• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.20 no.6
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• pp.436-441
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• 2011

Metal coating with several nanometer thickness was applied on the carbon nanotubes (CNTs) in order to improve electron emission characteristics and emission reliability for the potential applications in the area of various electron sources and displays. CNTs were grown on the 2-nm thick Invar (52% Fe, 42% Ni, 6% Co alloy)-catalized Si substrate by using plasma-enhanced chemical vapor deposition at $450^{\circ}C$. In order to reduce the spatial density of densely packed CNTs, as-grown CNTs were partly etched back by $N_2$ plasma and subsequently coated with 5~150 nm thick Ti by a sputtering method. 5 nm thick Ti-coated CNTs produced four times higher emission current density at the electric field of 6 V/${\mu}m$ and much lower emission current fluctuation, compared with the as-grown CNTs. These improved emission properties are mainly due to not only the work function of Ti (4.3 eV) lower than that of pristine CNTs (5 eV), but also lower contact resistance and better adhesion between CNT emitters and substrate accomplished by Ti coating.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.214.1-214.1
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• 2015

Thin-film transistors (TFTs)의 채널층으로 널리 쓰이는 indium-gallium-zinc oxide (IGZO)는 높은 전자 이동도(약 10 cm2/Vs)를 나타내며 유기 발광 다이오드디스플레이(OLED)와 대면적 액정 디스플레이(LCD)에 필수적으로 사용되고 있다. 하지만, 이러한 재료는 우수한 TFT의 채널층의 특성을 가지는 반면, ZnO 기반 재료이기 때문에 소자 구동에서의 안정성은 가장 큰 문제로 남아있다. 따라서 최근, IGZO layer의 특성을 향상시키기 위한 연구가 다양한 방법으로 시도되고 있다. IGZO의 조성비를 조절하여 전기적 특성을 최적화거나 IGZO layer의 조성 중 Ga을 다른 금속 메탈로 대체하는 연구도 이루어지고 있다. 그러나 IGZO에 미량의 도펀트를 첨가하여 박막 특성 변화를 관찰한 연구는 거의 진행되지 않고 있다. 산화물 TFTs의 전기적 특성과 안정성은 산소 함량에 영향을 많이 받는 것으로 알려져 있으며, 더욱이 TFT 채널층으로 쓰이는 IGZO 박막의 고유한 산소 공공은 디바이스 작동 중 열적으로 활성화 되어 이온화 상태가 될 때 소자의 안정성을 저하시키는 것이 문제점으로 지적되고 있다. 그러므로 본 연구에서는 낮은 전기 음성도(1.22)와 표준전극전위(-2.372 V)를 가지며 산소와의 높은 본드 엔탈피 값(719.6 kJ/mol)을 가짐으로써 산소 공공생성을 억제할 것으로 기대되는 yttrium을 IGZO의 도펀트로 도입하였다. 따라서 본 연구에서는 Y-IGZO의 박막 특성 변화를 관찰하고자 한다. 본 연구에서는 magnetron co-sputtering법으로 IGZO 타깃(DC)과 Y2O3 타깃(RF)를 이용하여 기판 가열 없이 동시 방전을 이용해 non-alkali glass 기판 위에 증착 하였다. IGZO 타깃은 DC power 110 W으로 고정하였으며 Y2O3 타깃에는 RF Power를 50 W에서 110 W까지 증가시키면서 Y 도핑량을 조절하였다. Working pressure는 고 순도 Ar을 20 sccm 주입하여 0.7 Pa로 고정하였다. 모든 실험은 $50{\times}50mm$ 기판 위에 총 두께 $50nm{\pm}2$ 박막을 증착 하였으며, 그 함량에 따른 전기적 특성 및 광학적 특성을 살펴보았다. 또한, IGZO 박막 제조 시 박막의 안정화를 위해 열처리과정은 필수적이다. 하지만 본 연구에서는 열처리를 진행하지 않고 Y-IGZO의 안정성 개선 여부를 보기 위하여 20일 동안 상온에서 방치하여 그 전기적 특성변화를 관찰하였다. 나아가 Y-IGZO 채널 층을 갖는 TFT 소자를 제조하여 소자 구동 특성을 관찰 하였다. Y2O3 타깃에 가해지는 RF Power가 70 W 일 때 Y-IGZO박막은 IGZO박막과 비교하여 상대적으로 캐리어 밀도는 낮은 반면 이동도는 높은 최적 특성을 얻을 수 있었다. 상온방치 결과 Y-IGZO박막은 IGZO박막에 비해 전기적 특성 변화 폭이 적었으며 이것은 Y 도펀트에 의한 안정성 개선의 결과로 예상된다. 투과도는 Y 도핑에 의하여 약 1.6 % 정도 상승하였으며 밴드 갭 내에서 결함 준위로 작용하는 산소공공의 억제로 인한 결과로 판단된다.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.24 no.5
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• pp.202-206
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• 2014

In order to investigate the photoluminescence (PL) properties of $V_2O_5$ films, amorphous and crystalline films were prepared by using RF sputtering system, and the PL spectra of the films were measured at the temperatures ranging from 300 K to 10 K. In the amorphous $V_2O_5$ film grown at room temperature, a PL peak centered at ~505 nm was only observed, and in the crystalline $V_2O_5$ film, two peaks centered at ~505 nm and ~695 nm, which is known to correspond to oxygen defects, were revealed. The position of PL peak centered at 505 nm for both the amorphous and crystalline $V_2O_5$ films showed a strong dependence on temperature, and the positions were 2.45 eV at 300 K and 2.35 eV at 10 K, respectively. The PL at 505 nm was due to the band energy transition in $V_2O_5$, and also, the reduction of the peak position energy with decreasing temperature was caused by a decrement of the lattice dilatation effect with reducing electron-phonon interaction.

• Journal of Technologic Dentistry
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• v.30 no.1
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• pp.25-31
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• 2008

Cp-Ti and Ti-6Al-4V alloys commonly used dental implant materials, particularly for orthopaedic and osteosynthesis because of its suitable mechanical properties and excellent biocompatibility. This alloys have excellent corrosion behavior in the clinical environment. The first factor to decide the success of dental implantation is sufficient osseointegration and high corrosion resistance between on implant fixture and its surrounding bone tissue. In this study, in order to increase corrosion resistance and biocompatibility of Cp-Ti and Ti-6Al-4V alloy that surface of manufactured alloy was coated with TiN by RF-magnetron sputtering method. The electrochemical behavior of TiN coated Cp-Ti and Ti-6Al-4V alloy were investigated using potentiodynamic (EG&G Co, PARSTAT 2273. USA) and potentiostatic test (250mV) in 0.9% NaCl solution at 36.5 $\pm$ 1$^{\circ}C$. These results are as follows : 1. From the microstructure analysis, Cp-Ti showed the acicular structure of $\alpha$-phase and Ti-6Al-4V showed the micro-acicular structure of ${\alpha}+{\beta}$ phase. 2. From the potentiodynamic test, Ecorr value of Cp-Ti and Ti-6Al-4V alloys showed -702.48mV and -319.87mV, respectively. Ti-6Al-4V alloy value was higher than Cp-Ti alloy. 3. From the analysis of TiN and coated layer, TIN coated surface showed columnar structure with 800 nm thickness. 4. The corrosion resistance of TiN coated Cp-Ti and Ti-6Al-4V alloys were higher than those of the non-coated Ti alloys in 0.9% NaCl solution from potentiodynamic test, indicating better protective effect. 5. The passivation current density of TiN coated Cp-Ti and Ti-6Al-4V alloys were smaller than that of the noncoated implant fixture in 0.9% NaCl solution, indicating the good protective effect resulting from more compact and homogeneous layer formation.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.189-190
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• 2011

Cu가 기존 배선물질인 Al을 대체함에 따라 resistance-capacitance (RC) delay나 electromigration (EM) 등의 문제들이 어느 정도 해결되었다. 그러나 지속적인 배선 폭의 감소로 배선의 저항 증가, EM 현상 강화 그리고 stability 악화 등의 문제가 지속적으로 야기되고 있다. 이를 해결하기 위한 방법으로 Cu alloy seed layer를 이용한 barrier 자가형성 공정에 대한 연구를 진행하였다. 이 공정은 Cu 합금을 seed layer로 사용하여 도금을 한 후 열처리를 통해 SiO2와의 계면에서 barrier를 자가 형성시키는 공정이다. 이 공정은 매우 균일하고 얇은 barrier를 형성할 수 있고 별도의 barrier와 glue layer를 형성하지 않아 seed layer를 위한 공간을 추가로 확보할 수 있는 장점을 가지고 있다. 또한, via bottom에 barrier가 형성되지 않아 배선 전체 저항을 급격히 낮출 수 있다. 합금 물질로는 초기 Al이나 Mg에 대한 연구가 진행되었으나, 낮은 oxide formation energy로 인해 SiO2에 과도한 손상을 주는 문제점이 제기되었다. 최근 Mn을 합금 물질로 사용한 안정적인 barrier 형성 공정이 보고 되고 있다. 하지만, barrier 형성을 하기 위해 300도 이상의 열처리 온도가 필요하고 열처리 시간 또한 긴 단점이 있다. 본 실험에서는 co-sputtering system을 사용하여 Cu-V 합금을 형성하였고, barrier를 자가 형성을 위해 300도에서 500도까지 열처리 온도를 변화시키며 1시간 동안 열처리를 실시하였다. Cu-V 공정 조건 확립을 위해 AFM, XRD, 4-point probe system을 이용하여 표면 거칠기, 결정성과 비저항을 평가하였다. Cu-V 박막 내 V의 함량은 V target의 plasma power density를 변화시켜 조절 하였으며 XPS를 통해 분석하였다. 열처리 후 시편의 단면을 TEM으로 분석하여 Cu-V 박막과 SiO2 사이에 interlayer가 형성된 것을 확인 하였으며 EDS를 이용한 element mapping을 통해 Cu-V 내 V의 거동과 interlayer의 성분을 확인하였다. PVD Cu-V 박막은 기판 온도에 큰 영향을 받았고, 200 도 이상에서는 Cu의 높은 표면에너지에 의한 agglomeration 현상으로 거친 표면을 가지는 박막이 형성되었다. 7.61 at.%의 V함량을 가지는 Cu-V 박막을 300도에서 1시간 열처리 한 결과 4.5 nm의 V based oxide interlayer가 형성된 것을 확인하였다. 열처리에 의해 Cu-V 박막 내 V은 SiO2와의 계면과 박막 표면으로 확산하며 oxide를 형성했으며 Cu-V 박막 내 V 함량은 줄어들었다. 300, 400, 500도에서 열처리 한 결과 동일 조성과 열처리 온도에서 Cu-Mn에 의해 형성된 interlayer의 두께 보다 두껍게 성장 했다. 이는 V의 oxide formation nergyrk Mn 보다 작으므로 SiO2와의 계면에서 산화막 형성이 쉽기 때문으로 판단된다. 또한, V+5 이온 반경이 Mn+2 이온 반경보다 작아 oxide 내부에서 확산이 용이하며 oxide 박막 내에 여기되는 전기장이 더 큰 산화수를 가지는 V의 경우 더 크기 때문으로 판단된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.256-256
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• 2012

Cu가 기존 배선물질인 Al을 대체함에 따라 resistance-capacitance delay와 electromigration (EM) 등의 문제들이 어느 정도 해결되었다. 그러나 지속적인 배선 폭의 감소로 배선의 저항 증가, EM 현상 강화 그리고 stability 악화 등의 문제가 지속적으로 야기되고 있다. 이를 해결하기 위한 방법으로 Cu alloy seed layer를 이용한 barrier 자가형성 공정에 대한 연구를 진행하였다. 이 공정은 Cu 합금을 seed layer로 사용하여 도금을 한 후 열처리를 통해 $SiO_2$와의 계면에서 barrier를 자가 형성시키는 공정이다. 이 공정은 매우 균일하고 얇은 barrier를 형성할 수 있고 별도의 barrier와 glue layer를 형성하지 않아 seed layer를 위한 공간을 추가로 확보할 수 있는 장점을 가지고 있다. 또한, via bottom에 barrier가 형성되지 않아 배선 전체 저항을 급격히 낮출 수 있다. 합금 물질로는 초기 Al이나 Mg에 대한 연구가 진행되었으나, 낮은 oxide formation energy로 인해 SiO2에 과도한 손상을 주는 문제점이 제기되었다. 최근 Mn을 합금 물질로 사용한 안정적인 barrier 형성 공정이 보고 되고 있다. 하지만, barrier 형성을 하기 위해 300도 이상의 열처리 온도가 필요하고 열처리 시간 또한 긴 단점이 있다. 본 실험에서는 co-sputtering system을 사용하여 Cu-V 합금을 형성하였고, barrier를 자가 형성을 위해 300도에서 500도까지 열처리 온도를 변화시키며 1시간 동안 열처리를 실시하였다. Cu-V 공정 조건 확립을 위해 AFM, XRD, 4-point probe system을 이용하여 표면 거칠기, 결정성과 비저항을 평가하였다. Cu-V 박막 내 V의 함량은 V target의 plasma power density를 변화시켜 조절 하였으며 XPS를 통해 분석하였다. 열처리 후 시편의 단면을 TEM으로 분석하여 Cu-V 박막과 $SiO_2$ 사이에 interlayer가 형성된 것을 확인 하였으며 EDS를 이용한 element mapping을 통해 Cu-V 내 V의 거동과 interlayer의 성분을 확인하였다. PVD Cu-V 박막은 기판 온도에 큰 영향을 받았고, 200도 이상에서는 Cu의 높은 표면에너지에 의한 agglomeration 현상으로 거친 표면을 가지는 박막이 형성되었다. 7.61 at.%의 V함량을 가지는 Cu-V 박막을 300도에서 1시간 열처리 한 결과 4.5 nm의 V based oxide interlayer가 형성된 것을 확인하였다. 열처리에 의해 Cu-V 박막 내 V은 $SiO_2$와의 계면과 박막 표면으로 확산하며 oxide를 형성했으며 Cu-V 박막 내 V 함량은 줄어들었다. 300, 400, 500도에서 열처리 한 결과 동일 조성과 열처리 온도에서 Cu-Mn에 의해 형성된 interlayer의 두께 보다 두껍게 성장했다. 이는 V의 oxide formation energy가 Mn 보다 작으므로 SiO2와의 계면에서 산화막 형성이 쉽기 때문으로 판단된다. 또한, $V^{+5}$이온 반경이 $Mn^{+2}$이온 반경보다 작아 oxide 내부에서 확산이 용이하며 oxide 박막 내에 여기되는 전기장이 더 큰 산화수를 가지는 V의 경우 더 크기 때문으로 판단된다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.10 no.6
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• pp.437-444
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• 2000

We investigated the effect of substrate temperature, chemical composition and post-deposition heat-treatment on the crystal structure and electrical transport of $La_{1-x}Sr_xMnO_{3-{\delta}}$(0.19${\leq}x{\leq}$0.31) thin films. As-prepared $La_{1-x}Sr_xMnO_{3-{\delta}}$ films grown at $500^{\circ}C$ by sputter techniques were found to have the pseudo-tetragonal system(a/c=0.97) and a highly preferential <001> orientation. The films were changed to be of the cubic system by post-deposition annealing at around $900^{\circ}C$. A main target of $La_{0.67}Sr_{0.33}MnO_3$ as well as auxliary targets of $La_{0.3}Sr_{0.7}MnO_3$ ceramics were co-sputtered to control the chemical composition of the film. The Sr content(x) of the film ranged from 0.19 to 0.31, depending on the number of the auxiliary target. When x increased from 0.19 to 0.31, the electrical resistivity of the film decreased and the transition temperature between metal and semiconductor shifted to higher temperature. With a magnetic field of 0.18 T, the magneto-resistance ratio (MR(%) = (${\rho}_o-{\rho}_H/{\rho}_H$) of the $La_{0.69}Sr_{0.31}MnO_3$ thin film was about 390%.

• The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
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• v.26 no.1
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• pp.101-112
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• 2015

II~VI compound semiconductors, $Zn_xCd_{1-x}S$ thin films have been synthesized onto indium-tin-oxide(ITO) coated glass substrates using thermal evaporation technique. The composition ratio x($0{\leq}x{\leq}1$) was varied to fabricate different kinds of $Zn_xCd_{1-x}S$ thin films including CdS(x=0) and ZnS(x=1) thin films. Then, the deposited thin films were thermally annealed at $400^{\circ}C$ to enhance their crystallinity. The chemical composition and electronic structure of films were investigated by using X-ray photoelectron spectroscopy(XPS). The optical energy gaps of the samples were determined by ultra violet-visible-near infrared(UV-Vis-NIR) spectroscopy and were found to vary in the range of 2.44 to 3.98 eV when x changes from 0 to 1. Finally, we measured the THz characteristics of the $Zn_xCd_{1-x}S$ thin films using THz-TDS(time domain spectroscopy) system to identify the capability for electronic and optical devices in THz region.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.9 no.11
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• pp.1083-1087
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• 1999

Microstructures and the gas-sensing characteristics of the $\textrm{SnO}_2$ thin films were studied, which were deposited at various conditions (rf power, sample temperature, $\textrm{O}_2$/Ar ratio) by the rf magnetron sputtering. As a result, six typical microstructures were derived, such as amorphous(A), amorphous mixed with polycrystalline grains (A+P), polycrystalline with random crystalographic orientation (P), fine columnar (FC), coarse columnar (CC) and Zone T (T) with dense fiberous structure. Typically, A, A+ P, and P structures were formed when no $\textrm{O}_2$ was added to the sputter gas, whereas FC, CC, and T structures were obtained when $\textrm{O}_2$ was added. The A structure formed at low rf power and low temperature, the A+P at high rf power and low temperature, and the P at high rf power and high temperature. The FC structure was obtained at low rf power and low temperature. the CC at low rf power and high temperature, and the T at high rf power and low temperature. Results of the gas-sensing test of the sensor chips fabricated from the typical films indicated that the fine columnar microstructure shows the highest sensitivity both at $300^{\circ}C$ and $400^{\circ}C$. It was proposed that this is due to the high specific surface area of the micro-columns.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.10 no.12
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• pp.812-818
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• 2000

We studied the effects of Ge preamorphization (PAM) on 0.25$\mu\textrm{m}$ Ti-salicide junctions using comparative study with As PAM. For each PAM schemes, ion implantations are performed at a dose of 2E14 ion/$\textrm{cm}^2$ and at 20keV energy using $^{75}$ /As+and GeF4 ion sources. Ge PAM showed better sheet resistance and within- wafer uniformity than those of As PAM at 0.257m line width of n +/p-well junctions. This attributes to enhanced C54-silicidation reaction and strong (040) preferred orientation of the C54-silicide due to minimized As presence at n+ junctions. At p+ junctions, comparable performance was obtained in Rs reduction at fine lines from both As and Ge PAM schemes. Junction leakage current (JLC) revels are below ~1E-14 A/$\mu\textrm{m}^{2}$ at area patterns for all process conditions, whereas no degradation in JLC is shown under Ge PAM condition even at edge- intensive patterns. Smooth $TiSi_2$ interface is observed by cross- section TEM (X- TEM), which supports minimized silicide agglomeration due to Ge PAM and low level of JLC. Both junction break- down voltage (JBV) and contact resistances are satisfactory at all process conditions.