• 한국초전도학회:학술대회논문집
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• 한국초전도학회 1999년도 High Temperature Superconductivity Vol.IX
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• pp.348-351
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• 1999

Cold 층을 입힌 저항형 초전도 한류기의 전류 제한 특성을 통하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 고장발생후 3.2 msec 후에 quench가 발생하였으며, 부분적인 quench가 발생한 다음 시간이 지나면서 완전한 quench로 진행되었다. 즉, 선로고장에 따른 quench 발생 후 YBCO 초전도체의 gold층으로 대부분의 전류가 흐르게 되고, quench 되면서 발생하는 열도 대부분 gold층에서 흡수하여저항이 증가하였으며 이에 따른 전류감소, 전압증가 및 소비전력증가가 발생하였다. 인가전압 V$_0$=65 V$_{peak}$이고 R$_0$는 1 ${\omega}$, 그리고 R$_L$을 7.7 ${\omega}$으로 하였을 때 사고모의 위상각 0$^{\circ}$에서 고장발생후 0.9 msec 후인 9.6 A$_{peak}$ 되는 지점에서 quench가 발생하여 13.0 A$_{peak}$의 최대한류전류값을 보인후 11.4 A$_{peak}$의 전류값에서 fast quench가 완료되었다. 이때 quench 시간은0.63 msec 이었다. 저항값은 gold층에서 발생한 열때문에 점진적인 상승을 보이다가 약 3주기후에 일정한 값에 도달하였다. 한류소자의 온도는 약 11 msec 후에 상온에 도달하였으며, 3 주기후인 54 msec에는 150 $^{\circ}C$까지 상승하였다. gold 박막을 입힌 meander line은 임계전류 이상의 전류를 통전하였을 때에 용단되지 않았으며 ??치된 상태에서 3 사이클 이상 유지하였다. 약65 A$_{rms}$가 흘렀을 때에야 ??치후 3 사이클 지나용단되었다. 이러한 YBCO/gold에 의한 초전도한류기의 용량은 gold에 발생하는 열을 gold가감당할 수 있는 전류의 크기와 관련이 있으며, gold층이 YBCO 한류소자가 quench되었을 때 발생하는 열을 효과적으로 분산시킬 뿐만 아니라 전기적으로 shunt 회로 역할을 하고 있음을 확인할 수 있다. 이에 더하여 앞으로 quench 후 한류소자에서 발생할 수 있는 인덕턴스의 저감방안에 대한 설계 및 모델 탐구를 통하여 좀더 효율적인 한류소자 구성에 대한 연구를 병행하고자 한다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 추계학술대회 논문집 Vol.21
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• pp.11-11
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• 2008

ZnO has a very large exciton binding energy (60 meV) as well as thermal and chemical stability, which are expected to allow efficient excitonic emission, even at room temperature. ZnO based electronic devices have attracted increasing interest as the backplanes for applications in the next-generation displays, such as active-matrix liquid crystal displays (AMLCDs) and active-matrix organic light emitting diodes (AMOLEDs), and in solid state lighting systems as a substitution for GaN based light emitting diodes (LEDs). Most of these electronic devices employ the electrical behavior of n-type semiconducting active oxides due to the difficulty in obtaining a p-type film with long-term stability and high performance. p-type ZnO films can be produced by substituting group V elements (N, P, and As) for the O sites or group I elements (Li, Na, and K) for Zn sites. However, the achievement of p-type ZnO is a difficult task due to self-compensation induced from intrinsic donor defects, such as O vacancies (Vo) and Zn interstitials ($Zn_i$), or an unintentional extrinsic donor such as H. Phosphorus (P) doped ZnO thin films were grown on c-sapphire substrates by radio frequency magnetron sputtering with various Ar/ $O_2$ gas ratios. Control of the electrical types in the P-doped ZnO films was achieved by varying the gas ratio with out post-annealing. The P-doped ZnO films grown at a Ar/ $O_2$ ratio of 3/1 showed p-type conductivity with a hole concentration and hole mobility of $10^{-17}cm^{-3}$ and $2.5cm^2/V{\cdot}s$, respectively. X-ray diffraction showed that the ZnO (0002) peak shifted to lower angle due to the positioning of $p^{3-}$ ions with a smaller ionic radius in the $O^{2-}$ sites. This indicates that a p-type mechanism was due to the substitutional Po. The low-temperature photoluminescence of the p-type ZnO films showed p-type related neutral acceptor-bound exciton emission. The p-ZnO/n-Si heterojunction LEO showed typical rectification behavior, which confirmed the p-type characteristics of the ZnO films in the as-deposited status, despite the deep-level related electroluminescence emission.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.144.2-144.2
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• 2016

Diamond-like carbon (DLC) coatings have been widely applied to the mechanical components, cutting tools due to properties of high hardness and wear resistance. Among them, hydrogenated amorphous carbon (a-C:H) coatings are well-known for their low friction properties, stable production of thin and thick film, they were reported to be easily worn away under high temperature. Non-hydrogenated tetrahedral amorphous carbon (ta-C) is an ideal for industrial applicability due to good thermal stability from high $sp^3$-bonding fraction ranging from 70 to 80 %. However, the large compressive stress of ta-C coating limits to apply thick ta-C coating. In this study, the thick ta-C coating was deposited onto Inconel alloy disk by the FCVA technique. The thickness of the ta-C coating was about $3.5{\mu}m$. The tribological behaviors of ta-C coated disks sliding against $Si_3N_4$ balls were examined under elevated temperature divided into 23, 100, 200 and $300^{\circ}C$. The range of temperature was setting up until peel off observed. The experimental results showed that the friction coefficient was decreased from 0.14 to 0.05 with increasing temperature up to $200^{\circ}C$. At $300^{\circ}C$, the friction coefficient was dramatically increased over 5,000 cycles and then delaminated. These phenomenon was summarized two kinds of reasons: (1) Thermal degradation and (2) graphitization of ta-C coating. At first, the reason of thermal degradation was demonstrated by wear rate calculation. The wear rate of ta-C coatings showed an increasing trend with elevated temperature. For investigation of relationship between hardness and graphitization, thick ta-C coatings(2, 3 and $5{\mu}m$) were additionally deposited. As the thickness of ta-C coating was increased, hardness decreased from 58 to 49 GPa, which means that graphitization was accelerated. Therefore, now we are trying to increase $sp^3$ fraction of ta-C coating and control the coating parameters for thermal stability of thick ta-C at high temperatures.

• 한국결정성장학회지
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• 제24권6호
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• pp.229-236
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• 2014

수평 전기로에서 $MnAl_2S_4$ 다결정을 합성하여 HWE(Hot Wall Epitaxy)방법으로 $MnAl_2S_4$ 단결정 박막을 반절연성 GaAs(100)기판에 성장시켰다. $MnAl_2S_4$ 단결정 박막의 성장 조건은 증발원의 온도 $630^{\circ}C$, 기판의 온도 $410^{\circ}C$였고 성장 속도는 $0.5{\mu}m/hr$였다. 이때 $MnAl_2S_4$ 단결정 박막의 결정성의 조사에서 이중결정 X-선 요동곡선(DCRC)의 반폭치(FWHM)도 132 arcsec로 가장 작아 최적 성장 조건임을 알 수 있었다. $MnAl_2S_4$/SI(Semi-Insulated) GaAs(100) 단결정 박막의 광흡수를 293 K에서 10 K까지 측정하였다. 광흡수 스펙트럼으로부터 band gap $E_g(T)$는 Varshni 공식에 따라 계산한 결과 $E_g(T)=3.7920eV-(5.2729{\times}10^{-4}eV/K)T^2/(T+786K)$였다. $MnAl_2S_4$ 단결정 박막의 응용소자인 photocell로 사용할 수 있는 pc/dc 값이 가장 큰 광전도셀은 S 증기분위기에서 열처리한 셀로 $1.10{\times}10^7$이었으며, 광전도 셀의 감도(sensitivity)도 S 증기분위기에서 열처리한 셀이 0.93로 가장 좋았다. 또한 최대 허용소비전력(MAPD)값도 S 증기분위기에서 열처리한 셀이 316 mW로 가장 좋았으며, S 증기분위기에서 열처리한 셀의 응답시간은 오름시간 14.8 ms, 내림시간 12.1 ms로 가장 빠르게 나타나, $MnAl_2S_4$ 단결정 박막을 S 분위기에서 $290^{\circ}C$로 30분 열처리한 photocell이 상용화가 가능할 것으로 여겨진다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.256-256
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• 2016

기존의 디스플레이 기슬은 마스크를 통해 특정 부분에만 유기재료를 증착시키는 방법을 사용하였으나, 기판의 크기가 커짐에 따라 공정조건에 제약이 발생하였다. 이를 해결하기 위해 최근 용액 공정에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 용액 공정은 기존 진공 증착 방식과 비교하였을 때 상온, 대기압에서 증착이 가능하며 경제적이고, 대면적 균일 증착에 유리하다는 장점이 있다. 반면, 용액 공정으로 제작한 소자는 시간이 지남에 따라 점차 전기적 특성이 변하는 aging effect를 보인다. Aging effect는 용액에 포함된 C기와 OH기 기반의 불순물의 영향으로 시간의 경과에 따라서 문턱전압, subthreshold swing 및 mobility 등의 전기적 특성이 변하는 현상으로 고품질의 박막을 형성하기 위해서는 고온의 열처리가 필요하다. 지금까지 고품질 박막 형성을 위한 열처리는 퍼니스 (furnace) 장비에서 주로 이루어졌는데, 시간이 오래 걸리고, 상대적으로 고온 공정이기 때문에 유리, 종이, 플라스틱과 같은 다양한 기판에 적용하기 어렵다는 단점이 있다. 따라서, 본 연구에서는 $100^{\circ}C$ 이하의 저온에서도 열처리가 가능한 microwave irradiation (MWI) 방법을 이용하여 solution-processed InGaZnO TFT를 제작하였고, 기존의 열처리 방식인 furnace로 열처리한 TFT 소자와 aging effect를 비교하였다. 먼저, solution-processed IGZO TFT를 제작하기 위해 p type Si 기판을 열산화시켜서 100 nm의 SiO2 게이트 산화막을 성장시켰고, 스핀코팅 방법으로 a-IGZO 채널층을 형성하였다. 증착후 열처리를 위하여 1000 W의 마이크로웨이브 출력으로 15분간 MWI를 실시하여 a-IGZO TFT를 제작하였고, 비교를 위하여 furnace N2 gas 분위기에서 $600^{\circ}C$로 30분간 열처리한 TFT를 준비하였다. 제작된 직후의 TFT 특성을 평가한 결과, MWI 열처리한 소자가 퍼니스 열처리한 소자보다 높은 이동도, 낮은 subthreshold swing (SS)과 히스테리시스 전압을 가지는 것을 확인하였다. 한편, aging effect를 평가하기 위하여 제작 후에 30일 동안의 특성변화를 측정한 결과, MWI 열처리 소자는 30일 동안 문턱치 전압(VTH)의 변화량 ${\Delta}VTH=3.18[V]$ 변화되었지만, furnace 열처리 소자는 ${\Delta}VTH=8.56[V]$로 큰 변화가 있었다. 다음으로 SS의 변화량은 MWI 열처리 소자가 ${\Delta}SS=106.85[mV/dec]$인 반면에 퍼니스 열처리 소자는 ${\Delta}SS=299.2[mV/dec]$이었다. 그리고 전하 트래핑에 의해서 발생하는 게이트 히스테리시스 전압의 변화량은 MWI 열처리 소자에서 ${\Delta}V=0.5[V]$이었지만, 퍼니스 열처리 소자에서 ${\Delta}V=5.8[V]$의 큰 수치를 보였다. 결과적으로 MWI 열처리 방식이 퍼니스 열처리 방식보다 소자의 성능이 우수할 뿐만 아니라 aging effect가 개선된 것을 확인할 수 있었고 차세대 디스플레이 공정에 있어서 전기적, 화학적 특성을 개선하는데 기여할 것으로 기대된다.

• 한국결정성장학회지
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• 제21권3호
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• pp.110-113
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• 2011

본 논문에서는 금속촉매를 이용하여 육각형 GaN 피라미드의 꼭지점 부분에만 마이크로 크기의 GaN 구조를 선택적으로 성장시킬 수 있는 결정 성장 방법에 대하여 연구하였다. GaN Template 위에 $SiO_2$ 막을 증착하고 3 ${\mu}m$의 원형 패턴을 형성하여 metal organic vapor phase epitaxy (MOVPE) 방법으로 선택적 결정 성장에 의해 GaN 피라미드를 성장한 후, photolithography 공정을 이용하여 피라미드 꼭지점 부분에만 Au화 Cr을 각각 증착하였다. GaN 피라미드 구조의 꼭지점 부근에만 금속이 증착된 시료를 MOVPE 반응관에 장착하고 10분 동안 GaN 마이크로 구조를 성장하였다. 성장 온도는 650, 700, $750^{\circ}C$로 변화를 주어 특성 변화를 알아보았다. 막대 형상의 마이크로 GaN 구조들은 {1-101} 결정면들을 구성하는 6개의 결정면에 대해 각각 수직한 방향으로 성장되었으며 이들 구조들의 형성조건과 모양은 성장온도와 금속의 종류에 의해 영향을 받는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제23권6호
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• pp.283-290
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• 2013

수평 전기로에서 $MgGa_2Se_4$ 다결정을 합성하여 HWE(Hot Wall Epitaxy)방법으로 $MgGa_2Se_4$ 단결정 박막을 반절연성 GaAs(100)기판에 성장시켰다. $MgGa_2Se_4$단결정 박막의 성장 조건은 증발원의 온도 $610^{\circ}C$, 기판의 온도 $400^{\circ}C$였고 성장 속도는 $0.5{\mu}m/hr$였다. 이때 이중결정 X-선 요동곡선(DCRC)의 반폭치(FWHM)도 212 arcsec로 가장 작아 최적 성장 조건임을 알 수 있었다. $MgGa_2Se_4$/SI(Semi-Insulated) GaAs(100) 단결정 박막의 광흡수와 광전류 spectra를 293 K에서 10 K까지 측정하였다. 광흡수 스펙트럼으로부터 band gap Eg(T)는 varshni공식에 따라 계산한 결과 $E_g(T)=2.34 eV-(8.81{\times}10^{-4}eV/K)T^2/(T+251K)$이었으며 광전류 스펙트럼으로부터 Hamilton matrix(Hopfield quasicubic mode)법으로 계산한 결과 crystal field splitting energy ${\Delta}cr$값이 190.6 meV이며 spin-orbit energy ${\Delta}so$값은 118.8 meV임을 확인하였다. 10 K일 때 광전류 봉우리들은 n = 1, 27일때 $A_{1^-}$, $B_{1^-}$와 $C_{27}-exciton$ 봉우리임을 알았다.

• 한국진공학회지
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• 제16권2호
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• pp.134-140
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• 2007

[ $V_{2}O_{5}$ ] 박막의 성장특성을 분석하기 위해 RF 스퍼터링 시스템으로 C-Si 기판에 10 %와 0 %의 산소 분압비로 시료를 제작하였다. 구조적 특성의 분석을 위해 SBM과 XRD 측정을 실시하였고, 위상변조방식의 분광타원계를 이용하여 $0.75{\sim}4.0\;eV$ 범위에 걸쳐 타원상수를 측정하였다. 측정된 타원상수 분석을 위해 상용화된 분석용 프로그램인 DeltaPsi2를 이용하여, Double Amorphous 분산관계식으로 최적 맞춤 하였다. SEM과 XRD 측정결과 시료의 표면 및 결정 상태는 비정질임을 확인하였고, 타원상수의 분석에 의해 $V_{2}O_{5}$층의 두께, void비율, 표면 거칠기를 알 수 있었다. 또한 SEM 측정치와 비교한 결과 두 시료의 두께와 표면 거칠기의 결과가 잘 일치함을 확인 하였다.

• 한국표면공학회지
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• 제38권2호
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• pp.65-68
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• 2005

The effect of crystal orientation and microstructure on the mechanical properties of $TaN_x$ was investigated. $TaN_x$ films were grown on $SiO_2$ substrates by ultrahigh vacuum unbalanced magnetron sputter deposition in mixed $Ar/N_2$ discharges at 20 mTorr (2.67 Pa) and at $350^{\circ}C$. Unlike the Ti-N system, in which TiN is the terminal phase, a large number of N-rich phases in the Ta-N system could lead to layers which had nano-sized lamella structure of coherent cubic and hexagonal phases, with a correct choice of nitrogen fraction in the sputtering mixture and ion irradiation energy during growth. The preferred orientations and the micro-structure of $TaN_x$ layers were controlled by varing incident ion energy $E_i\;(=30eV\~50eV)$ and nitrogen fractions $f_{N2}\;(=0.1\~0.15)$. $TaN_x$ layers were grown on (0002)-Ti underlayer as a crystallographic template in order to relieve the stress on the films. The structure of the $TaN_x$ film transformed from Bl-NaCl $\delta-TaN_x$ to lamellar structured Bl-NaCl $\delta-TaN_x$ + hexagonal $\varepsilon-TaN_x$ or Bl-NaCl $\delta-TaN_x$ + hexagonal $\gamma-TaN_x$ with increasing the ion energy at the same nitrogen fraction $f_{N2}$. The hardness of the films also increased by the structural change. At the nitrogen fraction of $0.1\~0.125$, the structure of the $TaN_x$ films was changed from $\delta-TaN_x\;+\;\varepsilon-TaN_x\;to\;\delta-TaN_x\;+\;\gamma-TaN_x$ with increasing the ion energy. However, at the nitrogen fraction of 0.15 the film structure did not change from $\delta-TaN_x\;+\;\varepsilon-TaN_x$ over the whole range of the applied ion energy. The hardness increased significantly from 21.1 GPa to 45.5 GPa with increasing the ion energy.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.210.1-210.1
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• 2015

최근 산화물 반도체에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 비정질 산화물 반도체인 In-Ga-Zn-O (IGZO)는 기존의 비정질 실리콘에 비해 공정 단가가 낮으며 넓은 밴드 갭으로 인한 투명성을 가지고 있고, 저온 공정이 가능하여 다양한 기판에 적용이 가능하다. 반도체의 공정 과정에서 열처리는 소자의 특성 개선을 위해 필요하다. 일반적인 열처리 방법으로 furnace 열처리 방식이 주로 이용된다. 그러나 furnace 열처리는 시간이 오래 걸리며 일반적으로 고온에서 이루어지기 때문에 최근 연구되고 있는 유리나 플라스틱, 종이 기판을 이용한 소자의 경우 기판이 손상을 받는 단점이 있다. 이러한 단점들을 극복하기 위하여 저온 공정인 마이크로웨이브를 이용한 열처리 방식이 제안되었다. 마이크로웨이브 열처리 기술은 소자에 에너지를 직접적으로 전달하기 때문에 기존의 다른 열처리 방식들과 비교하여 에너지 전달 효율이 높다. 또한 짧은 공정 시간으로 공정 단가를 절감하고 대량생산이 가능한 장점을 가지고 있으며, 저온의 열처리로 기판의 손상이 없기 때문에 기판의 종류에 국한되지 않은 공정이 가능할 수 있을 것으로 기대된다. 따라서 본 연구에서는 마이크로웨이브 열처리가 소자의 전기적 특성 개선에 미치는 영향을 확인하였다. 제작된 IGZO 박막트렌지스터는 p-type bulk silicon 위에 thermal SiO2 산화막이 100 nm 형성된 기판을 사용하였다. RCA 클리닝을 진행한 후 RF sputter를 사용하여 In-Ga-Zn-O (1:1:1)을 70 nm 증착하였다. 이후에 Photo-lithography 공정을 통하여 active 영역을 형성하였고, 전기적 특성 평가가 용이한 junctionless 트랜지스터 구조로 제작하였다. 후속 열처리 방식으로 마이크로웨이브 열처리를 1000 W에서 2분간 실시하였다. 그리고 기존 열처리 방식과의 비교를 위해 furnace를 이용하여 N2 가스 분위기에서 $600^{\circ}C$의 온도로 30분 동안 열처리를 실시하였다. 그 결과, 마이크로웨이브 열처리를 한 소자의 경우 기존의 furnace 열처리 소자와 비교하여 우수한 전기적 특성을 나타내는 것을 확인하였다. 따라서, 마이크로웨이브를 이용한 열처리 공정은 향후 저온 공정을 요구하는 소자 공정에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.