• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.69-69
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• 2017

For several decades, industrial processes consume a huge amount of raw water for various objects that consequently results in the generation of large amounts of wastewater. There effluents are mainly treated by conventional technologies such are aerobic, anaerobic treatment and chemical coagulation. But, there processes are not suitable for eliminating all hazardous chemical compounds form wastewater and generate a large amount of toxic sludge. Therefore, other processes have been studied and applied together with these techniques to enhance purification results. These techniques include photocatalysis, absorption, advanced oxidation processes, and ozonation, but also have their own drawbacks. In recent years, electrochemical techniques have received attention as wastewater treatment process that show higher purification results and low toxic sludge. There are many kinds of electrode materials for electrochemical process, among them, boron doped diamond (BDD) attracts attention due to good chemical and electrochemical stability, long lifetime and wide potential window that necessary properties for anode electrode. So, there are many researches about high quality BDD, among them, researches are focused BDD on Si substrate. But, Si substrate is hard to apply electrode application due to the brittleness and low life time. And other substrates are also not suitable for wastewater treatment electrode due to high cost. To solve these problems, Ti has been candidate as substrate in consideration of cost and properties. But there are critical issues about adhesion that must be overcome to apply Ti as substrate. In this study, to overcome this problem, TiN interlayer is introduced between BDD and Ti substrate. TiN has higher electrical and thermal conductivity, melting point, and similar crystalline structure with diamond. The TiN interlayer was deposited by reactive DC magnetron sputtering (DCMS) with thickness of 50 nm, $1{\mu}m$. The microstructure of BDD films with TiN interlayer were estimated by FE-SEM and XRD. There are no significant differences in surface grain size despite of various interlayer. In wastewater treatment results, the BDD electrode with TiN (50nm) showed the highest electrolysis speed at livestock wastewater treatment experiments. It is thought to be that TiN with thickness of 50 nm successfully suppressed formation of TiC that harmful to adhesion. And TiN with thickness of $1{\mu}m$ cannot suppress TiC formation.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.11a
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• pp.399-399
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• 2009

CIS계 화합물 태양전지는 높은 광흡수계수와 열적 안정성 및 Ga 조성 조절을 통한 밴드갭 조절이 용이해 고효율 박막 태양전지로 각광 받고 있다. CIS 태양전지의 광 흡수층 제조 방법으로는 여러 가지 방법이 있지만 본 연구에서는 가장 높은 에너지 변환 효율을 달성한 Co-Evaporation 방법을 사용하기로 하였다. 미국의 NREL의 경우 Co-Evaporation 방법을 사용해 20%의 에너지 변환 효율을 달성한 바가 있다. 하지만 이러한 효율의 태양전지는 실험실에서 연구용으로 제작한 아주 작은 면적으로 태양전지 양산화에 그대로 적용하기는 힘들다. 따라서 CIGS 태양전지의 양산화 적용을 위해 대면적화가 필수적이다. 본 연구에서는 기존의 3 stage 방식을 이용해 광흡수층을 증착하여 최적화 조건을 연구하였다. 또한 기판의 면적 증가에 따라 효율과 Voc, Jsc, F.F가 얼마나 감소하는지 실험하여 보았다. 기판은 soda lime glass를 사용 하였으며 후면 전극으로 약$1{\mu}m$ 두께의 Mo를 DC Supptering 방법을 이용해 증착하였다. 다음으로 약 $2{\mu}m$이상의 광흡수층을 Co-Evaporation 방법을 이용하여 증착 하였으며 buffer층으로는 약 50nm의 CdS층을 CBD방법을 이용하여 제조 하였다. TCO층으로 약 50nm의 i-ZnO와 약 450nm의 Al-ZnO를 RF Sputtering 방법을 이용하여 증착 하였다. 마지막으로 앞면 전극으로 약 $3{\mu}m$의 Al을 Thermal Evaporation 방법으로 증착하였다. 태양전지 소자의 면적은 $0.49cm^2$, $25cm^2$, $100cm^2$로 각각 면적을 달리하며 효율을 비교 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2000.02a
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• pp.106-106
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• 2000

반도체 소자가 미세화 됨에 따라 게이트 유전막으로 사용되는 SiO2의 박막화가 요구되나, boron penetration에 의한 Vt shift, 게이트 누설전류, 다결정 실리콘 게이트의 depletion effect 그리고 quantum mechanical effect 때문에 ~20 급에서 한계를 나타내고 있다. 이에 0.1$\mu\textrm{m}$이상의 design rule을 갖는 logic이나 memory 소자에서 요구되어지는 ~10 급 게이트 산화막은 SiO2(K=3.9)를 대신하여 고유전율을 갖는 재료의 채택이 필수 불가결하게 되었다. 고유전 박막 재료를 사용하면, 두께를 두껍게 해도 동일한 inversion 특성이 유지되고 carrier tunneling 이 덜하여 등가 산화막의 두께를 줄일 수 있다. 이러한 고유전박막 재료중 가장 활발히 연구되고 있는 재료는 Ta2O5, Al2O3, STO 그리고 BST 등이 있으나 Ta2O5, STO, BST 등은 실리콘 기판과 직접 반응을 한다는 문제를 가지고 있으며, Al2O3는 유전율이 낮의 재료가 최근 주목받고 있다. 본 실험에서는 ZrO2, HfO2 또는 그 silicates 등의 재료가 최근 주목 받고 있다. 본 실험에서는 ZrO2 박막의 증착조건에 따른 물리적, 전기적 특성 변화에 대하여 연구하였다. RCA 방식으로 세정한 P-type (100) 실리콘 기판위에 reactive DC sputtering 방법으로 압력 5mtorr, power 100~400W, 기판온도는 100-50$0^{\circ}C$로 변화시켜 ZrO2 박막을 증착한 후 산소와 아르곤 분위기에서 400-80$0^{\circ}C$, 10-120min으로 열처리하였다. 증착직후의 시편들과 열처리한 ZrO2 박막의 미세구조와 전기적 특성 변화를 관찰하였다. 우선 굴절율(RI)를 이용해 ZrO2 박막의 밀도를 예측하여 power와 기판온도에 따라 이론값 2.0-2.2 에 근접한 구조를 얻은 후 XRD, XPS, AFM, 그리고 TEM을 사용하여 ZrO2 박막의 chemical bonding, surface roughness 그리고 interfacial layer의 특성을 관찰하였다. 그리고 C-V, I-V measurement를 이용해 capacitance, 유전율, 누설전류 등의 전기적 특성을 관찰해 최적 조건을 설정하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.52.2-52.2
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• 2011

본 연구의 목적은 CIGS 태양전지의 두 가지 TCO층 중 AZO를 제외한 intrinsic ZnO의 전자빔 처리 영향에 대한 특성 분석을 하고자 함이다. 또한 추후 CIGS 태양전지를 제조하여 적용 시 전자빔 처리 전후의 특성이 어떻게 변하는지를 알아보기 위한 사전 실험이다. Intrinsic ZnO는 RF magnetron sputter 를 이용하여 약 100nm의 두께로 증착 하였다. 이때 공정 압력을 변수로 RF power는 80W로 설정 하였으며 Ar 분압은 10mtorr, 5mtorr, 1mtorr로 각각 달리 하며 증착 하였다. 이후 전자빔 처리를 위해 각각의 시편에 Argon flow 7sccm 상태에서 DC power 3kW, RF power 300W의 세기로 전자빔 처리를 실시 하였다. 전자빔 처리에 따른 전기적, 구조적 특성을 분석하기위해 Hall measurement와 SEM, XRD, UV-vis spectroscopy을 사용하였다. 먼저 Hall measurement 측정을 통한 전기적 분석 결과 비저항이 무한대에서 약 $40m{\Omega}{\cdot}cm$로 감소된 결과를 도출 할 수 있었으며, $2{\sim}3.4{\times}10^{18}/cm^3$ 이상의 carrier density 가 측정 되었다. UV-vis spectroscopy를 이용한 투과도 측정결과 모든 시편에서 Band gap이 감소하는 결과를 보였다. SEM, XRD를 이용한 분석결과 결정성 및 grain의 크기가 증가하는 결과를 얻을 수 있었다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.1 no.1
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• pp.17-22
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• 1991

Tantalum thin films were deposited by DC sputtering on heavily doped single Si substrates. These substrates were treated by means of a rapid thermal annealing (RTA) under Ar atmosphere for various temperatures($600-1100^{\circ}C$). The silicide formation and the impurities behavior in the substrate are studied by means of XRD, SEM, four-point probe, HP4145, and SIMS. The formation of $TaSi_2$ started at $800^{\circ}C$ for all kinds of impurities and the entire Tantalum thin metal films were transformed into $TaSi_2$ above $1000^{\circ}C$ Also the contact resistance for $TaSi_2/P^+$ region had a low value; $22{\Omega}$, at contact site of $0.9{\times}0.9(\mu\textrm{m^2}$), and implanted impurities were diffused out into the $TaSi_2$ for rapid thermal annealing.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.13 no.6
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• pp.369-373
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• 2003

Magneto-optic Kerr Effect(MOKE), AFM and magnetoresistance measurements have been carried out on as-deposited and annealed Magnetic Tunnel Junctions(MTJs) with junction sizes 180, 250, 320 and 380 $\mu\textrm{m}$ in order to investigate the correlation among interlayer exchange coupling, surface roughness and junction size. Relatively irregular variations of coercivity $H_{c}$ (∼17.5 Oe) and interlayer exchange coupling $H_{E}$ (∼17.5 Oe) are observed over the junction in as-deposited sample prepared by DC magnetron sputtering. After annealing at $200^{\circ}C$, $H_{c}$ decreases to 15 Oe, while $H_{ E}$ increases to 20 Oe with smooth local variation. $H_{E}$ shows very good correlation with surface roughness across the junction in agreement with Neel's orange peel coupling. The increasing slope per $\mu\textrm{m}$ of normalized $H_{c}$ and $H_{E}$ are same near junction edge along free-layer direction irrespective of junction size, giving relatively uniform $H_{c}$ and $H_{ E}$ for wider junction size. Thickness profiles of the junctions measured with $\alpha$-step show increasingly flat top surface for larger junctions, indicating better uniformity for large. junctions in agreement with the normalized$ H_{c}$ and H$/_{E}$ curves. TMR ratios also increase with increasing junction size, indicating improvement for larger uniform junctions.

• Journal of the Korean institute of surface engineering
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• v.43 no.5
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• pp.238-242
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• 2010

In the present work, the influence of oxide on the Cr-Si-N coatings was investigated for the Cr-Si-O-N coatings on AISI 304 and Si wafer deposited by hybrid system, which combines the DC magnetron sputtering technique and arc ion plating (AIP) using Cr and Si target in an $Ar/N_2/O_2$ gaseous mixture. As the O content in the Cr-Si-N coatings increased, the diffraction patterns of the Cr-Si-O-N coatings showed CrN and $Cr_2O_3$ phases. However, as the O content increased to 28.8 at.%, diffraction peak of $Cr_2O_3$ was disappeared in the Cr-Si-O-N coating. The $d_{200}$ value was decreased with increasing of O content. The average grain size increased from about 40 nm to 65 nm as the O content increased. The maximum micro-hardness of the Cr-Si-O-N coating was obtained 4507 Hk at the O content of 24.8 at.%. The average friction coefficient of the Cr-Si-O-N coatings was gradually decreased by increasing the O content and the average friction coefficient decreased from 0.37 to 0.25 by increasing the O content. These results indicated that amorphous phase was increased in the Cr-Si-O-N coatings by increasing of O content.

• Journal of the Korean institute of surface engineering
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• v.53 no.3
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• pp.104-108
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• 2020

ZnO single layer films (100 nm thick) and Au intermediated ZnO films (ZnO/Au/ZnO; ZAZ) were deposited on the glass substrate by RF and DC magnetron sputtering at room temperature and then the influence of the Au interlayer on the electrical and optical properties of the films were investigated. ZnO thin films show the visible transmittance of 90.3 % and sheet resistance of 63.2×10⁸ Ω/□. In ZAZ films, as Au interlayer thickness increased from 6 to 10 nm, the sheet resistance decreased from 58.3×10⁸ to 48.6 Ω/□, and the visible transmittance decreased from 84.2 to 73.9 %. From the observed results, it can be concluded that the intermediate Au thin film enhances the opto-electrical performance of ZnO films without intentional substrate heating.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2002.04a
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• pp.3-6
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• 2002

Effect of Ag additive element on microstructure of $Fe_{87-x}Zr_7B_6Ag_x$, magnetic thin films on Si(001) substrates has been investigated using Transmission Electron Microscopy(TEM) and X-ray Diffraction(XRD). All samples with additive Ag element were made by DC-sputtering and subjected to annealing treatments of $300^{\circ}C{\siim}600^{\circ}C$ for 1 hr. TEM and XRD showed that perfectly amorphous state in Ag-free Fe-based films was observed in as-deposited condition. The as-deposited Fe-based films with the presence of Ag constituent have a mixture of Fe-based amorphous and nano-sized Ag crystalline phases. In this case, additive element, Ag was soluted into Fe-based matrix. With the increase in additive element, Ag, insoluble nano-crystalline Ag particles were dispersed in the Fe-based amorphous matrix. Crystallization of Fe-based amorphous phase in the matrix of $Fe_{82}Zr_7B_6Ag_5$ thin films occurred at an annealing temperature of $400^{\circ}C$. Upon annealing, the amorphous-Ag crystalline state of Fe-Zr-B-Ag films was transformed into the mixture of Ag crystalline phase + Fe-based amorphous phase + ${\alpha}$-Fe cluster followed by the crystallization process of ${\alpha}$-Fe nanocrystalline + Ag crystalline phases.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.394-394
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• 2011

급속한 산업의 발달은 심각한 환경오염 및 에너지 문제를 가져왔다. 이를 해결하기 위하여 무한한 에너지원인 태양에너지를 원천으로 하는 친환경 정화소재로서의 광촉매(photocatalyst)를 통하여 인류의 에너지를 확보하는 것에 대한 관심이 급격하게 증가하고 있는 추세이다. 현재 광촉매로 가장 많이 사용되는 $TiO_2$의 경우 뛰어난 광활성과 저렴한 가격, 광 안정성, 화학적 안정성을 가짐에도 불구하고, 3.2 eV라는 상대적으로 넓은 band gap을 가지기 때문에 약 386 nm보다 짧은 파장을 갖는 자외선만 흡수할 수 있다. 이로 인한 가시광 응답성의 부재를 해결하기 위해 수십년간 많은 연구가 진행되어 왔다. 따라서 본 연구에서는 ICP assisted pulsed DC reactive magnetron sputtering을 이용하여 $TiO_2$를 기반으로 하면서 가시광영역의 빛을 흡수하여 높은 효율을 얻을 수 있도록 Nitrogen doping, Low band gap semi-conductor sensitization 등의 방법을 사용하여 광촉매를 제작하였다. 시료의 chemical state와 crystallinity를 확인하기 위하여 X-ray photoelectron spectroscopy와 X-ray diffraction method를 이용하여 분석을 수행하였으며, 이러한 공정을 통해 제작된 $TiO_2$기반 광촉매의 가시광 응답성을 확인하기 위하여 UV/Vis 스펙트럼을 측정하였다. 또한 물 분해 장치(water splitting device)를 제작하여 수소와 산소 생성시 흐르는 전류를 측정하여 광특성을 평가하였다.