• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.351-352
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• 2011

그래핀(Graphene)은 2차원 평면구조의 $sp^2$ 탄소 결합으로 이루어진 물질이다. 일반적으로 그래핀은 탄소 원자 한층 정도의 얇은 두께를 가지면서 강철의 100배 이상 높은 강도, 다이아몬드보다 2배 이상 뛰어난 열 전도성, 그리고 규소보다 100배 이상 빠른 전자이동도 등의 매우 우수한 특성을 지닌다. 그래핀을 합성하거나 얻는 방법에는, 기계적 박리법(Micro mechanical exfoliation), 산화흑연(graphite oxide)을 이용한 reduced graphene oxide(RGO)방법과 탄화 규소(SiC)를 이용한 epitaxial growth 방법 등이 있지만, 대 면적화가 어렵거나 구조적 결함이 큰 문제점이 있다. 반면, 탄화수소(hydrocarbon)를 탄소 공급원으로 하는 열화학 기상 증착법(Thermal chemical vapor deposition, TCVD)은 구조적 결함이 상대적으로 적으면서 대 면적화가 가능하다는 이점 때문에 최근 가장 많이 이용되고 있는 방법이다. TCVD를 이용, 니켈, 몰리브덴, 금, 코발트 등의 금속에서 그래핀 합성연구가 보고되었지만, 대부분 수 층(fewlayer)의 그래핀이 합성되었다. 하지만, 구리 촉매를 이용하는 것이 단층 그래핀 합성에 매우 효율적이라는 연구결과가 보고되었다. 구리의 경우, 낮은 탄소융해도(solubility of carbon) 때문에 표면에서 self limiting 과정을 통하여 단층 그래핀이 합성된다. 그러나 단층 그래핀 일지라도 면저항(sheet resistance)이 매우 높고, 이론적 계산값에 비해 전자이동도(electron mobility)가 낮게 측정된다. 이러한 원인은 구조적 결함에서 기인된 것으로써 산업으로의 응용을 어렵게 만들기 때문에 양질의 단층 그래핀 합성연구는 필수적이다[1,2]. 본 연구에서는 TCVD를 이용하여 구리 포일(25 ${\mu}m$, Alfa Aeser) 위에 메탄가스를 탄소공급원으로 하여 수소를 함께 주입하고, 메탄가스의 양과 합성시간, 열처리 시간을 조절하면서 균일한 단층 그래핀을 합성하였다. 합성된 그래핀을 $SiO_2$ (300 nm)기판위에 전사(transfer)후 라만 분광법(raman spectroscopy)과 광학 현미경(optical microscope)을 통하여 분석하였다. 그 결과, 열처리 시간이 증가할수록 촉매로 사용된 구리 포일의 grain size가 커짐을 확인하였으며, 구리 포일 위에 합성된 그래핀의 grain size는, 구리 포일의 grain size에 의존하여 커짐을 확인하였다. 또한 동일한 grain 내의 그래핀은 균일한 층으로 합성되었다. 이는 기계적 박리법, RGO 방법, epitaxial growth 방법으로 얻은 그래핀과 비교하여 매우 뛰어난 결정성을 지님이 확인되었다. 본 연구를 통하여 면적이 넓으면서도 결정성이 매우 뛰어난 양질의 단층 그래핀 합성 방법을 확립하였다.

• 한국재료학회지
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• 제13권6호
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• pp.347-351
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• 2003

II-Ⅵ ZnO compound semiconductor thin films were grown on $\alpha$-Al$_2$O$_3$(0001) single crystal substrate by radical beam assisted molecular beam epitaxy and the optical properties were investigated. Zn(6N) was evaporated using Knudsen cell and O radical was assisted at the partial pressure of 1$\times$10$^{4}$ Torr and radical beam source of 250-450 W RF power. In $\theta$-2$\theta$ x-ray diffraction analysis, ZnO thin film with 500 nm thickness showed only ZnO(0002)and ZnO(0004) peaks is believed to be well grown along c-axis orientation. Photoluminescence (PL) measurement using He-Cd ($\lambda$=325 nm) laser is obtained in the temperature range of 9 K-300 K. At 9 K and 300 K, only near band edge (NBE) is observed and the FWHM's of PL peak of the ZnO deposited at 450 RF power are 45 meV and 145 meV respectively. From no observation of any weak deep level peak even at room temperature PL, the ZnO grains are regarded to contain very low defect density and impurity to cause the deep-level defects. The peak position of free exciton showed slightly red-shift as temperature was increased, and from this result the binding energy of free exciton can be experimentally determined as much as $58\pm$0.5 meV, which is very closed to that of ZnO bulk. By van der Pauw 4-point probe measurement, the grown ZnO is proved to be n-type with the electron concentration($n_{e}$ ) $1.69$\times$10^{18}$$cm^3$, mobility($\mu$) $-12.3\textrm{cm}^2$/Vㆍs, and resistivity($\rho$) 0.30 $\Omega$$\cdot$cm.

• 공업화학
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• 제17권6호
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• pp.591-596
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• 2006

본 연구에서는 자기장 하에서 증착 후 열처리된 NPD (4,4'-bis-[N-(1-napthyl)-N-phenyl-amino]biphenyl)박막의 토폴로지와 분자배열을 관찰하였다. NPD는 진공에서 열 증발법을 통하여 증착되었다. 분자 배열이 잘 되어진 유기/금속필름은 2전류밀도와 발광효율 같은 소자의 특성을 향상시키는 것이 특히 중요하다. 원자탐침현미경(AFM) 및 X선 회절 분석기(XRD)의 분석결과는 토폴로지와 NPD필름의 구조적 배열을 특성화하는데 사용되었다. 멀티소스미터는 ITO/NPD/Al 소자의 전류-전압 특성을 측정하는데 사용되었다. XRD 결과에 따르면 자기장 하에서 증착된 NPD 박막은 분자배열이 관찰되지 않았으나, $130^{\circ}C$에서 후(後)열처리한 NPD 박막에서는 고른 분자배열을 확인할 수 있었다. AFM 이미지에 따르면, 자기장 하에서 증착된 NPD 박막은 자기장 없이 증착된 박막보다 더 매끄러운 표면을 가졌다. NPD의 전류-전압 특성은 고른 분자 배열을 가진 NPD 필름의 더 높아진 전자이동도로 인해 향상되었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권1호
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• pp.112-117
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• 2012

나노기술의 발전과 함께 나노물질을 포함한 소비재가 대중화되고 있다. 그러나 지난 10여년간 조심스럽게 제기되고 있는 나노물질의 잠재적 위해성으로 인해, 나노제품 사용을 불안해하고 있다. 특히 나노제품을 직접 취급하는 생산시설(연구소 및 업체)의 작업자는 직접적인 인체 노출을 초래하게 된다. 따라서 이들에 대한 인체 및 환경 노출 안전관리를 위하여, 직접적인 노출평가가 필요하다. 본 연구에서는 기상 및 액상 반응을 통해 나노물질을 생산하는 두 곳의 업체를 현장 방문하여 나노물질의 주요 노출대상 공정과 노출원을 파악하고 SMPS를 이용한 실시간 현장 모니터링을 실시하였다. 분석 결과, 액상 공정도 기상으로의 나노입자 노출이 심각하게 발생하고 있음을 확인하였다. 가장 문제가 되는 점은 나노물질의 잠재적인 위해성에 관한 인식의 부족으로 제대로 된 방호활동을 못하고 있다는 점이다. 따라서 보다 다양한 나노물질 취급 시설에 대한 환경노출 평가가 필요하고 이를 바탕으로 한 나노물질 취급 안전관리 방법이 제시되어야 한다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제17권3호
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• pp.239-248
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• 2006

본 논문에서는 pHEMT(pseudo-morphic High Electron Mobility Transistor)로 구성된 저잡음 증폭기 MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit)를 이용하여 극저온에서 동작하는 전파 망원경 수신기 전단부용 22 GH2 대역 저잡음 증폭기 모듈을 설계, 제작하였다. pHEMT MMIC 선정에는, 극저온에서의 동작이 입증된 pHEMT 공정을 사용하여 제작된 저잡음 증폭기 MMIC를 선택하였다. 선정된 2개의 MMIC는 박막(thin film) 세라믹 기판에 장착하여 모듈화 하였다. 모듈화 시 하우징(housing)과 캐리어(carrier) 사이의 간극을 제거하고 전파 흡수체를 사용하여 불필요한 구조에 의한 발진을 제거하였다. 또한 커넥터와 기판 사이의 부정합으로 나타나는 잡음 및 이득의 열화를 리본 조정을 통해 개선시켜 상온에서 최적의 성능을 가지도록 했다. 제작된 증폭기 모듈은 상온에서 $21.5{\sim}23.5GHz$ 대역 내 이득 $35dB{\pm}1dB$, 잡음지수 $2.37{\sim}2.57dB$를 보였다. 제작된 증폭기는 헬륨 냉각기를 이용하여 $15^{\circ}K$로 냉각 후 측정 결과, 대역 내에서 이득 35 dB 이상, 잡음온도 $28{\sim}37^{\circ}K$를 얻었다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제27권1호
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• pp.76-79
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• 2016

본 논문에서는 ETRI에서 개발된 50 W GaN-on-SiC HEMT 소자를 이용하여 X-band에서 동작하는 50 W 펄스 전력증폭기의 개발 결과를 정리하였다. 제작된 50 W GaN HEMT 소자는 $0.25{\mu}m$의 게이트 길이를 갖고, 총 게이트 폭은 12 mm인 소자이다. 펄스 전력증폭기는 9.2~9.5 GHz 주파수 대역에서 50 W의 출력전력과 6 dB의 전력이득 특성을 나타내었다. 전력소자의 전력밀도는 4.16 W/mm이다. 제작된 GaN-on-SiC HEMT 소자와 전력증폭기는 X-대역 레이더 시스템 등 다양한 응용분야에 적용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국재료학회지
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• 제23권3호
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• pp.155-160
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• 2013

ZnO thin films co-doped with Mg and Ga (MxGyZzO, x + y + z = 1, x = 0.05, y = 0.02 and z = 0.93) were prepared on glass substrates by RF magnetron sputtering with different sputtering powers ranging from 100W to 200W at a substrate temperature of $350^{\circ}C$. The effects of the sputtering power on the structural, morphological, electrical, and optical properties of MGZO thin films were investigated. The X-ray diffraction patterns showed that all the MGZO thin films were grown as a hexagonal wurtzite phase with the preferred orientation on the c-axis without secondary phases such as MgO, $Ga_2O_3$, or $ZnGa_2O_4$. The intensity of the diffraction peak from the (0002) plane of the MGZO thin films was enhanced as the sputtering power increased. The (0002) peak positions of the MGZO thin films was shifted toward, a high diffraction angle as the sputtering power increased. Cross-sectional field emission scanning electron microscopy images of the MGZO thin films showed that all of these films had a columnar structure and their thickness increased with an increase in the sputtering power. MGZO thin film deposited at the sputtering power of 200W showed the best electrical characteristics in terms of the carrier concentration ($4.71{\times}10^{20}cm^{-3}$), charge carrier mobility ($10.2cm^2V^{-1}s^{-1}$) and a minimum resistivity ($1.3{\times}10^{-3}{\Omega}cm$). A UV-visible spectroscopy assessment showed that the MGZO thin films had high transmittance of more than 80 % in the visible region and that the absorption edges of MGZO thin films were very sharp and shifted toward the higher wavelength side, from 270 nm to 340 nm, with an increase in the sputtering power. The band-gap energy of MGZO thin films was widened from 3.74 eV to 3.92 eV with the change in the sputtering power.

• 한국재료학회지
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• 제9권11호
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• pp.1129-1136
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• 1999

TEMAT precursor를 사용하여 다양한 증착 조건으로 ICP-CVD 방법으로 Si(100) 기판 위에 TiN 박막을 형성하였다. 형성된 TiN 박막의 결정상, 미세구조, 그리고 전기적 특성은 XRD, XPS, HRTEM, 그리고 전기적 측정으로 특성을 조사하였다. BI 구조를 갖는 다결정 TiN 박막은 기판의 온도가 $200^{\circ}C$ 이상의 온도에서 형성되었다. TiN(111) 박막은 기판의 온도가 $300^{\circ}C$에서 TEMAT, $\textrm{N}_{2}$, 그리고 Ar 가스의 유량이 10, 5, 그리고 5sccm으로 반응로에 주입할 때 형성되었다. TiN/Si(100) 계면은 TiN과 $\textrm{SiO}_2$사이에 계면반응이 없었으며 평탄하였다. 기판의 온도가 $500^{\circ}C$에서 형성된 TiN 박막의 비저항, carrier 농도와 이동도는 21 $\mu\Omega$cm, 9.5$\times\textrm{10}^{18}\textrm{cm}^{-3}$와 $462.6\textrm{cm}^{2}$/Vs으로 주어졌다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.423-423
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• 2013

3~5 족 반도체 물질인 phosphorus 화합물 중 대표적인 InAlP 삼종화합물은 작은 굴절률, 큰 밴드갭, GaAs와 lattice 일치 때문에 큰 주목을 받고 있고, p-type high electron mobility transistors(p-HEMT), laser diodes 등의 고속 전자소자 및 광전 소자에 응용이 가능한 매우 중요한 물질이다. 최적의 소자 응용기술을 위해서는, 정확한 광물성 연구가 수행되어야 하지만 InxAl1-xP 화합물에 대한 유전율 함수 및 전자전이점 등의 연구는 미흡한 실정이다. 이에 본 연구에서는 1.5~6.0 eV 에너지 영역에서 각기 다른 In 조성비를 갖는 InxAl1-xP 화합물의 가유전율 함수 ${\varepsilon}={\varepsilon}_1+i{\varepsilon}_2$와 전자전이점 데이터를 보고한다. GaAs 기판 위에 molecular beam epitaxy (MBE)를 이용하여 InxAl1-xP (x=0.000, 0.186, 0.310, 0.475, 0.715, 0.831, 1.000) 박막을 성장하였고 타원편광분석기를 이용하여 유전율 함수를 측정하였다. 또한 실시간 화학적 에칭을 통하여 시료 표면에 자연산화막을 제거함으로써 순수한 InAlP의 유전율 함수를 측정할 수 있었고, 측정된 유전율 함수를 이차미분하여 In 조성비에 따른 전자전이점을 얻을 수 있었다. 얻어진 전자전이점 값을 이용하여 linear augmented Slater-type orbital method (LASTO) 를 통해 이론적 전자 밴드 구조 계산을 하였고, 이를 바탕으로 $E_0$, $E_1$, $E_2$ 전이점 지역의 여러 전자전이점($E_1$, $E_1+{\Delta}_1$, $E_0'$, $E_0'+{\Delta}_0'$, $E_2$, $E_2'$)의 특성을 정의할 수 있었고, $E_0'$과 $E_2$ 전이점의 에너지 값이 In 조성비가 증가함에 따라 서로 교차함을 발견할 수 있었다. 타원 편광 분석법을 이용한 유전율 함수 및 전자전이점 연구는 InAlP의 광학적 데이터베이스를 확보하는 성과와 더불어 새로운 디바이스 기술 및 광통신 산업에도 유용한 정보가 될 것이다.

• 대한전자공학회논문지
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• 제16권4호
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• pp.36-46
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• 1979

본 연구에서는 N -채널 실리콘 게이트 제작기술에 의하여 일련의 크기를 가지는 커페시터와 트렌지스터들이 제작되었다. 그 결과 다양한 이온 주입 조걸, 즉 B 의 경우 에너지 30keV∼60keV와 도오스 3 × 10 ~ 5 × 10 개/㎠ 그리고 P 의 경우 에너지 1001keV∼ 175keV와 4 ×10 ~ 7×11개/㎠ 도오스 영역에서 이들에 대한 D.C. 인자들의 측정치들이 이론적인 계산치들과 비상, 분석되어 있다. 이 D.C. 인자들에는 threshold전압, 공핍층의 폭, 게이트 산화물 두께, 표면상태, 가동 하전입자 밀도, 전자의 이동도 그리고 마지막으로 누설전류가 있는데, 이중 실제 MOS의 제작에 있어서 특허 중요한 threshold전압에 있어서는, 커어브트레이서와 C - V plot을 통하여 측정된 값들이 실제 재산에서 이용된 SUPREM II 컴퓨우터 프로그램에 의한 결과와 훌륭히 접근하고 있다. 그 밖에 여기나온 D.C.인자들 중에서 도오핑 수준은 기판의 역 게이트 바이어스에서 threshold전압들로 부터 계산된 것이고, 역전도는 정의된 subthreshold 기울기로 부터 추산된 것임을 밝혀 둔다. 마지막으로 이와같은 D. C. 시험 결과들을 종합적으로 평가해 볼 때 만들어진 커페시터와 트렌지스터들이 N -채널 MOS I. C. 기억소자용으로 적합함을 보여주고 있다.