• 한국진공학회지
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• 제14권4호
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• pp.215-221
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• 2005

비스무스와 텔루리움 타겟을 co-sputtering하여 열전특성을 지닌 비스무스 텔루라이드($Bi_2Te_3$) 박막을 제조하고, 증착온도에 따른 표면형상, 결정성, 그리고 전기적 특성의 변화를 조사하였다. 표면온도가 $290^{\circ}C$ 이상일 때, 박막의 표면에서 육각형상의 결정이 뚜렷이 관찰되었으며, X선 회절분석을 통하여 높은 증착온도에서 박막의 주된 구성물질이 rhombohedral 구조의 $Bi_2Te_3$ 결정상에서 hexagonal 구조의 BiTe 결정상으로 변하는 것을 확인하였다. 높은 증착온도에서 제조된 박막의 조성이 $Bi_2Te_3$의 화학양론비에서 벗어남으로 구조적 변화와 함께 전기적 특성도 변한다는 사실을 알 수 있었다. 제조된 비스무스 텔루라이드 박막의 열전특성을 파악하기 위해 제벡계수(Seebeck coefficient)를 측정하였다. 모든 시편이 n타입의 열전박막임을 확인하였으며, 증착온도 약 $225^{\circ}C$에서 열전특성의 최적값 (제벡계수: -55 $\mu$V/$K^{2}$, 열전성능인자: $3\times10^{-4}$ W/$k^{2}$m)이 얻어졌다. 그 이상의 온도에서 나타나는 열전 특성의 저하는 텔루리움의 증발에 따른 $Bi_{2}$$Te_{3}$ 열전박막의 텔루리움 함량 부족과 그에 따른 BiTe 결정상의 발생으로 이해된다.

• 한국진공학회지
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• 제12권4호
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• pp.239-250
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• 2003

실리콘-게르마늄 이종접합 바이폴라 트랜지스터 (SiGe HBT)에서 발생하는 신뢰성 열화 현상을 고찰하였다. SiGe HBT의 경우에 전류이득 감소, AC특성 저하, 오프셋 전압이 자주 관찰되는데 그 원인으로는 각각 에미터-베이스 역 바이어스 전압 스트레스, 과도촉진확산 (transient enhanced diffusion), 공정 변동 (fluctuation)에 따른 베이스-콜렉터 접합 특성 저하를 들 수 있다. 에미터-베이스 접합에 역 바이어스 전압 스트레스가 걸리면 에미터-베이스 접합면의 테두리 부분에서 높은 에너지를 가지는 전자와 정공들이 생성되고, 이들 전자와 정공들이 실리콘-산화막 계면 및 산화막 내부에 전하를 띈 트랩을 생성하기 때문에 재결합에 의한 베이스 누설전류가 증가하여 소자의 전류이득은 크게 감소하게 된다. 에미터-베이스 접합과 외부 베이스의 거리가 임계 값보다 짧을 때에는 소자의 차단주파수($f_t$)가 감소하게 되는데 이것은 외부 베이스 이온주입에 의하여 내부 베이스 내의 도펀트의 확산이 촉진되어 나타나는 현상이다. 외부 베이스 이온주입 에너지가 충분하지 않은 경우에는 콜렉터-베이스 접합의 턴온 전압이 감소하여 전류-전압 특성 곡선에서 오프셋 전압이 발생하게 된다.

• 한국진공학회지
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• 제12권4호
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• pp.263-268
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• 2003

차세대 반도체 및 디스플레이 소자에 적용되는 실리콘 질화막은 정확한 두께 제어와 우수한 물성을 필요로 한다. 본 연구에서는 우수한 특성의 실리콘 질화막을 형성하기 위해 Si 원료물질로 $SiC1_4$, N 원료물질로 $NH_3$을 사용하고 $500^{\circ}C$에서 $600^{\circ}C$ 온도구간에서 batch-type 장비를 이용하여 원자층 증착 방법으로 박막을 형성하고 증착된 박막의 특성을 살펴보았다. Batch-type 장비를 사용한 박막의 증착은 표면반응에 의한 균일한 원자층 증착임을 확인하였으며, 증착 cycle의 횟수를 조절하여 원하는 두께의 박막을 형성할 수 있었다. 원자층 증착된 박막의 조성, 굴절률 및 습식각 속도를 기존의 저압화학증착 방법에 의해 증착된 박막과 비교한 결과, 원자층 증착 방법을 사용하여 기존의 방법보다 증착온도를 $250^{\circ}C$ 이상 낮추면서도 유사한 물성을 가진 박막을 형성할 수 있음을 확인하였다. Pyridine을 촉매로 첨가하여 원자층 증착한 박막의 경우에는 증착속도를 50% 가량 향상시킬 수 있었으나 박막의 구조가 불안정하여 쉽게 산화되므로 반도체나 디스플레이 소자 제조에 적용하기에는 부적절한 것으로 판단된다.

• 한국진공학회지
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• 제9권3호
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• pp.258-262
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• 2000

$YMnO_3$박막은 고주파 스퍼터를 사용하여 Si(100)과 $Y_2O_3$/si(100)기판에 증착하였다. 증착시에 산소 분압의 조건과 열처리 온도는 YMnO$_3$ 박막의 결정성과 그 메모리 윈도우의 특성에 매우 중요한 영향을 주었다. XRD 측정 결과 산소 분압 0%에서 증착후 $870^{\circ}C$에서 1시간 동안 후열처리한 $YMnO_3$ 박막은 c-축을 따라 매우 잘 배향되었음을 확인하였다. 반면 산소분압 20%에서 Si(100)과 $Y_2O_3$/Si(100) 기판위에 증착된 $YMnO_3$박막의 결정화는 XRD측정 결과 $Y_2$O$_3$ peak가 보이는 것으로 보아 YMnO$_3$박막내에 과잉의 $Y_2O_3$가 c-축으로의 배향을 억제하는 것을 알 수 있다. 특히 산소분압 0%에서 증착한 Pt/$YMnO_3/Y_2O_3$/Si 구조에서의 메모리 윈도우 특성은 c-축으로 잘 배향된 결과로 인해 인가전압 2~12V에서 0.67-3.65V이었으며 이는 $Y_2O_3$/si 기판위에 산소분압 20%에서 증착한 박막 (0.19~1.21V)보다 동일한 인가전압에서 3배 정도의 큰 메모리 윈도우 특성을 보였다.

• 한국진공학회지
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• 제20권3호
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• pp.217-224
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• 2011

최근, 결정질 실리콘 태양전지 분야에서 저가격화와 공정의 단순화가 가장 중요한 부분으로 대두되고 있다. 특히 태양전지 가격의 대부분을 차지하고 있는 웨이퍼의 저가격화가 가장 큰 이슈로 떠오르면서, 웨이퍼의 저가격화를 실현하기 위한 최선의 방안으로 마이크로 블라스터를 이용한 재생웨이퍼 제작 방법이 대두되고 있다. 마이크로 블라스터를 이용하여 재생웨이퍼를 제작 할 경우, 표면의 요철이 형성되어 반사율이 감소되어 태양전지 내부로 입사하는 빛의 양을 증가시키는 긍정적인 효과가 있다. 또한, 공정비용이 저렴하여 태양전지 저가격화를 실현할 수 있다. 그러나, 마이크로 블라스터를 이용한 공정은 웨이퍼에 물리적인 충격을 주기 때문에 표면에 크랙이 형성되며 식각 잔여물들이 표면에 재흡착되는 단점이 있다. 본 연구에서는 이러한 단점들을 보완하기 위하여 DRE (Damage Remove Etching)를 수행하였다. DRE 공정 후 반사율과 소수 반송자 수명을 측정하여 미세 파티클과 마이크로 크랙의 제거를 확인하였고, 태양전지를 제작하여 효율에 미치는 영향을 분석하였다. 마이크로 블라스터 공정 후 웨이퍼의 소수 반송자 수명은 Bare 웨이퍼에 비해 80% 정도 감소하였으나, DRE 공정 수행 후에는 50% 까지 증가하였음을 확인할 수 있었다. 태양전지 효율을 비교해보면, DRE 공정을 수행한 웨이퍼의 경우 Bare 웨이퍼보다 약 1~2%, DRE 공정을 수행하지 않은 웨이퍼보다 약 3∼5% 증가했음을 확인하였다.

• 한국진공학회지
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• 제20권6호
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• pp.442-448
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• 2011

자발형성법으로 InP (001) 기판에 성장한 InAs/InAlGaAs 양자점(QDs, quantum dots)의 광학적 특성을 PL (photoluminescence)과 TRPL (time-resolved PL)을 이용하여 분석하였다. InAs 양자점 시료는 single layer InAs/InAlGaAs QDs (QD1)과 7-stacked InAs/InAlGaAs QDs (QD2)를 사용하였다. 저온(10 K)에서 QD1과 QD2 모두 1,320 nm에서 PL 피크가 나타났으며, 온도를 300 K까지 증가하였을 때 각각 178 nm와 264 nm의 적색편이(red-shift)를 보였다. QD1의 PL 소멸시간은 PL 피크인 1,320 nm에서 1.49 ns이고, PL 피크를 중심으로 장파장과 단파장으로 이동하면서 점차 짧아졌다. 그러나 QD2의 PL 소멸시간은 발광파장이 1,130 nm에서 1,600 nm까지 증가할 때 1.83 ns에서 1.22 ns로 점진적으로 짧아졌다. 이러한 QD2의 PL과 TRPL 결과는 평균 양자점의 크기가 InAs/InAlGaAs 층이 증가함에 따라 점차 증가하기 때문으로 single layer인 QD1에 비해 양자점 크기의 변화가 더 크기 때문으로 설명된다.

• 한국진공학회지
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• 제20권6호
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• pp.456-460
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• 2011

최근 연구 중인 소자들의 크기가 점차 나노 크기를 가짐에 따라서 나노 영역에 대한 물성 분석 연구의 필요성이 대두되고 있다. 특히 나노 크기를 가지는 소자에 대한 기계적 특성은 기존의 마이크로 이상의 소자와는 다른 특성을 보이는 것으로 보고되고 있다. 그러나 이러한 나노 크기에 대한 연구에서 대부분을 차지하는 분광학적, 전기적 방법은 측정 영역 한계와 일정 깊이에 대한 평균적인 정보를 제공하게 된다. 본 연구에서는 나노트라이볼로지 분석의 대표적인 Nano-indenter 분석을 통하여 박막의 수 혹은 수십 나노 미만의 영역과 깊이에 대한 물리적 및 기계적 물성을 연구하였고, Scanning Probe Microscopy를 이용하여 시료 표면 형상을 분석하였으며, 이를 기반으로 수십 나노 이하 두께를 가지는 W-N 확산방지막에 대한 연구를 실시하였다. 연구 결과에 의하면, 박막의 표면 나노강도는 증착 중 질소 유량에 따라서 57.67 GPa에서 9.1 GPa로 급격한 감소가 나타내었고, 또한 탄성계수 역시 575.53 GPa에서 178.1 GPa로 감소되는 것을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.173-173
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• 2010

Recently, a patterned sapphire substrate (PSS) has been intensively used as one of the effective ways to reduce the dislocation density for the III-nitride epitaxial layers aiming for the application of high-performance, especially high-brightness, light-emitting diodes (LEDs). In this paper, we analyze the growth kinetics of the atoms and crystalline quality for the undopped-GaN depending on the facets of the pattern fabricated on a sapphire substrate. The effects of the PSS on the device characteristics of InGaN/GaN LEDs were also investigated. Several GaN samples were grown on the PSS under the different growth conditions. And the undoped-GaN layer was grown on a planar sapphire substrate as a reference. For the (002) plane of the undoped-GaN layer, as an example, the line-width broadening of the x-ray diffraction (XRD) spectrum on a planar sapphire substrate is 216.0 arcsec which is significantly narrower than that of 277.2 arcsec for the PSS. However, the line-width broadening for the (102) plane on the planar sapphire substrate (363.6 arcsec) is larger than that for the PSS (309.6 arcsec). Even though the growth parameters such as growth temperature, growth time, and pressure were systematically changed, this kind of trend in the line-width broadening of XRD spectrum was similar. The emission wavelength of the undoped-GaN layer on the PSS was red-shifted by 5.7 nm from that of the conventional LEDs (364.1 nm) under the same growth conditions. In addition, the intensity for the GaN layer on the PSS was three times larger than that of the planar case. The spatial variation in the emission wavelength of the undoped-GaN layer on the PSS was statistically ${\pm}0.5\;nm$ obtained from the photoluminescence mapping results throughout the whole wafer. These results will be discussed in terms of the mixed dislocation depending on the facets and the period of the patterns.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.59-59
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• 2010

Graphene is a 2-D sheet of $sp^2$-bonded carbon arranged in a honeycomb lattice. This material has attracted major interest, and there are many ongoing efforts in developing graphene devices because of its high charge mobility and crystal quality. Therefore clear understanding of the substrate effect and mechanism of synthesis of graphene is important for potential applications and device fabrication of graphene. In a published paper in J. Phys. Chem. C (2008), the effect of substrate on the atomic/electronic structures of graphene is negligible for graphene made by mechanical cleavage. However, nobody shows the interaction between Ni substrate and graphene. Therefore, we have studied this interaction. In order to studying these effect between graphene and Ni substrate, We have observed graphene synthesized on Ni substrate and graphene transferred on $SiO_2$/Si substrate through Raman spectroscopy. Because Raman spectroscopy has historically been used to probe structural and electronic characteristics of graphite materials, providing useful information on the defects (D-band), in-plane vibration of sp2 carbon atoms (G-band), as well as the stacking orders (2D-band), we selected this as analysis tool. In our study, we could not observe the doping effect between graphene and Ni substrate or between graphene and $SiO_2$/Si substrate because the shift of G band in Raman spectrum was not occurred by charge transfer. We could noticed that the bonding force between graphene and Ni substrate is more strong than Van de Waals force which is the interaction between graphene and $SiO_2$/Si. Furthermore, the synthesized graphene on Ni substrate was in compressive strain. This phenomenon was observed by 2D band blue-shift in Raman spectrum. And, we consider that the graphene is incommensurate growth with Ni polycrystalline substrate.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.457-457
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• 2010

Flexible organic light emitting diodes (F-OLEDs) requires excellent moisture permeation barriers to minimize the degradation of the F-OLEDs device. Specifically, F-OLEDs device need a barrier layer that transmits less than $10^{-6}g/m^2/day$ of water and $10^{-5}g/m^2/day$ of oxygen. To increase the life time of F-OLEDs, therefore, it is indispensable to protect the organic materials from water and oxygen. Severe groups have reported on multi-layerd barriers consisting inorganic thin films deposited by plasma enhenced chemical deposition (PECVD) or sputtering. However, it is difficult to control the formation of granular-type morphology and microscopic pinholes in PECVD and sputtering. On the contrary, atomic layer deoposition (ALD) is free of pinhole, highly uniform, conformal films and show good step coverage. Thus, $Al_2O_3/TiO_2$ multi-layer was deposited onto the polyethersulfon (PES) substrate by electron cyclotron resonance atomic layer deposition (ECR-ALD), and the water vapor transmission rates (WVTR) were measured. WVTR of moisture permeation barriers is dependent upon density of films and initial state of polymer surface. A significant reduction of WVTR was achieved by increasing density of films and by applying low plasma induced interlayer on the PES substrate. In order to minimize damage of polymer surface, a 10 nm thick $TiO_2$ was deposited on PES prior to a $Al_2O_3$ ECR-ALD process. High quality barriers were developed from $Al_2O_3$ barriers on the $TiO_2$ interlayer. WVTR of $Al_2O_3$ by introducing $TiO_2$ interlayer was recorded in the range of $10^{-3}g/m^2.day$ at $38^{\circ}C$ and 100% relative humidity using a MOCON instrument. The WVTR was two orders of magnitude smaller than $Al_2O_3$ barriers directly grown on PES substrate without the $TiO_2$ interlayer. Thus, we can consider that the $Al_2O_3/TiO_2$ multi-layer passivation can be one of the most suitable F-OLEDs passivation films.