• The Korean Journal of Ceramics
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• v.6 no.1
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• pp.64-67
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• 2000

Reactively sputtered $Pb(Zr,Ti)O_3$(PZT) films on $IrO_2$and Ir were evaluated with particular consideration on interface properties. The $IrO_2$and Ir were previously annealed at $650^{\circ}C$ in $O_2$or $N_2$atmosphere, respectively. There was no appreciable roughening in the interface of the $PZT/IrO_2$respective to that of the PZT/Ir; the rms roughness of $IrO_2$and Ir was about 3nm and 10nm, respectively. The ferroelectric properties of the $PZT/IrO_2$were found to be better than that of the PZT/Ir; however, the leakage current of the $PZT/IrO_2$was slightly larger than that of the PZT/Ir. The $PZT/IrO_2$thin films did not exhibit any fatigue up to $10^{11}$ cycles; the $P^*\;_r-P^r$ value decreased only from 16.6 to 14$\mu$C/$\textrm{cm}^2$ until $10^{12}$ polarization reversals. On the other hand, although thin $IrO_2$layer was formed between PZT and Ir, the PZT/Ir thin films began to undergo fatigue after $10^9$ polarization reversals.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• v.8 no.1
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• pp.66-79
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• 2008

Several oxides have recently been reported to have resistance-switching characteristics for nonvolatile memory (NVM) applications. Both binary and ternary oxides demonstrated great potential as resistive-switching memory elements. However, the switching mechanisms have not yet been clearly understood, and the uniformity and reproducibility of devices have not been sufficient for gigabit-NVM applications. The primary requirements for oxides in memory applications are scalability, fast switching speed, good memory retention, a reasonable resistive window, and constant working voltage. In this paper, we discuss several materials that are resistive-switching elements and also focus on their switching mechanisms. We evaluated non-stoichiometric polycrystalline oxides ($Nb_2O_5$, and $ZrO_x$) and subsequently the resistive switching of $Cu_xO$ and heavily Cu-doped $MoO_x$ film for their compatibility with modem transistor-process cycles. Single-crystalline Nb-doped $SrTiO_3$ (NbSTO) was also investigated, and we found a Pt/single-crystal NbSTO Schottky junction had excellent memory characteristics. Epitaxial NbSTO film was grown on an Si substrate using conducting TiN as a buffer layer to introduce single-crystal NbSTO into the CMOS process and preserve its excellent electrical characteristics.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• v.35 no.10
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• pp.3052-3058
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• 2014

In this article, we have designed and synthesized a novel donor-${\pi}$-acceptor (D-${\pi}$-A) type porphyrin-based sensitizer (denoted UI-5), in which a carboxyl anchoring group and a 9,9-dimethyl fluorene were introduced at the meso-positions of porphyrin ring via phenylethynyl and ethynyl bridging units, respectively. Long alkoxy chains in ortho-positions of the phenyls were supposed to reduce the degree of dye aggregation, which tends to affect electron injection yield in a photovoltaic cell. The cyclic voltammetry was employed to determine the band gap of UI-5 to be 1.41 eV based on the HOMO and LUMO energy levels, which were estimated by the onset oxidation and reduction potentials. The incident monochromatic photon-to-current conversion efficiency of the UI-5 DSSC assembled with double-layer (20 nm-sized $TiO_2$/400 nm-sized $TiO_2$) film electrodes appeared lower upon overall ranges of the excitation wavelengths, but exhibited a higher value over the NIR ranges (${\lambda}$ = 650-700 nm) compared to the common reference sensitizer N719. The UI-5-sensitized cell yielded a relatively poor device performance with an overall conversion efficiency of 0.74% with a short circuit photocurrent density of $3.05mA/cm^2$, an open circuit voltage of 0.54 mV and a fill factor of 0.44 under the standard global air mass (AM 1.5) solar conditions. However, our report about the synthesis and the photovoltaic characteristics of a porphyrin-based sensitizer in a D-${\pi}$-A structure demonstrated a significant complex relationship between the sensitizer structure and the cell performance.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.504-504
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• 2011

최근 디지털 프린팅 기술의 핵심기술로 떠오르고 있는 잉크젯 프린팅 기술은 최근 기존의 문서인쇄 뿐 아니라, 직물 인쇄, 태양전지 등의 다양한 반도체 소자 제조에 널리 활용되고 있으며, 점차 그 응용 분야를 넓혀가고 있다. 특히 thermal 방식의 잉크젯 피린팅 기술은 etching, thin film process, lithography등의 반도체 공정 기술을 이용하여 제작할 수 있기 때문에, 현재 잉크젯 프린팅 기술은 대부분 thermal 방식을 체택하고 있다. 이러한 thermal 잉크젯 프린팅 방법에서는 잉크를 토출시키기 위하여, 전기적 에너지를 열에너지로 전환하는 전자저항막층이 필수적으로 필요하게 되는데, 이러한 전자저항막층은 수백도가 넘는 고온 및 잉크와 접촉으로 인한 부식 및 산화 문제가 발생할 수 있는 열악한 환경에서 사용되므로, Ta, SiN과 같은 보호층을 필수적으로 필요로 한다. 그러나 최근 잉크젯 프린터의 고해상도 고속화, 대면적 인쇄성 등과 같은 다양한 요구 증가에 따라, 잉크젯 프린터의 저전력 구동이 이슈로 떠올라 열효율에 방해가 되는 보호층을 제거할 필요성이 제기되고 있다. 지금까지는 Poly-Si, $HfB_2$, TiN, TaAl, TaN _0.8 등의 물질들이 잉크젯 프린터용 전자저항막 물질로 연구되거나 실제로 사용되어져 왔으나, 이러한 물질들을 보호층을 제거하는 경우 쉽게 산화되거나, 부식되는 문제점을 가지고 있다. 따라서, 기존 전자저항막의 기능을 만족시키면서, 산화나 부식에 대한 강한 내성을 가져 보호층을 제거하더라도 안정적으로 구동이 가능한 하이브리드 기능성(히터 + 보호층)을 가지는 잉크젯 프린터용 전자저항막 물질의 개발이 시급한 실정이다. 본 연구에서는 자기조립특성을 가져 정밀제어가 가능한 원자층증착법(Atomic Layer Deposition)을 이용하여 원자/나노 단위의 미세 구조 컨트롤을 통해 내열 내산화 내부식성 저온도저항계수를 동시에 가지는 다기능성 전자저항막을 설계 및 개발하고자 하였다. 전자저항막 개발을 위하여 우수한 내부식 내산화성을 가지고 결정립 크기에 따른 온도저항계수 조절이 가능한 platinum group metal들과 전기 저항 및 내열성 향상을 위한 물질의 복합구조막을 원자증증착법으로 증착하였다. 또한, 전자저항막 증착시 미세구조와 공정 변수가 내부식성, 내산화성, 그리고 온도저항계수에 미치는 영향을 체계적으로 연구하여, proto-type의 inkjet printhead를 구현하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.463-463
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• 2010

고휘도 고효율 백색 LED (lighting emitting diode)가 차세대 조명광원으로 급부상하고 있다. 백색 LED를 생산하기 위한 공정에서 MOCVD (유기금속화학증착)장비를 이용한 Epi wafer공정은 에피층과 기판의 격자상수 차이와 열팽창계수차이로 인하여 생성되는 에피결함의 제거를 위하여 기판과 GaN 박막층 사이에 완충작용을 해줄 수 있는 버퍼층 (Buffer layer)을 만들고 그 위에 InGaN/GaN MQW (Multi Quantum Well)공정을 하여 고휘도 고효율 백색 LED를 구현할 수 있다. 이 공정에서 기판의 온도가 불균일해지면 wafer 파장 균일도가 나빠지므로 백색 LED의 yield가 떨어진다. 균일한 기판 온도를 갖기 위한 조건으로 기판과 induction heater의 간격, 가스의 흐름, 기판의 회전, 유도가열코일의 디자인 등이 장비의 설계 요소이다. 코일에 교류전류를 흘려주면 이 코일 안 또는 근처에 있는 도전체에 와전류가 유도되어 가열되는 유도가열 방식은 가열 효율이 높아 경제적이고, 온도에 대한 신속한 응답성으로 인하여 열 손실을 줄일 수 있으며, 출력 온도 제어의 용이성 및 배출 가스 등의 오염 없다는 장점이 있다. 본 연구에서는 유도가열방식의 induction heater를 이용하여 회전에 의한 기판의 온도 균일도 측정을 하였다. 기초 실험으로 저항 가열 히터를 통하여 대류에 의한 온도 균일도를 평가하였다. 그 결과 gap이 3 mm일 때, 평균 온도 $166.5^{\circ}C$ 에서 불균일도 6.5 %를 얻었으며 이를 바탕으로 induction heater와 graphite susceptor의 간격이 3 mm일 때, 회전에 의한 온도 균일도를 측정을 하였다. 가열원은 induction heater (viewtong, VT-180C2)를 사용하였고, 가열된 graphite 표면의 온도를 2차원적으로 평가하기 위하여 적외선 열화상 카메라(Fluke, Ti-10)을 이용하여 온도를 측정하였다. 기판을 회전하면서 표면 온도의 평균과 표준 편차를 측정한 결과 2.5 RPM일 때 평균온도 $163^{\circ}C$ 에서 가장 좋은 5.5 %의 불균일도를 확인할 수 있었고, 이를 상용화 전산 유체 역학 코드인 CFD-ACE+의 모델링 결과와 비교 분석 하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.96-97
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• 2012

In nitride and oxide film deposition, sputtered metals react with nitrogen or oxygen gas in a vacuum chamber to form metal nitride or oxide films on a substrate. The physical properties of sputtered films (metals, oxides, and nitrides) are strongly influenced by magnetron plasma density during the deposition process. Typical target power densities on the magnetron during the deposition process are ~ (5-30) W/cm2, which gives a relatively low plasma density. The main challenge in reactive sputtering is the ability to generate a stable, arc free discharge at high plasma densities. Arcs occur due to formation of an insulating layer on the target surface caused by the re-deposition effect. One current method of generating an arc free discharge is to use the commercially available Pinnacle Plus+ Pulsed DC plasma generator manufactured by Advanced Energy Inc. This plasma generator uses a positive voltage pulse between negative pulses to attract electrons and discharge the target surface, thus preventing arc formation. However, this method can only generate low density plasma and therefore cannot allow full control of film properties. Also, after long runs ~ (1-3) hours, depends on duty cycle the stability of the reactive process is reduced due to increased probability of arc formation. Between 1995 and 1999, a new way of magnetron sputtering called HIPIMS (highly ionized pulse impulse magnetron sputtering) was developed. The main idea of this approach is to apply short ${\sim}(50-100){\mu}s$ high power pulses with a target power densities during the pulse between ~ (1-3) kW/cm2. These high power pulses generate high-density magnetron plasma that can significantly improve and control film properties. From the beginning, HIPIMS method has been applied to reactive sputtering processes for deposition of conductive and nonconductive films. However, commercially available HIPIMS plasma generators have not been able to create a stable, arc-free discharge in most reactive magnetron sputtering processes. HIPIMS plasma generators have been successfully used in reactive sputtering of nitrides for hard coating applications and for Al2O3 films. But until now there has been no HIPIMS data presented on reactive sputtering in cluster tools for semiconductors and MEMs applications. In this presentation, a new method of generating an arc free discharge for reactive HIPIMS using the new Cyprium plasma generator from Zpulser LLC will be introduced. Data (or evidence) will be presented showing that arc formation in reactive HIPIMS can be controlled without applying a positive voltage pulse between high power pulses. Arc-free reactive HIPIMS processes for sputtering AlN, TiO2, TiN and Si3N4 on the Applied Materials ENDURA 200 mm cluster tool will be presented. A direct comparison of the properties of films sputtered with the Advanced Energy Pinnacle Plus + plasma generator and the Zpulser Cyprium plasma generator will be presented.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.139-139
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• 2010

금속 실리사이드 나노입자는 열적 및 화학적 안정성이 뛰어나고, 절연막내에 일함수 차이에 따라 깊은 양자 우물구조가 형성되어 비휘발성 메모리 소자를 제작할 수 있다. 그러나 단일 $SiO_2$ 절연막을 사용하였을 경우 저장된 전하의 정보 저장능력 및 쓰기/지우기 시간을 향상시키는 데 물리적 두께에 따른 제한이 따른다. 본 연구에서는 터널장벽 엔지니어링을 통하여 물리적인 두께는 단일 $SiO_2$ 보다는 두꺼우나 쓰기/지우기 동작을 위하여 인가되는 전기장에 의하여 상대적으로 전자가 느끼는 상대적인 터널 절연막 두께를 감소시키는 방법으로 동작속도를 향상 시킨 $SiO_2/Si_3N_4/SiO_2$ 및 $Si_3N_4/SiO_2/Si_3N_4$ 터널 절연막을 사용한 금속 실리사이드 나노입자 비휘발성 메모리를 제조하였다. 제조방법은 우선 p-type 실리콘 웨이퍼 위에 100 nm 두께로 증착된 Poly-Si 층을 형성 한 이후 소스와 드레인 영역을 리소그래피 방법으로 형성시켜 트랜지스터의 채널을 형성한 이후 그 상부에 $SiO_2/Si_3N_4/SiO_2$ (2 nm/ 2 nm/ 3 nm) 및 $Si_3N_4/SiO_2/Si_3N_4$ (2 nm/ 3 nm/ 3 nm)를 화학적 증기 증착(chemical vapor deposition)방법으로 형성 시킨 이후, direct current magnetron sputtering 방법을 이용하여 2~5 nm 두께의 $WSi_2$ 및 $TiSi_2$ 박막을 증착하였으며, 나노입자 형성을 위하여 rapid thermal annealing(RTA) system을 이용하여 $800{\sim}1000^{\circ}C$에서 질소($N_2$) 분위기로 1~5분 동안 열처리를 하였다. 이후 radio frequency magnetron sputtering을 이용하여 $SiO_2$ control oxide layer를 30 nm로 증착한 후, RTA system을 이용하여 $900^{\circ}C$에서 30초 동안 $N_2$ 분위기에서 후 열처리를 하였다. 마지막으로 thermal evaporator system을 이용하여 Al 전극을 200 nm 증착한 이후 리소그래피와 식각 공정을 통하여 채널 폭/길이 $2{\sim}5{\mu}m$인 비휘발성 메모리 소자를 제작하였다. 제작된 비휘발성 메모리 소자는 HP 4156A semiconductor parameter analyzer와 Agilent 81101A pulse generator를 이용하여 전기적 특성을 확인 하였으며, 측정 온도를 $25^{\circ}C$, $85^{\circ}C$, $125^{\circ}C$로 변화시켜가며 제작된 비휘발성 메모리 소자의 열적 안정성에 관하여 연구하였다.

• 한국정보디스플레이학회:학술대회논문집
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• 2004.08a
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• pp.988-991
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• 2004

In the present investigation, we tried AR coating simulation by using the "Essential Macleod optical coating design and analysis" program. After various run of the program we selected appropriate materials which have specific refractive indices and for that thickness was optimized to get the low reflectance. By comparing the simulated results for the different materials,we found that $SiO_2$ and TiN are the appropriate materials for this Flat panel device (FPD) application. Thin films of these materials were deposited using RF magnetron sputtering and Inductively Coupled Plasma Chemical Vapour Deposition (ICPCVD) methods on Polyethyleneterephthalate (PET) substrates. Spectroscopic ellipsometer (SE MF-1000) and UV-Vis spectrophotometer (SCINCO) were used for the optical characterization. The obtained experimental results are in good agreement with the simulation results.

• 한국정보디스플레이학회:학술대회논문집
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• 2006.08a
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• pp.1583-1586
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• 2006

All non-dopant white organic light-emitting diodes (WOLEDs) have been realized by using solid state highly fluorescent red bis(4-(N-(1- naphthyl)phenylamino)phenyl)fumaronitrile (NPAFN) and amorphous bipolar blue light-emitting 2-(4- diphenylamino)phenyl-5-(4-triphenylsilyl)phenyl- 1,3,4-oxadiazole (TPAOXD), together with well known green fluorophore tris(8- hydroxyquinolinato)aluminum $(Alq_3)$. The fabrication of multilayer WOLEDs did not involve the hard-tocontrol doping process. Two WOLEDs, Device I and II, different in layer thickness of $Alq_3$, 30 and 15 nm, respectively, emitted strong electroluminescence (EL) as intense as $25,000\;cd/m^2$. For practical solid state lighting application, EL intensity exceeding $1,000\;cd/m^2$ was achieved at current density of $18-19\;mA/cm^2$ or driving voltage of 6.5-8 V and the devices exhibited external quantum efficiency $({\eta}_{ext})$ of $2.6{\sim}2.9%$ corresponding to power efficiency $({\eta}_P)$ of $2.1{\sim}2.3\;lm/W$ at the required brightness.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• v.1 no.1
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• pp.40-44
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• 2000

Metal-ferroelectric-insulator-semoiconductor field effect transistor (MFISFETs) were fabricated using CMOS processes. The Pt/SBT/NO combined layers were etched for forming a conformal gate by using Ti/Cr metal masks and a two step etching method, By the method, we were able to fabricate a small-sized gate with the dimension of $16/4{\mu}textrm{m}$ in the width/length of gate. It has been chosen the non-self aligned source and drain implantation process, We have deposited inter-layer dielectrics(ILD) by low pressure chemical vapor deposition(LPCVD) at $380^{circ}C$ after etching the gate structure and the threshold voltage of p-channel MFISFETs were about 1.0 and -2.1V, respectively. It was also observed that the current difference between the $I_{ON}$(on current) and $I_{OFF}$(off current) that is very important in sensing margin, is more that 100 times in $I_{D}-V_{G}$ hysteresis curve.