• 한국결정성장학회지
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• 제33권2호
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• pp.83-90
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• 2023

최근 전력반도체 소재로 관심을 가지는 Ga₂O₃의 β-상은 열역학적으로 가장 안정한 상을 가지며 4.8~4.9 eV의 넓은 밴드갭과 8 MV/cm의 높은 절연파괴전압을 갖는다. 이러한 우수한 물리적 특성으로 인해 전력반도체 소재로 많은 주목을 받고 있다. β-Ga₂O₃는 SiC 및 GaN의 소재와는 다르게 액상이 존재하기 때문에 액상 성장법으로 단결정 성장이 가능하다. 하지만 성장한 순수 β-Ga₂O₃ 단결정은 전력 소자에 적용하기에는 낮은 전도성으로 인해 의도적으로 제어된 도핑 기술이 필요하며 도핑 특성에 관한 연구가 매우 중요하다. 이 연구에서는 Ga₂O₃ 분말과 SnO₂ 분말의 몰 비율을 다르게 첨가하여 Un-doped, Sn 0.05 mol%, Sn 0.1mol%, Sn 1.5 mol%, Sn 2 mol%, Sn 3 mol%의 혼합분말을 제조하여 EFG(Edge-defined Film-fed Growth) 방법으로 β-Ga₂O₃ 단결정을 성장시켰다. 성장된 β-Ga₂O₃ 단결정의 Sn dopant 함량에 따른 결정 품질 및 광학적, 전기적 특성 변화를 분석하였으며 Sn 도핑에 따른 특성 변화를 광범위하게 연구하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제8권3호
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• pp.478-486
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• 1998

$CaCO_3,\;LaO_3,\;Nd_2O_3\;TiO_2의 혼합물을 1673K에서 소결하여 마이크로파 유전체 세라믹스재료로 응용이 가능한 (1-x)$CaTiO_3-x(La_{1/3}Nd_{1/3}TiO_3\;(0\letextrm x\le0.8)$계를 합성하였다. (1-x))$CaTiO_3-x(La_{1/3}Nd_{1/3}TiO_3\;(0\lex\le0.8)$계의 격자 정수는 x가 증가함에 따라 증가하였다. XRD의 Rietveld profile-analysis를 통하여 (1-x))$CaTiO_3-x(La_{1/3}Nd_{1/3}TiO_3\;(0\le \textrm {x} \le0.8)$계의 결정구조를 해석하였다. $0\le \textrm {x}\le0.8$의 모든 영역에서 양이온 $La^{3+},Nd^{3+}$는 $Ca^{2+}$ 자리에 점유하였다. x=0.6까지는 $CaTiO_3$와 같은 공간군 Pnma를 그대로 유지하였으며, x가 증가함에 $TiO_6$의 비틀림과 변형은 점차 감소하였다. x=0.8에서는 새로운 공간군 $Pmn2_1$으로 결정구조의 변화를 보였다. (1-x)$CaTiO_3-x(La_{1/3}Nd_{1/3}TiO_3\;(0\le \textrm {x}\le0.8)$계의 비유전율($\epsilon$r)은 x가 증가함에 따라 지수 함수적으로 감소하였다. 공진 주파수의 온도계수($\tau_f$)는 x=0.6까지 증가함에 따라 감소하였으나 x=0.8에서는 결정구조의 변화와 더불어 다시 증가하였다. Q.$\tau_f$값은 x=0.2에서는 13800(GHz)을 나타낸 후 0$0.4\le \textrm {x}\le0.8$ 영역에서는 2000 (GHz)의 매우 낮은 값을 나타내었다.

• 전기전자학회논문지
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• 제22권1호
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• pp.180-184
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• 2018

산화갈륨 ($Ga_2O_3$)과 탄화규소 (SiC)는 넓은 밴드 갭 ($Ga_2O_3-4.8{\sim}4.9eV$, SiC-3.3 eV)과 높은 임계전압을 갖는 물질로서 높은 항복 전압을 허용한다. 수직 DMOSFET 수평구조에 비해 높은 항복전압 특성을 갖기 때문에 고전압 전력소자에 많이 적용되는 구조이다. 본 연구에서는 2차원 소자 시뮬레이션 (2D-Simulation)을 사용하여 $Ga_2O_3$와 4H-SiC 수직 DMOSFET의 구조를 설계하였으며, 항복전압과 저항이 갖는 trade-off에 관한 파라미터를 분석하여 최적화 설계하였다. 그 결과, 제안된 4H-SiC와 $Ga_2O_3$ 수직 DMOSFET구조는 각각 ~1380 V 및 ~1420 V의 항복 전압을 가지며, 낮은 게이트 전압에서의 $Ga_2O_3-DMOSFET$이 보다 낮은 온-저항을 갖고 있지만, 게이트 전압이 높으면 4H-SiC-DMOSFET가 보다 낮은 온-저항을 갖을 수 있음을 확인하였다. 따라서 적절한 구조와 gate 전압 rating에 따라 소자 구조 및 gate dielectric등에 대한 심화 연구가 요구될 것으로 판단된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.251-252
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• 2012

Recently, the growing interest in organic microelectronic devices including OLEDs has led to an increasing amount of research into their many potential applications in the area of flexible electronic devices based on plastic substrates. However, these organic devices require a gas barrier coating to prevent the permeation of water and oxygen because organic materials are highly susceptible to water and oxygen. In particular, high efficiency OLEDs require an extremely low Water Vapor Transition Rate (WVTR) of $1{\times}10^{-6}g/m^2$/day. The Key factor in high quality inorganic gas barrier formation for achieving the very low WVTR required ($1{\times}10^{-6}g/m^2$/day) is the suppression of defect sites and gas diffusion pathways between grain boundaries. In this study, we developed an $Al_2O_3$ nano-crystal structure single gas barrier layer using a Neutral Beam Assisted Sputtering (NBAS) process. The NBAS system is based on the conventional RF magnetron sputtering and neutral beam source. The neutral beam source consists of an electron cyclotron Resonance (ECR) plasma source and metal reflector. The Ar+ ions in the ECR plasma are accelerated in the plasma sheath between the plasma and reflector, which are then neutralized by Auger neutralization. The neutral beam energies were possible to estimate indirectly through previous experiments and binary collision model. The accelerating potential is the sum of the plasma potential and reflector bias. In previous experiments, while adjusting the reflector bias, changes in the plasma density and the plasma potential were not observed. The neutral beam energy is controlled by the metal reflector bias. The NBAS process can continuously change crystalline structures from an amorphous phase to nano-crystal phase of various grain sizes within a single inorganic thin film. These NBAS process effects can lead to the formation of a nano-crystal structure barrier layer which effectively limits gas diffusion through the pathways between grain boundaries. Our results verify the nano-crystal structure of the NBAS processed $Al_2O_3$ single gas barrier layer through dielectric constant measurement, break down field measurement, and TEM analysis. Finally, the WVTR of $Al_2O_3$ nano-crystal structure single gas barrier layer was measured to be under $5{\times}10^{-6}g/m^2$/day therefore we can confirm that NBAS processed $Al_2O_3$ nano-crystal structure single gas barrier layer is suitable for OLED application.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권4호
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• pp.1479-1487
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• 2013

최근 이상기후에 따른 홍수로 인해 하천제방 붕괴 및 홍수피해가 급증하고 있다. 하천제방 관련 홍수피해는 침투에 의한 제방붕괴 및 파이핑, 부적절한 축제재료선정, 다짐불량 등 제방누수와 관련된 제방파괴요인이 52% 정도를 차지하는 것으로 나타나, 이에 대한 대책으로 저비용 TDR(Time Domain Reflectometry) 하천제방 누수탐사기법과 같은 대책이 요구된다. 본 논문에서는 아크릴로 제작된 소형 캡슐모양의 CAP(CAPsule)형 몰드 및 기존 탐침형 TDR를 사용하는 저비용 TDR 제방누수 모니터링시스템의 성능을 평가하고자 기존 TDR(탐침형, 튜브형)과 개발 CAP형 TDR에 대한 다양한 비교실험을 수행하였다. 실험결과, 평가된 TDR시스템은 20cm 정도의 누수탐사능력인 임계탐사능이 존재하며, 함수비, 건조단위중량 등에 대한 TDR 탐사 민감도의 경우 건조단위중량에 비해 함수비가 3배 이상 민감한 것으로 평가되었다. 또한, 개발 CAP형 TDR 시스템의 경우 함수비 측정을 위한 화강풍화토 지반 함수비(w)-유전상수(${\epsilon}$) 관계식을 제시하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.129-129
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• 2016

Graphene, as a single layer of $sp^2$-bonded carbon atoms packed into a 2D honeycomb crystal lattice, has attracted much attention due to its outstanding properties. In order to synthesize high quality graphene, transition metals, such as nickel and copper, have been widely employed as catalysts, which needs transfer to desired substrates for various applications. However, the transfer steps are not only complicated but also inevitably induce defects, impurities, wrinkles, and cracks of graphene. Furthermore, the direct synthesis of graphene on dielectric surfaces has still been a premature field for practical applications. Therefore, cost effective and concise methods for transfer-free graphene are essentially required for commercialization. Here, we report a facile transfer-free graphene synthesis method through nickel and carbon co-deposited layer. In order to fabricate 100 nm thick NiC layer on the top of $SiO_2/Si$ substrates, DC reactive magnetron sputtering was performed at a gas pressure of 2 mTorr with various Ar : $CH_4$ gas flow ratio and the 200 W DC input power was applied to a Ni target at room temperature. Then, the sample was annealed under 200 sccm Ar flow and pressure of 1 Torr at $1000^{\circ}C$ for 4 min employing a rapid thermal annealing (RTA) equipment. During the RTA process, the carbon atoms diffused through the NiC layer and deposited on both sides of the NiC layer to form graphene upon cooling. The remained NiC layer was removed by using a 0.5 M $FeCl_3$ aqueous solution, and graphene was then directly obtained on $SiO_2/Si$ without any transfer process. In order to confirm the quality of resulted graphene layer, Raman spectroscopy was implemented. Raman mapping revealed that the resulted graphene was at high quality with low degree of $sp^3$-type structural defects. Additionally, sheet resistance and transmittance of the produced graphene were analyzed by a four-point probe method and UV-vis spectroscopy, respectively. This facile non-transfer process would consequently facilitate the future graphene research and industrial applications.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권8호
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• pp.222-227
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• 2020

페로부스카이트(Perovskite) 구조의 Pb(Zr,Ti)O₃(PZT)는 우수한 강유전 특성으로 인해 유전체, 압전체, 초전체 재료로 널리 사용된다. Pb_1.3(Zr_0.52Ti_0.48)O₃조성의 스퍼터링 타겟을 제조하여 RF 마그네트론 스퍼터링 공정으로 PZT박막을 형성하였다. PZT박막은 동일 스퍼터링 출력으로 연속 제조한 단층형 PZT와 2단계화한 스퍼터링 출력으로 제조한 2층형 PZT박막으로 구분하여 제조하였다. 2층형의 PZT는 저출력의 스퍼터링 조건으로 제작한 하부층과, 단층형 PZT와 동일한 조건으로 제작한 상부층으로 이루어진다. 제조한 박막에 대한 엑스선 회절분석결과, 단층형 PZT에서는 페로부스카이트상(Perovskite Phase)과 미소한 파이로클로르상(Pyrochlore Phase)이 혼합된 상태로 존재하나, 2층형 PZT에서는 페로부스카이트상만이 검출되었다. 전자현미경과 원자힘 현미경으로 표면상태를 관찰한 결과, 2층형 PZT박막의 상부는 단층형에 비해 치밀하고 평활한 표면상태를 나타냈으며, 단층형에 비해 낮은 표면거칠기값(RMS)을 보였다. 또한 이층형 PZT는 단층형에 비해 우수한 대칭성의 분극곡선형태를 보였고, 단층형에 비해 매우 저감된 1×10^-5 A/㎠ 이하수준의 누설전류 특성을 나타냈다. 이층형 PZT에서 보이는 이러한 현상은 치밀하게 형성한 하부 PZT층이 순차적으로 형성되는 상부PZT내의 미소 파이로클로르상 형성을 억제하여, 순수한 페로부스카이트상으로의 성장을 유도한 것으로 판단된다.

• 한국결정성장학회지
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• 제4권2호
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• pp.139-147
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• 1994

올소인산엽 결정의 육성을 수열법에 의해 행하였으며,육성결정의 성질은 X선 회절,Vickers 경도계 등을 이용하여 조사하였다. $AIPO_4$와 $GaPO_4$의 출발원료는 $AI_2O_3$또는 $Ga_2O_3$와 $NH_4H_2PO_4$의 혼합물을 고상반응시킨 뒤 얻어진 반응물을 수열처리하여 단상으로 제조하였다. 올소인산염 결정의 육성에 있어 큰 성장속도를 나타내는 수열조건은 다음과 같았다. 즉,$AIPO_4$ 결정: 온도범위, $170$~$200^{\circ}C$; 온도차, $15$~$20^{\circ}C;$수열용매, 4몰 HCI용액, $GaPO_4$결정: 온도범위, 210~$240^{\circ}C;$ 온도차, $25$~$30^{\circ}C; $ 수열용매,4몰 HCI용액이었다. 육성결정의 형태는 저온에서(1010),(1011),(0111)면이 발달하는 경향을 보였으나 육성온도가 증가함에 따라(0001)면이 잘 발달하였다. 한편, 올소인삼염 결정 $(AIPO_4/GaPO_4)$의 성질은 다음과 같았다. 즉, 격자정수$(Nm^2)$;a=0.494,c=1.094/a=0.490,1.105, 밀도 $(gcm^{-3}); 2.62/3.56$,경도$(Nm^2);1.02{\times}10^1^0/7.06{\times}10^9, $굴절율; $n_e= 1.529{\pm}0,003, n_e= 1.529{\pm}0,003/ n_e= 1.611{\pm}0,006,n_e= 1.599{\pm}0,006$,복굴절율;${\pm}0.01$ / $ {\pm}0.012$, 유전율 $(Fm^-1); 6/7$이었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.200-200
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• 2010

In recent times, metal oxide semiconductors thin films transistor (TFT), such as zinc and indium based oxide TFTs, have attracted considerable attention because of their several advantageous electrical and optical properties. There are many deposition methods for fabrication of ZnO-based materials such as chemical vapor deposition, RF/DC sputtering and pulsed laser deposition. However, these vacuum process require expensive equipment and result in high manufacturing costs. Also, the methods is difficult to fabricate various multicomponent oxide semiconductor. Recently, several groups report solution processed metal oxide TFTs for low cost and non vacuum process. In this study, we have newly developed solution-processed TFTs based on Ti-related multi-component transparent oxide, i. e., InTiO as the active layer. We propose new multicomponent oxide, Titanium indium oxide(TiInO), to fabricate the high performance TFT through the sol-gel method. We investigated the influence of relative compositions of Ti on the electrical properties. Indium nitrate hydrate [$In(NO^3).xH_2O$] and Titanium isobutoxide [$C_{16}H_{36}O_4Ti$] were dissolved in acetylacetone. Then monoethanolamine (MEA) and acetic acid ($CH_3COOH$) were added to the solution. The molar concentration of indium was kept as 0.1 mol concentration and the amount of Ti was varied according to weighting percent (0, 5, 10%). The complex solutions become clear and homogeneous after stirring for 24 hours. Heavily boron (p+) doped Si wafer with 100nm thermally grown $SiO_2$ serve as the gate and gate dielectric of the TFT, respectively. TiInO thin films were deposited using the sol-gel solution by the spin-coating method. After coating, the films annealed in a tube furnace at $500^{\circ}C$ for 1hour under oxygen ambient. The 5% Ti-doped InO TFT had a field-effect mobility $1.15cm^2/V{\cdot}S$, a threshold voltage of 4.73 V, an on/off current ratio grater than $10^7$, and a subthreshold slop of 0.49 V/dec. The 10% Ti-doped InO TFT had a field-effect mobility $1.03\;cm^2/V{\cdot}S$, a threshold voltage of 1.87 V, an on/off current ration grater than $10^7$, and a subthreshold slop of 0.67 V/dec.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제59권2호
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• pp.254-259
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• 2021

고밀도 C4F8 플라즈마에서 증착된 불화탄소막의 광학적 및 전기적 특성을 소스파워와 압력을 변화하며 분석하였다. 고밀도 C4F8 플라즈마에서 증착된 불화탄소막의 F/C 비율은 2단계 증착 메커니즘의 작용으로 소스파워가 증가할수록 증가하였고 압력이 증가할수록 감소하였다. 고밀도 C4F8 플라즈마에서 증착된 불화탄소막의 F/C 비율 변화는 불화탄소막의 광학적 및 전기적 특성 변화에 직접적으로 영향을 끼쳤다. 즉, 불화탄소막의 굴절률은 F/C 비율 변화 양상과는 달리 소스파워가 증가할수록 감소하였고 압력이 증가할수록 증가하였는데 이는 F/C 비율이 증가할수록 전자분극작용이 억제되고 불화탄소막의 망상조직이 약화되어 굴절률이 감소하기 때문이었다. 불화탄소막의 비저항은 F/C 비율 변화와 같이 소스파워가 증가할수록 증가하였고 압력이 증가할수록 감소하였는데 이는 F/C 비율이 증가할수록 주변 전자들을 반발하려는 경향이 강해져서 비저항이 증가하기 때문이었다. 고밀도 C4F8 플라즈마에서 증착된 불화탄소막의 F/C 비율 조절로 불화탄소막의 광학적 및 전기적 특성을 직접적으로 변화할 수 있으므로 불화탄소막이 반도체소자제조공정에서 저 유전상수 물질 대체용으로 가능할 수 있음이 예상된다.