증착법을 이용하여 800$\AA$의 비정질 실리콘을 증착한 후 RF magnetron sputtering법을 이용하여 Ge 함량에 따른 Sil-xGex 박막을 1000$\AA$ 증착하였다. Photolithograph방법을 이용하여 금속이 선택적으로 증착될 수 있는 특정 Pattern을 가진 mask를 형성한 후 금속을 DC magnetron sputtering법을 이용하여 상온에서 50$\AA$.을 증착하였다. 이후 시편에 전계를 인가하기 위해 시편의 양단에 전극을 형성한 후 DC Power Supply를 통해 전압을 제어하는 방식으로 전계를 인가하였다. 결정화 속도는 광학현미경을 이용하여 분석하였으며 결정화된 영역의 결정화 정도는 micro-Raman spectroscopy로 분석하였다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2003년도 추계학술발표강연 및 논문개요집
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• pp.133-133
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• 2003

최근에 강유전체 매체와 원자력 현미경 (Atomic Force Microscopy, AFM)을 이용한 초고밀도 정보 저장 장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이와 아울러 나도 크기의 도메인에 대하 연구에 있어서 PZT 박막의 분극 방향에 따른 SrRuO$_3$의 저항 변화를 AFM 탐침을 이용하여 감지하는 방법을 제안하였다. 본 연구에서는 Metal tip/semiconductor/barrier oxide/ferroelectric 구조에서 강유전체 분극에 의한 저항 변화의 가능성을 실험하고자, 이와 등가 구조인 Pt tip/n-Si/SiO$_2$ 구조에서 Pt 탐침과 반도체 층 사이의 I-V 특성을 측정함으로써, 게이트 전압에 따른 반도체 층의 저항변화에 대해서 분석해 보았다. 그 결과 게이트 전압에 따라서 과밀 지역 (accumulation layer)과 공핍 지역 (depletion layer)이 형성됨에 따라서 반도체 층의 정항이 변하여 I-V 특성이 변하게 됨을 관찰하였으며, 이 결과로부터 분극 방향에 따라서도 반도체 층의 저항이 변할 수 있음을 알 수 있었다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제5회(2016년)
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• pp.357-361
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• 2016

Si와 InAs 두 가지 채널 물질을 가지고 3가지 수송 방향 <100>, <110>, <111>으로 변화시키며 각각의 Nanowire nMOSFETs을 가지고 ballistic quantum transport simulation을 진행하였다. 각각의 경우에 대해 E-k curve를 구한 다음에 band curvature로 캐리어의 유효질량을 계산하고, 이를 통해 MOSFET의 전류 세기를 결정짓는 DOS와 carrier injection velocity를 구하여 어떤 경우에 가장 높은 ON-current를 흐르게 하는지 확인해 보았다. 하지만 예상과 달리 나노와이어의 직경이 1.4nm으로 매우 작기 때문에 valley-splitting이 일어나 Si<110>의 경우에 가장 작은 캐리어 유효 질량을 갖고 있는 사실을 확인할 수 있었다. 결론적으로 Si<100>의 경우에 trade-off 관계에 있는 DOS와 carrier injection velocity가 6가지 경우 중 최적의 조합을 가짐으로써 가장 높은 ON-current를 흐르게 하였다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 1993년도 춘계학술발표회
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• pp.64-65
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• 1993

MPB 조성영역인 Zr/Ti=52/48의 composite ceramic target을 사용하여 RF magnetron sputtering 방법으로 기판온도 약 30$0^{\circ}C$에서 RZT 박막을 Pt/Ti/Si 기판위에 증착시켰다. 안정상인 perovskite 구조를 형성시키기 위하여 PbO분위기에서 furnace annealing 과 Repid thermal annealing을 실시하여 열처리 방법에 따른 상형성 및 계면반응과 그에 따른 전기적 특성을 고찰 하였다. Pt 의 두께가 250$\AA$인 경우 furnace annealing 시 $650^{\circ}C$에서 perouskite 상이 형성되었으나 Pt층이 산소의 확산을 방지하지 못하여 상부의 Ti 층이 TiOx로 변태하였으며 하부의 Ti는 Si 과 반응하여 Ti-silicide 롤 변태하였다. 또한 75$0^{\circ}C$,60sec 인 경우 Pt 층의 응집화가 관찰되어 하부전극으로서 적용이 적절하지 못하다. 급속열처리를 실시한 경우에도 마찬가지로 Ti 층이 TiOx 와 silicide 층으로 변태되었다. Pt의 두께가 1000$\AA$인 경우에도 250$\AA$와는 달리 RTA 시 (III)방향으로 Furace annealing 시(001)방향으로 우선 성장하였다. 이는 Ti(001), P(111),PZT(111)면의 lattic mismatch 가 매우 작은데다 RTA 시 계면반응이 거의발생하지 않아 PZT 박막이 (111) 방향으로 우선 성장한 것으로 보인다. Furnace annealing 경우는 심한 계면반응이 발생하여 Pt층에 어느 정도 영향을 주었기 때문에 우선성장 방향이 바뀌었다구 생각한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.299-299
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• 2016

SiC는 넓은 에너지갭 (Eg=~3.4 eV)을 갖는 반도체로써, 고전압, 고온에서 동작이 가능하여 기존의 Si기반의 파워디바이스를 대체하기 위한 물질로 많은 연구가 이루어지고 있다. 파워 디바이스의 성능 향상을 위해서는 기판과 절연체 사이의 계면에 생성되는 계면 결함을 감소시켜야 한다. 따라서 본 연구에서는 SiC 기판에 high-k 물질인 HfO2를 증착하여 HfO2/SiC 계면에 유도된 결함을 분석하고 이를 감소시킬 수 있는 방법에 대한 연구를 수행하였다. HfO2 박막은 atomic-layer-deposition (ALD) 방법을 이용하여 SiC 기판 위에 $200^{\circ}C$에서 증착하였다. HfO2 박막 증착 후 NH3 분위기에서 rapid thermal annealing 방법을 이용하여 $600^{\circ}C$에서 1분 동안 열처리 진행하였다. Current-voltage (I-V) 측정을 통해 열처리 전 HfO2/SiC의 절연파괴 전압이 약 8.3 V 임을 확인하였다. NH3 열처리 후 HfO2/SiC의 절연파괴 전압이 10 V로 증가하였으며 누설 전류가 크게 감소하는 것을 확인하였다. 또한 capacitance-voltage (C-V) 측정을 통해 열처리 후 flat band voltage가 negative 방향에서 positive 방향으로 이동함을 확인하였고, 이를 통해 NH3 열처리 방법이 HfO2/SiC 계면에 존재하는 결함을 감소시킬 수 있음을 확인하였다. 전자 구조상의 conduction band edge에 존재하는 결함 준위를 분석하기 위해 x-ray absorption spectroscopy (XAS) 분석을 실시하였고, 열처리 전 HfO2/SiC 계면에 많은 결함 준위가 존재함을 확인하였으며, x-ray photoelectron spectroscopy (XPS) 분석을 통해 이 결함 준위가 oxygen deficiency state과 관련됨을 알 수 있었다. NH3 열처리 후 결과와 비교해보면, oxygen deficiency state가 감소함을 확인하였으며 이로 인해 conduction band edge에 존재하는 결함 준위가 감소함을 알 수 있었다. 따라서, NH3 열처리 방법을 이용하여 HfO2/SiC 계면에 존재하는 결함을 감소시킬 수 있으며, HfO2/SiC의 물리적, 전기적 특성을 향상시킬 수 있다는 결과를 도출하였다.

• 한국결정학회지
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• 제3권1호
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• pp.23-30
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• 1992

단결정 a-SiC성장시 결정성장로의 감압속도가 결정 성장 속도, 결정성, 성장방향에 미치는 영향 을 고찰해 보기 위해서 승화법으로 (001)면 a-SiC 단결정 종자정위에 단결정 a-SiC를 성장시켰다. 결정성장 초기에는 성장로의 빠른 감압 속도에 따라 결정성장속도가 빨라지고 3C-SiC 다결정이 종자정위에 성장하였고, 감압속도를 느리게 한 경우에는 결정성장 속도가 느려지고 6H-SiC 단결정이 성장하였다. 초기에 단결정층이 성장하는 조건 하에서 2시간 성장후의 단면 성장 양상을 보면, 종자정 하단에서 발생하는 낙은 종자정의 연속적 인 승화 때문에 종자정과 초기의 단결정층이 소멸 되고, 종자정이 놓여있던 혹연 도가니의 바닥으로부터 연속적으로 다결정 층이 성장된 것이 관찰되었다. 그러나, 이러한 종자정의 승화 소멸은 초기 성장 후 냉각과정을 거치고 다시 승온시키는 두 단계 공정을 사용함으로써 효과적으로 억제시킬 수 있었다. 이와같은 방법으로 장시간 성장시킨 결정은 6H-HiC 단결정이었으며, (001) 방향으로 성장하였다.