• International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
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• v.9 no.1
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• pp.51-53
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• 2008

A new nano-particle deposition system (NPDS) was developed for a ceramic and metal coating process. Nano- and micro-sized powders were sprayed through a supersonic nozzle at room temperature and low vacuum conditions to create ceramic and metal thin films on metal and polymer substrates without thermal damage. Ceramic titanium dioxide ($TiO_2$) powder was deposited on polyethylene terephthalate substrates and metal tin (Sn) powder was deposited on SUS substrates. Deposition images were obtained and the resulting chemical composition was measured using X-ray photoelectron spectroscopy. The test results demonstrated that the new NPDS provides a noble coating method for ceramic and metal materials.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2014.11a
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• pp.239-240
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• 2014

$In_2O_3$에 Sn이 도핑된 Indium Tin Oxdie (ITO)는 높은 전기전도성 및 광투과율을 가지므로 터치센서, 태양전지, 스마트 윈도우, 플렉시블 디스플레이등의 수많은 광전자 소자에 필수적이다. 특히 스마트산업이 발전함에 따라 Touch Screen Panel (TSP) 에 적용되는 터치용 고품질 초박막 ITO의 수요가 증가하고 있다. 그러나 초박막 ITO 필름은 얇은 두께로 인해 낮은 결정성을 가지기 때문에 높은 전기전도성을 확보하기 힘들다. 따라서 본 연구에서는 결정성을 향상시키기 위하여 초기 박막 성장 메커니즘에 영향을 주는 인자를 제어하는데 목표를 두었으며 이러한 박막 초기의 성장에 영향을 미치는 인자들 중 자장강도를 변화시킴으로써 플라즈마 임피던스를 조절하였다. 그 결과 전기적 특성 및 광학적 특성은 자장강도에 매우 의존함을 확인할 수 있었다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.24 no.6
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• pp.61-69
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• 2000

Indium-Tin Oxide (ITO) films were prepared on the commercial glass substrate by the Magnetron Sputtering method. The target was a 90wt.% $In_2O_3$-10wt.% $SnO_2$with 99.99% purity. The ITO films deposited by changing the partial pressure of oxygen gas ($O_2$/(Ar+$O_2$)) of 2, 3 and 5% as well as by changing the substrate temperature of $300^{\circ}C$ or $500^{\circ}C$. The influence of substrate pre-annealing and pre-cleaning on the quality of ITO film were examined, in which the substrate temperature was $500^{\circ}C$ and oxygen partial pressure was 3%. The characteristics of films were examined by the 4-point probe, Hall effect measurement system, SEM, AFM, Spectrophotometer, and X-ray diffraction. The optimum ITO films have been obtained when the substrate temperature is $500^{\circ}C$ and oxygen partial pressure is 3%. At optimum condition, the film showed transmittance of 81%, sheet resistivity of $226\Omegatextrm{cm}^2$, resistivity($\rho$) of $5.4\times10^{-3}\Omega$cm, carrier concentration of $1.0\times10^{19}cm^{-3}$, and carrier mobility of $150textrm{cm}^2$Vsec. From XRD spectrum, c(222) plane was dominant in the case of substrate temperature at $300^{\circ}C$, without regarding to oxygen partial pressure. However, in the case of substrate temperature at $500^{\circ}C$, c(400) plane was grown together with c(222) plane, only for oxygen partial pressure of 2 and 3%. In both case of chemical and ultrasonic cleaning without pre-annealing the substrate, it showed much almost same sheet resistivity, resistivity($\rho$), transmittance, carrier concentration, and carrier mobility. In case of $500^{\circ}C$/60min pre-annealing before ITO film deposited, both transimittance and carrier mobility are better than no pre-annealing, because pre-annealing is supposed to remove alkari ions diffusion from substrate. ITO film deposited on the Corning 0080 sybstrate showed a little bit better sheet resistivity, resistivity($\rho$), transimittance, carrier concentration than the film deposited on commercial glass. But no differences between Corning substrate and pre-annealed commercial glass substrate are found.

• Journal of the Korean Society for Heat Treatment
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• v.23 no.5
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• pp.245-248
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• 2010

Sn doped $In_2O_3$ (ITO) and ITO/Ni/ITO (INI) multilayer films were deposited on the glass substrates with a reactive magnetron sputtering system without intentional substrate heating and then the influence of the Ni interlayer on the methanol gas sensitivity of ITO and INI film sensors were investigated. Although both ITO and INI film sensors have the same thickness of 100 nm, INI sensors have a sandwich structure of ITO 50 nm/Ni 5 nm/ITO 45 nm. The changes in the gas sensitivity of the film sensors caused by methanol gas ranging from 100 to 1000 ppm were measured. It is observed that the INI film sensors show the higher sensitivity than that of the ITO single layer sensors. Finally, it can be concluded that the INI film sensor have the potential to be used as improved methanol gas sensors.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.11a
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• pp.49.2-49.2
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• 2009

투명전극은 디스플레이, 태양전지와 같은 광전자 소자에 필수적이며, 지금까지 개발된 재료 중에는 ITO가 가장 투명하면서 전기전도도가 높고 생산성도 좋기 때문에 투명전극의 재료로 사용하고 있다. ITO는 낮은 비저항(${\sim}10^{-4}{\Omega}cm$) 과 높은 투과율 (~85 %), 상대적으로 넓은 밴드갭 에너지 (3.5 eV) 의특성과 같이 뛰어난 전기적 광학적 특성에 반해서 높은 원자재 가격, 불안정한 공급량 등으로 인한 문제점이꾸준히 제기되고 있다. 따라서 $In_2O_3$:Sn, ZnO:Al, ZnO:Ga, ZnO:F, ZnO:B, TiN 등과 같은 물질들로대체하려는 연구가 활발하게 진행되고 있다. ZnO는 ITO보다원자재의 수급이 원활하기 때문에 원가가 낮으며, 상대적으로 낮은 온도에서도 제작이 가능하다. 또한 화학적으로 안정적이므로 ZnO에 Al, Ga 등의 3족 원소를 도핑함으로써 낮은 비저항의 박막 제작이 가능하고, ITO 박막과 비교하여 etching이 쉬우며 기판과의 접착성이 좋으며, sputtering 공정시 plasma 분위기에서의 안정성이 뛰어나고 박막증착율이 높기 때문에 투명전극으로 적합한 재료이다. 본 연구에서는 cylindrical type의 Aldoping된 ZnO single target을 사용하여 박막 증착 압력의 변화를 주어 유리기판 위에 DC sputtering을 하였다. Fieldemission scanning electron microscope (FESEM)을 통해 ZnO:Al 박막의 표면의 형상과 두께를 확인하였으며, X-ray diffraction (XRD) 분석을 통해 박막의 결정학적 특성을 관찰하였다. 투명전극용 물질로서 ZnO:Al 박막의 적합성 여부를 확인하기 위하여 Van der Pauw 방법을 이용하여 박막의 비저항, 전자 이동도, 캐리어 농도를 측정하였으며, 박막의 기계적 성질 및 표면 접착성을 확인하기 위하여 nano-indentaion 분석을 하였다. 또한 UV-vis spectrophotometer를 이용하여 ZnO:Al 박막의 투과율을 분석하여 투명전극으로의 응용 가능성을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2006.11a
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• pp.21-21
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• 2006

21세기 정보통신 및 관련 소재의 연구방향은 새로운 기능성 확보, 극한적 제어성, 복합 및 융합이라는 경향으로 발전해 가고 있다. 반도체 기술 분야에서 현재의 공정적 한계를 극복하고 새로운 기능성을 부여하기 위해 나노 합성과 배열을 기본으로 하여 bottom-up 방식의 나노소자 구현이 큰 주목을 받고 있다. 나노선의 경우 나노 스케일의 dimension, 양자 제한 효과, 우수한 결정성, self-assembly, internal stress 등 기존 벌크형 소재에서 발견할 수 없는 새로운 기능성이 나타나고 있어 바이오, 에너지, 구조, 전자, 센서 등의 분야에서의 활용이 가능하다. 현재 국내외적으로 반도체 나노선으로 널리 연구되고 있는 재료는 ZnO, $SnO_2$, SiC 등이 중심이 되고 있다. 이중 ZnO 나 노선의 합성을 위해서는 thermal CVD, MOCVD, PLD, wet-chemical 등 다양한 방법이 사용되고 있다. 특히 MOCVD 방법에 의해 수직 정렬된 ZnO 나노막대를 성장할 수 있다. 이러한 나노막대는 MO 원료 및 산소 공급량을 적절히 제어함으로서 수직 배향 및 나노선의 구경 제어가 가능하며, 나노 막대의 크기 제어와 관련해서는 반응 관내의 DEZn 와 $O_2$의 양을 변화시켜 구조체의 크기를 수 십 ~ 수 백 나노미터의 크기로 제어할 수 있다. 본 연구는 이러한 ZnO 나노선의 성장과정에서 $210^{\circ}C$ 이하의 저온에서 성장한 ZnO 버퍼층을 이용해 나노구조의 형상을 제어하고자 하였다. 특히 ZnO 저온 버퍼층의 두께에 따라 나노막대의 직경변화, 수직배향성, 형상변화의 제어가 가능하였다. 나노막대의 특성 평가는 TEM, SEM, PL, XRD 등을 이용하여 구조적, 결정학적, 광학적 특성을 분석하였다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• v.16 no.2
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• pp.198-203
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• 2016

We investigate the effects of magnesium (Mg) suppressor layer on the electrical performances and stabilities of amorphous indium-zinc-tin-oxide (a-ITZO) thin-film transistors (TFTs). Compared to the ITZO TFT without a Mg suppressor layer, the ITZO:Mg TFT exhibits slightly smaller field-effect mobility and much reduced subthreshold slope. The ITZO:Mg TFT shows improved electrical stabilities compared to the ITZO TFT under both positive-bias and negative-bias-illumination stresses. From the X-ray photoelectron spectroscopy O1s spectra with fitted curves for ITZO and ITZO:Mg films, we observe that Mg doping contributes to an enhancement of the oxygen bond without oxygen vacancy and a reduction of the oxygen bonds with oxygen vacancies. This result shows that the Mg can be an effective suppressor in a-ITZO TFTs.

• Journal of the Korean Applied Science and Technology
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• v.33 no.4
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• pp.734-740
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• 2016

The micron-sized indium zinc tin oxide (IZTO) particles were prepared by spray pyrolysis from aqueous precursor solution for indium, zinc, and tin and organic additives such as citric acid (CA) and ethylene glycol (EG) were added to aqueous precursor solution for indium, zinc, and tin. The obtained IZTO particles prepared by spray pyrolysis from the aqueous solution without organic additives had spherical and filled morphologies, whereas the IZTO particles obtained with organic additives had more hollow and porous morphologies. The micron-sized IZTO particles with organic additives were changed fully to nano-sized IZTO particles, whereas the micron-sized IZTO particles without organic additives were not changed fully to nano-sized IZTO particle after post-treatment at $700^{\circ}C$ for 2 hours and wet-ball milling for 24 hours. Surface resistances of micron-sized IZTO's before post-heat treatment and wet-ball milling were much higher than those of nano-sized IZTO's after post-heat treatment and wet-ball milling. From IZTO with composition of 80 wt. % $In_2O_3$, 10 wt. % ZnO, and 10 wt. % $SnO_2$ which showed a smallest surface resistance IZTO after post-heat treatment and wet-ball milling, thin films were deposited on glass substrates by pulsed DC magnetron sputtering, and the electrical and optical properties were investigated.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2010.05a
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• pp.53.2-53.2
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• 2010

지금까지 능동 구동 디스플레이의 TFT backplane에 사용하고 있는 채널 물질로는 수소화된 비정질 실리콘(a-Si:H)과 저온 폴리실리콘(low temperature poly-Si)이 대표적이다. 수소화된 비정질 실리콘은 TFT-LCD 제조에 주로 사용되는 물질로 제조 공정이 비교적 간단하고 안정적이며, 생산 비용이 낮고, 소자 간 특성이 균일하여 대면적 디스플레이 제조에 유리하다. 그러나 a-Si:H TFT의 이동도(mobility)가 1 cm2/Vs이하로 낮아 Full HD 이상의 대화면, 고해상도, 고속 동작을 요구하는 UD(ultra definition)급 디스플레이를 개발하는데 있어 한계 상황에 다다르고 있다. 또한 광 누설 전류(photo leakage current)의 발생을 억제하기 위해서 화소의 개구율(aperture ratio)을 감소시켜야하므로 패널의 투과율이 저하되고, 게이트 전극에 지속적으로 바이어스를 인가 시 TFT의 문턱전압(threshold voltage)이 열화되는 문제점을 가지고 있다. 문제점을 극복하기 위한 대안으로 근래 투명 산화물 반도체(transparent oxide semiconductor)가 많은 관심을 얻고 있다. 투명 산화물 반도체는 3 eV 이상의 높은 밴드갭(band-gap)을 가지고 있어 광 흡수도가 낮아 투명하고, 광 누설 전류의 영향이 작아 화소 설계시 유리하다. 최근 다양한 조성의 산화물 반도체들이 TFT 채널 층으로의 적용을 목적으로 활발하게 연구되고 있으며 ZnO, SnO2, In2O3, IGO(indium-gallium oxide), a-ZTO(amorphous zinc-tin-oxide), a-IZO (amorphous indium-zinc oxide), a-IGZO(amorphous indium-galliumzinc oxide) 등이 그 예이다. 이들은 상온 또는 $200^{\circ}C$ 이하의 낮은 온도에서 PLD(pulsed laser deposition)나 스퍼터링(sputtering)과 같은 물리적 기상 증착법(physical vapor deposition)으로 손쉽게 증착이 가능하다. 특히 이중에서도 a-IGZO는 비정질임에도 불구하고 이동도가 $10\;cm2/V{\cdot}s$ 정도로 a-Si:H에 비해 월등히 높은 이동도를 나타낸다. 이와 같이 a-IGZO는 비정질이 가지는 균일한 특성과 양호한 이동도로 인하여 대화면, 고속, 고화질의 평판 디스플레이용 TFT 제작에 적합하고, 뿐만 아니라 공정 온도가 낮은 장점으로 인해 플렉시블 디스플레이(flexible display)의 backplane 소재로서도 연구되고 있다. 본 실험에서는 rf sputtering을 이용하여 증착한 a-IGZO 박막에 대하여 열처리 조건 변화에 따른 a-IGZO 박막들의 광학적, 전기적 특성변화를 살펴보았고, 이와 더불어 a-IGZO 박막을 TFT에 적용하여 소자의 특성을 분석함으로써, 열처리에 따른 Transfer Curve에서의 우리가 요구하는 Threshold Voltage(Vth)의 변화를 관찰하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2000.02a
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• pp.108-108
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• 2000

급증하는 무선통신 정보수요는 특히, 고주파대역 (300NHz-300GHz)에서 사용되는 공진기, 필터, 발진기 등과 같은 소자의 품질향상을 요구하고 있다. 고주파용 유전체 중 ZrTiO4 는 $\alpha$-PbO2 계열의 사방정구조를 갖고 있는 유전체로서 높은 유전율 ($\varepsilon$=40)과 높은 품질계수 (Q=1/tan$\delta$=4700 at 7GHz)를 갖고 있고, Sn 첨가시 0ppm/$^{\circ}C$의 공진주파수 온도계수를 얻을 수 있다고 보고되어 있다. 본 연구에서는 약 110$0^{\circ}C$ 이상에서 안정한 상으로 존재하는 ZrTiO4를 저온에서 증착하여 준안정한 상태로 결정화되게 한후, 유전손실 (tan$\delta$)과 유전율($\varepsilon$)을 측정하였다. 또한 증착온도와 열처리과정에 따른 박막의 us형 (Strain) 정도의 변화를 X-선 회절결과로부터 분석하였으며 이를 측정된 유전특성 값과 비교하였다. ZrTiO4 박막은 DC magnetron reactive sputter로 Zr과 Ti 타겟으로부터 high phosphorous doped Si (100) 기판위에 증착하였다. 압력은 4mTorr로 유지하고 박막의 화학양론적 조성비를 맞추기 위해 각 타겟에 가해지는 power는 Zr/Ti=500W/650W로 고정하고, 반응가스의 비율을 Ar/O2=17sccm/3.5sccm으로 유지하여 박막내에 인입되는 산소량을 제어하였다. 증착 직후와 열처리 후의 박막특성을 비교하기 위해 증착온도를 상온에서부터 $600^{\circ}C$까지 변호시키고 증착후 각각의 시편을 80$0^{\circ}C$ 산소분위기에서 2시간동안 열처리하여 시편을 준비하였다. 박막의 상형성 여부와 결정성변화는 $ heta$-2$\theta$X-선 회절법을 사용하여 조사하였고, EPMA를 이용하여 박막의 조성을 확인하였다. 유전특성의 측정을 위해 백금 상부전극을 증착한 후, impedance analyzer를 이용하여 100kHz 영역에서의 유전손실을 측정하고, 측정된 정전용량과 박막의 두께로부터 유전율을 계산하였다. ZrTiO4 박막은 증착온도 20$0^{\circ}C$ 이상에서 결정성을 보이기 시작했으며, 열처리 이후에는 상온에서 비정질이었던 시편이 $650^{\circ}C$ 이상의 온도에서 결정화되기 시작하였다. 증착온도에 따라 유전손실은 0.038에서 0.017 정도로 감소하는 경향을 나타냈으며, 각각 열처리에 의해서 0.034, 0.005 정도로 다시 감소하였다. 박막의 유전율은 약 35 정도의 값을 나타내었으며 X-선 회절 data로부터 분석한 박막의 변형은 증온도에 따라 7.2%에서 0.04%로 감소하였고 이 이경향은 유전손실은 감소경향과 일치하였다.