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Characteristics of MOCVD Cobalt on ALD Tantalum Nitride Layer Using $H_2/NH_3$ Gas as a Reactant

  • 박재형;한동석;문대용;윤돈규;박종완
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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    • pp.377-377
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    • 2012
  • Microprocessor technology now relies on copper for most of its electrical interconnections. Because of the high diffusivity of copper, Atomic layer deposition (ALD) $TaN_x$ is used as a diffusion barrier to prevent copper diffusion into the Si or $SiO_2$. Another problem with copper is that it has weak adhesion to most materials. Strong adhesion to copper is an essential characteristic for the new barrier layer because copper films prepared by electroplating peel off easily in the damascene process. Thus adhesion-enhancing layer of cobalt is placed between the $TaN_x$ and the copper. Because, cobalt has strong adhesion to the copper layer and possible seedless electro-plating of copper. Until now, metal film has generally been deposited by physical vapor deposition. However, one draw-back of this method is poor step coverage in applications of ultralarge-scale integration metallization technology. Metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) is a good approach to address this problem. In addition, the MOCVD method has several advantages, such as conformal coverage, uniform deposition over large substrate areas and less substrate damage. For this reasons, cobalt films have been studied using MOCVD and various metal-organic precursors. In this study, we used $C_{12}H_{10}O_6(Co)_2$ (dicobalt hexacarbonyl tert-butylacetylene, CCTBA) as a cobalt precursor because of its high vapor pressure and volatility, a liquid state and its excellent thermal stability under normal conditions. Furthermore, the cobalt film was also deposited at various $H_2/NH_3$ gas ratio(1, 1:1,2,6,8) producing pure cobalt thin films with excellent conformality. Compared to MOCVD cobalt using $H_2$ gas as a reactant, the cobalt thin film deposited by MOCVD using $H_2$ with $NH_3$ showed a low roughness, a low resistivity, and a low carbon impurity. It was found that Co/$TaN_x$ film can achieve a low resistivity of $90{\mu}{\Omega}-cm$, a low root-mean-square roughness of 0.97 nm at a growth temperature of $150^{\circ}C$ and a low carbon impurity of 4~6% carbon concentration.

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텅스텐이 도핑된 바나듐 산화물의 합성 및 열전이 특성 연구 (Synthesis of Tungsten Doped Vanadium Dioxide and Its Thermochromic Property Studies)

  • 황경준;조초원;유중환
    • 공업화학
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    • 제24권1호
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    • pp.44-48
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    • 2013
  • 본 연구에서는 낮은 열전이 온도를 가지는 텅스텐이 도핑된 이산화바나듐$(W-VO_2)$을 제조하였다. 텅스텐이 도핑된 이산화바나듐은 바나딜설페이트$(VOSO_4)$와 중탄산암모늄($(NH_4)$ $HCO_3$)을 전구체로 열분해 과정을 통해 제조하였다. 이에 대한 입자의 구조 및 열전이 특성을 FE-SEM, EDS, XRD, XPS, DSC 분석을 통해 조사하였다. 그 결과 텅스텐이 도핑된 이산화바나듐 입자의 형상은 판상형태로 텅스텐이 이산화바나듐 결정에 잘 도핑 되어 있음을 확인 하였다. 텅스텐이 도핑된 이산화바나듐의 결정 구조는 단사정으로 60 nm의 크기를 가지고 있었으며, 화학적인 조성 및 표면 상태는 이산화바나듐과 유사하였다. 또한, 텅스텐이 도핑된 이산화바나듐의 상전이 온도는 $38.5^{\circ}C$로 순수한 이산화바나듐의 상전이 온도인 $67.7^{\circ}C$에 비해 $29.2^{\circ}C$ 낮게 나타났으며, 가역 상전이 안정성이 우수하였다.

토착미생물의 생지화학적 활동에 의한 지하수의 산화/환원전위 변화 특성 (Changes of the Oxidation/Reduction Potential of Groundwater by the Biogeochemical Activity of Indigenous Bacteria)

  • 이승엽;노열;정종태
    • 자원환경지질
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    • 제47권1호
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    • pp.61-69
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    • 2014
  • 중금속류나 방사성 물질로 오염된 지하수를 원위치에서 처리(정화 혹은 고정화)하고자 할 때, 반드시 고려해야 할 지화학적 요소 중의 하나는 지하수의 산화/환원전위 값이다. 우리는 생지화학적 작용에 의한 현장 지하수의 산화/환원전위 변화 특성을 알아보기 위해 실험실 조건에서 한국원자력연구원의 심부지하수를 대상으로 전자공여체(젖산), 전자수용체(황산염) 및 토착미생물을 주입하여 시간별로 산화/환원전위 변화를 관찰하였다. 질소가스-충전 글로브박스에 있는 순수 지하수는 시간이 경과함에 따라 미약한 Eh 상승(약산화)이 있었다. 하지만, 젖산, 황산염 혹은 미생물이 주입된 지하수 대부분의 Eh는 감소(환원)하는 특성을 보여주었다. 특히, 국내 토착 황산염환원미생물인 '바쿨라텀'이 주입되었을 때, 지하수의 Eh가 -500 mV 근처까지 감소하여 강환원성 지하수로 바뀌었다. 이처럼 일반 금속환원박테리아에 비해 황산염환원박테리아의 지하수 환원화 능력이 매우 우수함에도 불구하고, 용존 황산철을 필요로 하였고 최종적으로 황화광물(예; 맥키나와이트)이 생성되면서 추후 반응에 관한 예측을 어렵게 하였다. 결과적으로, 미생물 외에도 미량의 영양물질 주입 여하에 따라 지하수의 산화/환원전위가 크게 달라졌으며, 이는 산화/환원전위의 영향을 받는 용존 오염 물질의 산화수, 용해도 및 수착 등의 특성들이 생물자극법에 의해 바뀌거나 조절될 수 있음을 의미한다.

크롬 질화물(CrN)의 합성 및 촉매특성에 관한 연구 (Synthesis of Chromium Nitride and Evaluation of its Catalytic Property)

  • 이용진;권혁회
    • 공업화학
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    • 제17권5호
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    • pp.451-457
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    • 2006
  • $CrCl_{3}$$NH_{3}$와 반응시켜 약 $850^{\circ}C$에서 표면적이 높은 단일 상 CrN 촉매를 합성하였다. 열질량분석을 통해 고체상 화학변이가 발생하는 온도를 파악하였고 물질의 상을 XRD로 분석하였다. 합성물질의 표면적, 결정크기 등을 분석하였고 합성변수의 영향을 확인하였다. 합성된 질화물의 표면적은 $12{\sim}47m^2/g$이었다. 공간속도는 표면적 증가에 약하게나마 영향을 미쳤는데 반응중간생성물의 빠른 제거가 표면적을 높이는데 기여하는 것으로 파악되었다. 승온환원반응 분석 결과 CrN은 비활성화(passivation)시 거의 산화되지 않아 수소분위기에서의 환원이 거의 일어나지 않았으며 약 $700^{\circ}C$$950^{\circ}C$ 부근에서 결정격자 중의 질소가 $N_{2}$로 분해되었다. 공기분위기에서 10 K/min의 속도로 가열하면 $300^{\circ}C$ 이후의 온도에서 산화가 진행되어 $800^{\circ}C$ 부근에서 $Cr_{2}O_{3}$ 상이 형성되기 시작하였으며 $900^{\circ}C$에서도 완전히 산화되지 않았다. 부탄과 피리딘을 이용한 활성실험 결과 CrN 촉매는 탈수소반응에 선택적으로 높은 활성을 가졌으며 수첨탈질이나 수소분해반응 활성은 거의 없었다. 부탄의 탈수소반응에서 부피반응속도는 상용 촉매인 $Pt-Sn/Al_{2}O_{3}$보다 우수하였다.

ZrO2와 NiO가 첨가된 Ba(Zn1/3Ta2/3)O3에서 표면 미세조직이 고주파 유전특성에 미치는 영향 (Effects of Surface Microstructure on Microwave Dielectric Properties of ZrO2-NiO added Ba(Zn1/3Ta2/3)O3 Ceramics)

  • 강성우;김태희;문주호;김성열;박준영;최선희;김주선
    • 한국세라믹학회지
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    • 제45권11호
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    • pp.701-706
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    • 2008
  • High frequency dielectric ceramics have potential for applications in mobile and satellite communications systems at frequencies higher than 10GHz. The Ba$(Zn_{1/3}Ta_{2/3})O_3$ ceramics are known to have a high quality factor, a small temperature coefficient of the resonance frequency and a high dielectric constant. On the other hands, sintering at high temperature for extended time is required to obtain the ordered structure for high quality factor. In this study, the microwave dielectric properties of $ZrO_2$ and NiO-added Ba$(Zn_{1/3}Ta_{2/3})O_3$ ceramics prepared by solid-state reaction have been investigated. Adding $ZrO_2$ and NiO could effectively promote the densification even the case of decreasing the sintering time. At the surface of samples, secondary phase of Ba-Ta compounds was formed possibly due to the evaporation of ZnO, however, the interior of the samples remained as pure Ba$(Zn_{1/3}Ta_{2/3})O_3$. The samples sintered at $1600^{\circ}C$ for 2h exhibited 1:2 ordering of Zn and Ta cations. Excellent microwave dielectric properties of $Q{\cdot}f$(>96,000 GHz) and ${\varepsilon}_r$=30 has been obtained.

Effect of Solubilizing and Microemulsifying Excipients in Polyethylene Glycol 6000 Solid Dispersion on Enhanced Dissolution and Bioavailability of Ketoconazole

  • Heo, Min-Young;Piao, Zong-Zhu;Kim, Tae-Wan;Cao, Qing-Ri;Kim, Ae-Ra;Lee, Beom-Jin
    • Archives of Pharmacal Research
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    • 제28권5호
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    • pp.604-611
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    • 2005
  • Polyethylene glycol (PEG) 6000-based solid dispersions (SDs), by incorporating various pharmaceutical excipients or microemulsion systems, were prepared using a fusion method, t o compare the dissolution rates and bioavailabilities in rats. The amorphous structure of the drug in SDs was also characterized by powder X-ray diffractometry (XRD) and differential scanning calorimetry (DSC). The ketoconazole (KT), as an antifungal agent, was selected as a model drug. The dissolution rate of KT increased when solubilizing excipients were incorporated into the PEG-based SDs. When hydrophilic and lipophilic excipients were combined and incorporated into PEG-based SDs, a remarkable enhancement of the dissolution rate was observed. The PEG-based SDs, incorporating a self microemulsifying drug delivery system (SMEDDS) or microemulsion (ME), were also useful at improving the dissolution rate by forming a microemulsion or dispersible particles within the aqueous medium. However, due to the limited solubilization capacity, these PEG-based SDs showed dissolution rates, below 50% in this study, under sink conditions. The PEG-based SD, with no pharmaceutical excipients incorporated, increased the maximum plasma concentration (C$_{max}$) and area under the plasma concentration curve (AUC$_{0-6h}$) two-fold compared to the drug only. The bioavailability was more pronounced in the cases of solubilizing and microemulsifying PEG-based SDs. The thermograms of the PEG-based SDs showed the characteristic peak of the carrier matrix around 60$^{\circ}C$, without a drug peak, indicating that the drug had changed into an amorphous structure. The diffraction pattern of the pure drug showed the drug to be highly crystalline in nature, as indicated by numerous distinctive peaks. The lack of the numerous distinctive peaks of the drug in the PEG-based SDs demonstrated that a high concentration of the drug molecules was dissolved in the solid-state carrier matrix of the amorphous structure. The utilization of oils, fatty acid and surfactant, or their mixtures, in PEG-based SD could be a useful tool to enhance the dissolution and bioavailability of poorly water-soluble drugs by forming solubilizing and microemulsifying systems when exposed to gastrointestinal fluid.

환외여과에 있어서 Si 콜로이드 용액의 투과유속 감소 및 오염특성 (Flux Decline and Fouling Mechanism of Si Colloidal Solution During the Ultra-Filtration)

  • 남석태;전재홍;이석기;최호상
    • 청정기술
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    • 제5권2호
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    • pp.25-35
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    • 1999
  • Si 미립자를 함유한 콜로이드용액의 중공사막에 의한 한외여과 투과유속 감소특성을 검토하였다. 중공사막의 시간변화에 따른 투과유속 감소현상은 막표면에 형성된 케익층의 증가 및 세공막힘에 기인하였다. 흐름형태를 달리했을 경우의 준 정상상태에서 dead-end flow의 투과유속은 cross flow의 약 60 % 이었다. Cross flow에서 운전압력이 증가함에 따라 $J/J_w$는 감소하였으며, $0.5kg_f/cm^2$일 때의 64.2 %에서 $2.0kg_f/cm^2$일 때 45.7%로 감소하였다. 공급유량이 3 L/min일 때 초기저항은 세공막힘이 지배적이며, 공급유량이 1 L/min에서 3 L/min로 증가함에 따라 $R_c$는 약 40 % 감소한 $1.79{\times}10^{12}{\sim}2.34{\times}10^{12}m^{-1}$ 이었으나 $R_p$는 크게 변하지 않은 $1.71{\times}10^{12}m^{-1}$이었다.

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$PEO_8LiClO_4/Al_2O_3$ 복합 고분자 전해질에서의 이온 전도도의 노화 현상 (Effect of Aging Time on the Sonic Conductivity of $PEO_8LiClO_4/Al_2O_3$ Composite Polymer Electrolytes)

  • 최병구;박영환
    • 폴리머
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    • 제31권3호
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    • pp.263-268
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    • 2007
  • PEO계 고분자 전해질에 대한 최근까지의 많은 연구는 나노-세라믹 입자의 충전에 의한 전도도 증대가 주과제였다. 그러나 노화시간에 따른 이온 전도도의 지속적인 감소 현상은 이 시료의 응용 가능성에 치명적 단점임에도 불구하고 많은 경우에 무시되거나 간과되어 왔다. 노화 시간에 따른 전도도 감소 현상은 충전된 세라믹 입자에 의해 유발되는 것처럼 보고되어 왔다. 반면에 순수한 $PEO_8LiCIO_4$전해질의 전도도는 저자에 따라 고온에서는 거의 일치된 값이 보고되었지만 상온에서의 전도도 값은 10000배까지의 차이를 보이고 있다. 이는 상온에서의 전도도 값이 시료 제작이나 열적 역사에 크게 의존한다는 것을 의미한다. 본 연구에서는 $PEO_8LiCIO_4$와 나노-세라믹 입자가 충전된 $PEO_8LiClO_4/Al_2O_3$ 고분자 전해질의 전도도의 크기가 열적 전처리 및 노화 시간에 크게 의존함을 보였다. 또한 전도도 감소 현상은 순수한 시료나 충전된 시료에 거의 비슷한 정도로 나타나는 것을 측정하였으며, 이와 같은 노화 현상은 PEO-Li염 전해질이 상온에서 결정질과 비정질이 공존하는 비평형 상이기 때문에 일어나는 본래 내재되어 있는 성질이라는 것을 밝혔다.

코발트 산화물 박막을 이용한 박막형 슈퍼 캐패시터의 제작 및 특성평가 (Fabrication and Analysis of Thin Film Supercapacitor using a Cobalt Oxide Thin Film Electrode)

  • 김한기;임재홍;전은정;성태연;조원일;윤영수
    • 한국재료학회지
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    • 제11권5호
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    • pp.339-344
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    • 2001
  • 코발트 산화물 박막을 전극으로 하여 Pt/Ti/Si 기판위에 Co$_3$O$_4$/LiPON/Co$_3$O$_4$로 구성된 전고상의 박막형 슈퍼캐패시터를 제작하였다. 각각의 Co$_3$O$_4$박막은 반응성 dc 마그네트론 스퍼터를 이용하여 $O_2$/[Ar+O$_2$] 비를 증가 시키며 성장시켰고, 비정질 LiPON 고체전해질 박막은 순수한 질소분위기 하에서 rf 스퍼터링으로 성장시켰다. 비록 벌크 타입의 슈퍼캐패시터에 비해 낮은 전기용량 (5-25mF/$\textrm{cm}^2$-$\mu\textrm{m}$)을 가졌지만, Co$_3$O$_4$/LiPON/Co$_3$O$_4$ 구조로 제작된 전고상 박막형 슈퍼캐패시터는 벌크 타입과 비슷한 거동을 나타내었다 0-2V의 전압구간, 50$\mu\textrm{A}/\textrm{cm}^2$의 전류밀도에서 약 400사이클 까지 안정한 방전용량을 유지함을 관찰할 수 있었다 이러한 전고상 박막형 슈퍼캐패시터의 전기화학적 특성은 $O_2$/[Ar+O$_2$] 비에 의존하는데, 이러한 의존성을 구조적, 전기적 특성 및 표면특성을 분석하여 설명하였다.

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제품(製品)간장에서 분리(分離)한 산막효모(産膜酵母)에 관(關)한 연구(硏究) (Studies on the Film forming Yeasts Isolated from Commercial Soy Sauce)

  • 주영하;유태종;유주현
    • 한국식품과학회지
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    • 제7권2호
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    • pp.61-68
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    • 1975
  • 산막효모(産膜酵母)가 형성(形成)된 제품(製品)간장에서 산막생성(産膜生成)과 발효력(醱酵力)이 강(强)한 효모(酵母)를 분리(分離)하고 Lodder 들의 효모분류법(酵母分類法)에 따라 Saccharomyces rouxii (film forming yeast)로 동정(同定)하였으며 이효모(酵母)들의 발효현상(發酵現象) 및 생리적(生理的) 특성(特性)은 다음과 같았다. 1. 간장발효실험(發酵實驗)에서 간장중(中)에 함유(含有)된 당분(糖分)을 모두 발효(醱酵)시켜 고형분(固形分)은 감소(減少)되고 총질소(總窒素), 색도(色度)를 감소(減少)시켰다. 2. 방부력실험(防腐力實驗)에서 butylparaben 은 60 ppm, sodium benzoate 800 ppm, sodium propionate 2,400 ppm, menadione 165 ppm, potassium sorbate 500 ppm, sorbic acid 300 ppm 이상(以上)의 농도(濃度)에서 이들균(菌)의 생육(生育)이 억제(抑制)되었고 에칠알콜 첨가구(添加區)에서는 3%에서도 방부력(防腐力)이 없었다. 3. 2%(w/v) glucose yeast extract peptone 배지(培地)에서 이들균(菌)의 최적식고농도(最適食?濃度)는 5%, 최적배양온도(最適培養溫度)는 $30^{\circ}C$, 사멸온도(死滅溫度)는 NO-1, 3균(菌)이 $62^{\circ}C$ (10분간(分間) 살균처리(殺菌處理)), NO-2, 4균(菌)이 $65^{\circ}C$ 이었으며 최적(最適) pH 는 5. 0이었다. 4. Gas chromatography 에 의(依)한 피막(皮膜)간장의 향기성분(香氣成分)은 표준(標準)간장에 비(比)해 저비점(低沸點)의 물질(物質)이 많으며 이 성분(成分)들이 간장의 풍미열화(風味劣化)에 기여(寄與)하는 것으로 생각되었다.

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