• 한국자기학회지
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• 제7권1호
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• pp.38-43
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• 1997

열처리 효과가 DC 마그네트론 스파터링 방법으로 제작한 $Co_{1-x}$ $Ti_{x}$(X = 0.13, 0.16, 0.21 at.%)계 박막의 표면자기특성에 미치는 영향을 조사하기 위하여, 제작된 시료를 150 .deg. C, 175 .deg. C, 200 .deg. C, 225 .deg. C 및 250 .deg. C의 공기 분위기에서 각각 1 시간씩 열처리한 후, 강자성 공명 실험을 통해 관측된 스핀파 공명 흡수선의 거동을 고찰했다. 모든 시료에 대해 다수의 volume mode 스핀파와 한 개 또는 두 개의 surgace mode 스핀파가 관측되었는데, 대체적으로 이와같은 현상은 시료 양면의 표면이방성이 0보다 작은 경우에 나타나는 특성이다. 열처리 온도가 150 .deg. C에서 250 .deg. C로 증가함에 따라 $K_{s2}$는 -0.11 erg/c $m_{2}$에서 -0.25 erg/$cm^{2}$로 미약하게 감소했으며, $K_{s1}$은 0.16 erg/$cm^{2}$에서 -0.53 erg/$cm^{2}$로 변화하는 모습을 보였다. 이와 같은 현상은 저온 열처리 과정(150 .deg. C ~ 200 .deg. C) 에서 공기쪽 표면층에 존재하는 Ti이 산화하여 공기쪽 표면층의 Co함량이 증가했고, 고온 열처리 과정 (225 .deg. C ~ 250 .deg. C)에서 Co 원자가 확산하므로서 나타나는 현상으로 해석된다.석된다.

• 한국자기학회지
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• 제7권5호
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• pp.237-242
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• 1997

초미세결정 구조를 갖는 Fe-Hf-O계 연자성박막을 Ar+ $O_{2}$ 혼합가스 중에서 산소분압을 10%로 고정하고 Hf의 면적비를 변화시켜 반응성 스퍼터링에 의해 제조하였다. 가장 우수한 연자기 특성을 나타낸 F $e_{82}$H $f_{3.4}$ $O_{14.6}$의 초미세결정 박막의 경우 증착상태에서 각각 포화자속밀도 17.7 kG, 보자력 0.7 Oe 및 실효투자율 (0.5 ~ 100 MHz) 2,500을 나타내었다. Fe-Hf-O계 박막의 조성은 고정된 산소분압 하에서 Hf함량의 변화에 따라 박막내 산소의 함량이 비례하여 변화하였다. 또한 미세구조는 Hf-oxide의 함량이 적은 경우에는 .alpha. -Fe 결정상에 Hf-oxide가 석출된 형태로 나타났으며 Hf-oxide의 양이 증가할수록 .alpha. -Fe 결정상과 Hf-oxide 비정질의 혼상을 거쳐 전체적으로 비정질로 변화하는 경향을 나타내었다. Fe-Hf-O계 박막의 전기비저항은 Hf-oxide의 양이 증가할수록 증가하는 경향을 나타내었고 가장 우수한 연자기 특성을 나타내는 F $e_{82}$H $f_{3.48}$ $O_{14.6}$ 박막의 경우, 약 150 .mu. .ohm. cm로 $O_{2}$를 첨가하지 않은 경우의 30 .mu. .ohm. cm에 비하여 약 5배 증가된 값을 나타내었다. 또한 Fe-Hf-O 박막의 성능지수는 수십 MHz 영역에서 20 ~ 50의 값을 나타내었다.내었다.다.내었다.다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.100-101
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• 2012

The plasma damage free and room temperature processedthin film deposition technology is essential for realization of various next generation organic microelectronic devices such as flexible AMOLED display, flexible OLED lighting, and organic photovoltaic cells because characteristics of fragile organic materials in the plasma process and low glass transition temperatures (Tg) of polymer substrate. In case of directly deposition of metal oxide thin films (including transparent conductive oxide (TCO) and amorphous oxide semiconductor (AOS)) on the organic layers, plasma damages against to the organic materials is fatal. This damage is believed to be originated mainly from high energy energetic particles during the sputtering process such as negative oxygen ions, reflected neutrals by reflection of plasma background gas at the target surface, sputtered atoms, bulk plasma ions, and secondary electrons. To solve this problem, we developed the NBAS (Neutral Beam Assisted Sputtering) process as a plasma damage free and room temperature processed sputtering technology. As a result, electro-optical properties of NBAS processed ITO thin film showed resistivity of $4.0{\times}10^{-4}{\Omega}{\cdot}m$ and high transmittance (>90% at 550 nm) with nano- crystalline structure at room temperature process. Furthermore, in the experiment result of directly deposition of TCO top anode on the inverted structure OLED cell, it is verified that NBAS TCO deposition process does not damages to the underlying organic layers. In case of deposition of transparent conductive oxide (TCO) thin film on the plastic polymer substrate, the room temperature processed sputtering coating of high quality TCO thin film is required. During the sputtering process with higher density plasma, the energetic particles contribute self supplying of activation & crystallization energy without any additional heating and post-annealing and forminga high quality TCO thin film. However, negative oxygen ions which generated from sputteringtarget surface by electron attachment are accelerated to high energy by induced cathode self-bias. Thus the high energy negative oxygen ions can lead to critical physical bombardment damages to forming oxide thin film and this effect does not recover in room temperature process without post thermal annealing. To salve the inherent limitation of plasma sputtering, we have been developed the Magnetic Field Shielded Sputtering (MFSS) process as the high quality oxide thin film deposition process at room temperature. The MFSS process is effectively eliminate or suppress the negative oxygen ions bombardment damage by the plasma limiter which composed permanent magnet array. As a result, electro-optical properties of MFSS processed ITO thin film (resistivity $3.9{\times}10^{-4}{\Omega}{\cdot}cm$, transmittance 95% at 550 nm) have approachedthose of a high temperature DC magnetron sputtering (DMS) ITO thin film were. Also, AOS (a-IGZO) TFTs fabricated by MFSS process without higher temperature post annealing showed very comparable electrical performance with those by DMS process with $400^{\circ}C$ post annealing. They are important to note that the bombardment of a negative oxygen ion which is accelerated by dc self-bias during rf sputtering could degrade the electrical performance of ITO electrodes and a-IGZO TFTs. Finally, we found that reduction of damage from the high energy negative oxygen ions bombardment drives improvement of crystalline structure in the ITO thin film and suppression of the sub-gab states in a-IGZO semiconductor thin film. For realization of organic flexible electronic devices based on plastic substrates, gas barrier coatings are required to prevent the permeation of water and oxygen because organic materials are highly susceptible to water and oxygen. In particular, high efficiency flexible AMOLEDs needs an extremely low water vapor transition rate (WVTR) of $1{\times}10^{-6}gm^{-2}day^{-1}$. The key factor in high quality inorganic gas barrier formation for achieving the very low WVTR required (under ${\sim}10^{-6}gm^{-2}day^{-1}$) is the suppression of nano-sized defect sites and gas diffusion pathways among the grain boundaries. For formation of high quality single inorganic gas barrier layer, we developed high density nano-structured Al2O3 single gas barrier layer usinga NBAS process. The NBAS process can continuously change crystalline structures from an amorphous phase to a nano- crystalline phase with various grain sizes in a single inorganic thin film. As a result, the water vapor transmission rates (WVTR) of the NBAS processed $Al_2O_3$ gas barrier film have improved order of magnitude compared with that of conventional $Al_2O_3$ layers made by the RF magnetron sputteringprocess under the same sputtering conditions; the WVTR of the NBAS processed $Al_2O_3$ gas barrier film was about $5{\times}10^{-6}g/m^2/day$ by just single layer.

• 한국광학회지
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• 제34권6호
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• pp.241-247
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• 2023

본 연구에서는 355 nm 파장의 나노초 레이저를 비정질 실리콘 박막에 조사하여 형성된 주기적 laser-induced periodic surface structure (LIPSS) 구조의 분광학적 특성을 연구하였다. 지름 196 ㎛의 가우시안 빔을 단위면적당 레이저 펄스 190-280회, 레이저 빔의 세기는 100-130 mJ/cm² 범위에서 'ㄹ' 자 형태로 2차원 스캔하였다. 그 결과 Si 박막 표면에 ~300 nm 주기의 LIPSS 구조가 레이저 편광에 수직 방향으로 정렬되었다. 시료의 투과율 스펙트럼을 측정하여 transverse-electric 편광과 transverse-magnetic 편광에 대해서 각각 700 nm, 500 nm 근방에서 dip이 관측되었다. 이 현상을 설명하기 위해 1차원 격자구조 모델을 이용하여 rigorous coupled-wave analysis를 이용한 시뮬레이션을 하여 편광에 따른 도파모드 공진에 의한 특성임을 규명하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제12권1호
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• pp.36-41
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• 2002

$H_2$(5%)/Ar의 환원분위기에서 $900^{\circ}C$ 이상의 온도로 소결함으로써 화학양론적인 조성비를 만족하면서 이중 페롭스카이트 구조를 갖는 $Sr_2FeMoO_6$ (SFMO) 소결체를 제조하였다. SFMO 소결체는 우수한 강자성 특성을 나타내었고 8K에서 15%와 상온에서 3% 정도의 자기저항비를 나타내었다. 이 SFMO 소결체를 타겟으로하여 스퍼터링법으로와의 단결정 기판 위에 비정질 SFMO 박막을 증착한 후, 적절한 H$_2$(5%)/Ar의 환원분위기, $680^{\circ}C$ 이상) 열처리 조건의 고상결정법으로 이중 페롭스카이트 구조의 다결정 SFMO 박막을 제조하였다. 이 SFMO 박막은 강자성 특성을 잘 나타내었으나, 자기저항 특성은 상온에서는 나타나지 않았고 8K에서 약 0.3-0.5%의 자기저항비를 나타내었다. 이와같이 박막의 경우 자기저항 특성이 떨어지는 이유는 제조된 SFMO 박막이 화학양론비를 만족하지 못하고 조직의 치밀도가 떨어져서 결정립 사이에서 발생하는 자기스핀 터널링이 제대로 발생하지 못하였기 때문이라 생각되었다.

• 한국진공학회지
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• 제9권4호
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• pp.389-393
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• 2000

Metalloid의 양이 거의 일정(B, Si 각각 l0 at.% 정도)하게 유지되는 상황에서 FeCoSiB 박막내의 Co함량 증가가 여러 가지 자기적 특성에 미치는 효과, 그리고 열처리 온도와 시간에 따른 막의 자성특성 변화를 관찰해 보았다. dc magnetron sputter를 이용하여 비정질 합금 자성박막을 증착하였으며, 비정질의 막을 형성하기 위하여 기판은 수냉하였다. 막의 조성은 순철 target위에 올려놓는 pellet의 수를 조절하여, 대략 $Fe_{80-X}Co_XBi_{10}Si_{10}$ (X=8~18 at.%)로 하였으며, 증착된 막의 조성은 ICP 분석법을 이용하여 조사하였다. Sputtering에 의해 증착된 박막의 결정화 유무는 XRD로 분석하였으며, 보자력과 포화 자화값 등의 자기적 성질은 VSM을 이용하여 측정하였다. 실험결과에 따르면 막내 Co 함량이 증가함에 따라 보자력은 감소하는 경향을 나타내었으며, 포화자화 값은 Co 함량이 대략 10 at.%에 도달할 때까지는 증가하다가 그 이상에서는 감소하는 현상을 나타내었다. 그리고 증착 과정중에 막에 생기는 잔류응력의 제거효과를 관찰하기 위해 열처리 온도(100, 200, $300^{\circ}C$)와 시간(0~60분)을 변화시키며 실험한 결과, 예상되었던 바대로 잔류응력의 감소로 인해 Co 첨가시와 마찬가지로 보자력이 감소하는 결과를 나타내었다.

• 한국재료학회지
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• 제33권10호
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• pp.400-405
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• 2023

Tb³⁺-doped CaNb₂O₆ (CaNb₂O₆:Tb³⁺) thin films were deposited on quartz substrates at a growth temperature of 300 ℃ using radio-frequency magnetron sputtering. The deposited thin films were annealed at several annealing temperatures for 20 min and characterized for their structural, morphological, and luminescent properties. The experimental results showed that the annealing temperature had a significant effect on the properties of the CaNb₂O₆:Tb³⁺ thin films. The crystalline structure of the as-grown CaNb₂O₆:Tb³⁺ thin films transformed from amorphous to crystalline after annealing at temperatures greater than or equal to 700 ℃. The emission spectra of the thin films under excitation at 251 nm exhibited a dominant emission band at 546 nm arising from the ⁵D₄→⁷F₅ magnetic dipole transition of Tb³⁺ and three weak emission bands at 489, 586, and 620 nm, respectively. The intensity of the ⁵D₄→⁷F₅ (546 nm) magnetic dipole transition was greater than that of the ⁵D₄→⁷F₆ (489 nm) electrical dipole transition, indicating that the Tb³⁺ ions in the host crystal were located at sites with inversion symmetry. The average transmittance at wavelengths of 370~1,100 nm decreased from 86.8 % at 700 ℃ to 80.5 % at an annealing temperature of 1,000 ℃, and a red shift was observed in the bandgap energy with increasing annealing temperature. These results suggest that the annealing temperature plays a crucial role in developing green light-emitting CaNb₂O₆:Tb³⁺ thin films for application in electroluminescent displays.

• 한국자기학회지
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• 제10권3호
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• pp.123-132
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• 2000

고주파 마그네트론 스퍼터를 이용하여 cerium 치환 YIG(Ce:YIG, cerium substitued yttrium iron garnet) 박막을 제조시 기판유형, 기판온도, 스퍼터전력, 스퍼터가스 등의 증착변수와 증착후 열처리 조건이 박막의 결정성, 화학조성, 미세구조 그리고 자기적 특성에 미치는 영향에 대하여 고찰하였다. 750 $^{\circ}C$ 이상의 온도에서 수행한 증착후 열처리에 의하여 비정질 박막이 결정화 되었으며, 특히 GGG(gadolinium gallium garnet) 기판 위에 제조된 박막은 강한 우선배향성을 나타냈다. 박막의 조성은 스퍼터가스 내의 산소분율에 민감하게 변하였으며, 산소 분율이 10%인 스퍼터 가스(Ar+ $O_2$)를 사용하여 제조된 박막은 C $e_{0.23}$ $Y_{1.30}$F $e_{3.50}$ $O_{12}$의 조성을 나타내었다. 증착후 열처리 온도가 900 $^{\circ}C$로부터 1100 $^{\circ}C$로 증가함에 따라, GGG 기판 위 박막의 표면 거칠기는 약 3 nm로부터 40 nm까지 증가하였으며, 보자력과 강자성 공명 선폭은 각각 0.48 kA/m로부터 0.37 kA/m로 각각 감소하였다.다.하였다.다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.188.1-188.1
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• 2015

For present investigation Fe/MgO/Fe/Co multilayer stack is grown on Si substrate using e-beam evaporation in ultrahigh vacuum. This stack is irradiated perpendicularly by 120 MeV $Ag^{8+}$ at different fluences ranging from $1{\times}10^{11}$ to $1{\times}10^{13}ions/cm^2$ in high vacuum using 15UD Pelletron Accelerator at Inter University Accelerator Centre, New Delhi. Magnetic measurements carried out on pre and post irradiated stacks show significant changes in the shape of perpendicular hysteresis which is relevant with previous observation of re-orientation of magnetic moment along the direction of ion trajectory. However increase in plane squareness may be due to the modification of interface structure of stacks. X-ray reflectivity measurements show onset of interface roughness and interface mixing. X-ray diffraction measurements carried out using synchrotron radiation shows amorphous nature of MgO and Co layer in the stack. Peak corresponding body centered Fe [JCPDS-06-0696] is observed in X-ray diffraction pattern of pre and post irradiated stacks. Peak broadening shows granular nature of Fe layer. Estimated crystallite size is $22{\pm}1nm$ for pre-irradiated stack. Crystallite size first increases with irradiation then decreases. Structural quality of these stacks was further studied using transmission electron microscopic measurements. Thickness from these measurements are 54, 36, 23, 58 and 3 nm respectively for MgO, Fe, MgO, Fe+Co and Au layers in the stack. These measurements envisage poor crystallinity of different layers. Interfaces are not clear which indicate mixing at interface. With increase fluence mixing and diffusion was increased in the stack. X-ray absorption spectroscopic measurements carried out on these stacks show changes of Fe valence state after irradiation along with change of O(2p)-metal (3d) hybridized state. Valence state change predicts oxide formation at interface which causes enhanced in-plane magnetization.