• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.28 no.5
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• pp.300-305
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• 2015

$WO_3$, $SiO_2$, and $TiO_2$ films with hydrophilic property are deposited by rf-magnetron sputtering. Their wettability is strongly depends on the presence or absence of the oxygen plasma etching on the glass substrates. The $TiO_2$ film of 50 nm-thick on the plasma etched glass shows a water contact angle (WCA) below $5^{\circ}$ which means a super-hydrophilic surface. However, WCA values are gradually degraded when the films are exposed under atmosphere, especially $WO_3$. In order to improve hydrophilic property, the degraded films can be again recovered by UV illumination for 10 sec using UV-light and the $TiO_2$ film shows a super-hydrophilic surface about $3^{\circ}$.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.22 no.4
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• pp.202-206
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• 2012

$CoSi_2$ was formed through annealing of atomic layer deposition Co thin films. Co ALD was carried out using bis(N,N'-diisopropylacetamidinato) cobalt ($Co(iPr-AMD)_2$) as a precursor and $NH_3$ as a reactant; this reaction produced a highly conformal Co film with low resistivity ($50\;{\mu}{\Omega}cm$). To prevent oxygen contamination, $ex-situ$ sputtered Ti and $in-situ$ ALD Ru were used as capping layers, and the silicide formation prepared by rapid thermal annealing (RTA) was used for comparison. Ru ALD was carried out with (Dimethylcyclopendienyl)(Ethylcyclopentadienyl) Ruthenium ((DMPD)(EtCp)Ru) and $O_2$ as a precursor and reactant, respectively; the resulting material has good conformality of as much as 90% in structure of high aspect ratio. X-ray diffraction showed that $CoSi_2$ was in a poly-crystalline state and formed at over $800^{\circ}C$ of annealing temperature for both cases. To investigate the as-deposited and annealed sample with each capping layer, high resolution scanning transmission electron microscopy (STEM) was employed with electron energy loss spectroscopy (EELS). After annealing, in the case of the Ti capping layer, $CoSi_2$ about 40 nm thick was formed while the $SiO_x$ interlayer, which is the native oxide, became thinner due to oxygen scavenging property of Ti. Although Si diffusion toward the outside occurred in the Ru capping layer case, and the Ru layer was not as good as the sputtered Ti layer, in terms of the lack of scavenging oxygen, the Ru layer prepared by the ALD process, with high conformality, acted as a capping layer, resulting in the prevention of oxidation and the formation of $CoSi_2$.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.127.1-127.1
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• 2010

고체산화물연료전지는 고효율 및 무공해의 전기화학 에너지 변환장치로서, 최근 국내외에서 활발한 연구개발이 수행되고 있다. 특히, 고체산화물 연료전지 시스템의 조기 상용화를 위해 시스템의 작동온도를 약 $800^{\circ}C$ 이하로 낮추고 저가로 생산 할 수 있는 제조공정 개발에 대한 연구를 적극적으로 수행하고 있다. 본 연구에서는 고체산화물연료전지의 단위셀를 구성하는 연료극지지체 및 박막 전해질에 대해서 저가 양산의 테이프케스팅법 및 동시소성 공정, 그리고 연료극 지지체 전해질(anode-supported electrolyte)에 대한 공기극 페이스트 프린팅 제조공정에 대해 소개한다. 또한 고체산 화물연료전지의 제조공정 및 시간을 단축하기 위해 방전플라즈마 소결공법(SPS)에 의한 연료극 지지체 제조 공정, 단위셀의 성능 최적화를 위한 나노 스케일의 고성능 전해질 소재 분말합성 공정(crystallite size: 5~10nm, surface area : $100m^2/g$ 이상) 그리고 테이프케스팅에 의한 박막 전해질 제조 공정(thin film : $10{\mu}m$ 이하) 등 주요 단위셀 소재 및 부품의 제조공정 특성 그리고 단위셀의 전기화학적 특성(max. power density : 1.0 W/$cm^2$)에 대해 소개하며, 최종적으로 평판형 대면적 고체산화물연료전지(max. $20cm{\times}15cm$)의 단위셀 상용화 제조 기술 및 성능평가 기술에 대해서도 소개 할 예정이다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.227-227
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• 2012

본 연구에서는 RF스퍼터링법에 의하여 glass substrate에 In-Zn-Sn-O (IZTO)를 Zn 성분에 변화를 주면서 $350{\AA}$ 만큼 증착시키고, 1시간 동안 $350^{\circ}C$로 열처리 하였다. In:Zn:Sn의 성분 비율은 20:48:32 (IZTO1), 13:60:27 (IZTO2)이다. 박막의 전자적, 광학적 특성은 XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy), REELS(Reflection Electron Energy Loss Spectroscopy), UV-Spectrometer를 이용하여 연구하였고, 박막의 전기적 특성은 van der Pauw 법을 이용하여 측정하였다. XPS측정결과, IZTO박막은 In-O, Sn-O and Zn-O의 결합을 가진다. REELS를 이용해 Ep=1,500 eV에서의 밴드갭을 얻어보면, $350^{\circ}C$로 열처리 한 박막은 열처리를 하지 않은 것에 비해 밴드갭이 IZTO1는 3.36 eV에서 3.54 eV로, IZTO2는 3.15 eV에서 3.31 eV로 증가하였다. 반면에 Zn 함량이 증가할수록 밴드갭이 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 이 값은 UV-Spectrometer를 이용한 광학적 밴드갭과 일치하였다. 또한 van der Pauw method를 이용한 전기적 특성 분석 결과, 열처리를 하기 전에 비하여 carrier concentration이 IZTO1는 $-4.4822{\times}10^{18}cm^{-3}$에서 $-2.714{\times}10^{19}cm^{-3}$로, IZTO2는 $-3.6931{\times}10^{17}cm^{-3}$에서 $-1.7679{\times}10^{19}cm^{-3}$로 증가하였다. 반면에 Resistivity는 IZTO1의 경우 $1.7122{\times}10^{-1}{\Omega}{\cdot}cm$에서 $5.5496{\times}10^{-3}{\Omega}{\cdot}cm$로, IZTO2는 $1.3290 {\Omega}{\cdot}cm$에서 $1.3395{\times}10^{-2}{\Omega}{\cdot}cm$로 감소하였다. 그리고 UV-Spectrometer를 이용한 광학적 특성을 측정해본 결과, 가시광선영역인 380~780 nm에서의 투과율이 83%이상으로 투명전자소자로의 응용이 가능하다는 것을 보여주었다.

• Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics D
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• v.35D no.11
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• pp.55-61
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• 1998

Organic light emitting devices from a single layer thin film with a hole transport polymer, poly(N-vinylcarbazole) (PVK) doped with 2-(4-bi phenyl)-5-(4-t-butyl-phenyl) -1,3,4-oxadiazole (Bu-PBD) as electron transporting molecules and Coumurine 6(C6), 1,1,4,4-tetraphenyl-1,3-butadiene (TPB), Rhodamine B as a emitter dye were fabricated. The sing1e layer structure and the use of soluble materials simplify the fabrication of devices by spin coating technique. The active layer consists of one polymer layer that is simply sandwiched between two electrodes, indium-tin oxide (ITO), and aluminum. In this structure, electron and hole inject from the electrodes to the PVK : Bu-PBD active layer. Respectively, Blue, green and orange colored emission spectrum by the use of TPB, C6, Rhodamine B dye emitted at 481nm, 500nm and 585nm were achieved during applied voltages. PVK materials can be useful as the host polymer to be molecularly doped with other organic dyes of the different luminescence colors. And EL color can be tuned to the full visible wavelength.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.24 no.4
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• pp.47-52
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• 2017

Recently, a great attention has been paid to the mechanical behavior of ITO (Indium Tin Oxide) film, which is widely used in current smart devices due to its excellent electrical properties and transparency. In this study, the reliability of ITO thin films on flexible substrates was investigated using bending test and bending fatigue test. According to the relative position of ITO and substrate, the experiment was conducted on both outer and inner bending conditions. Inner bending condition exhibited superior electrical stability compared to outer bending test. The electrical resistance during outer bending fatigue test significantly increased compared to that in the inner bending fatigue. The crack nucleation and propagation differs according to the stress state and they have a great influence on the electrical resistance. The crack morphologies were observed by scanning electron microscopy.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.263-263
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• 2016

최근 반도체 시장에서는 저비용으로 고성능 박막 트랜지스터(TFT)를 제작하기 위한 다양한 기술들이 연구되고 있다. 먼저, 재료적인 측면에서는 비정질 상태에서도 높은 이동도와 가시광선 영역에서 투명한 특성을 가지는 산화물 반도체가 기존의 비정질 실리콘이나 저온 폴리실리콘을 대체하여 차세대 디스플레이의 구동소자용 재료로 많은 주목받고 있다. 또한, 공정적인 측면에서는 기존의 진공장비를 이용하는 PVD나 CVD가 아닌 대기압 상태에서 이루어지는 용액 공정이 저비용 및 대면적화에 유리하고 프리커서의 제조와 박막의 증착이 간단하다는 장점을 가지기 때문에 활발한 연구가 이루어지고 있다. 특히 산화물 반도체 중에서도 indium-gallium-zinc oxide (IGZO)는 비교적 뛰어난 이동도와 안정성을 나타내기 때문에 많은 연구가 진행되고 있지만, 산화물 반도체 기반의 박막 트랜지스터가 가지는 문제점 중의 하나인 문턱전압의 불안정성으로 인하여 상용화에 어려움을 겪고 있다. 따라서, 본 연구에서는 기존의 산화물 반도체의 불안정한 문턱전압의 문제점을 해결하기 위해 마이크로웨이브 열처리를 적용하였다. 또한, 기존의 IGZO에서 suppressor 역할을 하는 값비싼 갈륨(Ga) 대신, 저렴한 지르코늄(Zr)과 하프늄(Hf)을 각각 적용시켜 용액 공정 기반의 Zr-In-Zn-O (ZIZO) 및 Hf-In-Zn-O (HIZO) TFT를 제작하여 시간에 따른 문턱 전압의 변화를 비교 및 분석하였다. TFT 소자는 p-Si 위에 습식산화를 통하여 100 nm 두께의 $SiO_2$가 열적으로 성장된 기판 위에 제작되었다. 표준 RCA 세정을 진행하여 표면의 오염 및 자연 산화막을 제거한 후, Ga, Zr, Hf 각각 suppressor로 사용한 IGZO, ZIZO, HIZO 프리커서를 이용하여 박막을 형성시켰다. 그 후 소스/드레인 전극 형성을 위해 e-beam evaporator를 이용하여 Ti/Al을 5/120 nm의 두께로 증착하였다. 마지막으로, 후속 열처리로써 마이크로웨이브와 퍼니스 열처리를 진행하였다. 그 결과, 기존의 퍼니스 열처리와 비교하여 마이크로웨이브 열처리된 IGZO, ZIZO 및 HIZO 박막 트랜지스터는 모두 뛰어난 안정성을 나타냄을 확인하였다. 결론적으로, 본 연구에서 제안된 마이크로웨이브 열처리된 용액공정 기반의 ZIZO와 HIZO 박막 트랜지스터는 추후 디스플레이 산업에서 IGZO 박막 트랜지스터를 대체할 수 있는 저비용 고성능 트랜지스터로 적용될 것으로 기대된다.

• Applied Microscopy
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• v.45 no.4
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• pp.236-241
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• 2015

Carbon-coated Ni, Cu and Sn nanocapsules were investigated by means of X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM) and a four-point probe device. All of these nanocapsules were prepared by an arc-discharge method, in which the bulk metals were evaporated under methane ($CH_4$) atmosphere. Three pure metals (Ni, Cu, Sn) were typically diverse in formation of the carbon encapsulated nanoparticles and their different mechanisms were investigated. It was indicated that a thick carbon layers formed on the surface of Ni(C) nanocapsules, whereas a thin shell of carbon with 1~2 layers covered on Cu(C) nanocapsules, and the Sn(C) nanocapsules was, in fact, a longger multi-walled carbon nanotubes partially-filled with metal Sn. As one typical magnetic/dielectric nanocomposite particles, Ni(C) nanocapsules and its counterpart of oxide-coated Ni(O) nanocapsules were compared in the electrically conductive behaviors for further applications as the electromagnetic materials.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.208.1-208.1
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• 2015

최근, 차세대 투명 디스플레이 구동소자로서 산화물 반도체를 이용한 Transparent Amorphous Oxide Semiconductor (TAOS) 기술이 큰 주목을 받고 있다. 산화물 반도체는 기존의 a-Si에 비해 우수한 전기적인 특성과 낮은 구동전압 그리고 넓은 밴드 갭으로 인한 투명성의 장점들이 있다. 그리고 낮은 공정 온도에서도 제작이 가능하기 때문에 유리나 플라스틱과 같은 다양한 기판에서도 박막 증착이 가능하다. 하지만 기존의 furnace를 이용한 열처리 방식은 낮은 온도에서 우수한 전기적인 특성을 내기 어려우며, 공정 시간이 길어지는 단점들이 있다. 따라서 본 연구에서는 산화물 반도체중 In-Ga-Zn-O (IGZO)와 In-Sn-O(ITO)를 각각 채널 층과 게이트 전극으로 이용하였다. 또한 마이크로웨이브 열처리 기술을 이용하여 기존의 열처리 방식에 비해 에너지 전달 효율이 높고 짧은 시간동안 저온 공정이 가능하며 우수한 전기적인 특성을 가지는 투명 박막 트랜지스터를 구현 하였다. 본 실험은 glass 기판위에서 진행되었으며, RF sputter를 이용하여 ITO를 150 nm 증착한 후, photo-lithography 공정을 통하여 하부 게이트 전극을 형성하였다. 이후에 RF sputter를 이용하여 SiO2 와 IGZO 를 각각 300, 50 nm 증착하였고, patterning 과정을 통하여 채널 영역을 형성하였다. 또한 소자의 전기적인 특성 향상을 위해 마이크로웨이브 열처리를 1000 Watt로 2 분간 진행 하였고, 비교를 위하여 기존 방식인 furnace 를 이용하여 N2 분위기에서 $400^{\circ}C$로 30분간 진행한 소자도 병행하였다. 그 결과 마이크로웨이브를 통해 열처리한 소자는 공정 온도가 $100^{\circ}C$ 이하로 낮기 때문에 glass 기판에 영향을 주지 않고 기존 furnace 열처리 한 소자보다 전체적으로 전기적인 특성이 우수한 것을 확인 하였다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.11a
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• pp.23.1-23.1
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• 2009

ZnO is of great interest for various technological applications ranging from optoelectronics to chemical sensors because of its superior emission, electronic, and chemical properties. In addition, vertically well-aligned ZnO nanorods on large areas with good optical and structural properties are of special interest for the fabrication of electronic and optical nanodevices. To date, several approaches have been proposed for the growth of one-dimensional (1D) ZnO nanostructunres. Several groups have been reported the MOCVD growth of ZnO nanorods with no metal catalysts at $400^{\circ}C$, and fabricated a well-aligned ZnO nanorod array on a PLD prepared ZnO film by using a catalyst-free method. It has been suggested that the synthesis of ZnO nanowires using a template-less/surfactant-free aqueous method. However, despite being a well-established and cost-effective method of thin film deposition, the use of magnetrons puttering to grow ZnO nanorods has not been reported yet. Additionally,magnetron sputtering has the dvantage of producing highly oriented ZnO film sat a relatively low process temperature. Currently, more effort has been concentrated on the synthesis of 1D ZnO nanostructures doped with various metal elements (Al, In, Ga, etc.) to obtain nanostructures with high quality,improved emission properties, and high conductance in functional oxide semiconductors. Among these dopants, Ga-doped ZnO has demonstrated substantial advantages over Al-doped ZnO, including greater resistant to oxidation. Since the covalent bond length of Ga-O ($1.92\;{\AA}$) is nearly equal to that of Zn-O ($1.97\;{\AA}$), high electron mobility and low electrical resistivity are also expected in the Ga-doped ZnO. In this article, we report the successful growth of Ga-doped ZnO nanorods on c-Sapphire substrate without metal catalysts by magnetrons puttering and our investigations of their structural, optical, and field emission properties.