• 대한치과보철학회지
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• 제29권2호
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• pp.245-265
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• 1991

The purpose of this study was to observe the changes of the elemental transmission and bond strength between the metal and porcelain according to various kinds of ion beam mixing method. ion beam mixing of $meta1/SiO_2$ (silica), $meta1/Al_2O_3$(alumina) interfaces causes reactions when the $Ar^+$ was implanted into bilayer thin films using a 100KeV accelerator which was designed and constructed for this study. A vacuum evaporator used in the $10^{-5}-10^{-6}$ Torr vacuum states for the evaporation. For this study, three kinds of porcelain metal selected, -precious, semiprecious, and non-precious. Silica and alumina were deposited to the metal by the vacuum evaporator, separately. One group was treated by two kinds of dose of the ion beam mixing $(1\times10^{16}ions/cm^2,\;5\times10^{15}ions/cm^2)$, and the other group was not mixed, and analyzed the effects of ion beam mixing. The analyses of bond strength, elemental transmissions were performed by the electron spectroscopy of chemical analysis (ESCA), light and scanning electron microscope, scratch test, and micro Vickers hardness tests. The finding led to the following conclusions. 1. In the scanning electron and light microscopic views, ion beam mixed specimens showed the ion beam mixed indentation. 2. In the micro Vickers hardness and scratch tests, ion beam mixed specimens showed higher strength than that of non mixed specimens, however, nonprecious metal showed a little change in the bond strength between mixed and non mixed specimens. 3. In the scratch test, ion beam mixed specimens showed higher shear strength than that of non treated specimens at the precious and semiprecious groups. 4. In the ESCA analysis, Au-O and Au-Si compounds were formed and transmission of the Au peak was found ion beam mixed $SiO_2/Au$ specimen, simultaneously, in the higher and lower bonded areas, and ion beam mixed $SiO_2/Ni-Cr$ specimen, oxygen, that was transmitted from $SiO_2\;to\;SiO_2/Ni-Cr$ interface combined with 12% of Ni at the interface.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권10호
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• pp.771-776
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• 2017

모바일 디스플레이 및 태양전지의 커버글라스에는 반사방지 코팅 및 셀프클리닝과 같은 기능성 코팅이 필요하다. 최근 들어 나방 눈 또는 연꽃 잎과 같은 자연의 기능성 표면을 모사하여 공학적으로 응용하고자하는 많은 연구가 수행되었다. 특히 실리카 나노입자를 이용한 반사방지 기능성 코팅은 빛의 투과를 증가시키며, $TiO_2$ 광촉매 코팅은 셀프클리닝 기능성 필름에 적용되어왔다. 본 연구에서는 $SiO_2/TiO_2$ 나노입자의 박막 코팅에 의한 투명 발수 반사방지 코팅을 sol-gel 공정과 dip-coating 공정으로 글라스 기판 위에 제조하였다. 기능성 코팅의 표면형상 의존성을 원자힘현미경, 접촉각 측정 및 UV-visible 분광광도계 분석으로 조사하였다. 그 결과 $TiO_2$ 나노입자의 코팅은 가시광선 영역에서 투과율을 저하시키지 않고 기판인 슬라이드 글라스와 비슷한 수준의 높은 평균 광 투과율을 나타내었다. 또한 7nm $SiO_2$/7nm $TiO_2$ 나노입자의 이중층 기능성 코팅은 접촉각 $110^{\circ}$의 투명 발수 표면 특성을 나타내었으며, 가시광선 영역에서 기판인 슬라이드 글라스 보다 2.3% 높은 평균 투과율의 향상을 나타내었다.

• 한국진공학회지
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• 제19권1호
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• pp.14-21
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• 2010

Ge은 Si에 비하여 높은 이동도를 갖기 때문에 차세대 고속 metal oxide semiconductor field effect transistors (MOSFETs) 소자를 위한 channel 물질로서 각광받고 있다. 그러나 화학적으로 안정한 게이트 산화막의 부재는 MOS 소자에 Ge channel의 사용에 주요한 장애가 되어왔다. 특히, Ge 기판 위에 고품질의 계면 특성을 갖는 게이트 절연막의 제조는 필수 요구사항이다. 본 연구에서, $HfO_xN_y$ 박막은 Ge 기판 위에 플라즈마 원자층 증착법(plasma-enhanced atomic layer deposition, PEALD)을 이용하여 증착되었다. 플라즈마 원자층 증착공정 동안에 질소는 질소, 산소 혼합 플라즈마를 이용한 in situ 질화법에 의하여 첨가되었다. 산소 플라즈마에 대한 질소 플라즈마의 첨가로 성분비를 조절함으로써 전기적 특성과 계면 성질을 향상시키는데 초점을 맞추어서 연구를 진행하였다. 질소 산소의 비가 1：1이었을 때, EOT의 값의 10% 감소를 갖는 고품질의 소자특성을 보여주었다. X-ray photoemission spectroscopy (XPS)와 high resolution transmission electron microscopy (HR-TEM)를 사용하여 박막의 화학적 결합 구조와 미세구조를 분석하였다.

• 한국진공학회지
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• 제2권2호
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• pp.209-219
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• 1993

Al/Pd계에서 이온선 혼합에 의한 초기 상형성 및 상전이를 연구하기 위하여 Al(500 ${\AA}$)/glass 이중박막을 제작하여 여러가지 이온선량으로 80 keV의 에너지를 가진 $Ar^+$을 주입시켰다. RBS, TEM 등을 이용하여 이온선에 의한 혼합양상 및 상분석을 행하였다. 상온에서 이온선 혼합법에 의해 초기에 형성된 $Al_3Pd_2$는 이온선량이 증가함에 따라 $Al_3Pd_2$ 뿐만 아니라 AlPd상이 형성됨을 알 수 있었다. 유효생성열(${\Delta}$H') 개념을 이온선 혼합에 의한 상형성 및 전이에 도입하여 초기 $Al_3Pd_2$ 금속/금속계 뿐만 아니라 금속/실리콘계에 대해서 이온선 혼합에 의한 초기 상형성 및 상전이에 관한 연구 및 실험이 현재 진행 중에 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2000년도 제18회 학술발표회 논문개요집
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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.

• 한국진공학회지
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• 제18권5호
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• pp.372-376
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• 2009

현대 반도체 공정에서 일정한 패턴을 생성하기 위하여 리소그래피(Lithography) 공정을 이용하고 있으나 선폭의 감소로 인하여 기존 UV를 이용한 PR(Photoresist) 이외에 e-beam을 이용한 PMMA(Polymethyl methacrylate) 리소그래피에 대한 관심이 높아지고 있다. 또한 리소그래피에 의하여 생성된 패턴은 이후 세정 공정에서 잔류물을 제거하는 과정에서 패턴 붕괴를 일으키게 되는데 이러한 패턴 붕괴에 대한 방어력은 패턴 형성 물질의 탄성력(Elastic modulus)과 비례하는 것으로 알려져 있다. 이 논문에서 우리는 PMMA의 soft-baking 이후 Hardness(H)와 Elastic modulus(Er)의 변화를 압입력을 25 uN에서 8,500 uN으로 134.52 uN 간격으로 증가시키며 측정하였다. 또한 이 실험에서 Hardness(H)와 Elastic modulus(Er)는 Hysitron사의 Triboindenter를 이용하여 측정하였고 압입팁은 Berkovich 팁을 사용하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.119-120
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• 2011

Kawazoe는 1997년 p-type TOS를 만들기 위해서는 3가지가 충족되어야 한다고 언급한바 있다. 첫 번째, 가시광영역에서 투명하기 위해서 cation의 d10s0이 가득 차야 한다. 가득 차지 않은 d10 shell은 광 흡수가 가능하여 투과도를 떨어뜨린다. N-type을 예로 들어 ZnO, TiO, In2O3가 각각 Zn2+, Ti4+, In3+가 되어 d shell을 가득 차게 만드는 것을 볼 수 있다. 두 번째, cation d10s0 shell은 산소의 2p shell과 overlap 되어야 한다. 이 valence band는 홀 전도를 더욱 좋게 한다. 예를 들어 Cu1+(3d), Ag1+(4d)가 해당한다. 세 번째로, 양이온과 산소간의 공유결합을 강하게 하기 위해서 결정학적 구조는 매우 중요하다. Delafossite 구조는 산소가 pseudo-tetrahedral 구조로서 공유결합에 유리하다. 이러한 환경은 O2- (2p6)을 형성하고 홀의 이동도를 증가시킨다. 예를 들어 Cu2O의 경우 앞의 2가지를 만족시키지만 광학적 특성에서 좋지 않다. 그 이유가 3번째 언급한 결정학적인 요인에 있다. 결정 계의 환경은 Cu2O를 따라가면서 3차원적인 연결을 2차원적으로 변형된 delafossite 구조에서는 quantum well이 형성되어 band gap이 커진다. 본 연구에서는 전기적 이방성을 가지고 있는 delafossite CuCrO2 상에서 우선배향을 일으키는 인자 중 기판을 변화시켜 실험을 진행하였다. 결과적으로 기판변화를 통해 우선배향조절이 가능하였으며 CuCrO2 박막을 시켰으며, 결정방향에 따른 전기적 물성의 이방성에 관한 연구는 계속 진행 중에 있다. c-plane sapphire 기판위에는 [00l]로 성장하는 반면, c-plane STO 기판 위에는 [015] 방향으로 성장하는 것을 확인하였다. 이러한 원인은 기판과 증착되는 박막간의 mismatch를 최소화 하여 strain을 줄이고, 계면에서의 Broken boning 수를 줄여 계면에너지를 낮추는 방법이기 때문일 것으로 예상된다. C-plane sapphire 기판위에 증착될 경우 증착온도가 증가함에 따라 c-축으로의 성장이 온전해지며 이에 따라 캐리어농도의 감소와 모빌리티의 증가가 급격하게 변하는 것을 확인할 수 있다. 반면 c-plane STO 기판에서는 증착온도에 따른 박막의 배향변화가 없으며 전기적 물성 변화 또한 비교적 작은 것을 간접적으로 확인하였다.

• 센서학회지
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• 제21권3호
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• pp.223-228
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• 2012

In this study, a fiber-optic pH sensor based on a pH sol-gel film is fabricated. The sol-gel film is made by co-polymerizing tetramethoxysilane, trimethoxymethylsilane, ethanol and distilled water. As a pH indicator, a neutral red is immobilized in a thin porous film formed by the sol-gel process. The pH change in a sensing probe gives rise to a change in the color of the pH sol-gel film, and the absorbance of reflected light through the pH sol-gel film is also changed. By using a spectrometer, therefore, the spectra of reflected lights in the sensing probe with different pH values are measured. Also, the relationships between the pH values and the absorbance are analyzed on the basis of the color variations of the pH sol-gel films. In repeated experiments, the fiber-optic pH sensor shows that it has reversibility, a high reproducibility and a wide absorbance change in a pH range from pH 5 to 9. Also, we confirmed that the fabricated pH sol-gel film exhibits a fast response time, little or no pH indicator leaching and a dynamic range of 2.04 dB from pH 5 to 9. Based on the results of this study, a fiber-optic pH sensor can be developed for the pH monitoring in the harsh environments.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.128-128
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• 2018

최근 디스플레이 기술은 보다 가볍고, 얇고, 선명한 스마트 형태로 발전되고 있다. 특히 스마트산업의 성장으로 터치스크린패널(Touch Screen Panel, TSP)을 사용하는 기술이 다양해짐에 따라 더 높은 감도와 해상도를 달성하기 위한 핵심기술이 필요한 실정이다. TSP는 저항막 방식, 정전용량 방식, 적외선 방식, 초음파 방식 등 다양한 방식이 있다. 그 중 정전용량방식 터치 패널 (Capacitive type touch panel, CTTP)은 다른 유형에 비해 빠른 반응속도 및 멀티 터치 기능 등의 이점을 가지고 있기 때문에 연구의 초점이 되고 있다. 이를 실현하기 위해서 CTTP은 가시광영역의 높은 투과율과 낮은 비저항을 필요로 하기 때문에 박막의 초 슬림화 및 고 결정화도가 선행되어야만 한다. CTTP에 사용되는 투명전극 소재 중에서 40%의 비중을 차지하고 있는 ITO박막은 내구성과 시인성이 좋으나 생산 비용이 비싸다는 단점이 있다. 한편, 반응성 스퍼터링은 기존에 단일 소결체를 사용한 DC마그네트론 스퍼터링법보다 높은 증착률과 낮은 생산 비용으로 초박막을 만들 수 있다는 장점을 가진다. 본 실험에서는 In/Sn (2wt%) 금속 합금 타깃을 사용한 반응성 스퍼터링법을 이용하여 기판 온도 (RT 및 $140^{\circ}C$)에서 두께 30 nm의 In-Sn-O (ITO)박막을 증착하고, 대기 중 $140^{\circ}C$ 온도에서 시간에 따라 열처리한 후 박막의 물성을 관찰하였다. 증착 중 기판 가열을 하지 않은 ITO 박막의 경우, 열처리 시간이 증가함에 따라 비저항은 감소하였고, 홀 이동도는 현저하게 증가하였으며 캐리어 밀도에서는 별다른 차이가 없었다. 이를 통해 비저항의 감소는 캐리어 농도보다는 결정화를 통한 이동도의 증가와 관련 있다는 것을 확인할 수 있었다. 열처리 시간에 따른 박막의 핵 생성 및 결정 성장은 투과 전자 현미경(TEM)으로 명확하게 확인하였으며, 완전 결정화 된 박막의 grain size는 300~500 nm로 확인되었다. 기판온도 $140^{\circ}C$에서 증착한 박막의 경우, 후 열처리를 하지 않은 상태에서도 이미 결정화 된 것을 확인할 수 있었으며, 후 열처리 시에도 grain size에는 큰 변화가 없었다. 이는 증착 중에 박막의 결정화가 이미 완결된 것으로 판단된다. 또한, RT에서 증착한 박막의 경우에는 후 열처리 초기에는 산소공공등과 같은 결함들의 농도가 감소하여 투과율이 증가하였으나 완전한 결정화가 일어난 후에는 투과율이 약간 감소한 것을 확인할 수 있었다. 이는 결정화 시 박막의 표면 조도가 증가하였고 이로 인해 빛의 산란이 증가하여 투과율이 감소한 것으로 판단된다. 이러한 결과로 반응성 스퍼터링 공정으로 제조한 ITO 초박막은 후열처리에 의한 완전한 결정화를 이룰 수 있으며, 이를 통해 얻은 낮은 비저항과 높은 투과율은 고품질 TSP에 적용될 가능성을 가진다고 판단된다.

• 센서학회지
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• 제23권2호
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• pp.134-141
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• 2014

A stoichiometric mixture of evaporating materials for $BaIn_2Se_4$ epilayers was prepared from horizontal electric furnace. To obtain the single crystal thin films, $BaIn_2Se_4$ mixed crystal was deposited on thoroughly etched semi-insulating GaAs(100) substrate by the Hot Wall Epitaxy (HWE) system. The source and substrate temperatures were $620^{\circ}C$ and $400^{\circ}C$, respectively. The crystalline structure of the epilayers was investigated by the photoluminescence and double crystal X-ray diffraction (DCXD). The carrier density and mobility of $BaIn_2Se_4$ epilayers measured from Hall effect by van der Pauw method are $8.94{\times}10^{17}cm^{-3}$ and 343 $cm^2/vs$ at 293 K, respectively. The temperature dependence of the energy band gap of the $BaIn_2Se_4$ obtained from the absorption spectra was well described by the Varshni's relation, $E_g(T)$=2.6261 eV-$(4.9825{\times}10^{-3}eV/K)T^2/(T+558 K)$. The crystal field and the spin-orbit splitting energies for the valence band of the $BaIn_2Se_4$ have been estimated to be 116 meV and 175.9 meV, respectively, by means of the photocurrent spectra and the Hopfield quasicubic model. These results indicate that the splitting of the ${\Delta}so$ definitely exists in the ${\Gamma}_5$ states of the valence band of the $BaIn_2Se_4/GaAs$ epilayer. The three photocurrent peaks observed at 10 K are ascribed to the $A_1-$, $B_1$-exciton for n = 1 and $C_{21}$-exciton peaks for n=21.