• 제목/요약/키워드: $Fe-Si_3N_4$

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전이금속이 도핑된 Si 박막의 열처리 효과에 따른 구조 및 자기적 성질

  • 서주영;박상우;이경수;송후영;김은규;손윤
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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    • pp.184-184
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    • 2011
  • 반도체 전자 소자의 초고집적회로(VLSI, Very Large Scale Integrated Circuit)가 수년간 지속됨에 따라 실리콘 기반으로 하는 MOSFET 성능의 한계에 도달하게 되었다. 재료 물성, 축소, 소자 공정 등에 대한 원인으로 이를 극복하고자 하는 재료와 성능향상에 관한 연구가 진행되고 있다. 이에 기존 시스템의 전자의 전하 정보만을 응용하는 것이 아니라 전자의 스핀 정보까지 고려하는 스핀트로닉스 연구분야가 주목을 받고 있다. Spin-FET는 스핀 주입, 스핀 조절, 스핀측정 등으로 나뉘어 연구되고 있으며 이 중 스핀 주입의 효율 향상이 우선시 해결되어야 한다. 일반적으로 스핀 주입 과정에서 소스가 되는 강자성체와 스핀 확산 거리가 긴 반도체 물질과의 Conductance mismatch가 문제되고 있다. 이에 자성 반도체는 근본적인 문제를 해결하고 반도체와 자성체의 특성을 동시에 나타내는 물질로써, Si과 Ge (4족) 등의 반도체뿐만 아니라, GaAs, InP (3-5족), ZnO, ZnTe (2-6족) 등의 반도체 또한 많은 연구가 이루어지고 있다. 자성 반도체에서 해결해야 할 가장 큰 문제는 물질이 자성을 잃는 Curie 온도를 상온 이상으로 높이는 것이다. 이에 본 연구는 전이금속이 도핑된 4족 Si 반도체 박막을 성장하고 후처리 공정을 통하여 나타나는 구조적, 자기적 특성을 연구하였다. 펄스 레이저 증착 방법을 통하여 p-type Si 기판위에 전이금속 Fe이 도핑된 박막을 500 nm 로 성장하였다. 성장 온도는 $250^{\circ}C$로 하였고, 성장 분압은 $3 {\times}10^{-3}$Torr 로 유지하며 $N_2$ 가스를 사용하였다. 구조적 결과를 보기 위해 X선 회절 분석과 원자력 현미경 결과를 확인하였고, 자기적 특성을 확인하기 위해 저온에서 초전도 양자 간섭계로 조사하였다. XRD를 통해 (002)면, (004)면의 Si 기판 결정을 보았으며, Fe 관련된 이차상이 형성됨을 예측해 보았다. ($Fe_3Si$, $Fe_2Si$ 등) 초전도 양자 간섭계에서 20 K에서 측정한 이력 현상을 관찰하고, 온도변화에 따른 전체 자기모멘트를 관찰하였으며 이는 상온에서도 강자성 특성이 나타남을 확인하였다.

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액체 크로마토그래피에서 Hexadecyl $NtnOenH_4$-Octadecylsilanized silicas(ODS)를 이용한 혼합금속용액으로부터 Cu(II)의 분리 (Separation of Cu(II) from Metal Mixture Solution Using a Hexadecyl $NtnOenH_4$-Octadecylsilanized Silicas(ODS) in Liquid Chromatography)

  • 신영국;김시중;김해중
    • 분석과학
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    • 제8권3호
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    • pp.299-304
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    • 1995
  • 정지상으로서 N, N'-bispalmtoyl 1, 12-diaza-3, 4:9,10-dibenzo-5, 8-cyclopentadecane (hexadecyl $NtnOenH_4$)-octadecylsilanized silicas(ODS)와 이동상으로 물을 사용하여 Ba(II), Cr(II), Fe(II) 및 Cu(II)의 흡착특성을 조사하였다. 수용액상 Ba(II), Cr(II), Fe(II) 및 Cu(II)의 결합상수와 흡착도를 조사한 결과 그 순위는 Ba(II)$NtnOenH_4$-octadecylsilanized silicas(ODS)에 흡측되는 금속이온의 농도 증가는 cation chelation mechanism에 의해 설명할 수 있었다. 또한 수용액상에서 Ba(II), Cr(II), Fe(II) 및 Cu(II)이 혼합된 용액에서 Cu(II)의 분리효율이 다른 이온들에 비해서 좋게 나타남을 알 수 있었다.

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미세입자(PM2.5)의 배출원 구성물질 성분비 개발에 관한 연구 (A Study on the Development of Source Profiles for Fine Particles (PM2.5))

  • 이학성;강충민;강병욱;이상권
    • 한국대기환경학회지
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    • 제20권3호
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    • pp.317-330
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    • 2004
  • The Purpose of this study was to develop the P $M_{2.5}$ source Profiles, which are mass abundances (fraction of total mass) of a chemical species in P $M_{2.5}$ source emissions. The source categories studied were soil, road dust, gasoline and diesel vehicles, industrial source, municipal incinerator, coal-fired power plant, biomass burning, and marine. The chemicals analyzed were ions. elements. and carbons. From this study, soil source had the crustal components such as Si, hi, and Fe. In the case of road dust. Si, OC, Ca, Fe had large abundances. The abundant species were S $O_4$$^{2-}$, C $l^{[-10]}$ , N $H_4$$^{+}$, and EC in the gasoline vehicle and EC, OC, C $l^{[-10]}$ , and S $O_4$$^{2-}$ in the diesel vehicle. The main components were S $O_4$$^{2-}$, S N $H_4$$^{+}$, and EC in the industrial source using bunker C oil as fuel, C $l^{[-10]}$ , N $H_4$$^{+}$, Fe, and OC in the municipal incinerator source, and Si, Al, S $O_4$$^{2-}$, and OC in the coal -fired power plant source. In the case of biomass burning, OC, EC, and C $l^{[-10]}$ were mainly emitted. The main components in marine were C $l^{[-10]}$ , N $a^{+}$, and S $O_4$$^{2-}$.EX> 2-/.

두께 비율과 기판 바이어스 전압이 AlCrN/AlCrSiN 이중층 코팅의 기계적 특성에 미치는 영향 (Influence of thickness ratio and substrate bias voltage on mechanical properties of AlCrN/AlCrSiN double-layer coating)

  • 김회근;라정현;이상율;한희덕
    • 한국표면공학회:학술대회논문집
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    • 한국표면공학회 2017년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.162-162
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    • 2017
  • AlCrN 코팅은 높은 경도, 낮은 표면 조도 등의 상온에서의 우수한 기계적 특성 이외에 고온에서 안정한 합금상의 형성으로 인하여 우수한 내열성을 보이는 코팅이며, Si을 첨가하여 나노복합구조를 갖는 AlCrSiN 코팅은 고경도 특성을 나타내는 나노결정립과 고내열성을 나타내는 $Si_3N_4$ 비정질이 동시에 존재함으로써 뛰어난 고온 특성까지 보유하여 공구 코팅으로의 적용 가능성이 크다. 본 연구에서는, 가혹화된 공구사용 환경 대응 하는 더욱 우수한 내마모성 및 내열성을 보이는 코팅막을 개발하기 위해 AlCrN/AlCrSiN 이중층 코팅을 합성하였다. 합성된 코팅의 구조 및 물성을 분석하기 위해 field emission scanning electron microscopy(FE-SEM), nano-indentation, atomic force microscopy(AFM) 및 ball-on-disk wear tester를 사용하였다. 내열성을 확인하기 위하여 코팅을 furnace에 넣어 500, 600, 700, 800, 900도에서 30분 동안 annealing한 후에 nano-indentation을 사용하여 경도를 측정을 하였다. 5:5, 7:3, 9:1의 두께 비율로 AlCrN/AlCrSiN 이중층 코팅을 합성하였으며 모든 코팅의 두께는 $3{\mu}m$로 제어되었다. AlCrN 코팅층의 두께가 증가할수록, 이중층 코팅의 경도 및 내마모성은 점차 향상되었지만 코팅의 밀착력은 감소하였다. 일반적으로 AlCrN 코팅은 상대적으로 높은 잔류응력을 갖고 있으므로, AlCrN 층의 두께비율이 증가함에 따라 코팅내의 잔류응력이 높아져 코팅의 경도는 증가하고 밀착특성은 낮아진 것으로 판단된다. AlCrSiN 상부층 공정시 기판 바이어스 전압을 -50 ~ -200V 로 증가시키면서 이중층 코팅을 합성하였다. XRD 분석 결과, 공정 바이어스 전압이 증가함에 따라 AlCrSiN 상부층은 점차 비정질화 되었고, 코팅의 경도와 표면 특성이 향상되는 것을 확인하였다. 이러한 특성 향상은 높은 바이어스 인가가 이온 충돌효과의 증가를 야기시켰으, 이로 인해 치밀한 코팅층 합성에 의한 결과로 판단된다. AlCrN/AlCrSiN 이중층 코팅을 어닐링 한 후 경도 분석 결과, -150, -200V에서 합성한 코팅은 900도 이상에서 26GPa 이상의 높은 경도를 보인 것으로 보아 우수한 내열성을 갖는 것으로 확인 되었다. 이는 AlCrSiN 상부층의 높은 Si 함량 (11at.%) 으로 인한 충분한 $Si_3N_4$ 비정질상의 형성과, 고바이어스 인가로 인한 AlCrN 결정상과 $Si_3N_4$ 비정질상의 고른 분배가 코팅의 내열성을 향상시키는데 기여를 한 결과로 판단된다.

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CoFe/NiFeSiB/CoFe 자유층을 갖는 이중장벽 자기터널접합의 바이어스전압 의존특성 (Bias Voltage Dependence of Magnetic Tunnel Junctions Comprising Double Barriers and CoFe/NiFeSiB/CoFe Free Layer)

  • 이선영;이장로
    • 한국자기학회지
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    • 제17권3호
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    • pp.120-123
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    • 2007
  • 이 연구에서는 Ta 45/Ru 9.5/IrMn 10/CoFe $3/AlO_x$/자유층/$AlO_x$/CoFe 7/IrMn 10/Ru 60(nm) 구조를 갖는 이중장벽 자기터널접합(double-barrier magnetic tunnel junction: DMTJ)를 다루었다. 자유층은 $Ni_{16}Fe_{62}Si_8B_{14}\;7nm$, $Co_{90}Fe_{10}(fcc)$ 7 nm 및 $CoFet_1$/NiFeSiB $t_2$/CoFe $t_1$으로 구성하였으며 두께 $t_1,\;t_2$는 변화시켰다. 즉 TMR비와 RA를 개선하기 위하여 부분적으로 CoFe층을 대체할 수 있는 비정질 NiFeSiB층이 혼합된 자유층 CoFe/NiFeSiB/CoFe을 갖는 DMTJ를 연구하였다. NiFeSiB($t_1=0,\;t_2=7$)만의 자유층을 갖는 DMTJ는 터널자기저항(TMR)비 28%, 면적-저항곱(RA) $86k{\Omega}{\mu}m^2$, 보자력($H_c$) 11 Oe 및 층간 결합장($H_i$) 20 Oe를 나타내었다. $t_1=1.5,\;t_2=4$인 경우의 하이브리드 DMTJ는 TMR비 30%, RA $68k{\Omega}{\mu}m^2$$H_c\;11\;Oe$를 가졌으나 $H_i$는 37 Oe로 증가하였다. 원자현미경(AFM)과 투과전자현미경(TEM)측정을 통하여 NiFeSiB층 두께가 감소하면 $H_i$가 증가하는 것을 확인하였다. 비정질 NiFeSiB층이 두꺼워지면 보통 계면의 기복을 유도하는 원주형성장(columnar growth)를 지연시키는데 유효하였다. 그러나 NiFeSiB층이 얇으면 표면거칠기는 증가하고 전자기적 Neel 결합 때문에 Hi는 커졌다.

Fe-Ni, Co-Fe-Ni 소결체의 미끄럼 마찰 및 마멸거동 (Sliding Wear and Friction Behavior of Electro-Pressure Sintered Fe-Ni and Co-Fe-Ni Compacts)

  • 권용진;김태웅;김용석
    • 한국재료학회지
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    • 제15권4호
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    • pp.224-232
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    • 2005
  • Dry sliding wear behavior of electro-pressure sintered Fe-Ni and Co-Fe-Ni compacts was investigated. Pin-on-disk wear tests were performed on the sintered Fe-Ni, Co-Fe-Ni disk specimens against alumina $(Al_2O_3)$ and silica $(SiO_2)$ ball counterparts at various loads ranging from 3N to 12N. A constant sliding speed of 0.1m/sec was employed. Wear rate was calculated by dividing the weight loss measured after the test by specific gravity and sliding distance. Worn surfaces and cross sections of them were examined by a scanning electron microscopy, and wear mechanism of the compacts was investigated. Wear characteristics of the compacts were discussed as a function of composition of the compacts. Relationship between the wear rate and mechancial properties of the compact was explored, and effects of the oxide layer that was formed on wearing surface of the compacts on the wear were also studied.

황사현상시 서울지역 대기분진의 성분에 관한 연구 (A Study on the Metal Ion Components of Airborn Particulates during Yellow Sand Phenomena in Seoul)

  • 신찬기;박태술;김윤신
    • 환경위생공학
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    • 제6권1호
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    • pp.47-62
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    • 1991
  • Yellow Sand Phenomena was observed from April 8 th to 10 th in 1990. During this period particle was collected to investigate the chacteristics of chemical composition of particulate by High Volume Air Sampler and Andersen Air Sa~npler in Seoul. During this period the particle concentration was 350 yg/$m^3$ and the anions, cations, and metal concentrations were increased and the orders of these were $S0_4\;^{-2}>N0_3\;^->Cl^->F^-, Na^+>Ca^{+2}>NH_4\;^+>Mg^{2+}>K^+$, and Fe>Al>Si>Zn>Pb respectively. The principal source of Yellow Sand were identified soil and sea salt. Mn used by the trace element of soil, the persentage of contribution from soil was calculated to be about 81.3% for the particle increased by Yellow Sand Phenomena. Also the principal chemical compounds of particle were estimate metals(Fe, Al, Si, Zn) oxides, $CaSO_4, NaSO_4, MgSO_4, NaC1, MgCl_2$ and $(NH_4)_2SO_4$.

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SiO2 완충층 두께에 따른 비정질 InGaZnO Pseudo-MOS Field Effect Transistor의 신뢰성 평가 (Effect of SiO2 Buffer Layer Thickness on the Device Reliability of the Amorphous InGaZnO Pseudo-MOS Field Effect Transistor)

  • 이세원;황영현;조원주
    • 한국전기전자재료학회논문지
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    • 제25권1호
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    • pp.24-28
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    • 2012
  • In this study, we fabricated an amorphous InGaZnO pseudo-MOS transistor (a-IGZO ${\Psi}$-MOSFET) with a stacked $Si_3N_4/SiO_2$ (NO) gate dielectric and evaluated reliability of the devices with various thicknesses of a $SiO_2$ buffer layer. The roles of a $SiO_2$ buffer layer are improving the interface states and preventing degradation caused by the injection of photo-created holes because of a small valance band offset of amorphous IGZO and $Si_3N_4$. Meanwhile, excellent electrical properties were obtained for a device with 10-nm-thick $SiO_2$ buffer layer of a NO stacked dielectric. The threshold voltage shift of a device, however, was drastically increased because of its thin $SiO_2$ buffer layer which highlighted bias and light-induced hole trapping into the $Si_3N_4$ layer. As a results, the pseudo-MOS transistor with a 20-nm-thick $SiO_2$ buffer layer exhibited improved electrical characteristics and device reliability; field effective mobility(${\mu}_{FE}$) of 12.3 $cm^2/V{\cdot}s$, subthreshold slope (SS) of 148 mV/dec, trap density ($N_t$) of $4.52{\times}1011\;cm^{-2}$, negative bias illumination stress (NBIS) ${\Delta}V_{th}$ of 1.23 V, and negative bias temperature illumination stress (NBTIS) ${\Delta}V_{th}$ of 2.06 V.

AlN 첨가 SiC 세라믹스의 열전변환특성 (Thermoelectric Properties of AlN-doped SiC Ceramics)

  • 배철훈
    • 대한금속재료학회지
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    • 제50권11호
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    • pp.839-845
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    • 2012
  • The effect of an AlN additive on the thermoelectric properties of SiC ceramics was studied. Porous SiC ceramics with 48-54% relative density were fabricated by sintering the pressed ${\alpha}-SiC$ powder compacts with AlN at $2100-2200^{\circ}C$ for 3 h in an Ar atmosphere. In the undoped specimens, the Seebeck coefficients were positive (p-type semiconducting) possibly due to a dominant effect of the acceptor impurities (Al, Fe) contained in the starting powder. With AlN addition, the reverse phase transformation of 6H-SiC to 4H-SiC was observed during the sintering process. The electrical conductivity of the AlN doped specimen was larger than that of the undoped specimen under the same conditions, which might be due to a reverse phase trans-formation. The Seebeck coefficient of the AlN doped specimen was also larger than that of the undoped specimen. The density of specimen and the amount of addition had significant effects on the thermoelectric properties.