• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.19 no.1
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• pp.71-74
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• 2006

In this paper, we investigated the characterization of silicon oxide(SiOx) thin film on Ethylene Terephthalate(PET) substrates by e-beam deposition for transparent barrier application. The temperature of chamber increases from $30^{\circ}C$ to $110^{\circ}C$, the roughness increase while the Water vapor transmission rate (WVTR) decreases. Under these conditions, the WVTR for PET can be reduced from a level of $0.57 g/m^2/day$ (bare subtrate) to $0.05 g/m^2/day$ after application of a 200-nm-thick $SiO_2$ coating at 110 C. A more efficient way to improve permeation of PET was carried out by using a double side coating of a 5-${\mu}m$-thick parylene film. It was found that the WVTR can be reduced to a level of $-0.2 g/m^2/day$. The double side parylene coating on PET could contribute to the lower stress of oxide film, which greatly improves the WVTR data. These results indicates that the $SiO_2$ /Parylene/PET barrier coatings have high potential for flexible organic light-emitting diode(OLED) applications.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.181.1-181.1
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• 2015

용액 공정을 이용한 Resistive random access memory (ReRAM)은 간단한 공정 과정, 대면적화, 저렴한 가격 등의 장점으로 인해 큰 관심을 받고 있으며, HfOx, TiOx, AlOx 등의 산화물이 ReRAM 절연 막으로 주로 연구되고 있다. 더 나아가 최근에는 organic 물질을 메모리 소자로 사용한 연구가 보고되고 있다. 이는 경제적이며, wearable 또는 flexible system에 적용이 용이하다. 그럼에도 불구하고, organic 물질을 갖는 메모리 소자는 기존의 산화물 소자에 비해 열에 취약하며 전기적인 특성과 신뢰성이 우수하지 못하다는 단점을 가지고 있다. 이를 위한 방안으로 본 연구에서는 AlOx - polymethylmethacrylate (PMMA) blended thin film ReRAM을 제안하였다. 이는 organic물질의 전기적 특성을 개선시킬 뿐 아니라, inorganic 물질을 wearable 소자에 적용했을 때 발생하는 crack과 같은 기계적 물리적 결함을 해결할 수 있는 새로운 방법이다. 먼저, P-type Si 위에 습식산화를 통하여 SiO2 300 nm 성장시킨 기판을 사용하여 electron beam evaporation으로 10 nm의 Ti, 100 nm의 Pt 층을 차례로 증착하였다. 그리고 PMMA 용액과 AlOx 용액을 초음파를 이용하여 혼합한 뒤, 이 용액을 Pt 하부 전극 상에서 spin coating방법으로 1000 rpm 10초, 5000 rpm 30초의 조건으로 증착하였다. Solvent 및 불순물 제거를 위하여 150, 180, $210^{\circ}C$의 온도로 30 분 동안 열처리를 진행하였고, shadow mask를 이용하여 상부 전극인 Ti를 sputtering 방식으로 100 nm 증착하였다. 150, 180, $210^{\circ}C$로 각각 열처리한 AlOx - PMMA blended ReRAM의 전기적 특성은 HP 4156B semiconductor parameter analyzer를 이용하여 측정하였다. 측정 결과 제작된 소자 전부에서 2 V이하의 낮은 동작전압, 안정된 DC endurance (>150cycles), 102 이상의 높은 on/off ratio를 확인하였고, 그 중 $180^{\circ}C$에서 열처리한 ReRAM은 더 높은 on/off ratio를 갖는 것을 확인하였다. 결론적으로 baking 온도를 최적화하였으며 AlOx - PMMA blended film ReRAM의 우수한 메모리 특성을 확인하였다. AlOx-PMMA blended film ReRAM은 organic과 inorganic의 장점을 갖는 wearable 및 system용 비휘발성 메모리소자에 적용이 가능한 경제적인 기술로 판단된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.11a
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• pp.386-386
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• 2009

TCO/p/i/n 구조의 비정질 실리콘 박막 태양전지의 제작에 있어서 TCO계면과 p층사이의 이종접합에서의 큰 밴드갭 차이는 p층으로부터의 정공 재결합을 통하여 효율 저하의 원인이 된다. 이러한 재결합은 넓은 밴드갭을 가진 물질을 완충층으로 삽입함으로써 개선되어 질 수 있다. 본 논문에서는 비정질 실리콘 보다 넓은 광학적 밴드갭을 가지는 a-SiOx 박막을 완충층으로 사용하여 TCO/P 계면에서의 재결합 감소에 대한 시뮬레이션을 수행하였다. a-SiOX 박막 내에 포함된 산소의 양에 따라 밴드갭을 조절하여 1.8eV~2.0eV 사이의 완충층을 삽입하여 박막태양전지의 개방전압, 단락전류, 효율 등에 끼치는 영향을 ASA 시뮬레이션을 통하여 알아보았다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.253-253
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• 2012

Low temperature SiOx film process has being required for both silicon and oxide (IGZO) based low temperature thin film transistor (TFT) for application of flexible display. In recent decades, from low density and high pressure such as capacitively coupled plasma (CCP) type plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) to the high density plasma and low pressure such as inductively coupled plasma (ICP) and electron cyclotron resonance (ECR) have been used to researching to obtain high quality silicon oxide (SiOx) thin film at low temperature. However, these plasma deposition devices have limitation of controllability of process condition because process parameters of plasma deposition such as RF power, working pressure and gas ratio influence each other on plasma conditions which non-leanly influence depositing thin film. In compared to these plasma deposition devices, neutral beam assisted chemical vapor deposition (NBaCVD) has advantage of independence of control parameters. The energy of neutral beam (NB) can be controlled independently of other process conditions. In this manner, we obtained NB dependent high crystallized intrinsic and doped silicon thin film at low temperature in our another papers. We examine the properties of the low temperature processed silicon oxide thin films which are fabricated by the NBaCVD. NBaCVD deposition system consists of the internal inductively coupled plasma (ICP) antenna and the reflector. Internal ICP antenna generates high density plasma and reflector generates NB by auger recombination of ions at the surface of metal reflector. During deposition of silicon oxide thin film by using the NBaCVD process with a tungsten reflector, the energetic Neutral Beam (NB) that controlled by the reflector bias believed to help surface reaction. Electrical and structural properties of the silicon oxide are changed by the reflector bias, effectively. We measured the breakdown field and structure property of the Si oxide thin film by analysis of I-V, C-V and FTIR measurement.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.328-328
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• 2011

Wetting phenomena have been heavily studied for industrial and academic researches especially tuning the wettability between hydrophilicity and hydrophobicity. Wicking through the surface texture is shown on superhydrophilic surface while rolling (or dewetting) on the patterns of superhydrophobic surface. These wetting phenomena are known to be affected by surface wettability determined with physical surface patterns as well as chemical composition of surface layer. In this research, we introduce a method to control the wettability of a thin C-SiOx film from hydrophobic to hydrophilic using a mixture gas of HMDSO/$O_2$ by plasma polymerization with rf-CVD (radio frequency-Chemical Vapor Deposition). Wettability was finely controlled by changing the ratio of HMDSO/$O_2$. Hydrophilicity increased as the ratio decreased, while hydrophobicity was enhanced by the ratio. Moreover, fine control from superhydrophilicity to superhydrophobicity was achieved by C-SiOx coating on the Si wafer with prepatterns of submicron-sized pillar array formed by $CF_4$ plasma etching.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• v.13 no.4
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• pp.192-195
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• 2012

We reported diborane ($B_2H_6$) doped wide bandgap hydrogenated amorphous silicon oxide (p-type a-SiOx:H) films prepared by using silane ($SiH_4$) hydrogen ($H_2$) and nitrous oxide ($N_2O$) in a radio frequency (RF) plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) system. We improved the $E_{opt}$ and conductivity of p-type a-SiOx:H films with various $N_2O$ and $B_2H_6$ ratios and applied those films in regards to the a-Si thin film solar cells. For the single layer p-type a-SiOx:H films, we achieved an optical band gap energy ($E_{opt}$) of 1.91 and 1.99 eV, electrical conductivity of approximately $10^{-7}$ S/cm and activation energy ($E_a$) of 0.57 to 0.52 eV with various $N_2O$ and $B_2H_6$ ratios. We applied those films for the a-Si thin film solar cell and the current-voltage characteristics are as given as: $V_{oc}$ = 853 and 842 mV, $J_{sc}$ = 13.87 and 15.13 $mA/cm^2$. FF = 0.645 and 0.656 and ${\eta}$ = 7.54 and 8.36% with $B_2H_6$ ratios of 0.5 and 1% respectively.

• Proceedings of the Optical Society of Korea Conference
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• 2003.07a
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• pp.36-37
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• 2003

To increase the high-density data storage, a new technique of Super-resolution near-field structure (Super-RENS) consisted of glass／SiN／Sb or AgOx／SiN has been proposed and investigated intensively as a promising structure for near-field ultrahigh-density optical storage. Hence it is important to determine the optical properties of AgOx by using ellipsometry. AgOx thin films were prepared by using magnetron sputtering technique while oxygen flow rate was varied, and the film growth of AgOx were monitored by using in situ ellipsometer. (omitted)

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.29 no.8
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• pp.505-509
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• 2016

We have investigated the characteristics of amorphous silicon (a-Si) thin-film solar cell by inserting barrier layer. The conversion efficiency of a-Si thin-film solar cells on graphite substrate shows nearly zero because of the surface roughness of the graphite substrate. To enhance the performance of solar cells, the surface morphology of the back side were modified by changing the barrier layer on graphite. The surface roughness of graphite substrate with the barrier layer grown by plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) reduced from ~2 um to ~75 nm. In this study, the combination of the barrier layer on graphite substrate is important to increase solar cell efficiency. We achieved ~ 7.8% cell efficiency for an a-Si thin-film solar cell on graphite substrate with SiNx/SiOx stack barrier layer.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.264-264
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• 2016

최근에 charge trap flash (CTF) 기술은 절연막에 전하를 트랩과 디트랩 시킬 때 인접한 셀 간의 간섭현상을 최소화하여 오동작을 줄일 수 있으며 낸드 플래시 메모리 소자에 적용되고 있다. 낸드 플래시 메모리는 고집적화, 대용량화와 비휘발성 등의 장점으로 인해 핸드폰, USB, MP3와 컴퓨터 등에 이용되고 있다. 기존의 실리콘 기반의 플래시 메모리 소자는 좁은 밴드갭으로 인해 투명하지 않고 고온에서의 공정이 요구되는 문제점이 있다. 따라서, 이러한 문제점을 개선하기 위해 실리콘의 대체 물질로 산화물 반도체 기반의 플래시 메모리 소자들이 연구되고 있다. 산화물 반도체 기반의 플래시 메모리 소자는 넓은 밴드갭으로 인한 투명성을 가지고 있으며 저온에서 공정이 가능하여 투명하고 유연한 기판에 적용이 가능하다. 다양한 산화물 반도체 중에서 비정질 In-Ga-Zn-O (a-IGZO)는 비정질임에도 불구하고 우수한 전기적인 특성과 화학적 안정성을 갖기 때문에 많은 관심을 받고 있다. 플래시 메모리의 고집적화가 요구되면서 절연막에 high-k 물질을 atomic layer deposition (ALD) 방법으로 적용하고 있다. ALD 방법을 이용하면 우수한 계면 흡착력과 균일도를 가지는 박막을 정확한 두께로 형성할 수 있는 장점이 있다. 또한, high-k 물질을 절연막에 적용하면 높은 유전율로 인해 equivalent oxide thickness (EOT)를 줄일 수 있다. 특히, HfOx와 AlOx가 각각 trap layer와 blocking layer로 적용되면 program/erase 동작 속도를 증가시킬 수 있으며 넓은 밴드갭으로 인해 전하손실을 크게 줄일 수 있다. 따라서 본 연구에서는 ALD 방법으로 AlOx와 HfOx를 게이트 절연막으로 적용한 a-IGZO 기반의 thin-film transistor (TFT) 플래시 메모리 소자를 제작하여 메모리 특성을 평가하였다. 제작 방법으로는, p-Si 기판 위에 열성장을 통한 100 nm 두께의 SiO2를 형성한 뒤, 채널 형성을 위해 RF sputter를 이용하여 70 nm 두께의 a-IGZO를 증착하였다. 이후에 소스와 드레인 전극에는 150 nm 두께의 In-Sn-O (ITO)를 RF sputter를 이용하여 증착하였고, ALD 방법을 이용하여 tunnel layer에 AlOx 5 nm, trap layer에 HfOx 20 nm, blocking layer에 AlOx 30 nm를 증착하였다. 최종적으로, 상부 게이트 전극을 형성하기 위해 electron beam evaporator를 이용하여 platinum (Pt) 150 nm를 증착하였고, 계면 결함을 최소화하기 위해 퍼니스에서 질소 가스 분위기, $400^{\circ}C$, 30 분의 조건으로 열처리를 했다. 측정 결과, 103 번의 program/erase를 반복한 endurance와 104 초 동안의 retention 측정으로부터 큰 열화 없이 메모리 특성이 유지되는 것을 확인하였다. 결과적으로, high-k 물질과 산화물 반도체는 고성능과 고집적화가 요구되는 향후 플래시 메모리의 핵심적인 물질이 될 것으로 기대된다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.22 no.5
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• pp.245-249
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• 2013

The $HfO_X$ thin film was deposited what it has been paid attention to the next generation oxide thin layer of MOSFET (metal-Oxide semiconductor field-effect-transistor) by rf magnetron sputter on Si (100) substrate. The $HfO_X$ thin film was deposited using a various oxygen gas flows (5, 10, 15 sccm). After deposition, $HfO_X$ thin films were annealed from 400 to $800^{\circ}C$ for 20 min in nitrogen ambient. The electrical characteristics of the $HfO_X$ thin film was improved by leakage current properties, depending on the increase of oxygen gas flow and annealing temperature. In particular, the properties of nano-mechanics of $HfO_X$ thin films were measured by AFM and Nano-indenter. From the results, the maximum indentation depth at the basis of maximum indentation force was increased from 24.9 to 38.8 nm according to increase the annealing temperature. Especially, the indentation depth was increased rapidly at $800^{\circ}C$. The rapid increasement of indentation depth was expected to be due to the change of residual stress in the $HfO_X$ thin film, and this result was caused by relative flux of oxygen outgasing during the annealing process.