• 제목/요약/키워드: $TiO_2$ thin films

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Si 기판상에 DC 마그네트론 스퍼터링방식에 의한 Pt(200) 박막의 배향성장 (The Growth of Pt(200) Thin Films on Si Substrate by DC Magnetron Sputtering)

  • 장지근;김민영;박용익;장호정
    • 한국재료학회지
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    • 제9권3호
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    • pp.229-233
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    • 1999
  • DC마그네트론 스퍼터링 방식으로 $Ti/SiO_2$/Si 구조 위에 Pt(200) 박막을 배향 성장시키기 위해 증착조건(스퍼터링 가스의 종류와 압력, 기판의 온도)과 후속열처리(RTA, Furnace annealing)에 따른 Pt 박막의 전기, 결정학적 특성을 조사하였다. 실험결과, 20mTorr의 Ar+O$_2$(20%)의 혼합가스 분위기에서 기판온도를 $500^{\circ}C$로 유지하여 Pt박막을 증착하고$ 600^{\circ}C$에서 30초간 급속 열처리를 실시한 경우, 90% 이상의 결정 배항도를 갖는 Pt(200) 박막을 제작할 수 있었다. 제작된 Pt(200) 박막은 $30~40\mu$Ω.cm의 낮은 전기저항율과 우수한 열적 안정성을 나타내었으며$ 600^{\circ}C$의 고온에서 장시간 열처리를 실시하여도 전기저항율이나 우선 배향성의 변화, 박막내 미세 결함 및 열적응집현상 등이 발생되지 않았다.

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Control of a- and c-plane Preferential Orientations of p-type CuCrO2 Thin Films

  • 김세윤;성상윤;조광민;홍효기;김정주;이준형;허영우
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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    • pp.119-120
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    • 2011
  • Kawazoe는 1997년 p-type TOS를 만들기 위해서는 3가지가 충족되어야 한다고 언급한바 있다. 첫 번째, 가시광영역에서 투명하기 위해서 cation의 d10s0이 가득 차야 한다. 가득 차지 않은 d10 shell은 광 흡수가 가능하여 투과도를 떨어뜨린다. N-type을 예로 들어 ZnO, TiO, In2O3가 각각 Zn2+, Ti4+, In3+가 되어 d shell을 가득 차게 만드는 것을 볼 수 있다. 두 번째, cation d10s0 shell은 산소의 2p shell과 overlap 되어야 한다. 이 valence band는 홀 전도를 더욱 좋게 한다. 예를 들어 Cu1+(3d), Ag1+(4d)가 해당한다. 세 번째로, 양이온과 산소간의 공유결합을 강하게 하기 위해서 결정학적 구조는 매우 중요하다. Delafossite 구조는 산소가 pseudo-tetrahedral 구조로서 공유결합에 유리하다. 이러한 환경은 O2- (2p6)을 형성하고 홀의 이동도를 증가시킨다. 예를 들어 Cu2O의 경우 앞의 2가지를 만족시키지만 광학적 특성에서 좋지 않다. 그 이유가 3번째 언급한 결정학적인 요인에 있다. 결정 계의 환경은 Cu2O를 따라가면서 3차원적인 연결을 2차원적으로 변형된 delafossite 구조에서는 quantum well이 형성되어 band gap이 커진다. 본 연구에서는 전기적 이방성을 가지고 있는 delafossite CuCrO2 상에서 우선배향을 일으키는 인자 중 기판을 변화시켜 실험을 진행하였다. 결과적으로 기판변화를 통해 우선배향조절이 가능하였으며 CuCrO2 박막을 시켰으며, 결정방향에 따른 전기적 물성의 이방성에 관한 연구는 계속 진행 중에 있다. c-plane sapphire 기판위에는 [00l]로 성장하는 반면, c-plane STO 기판 위에는 [015] 방향으로 성장하는 것을 확인하였다. 이러한 원인은 기판과 증착되는 박막간의 mismatch를 최소화 하여 strain을 줄이고, 계면에서의 Broken boning 수를 줄여 계면에너지를 낮추는 방법이기 때문일 것으로 예상된다. C-plane sapphire 기판위에 증착될 경우 증착온도가 증가함에 따라 c-축으로의 성장이 온전해지며 이에 따라 캐리어농도의 감소와 모빌리티의 증가가 급격하게 변하는 것을 확인할 수 있다. 반면 c-plane STO 기판에서는 증착온도에 따른 박막의 배향변화가 없으며 전기적 물성 변화 또한 비교적 작은 것을 간접적으로 확인하였다.

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열산화법에 의한 티타늄 임플란트의 인산칼슘 결정의 형성 능력 증진 (Improvement of Calcium Phosphate Forming Ability of Titanium Implant by Thermal Oxidation Method)

  • 황규석;안준형;이선옥;윤연흠;강보안;오정선;김상복
    • 한국세라믹학회지
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    • 제39권5호
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    • pp.460-466
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    • 2002
  • 티타늄 임플란트의 표면을 열산화법을 이용하여 티타늄의 표면 위에 생체활성을 갖는 $TiO_2$ 박막을 생성시켜 다양한 의료분야의 응용 가능성을 검토하였다. 시판되고 있는 순수한 티타늄 디스크를 세척 공정을 거친 후, 공기와 아르곤 분위기에서 500, 550, 600, 650, 700${\circ}C$의 온도로 10분간 각각 열산화 처리를 실시하였다. 열처리된 시편의 인산칼슘 결정의 형성 능력을 시험하기 위하여 36.5${\circ}C$의 Eagle's minimum essential medium 용액에서 15일 동안 침적시험을 행하였다. 침적하기 전과 후의 시편의 표면 형상과 표면 조성을 Field Emission-Scanning Electron Microscopy(FE-SEM)와 Energy Dispersive X-ray Spectrometry(EDS)로 각각 분석하였다. In vitro 시험에서 미세한 $TiO_2$ 결정이 생성된 박막의 표면에는 탄소가 함유된 인산칼슘 결정이 생성됨을 확인하였다.

Cu와 Si간의 확산방지막으로서의 Ti-Si-N에 관한 연구 (Thermal Stability of Ti-Si-N as a Diffusion Barrier)

  • 오준환;이종무
    • 한국재료학회지
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    • 제11권3호
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    • pp.215-220
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    • 2001
  • 본 실험에서는 반응성 스퍼터링법으로 $N_2$/Ar 유속비를 달리하여 약 200 과 650 두께의 비정질 Ti-Si-N막을 증착한 후 Cu (750 )와 Si사이의 barrier 특성을 면저항측정, XRD, SEM, RBS 그리고 Ti-Si-N막에서 질소 함량의 영향에 초점을 둔 ABS depth profiling 등의 분석방법을 통해 조사되었다. 질소 함량이 증가함에 따라 처음에는 불량 온도가 46%까지 증가하다가 그 이상에서는 감소하는 경향을 보였다. 650 의 Ti-Si-N barrier막을 80$0^{\circ}C$에서 열처리 후에는 Cu$_3$Si 피크만 관찰될 뿐 Cu피크는 거의 완전히 사라졌으므로 Barrier 불량기구는 Cu$_3$Si상을 형성하기 위해 Si 기판내로의 Cu의 확산에 의해 일어난 것으로 보인다. 본 실험에서 Ti-Si-N의 최적 조성은 $Ti_{29}$Si$_{25}$N$_{46}$이었다. 200 과 650 두께의 $Ti_{29}$Si$_{25}$N$_{46}$ barrier 층의 불량온도는 각각 $650^{\circ}C$$700^{\circ}C$이었다.이었다.

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급속 열처리 방법에 의한 Sn 솔더 범프의 리플로와 금속간 화합물 형성 (Reflow of Sn Solder Bumps using Rapid Thermal Annealing(RTA) method and Intermetallic Formation)

  • 양주헌;조해영;김영호
    • 마이크로전자및패키징학회지
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    • 제15권4호
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    • pp.1-7
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    • 2008
  • 본 실험에서는 두가지 리플로 시스템에 따라 솔더 범프 내에 생성되는 금속간 화합물의 성장거동에 대하여 연구하였다. 산화막이 증착된 Si 기판 위에 직류 마그네트론 스퍼터링을 이용하여 Ti(50 nm), Cu($1{\mu}m$), Au(50 nm), Ti(50 nm)의 박막을 형성한 후, 전해 도금을 이용하여 $5{\mu}m$두께의 Cu 범프와 $20{\mu}m$ 두께의 Sn 범프를 형성하였다. 급속열처리장치(RTA)와 일반 리플로를 이용하여 전해 도금으로 형성된 Sn($20{\mu}m$)/Cu($5{\mu}m$) 범프를 동일한 온도에서 각각 리플로 공정을 진행한 결과, 급속열처리장치를 이용하여 리플로를 할 때, 플럭스를 사용하지 않고 범프로 형성할 수 있었으며, 솔더 계면에 형성된 금속간 화합물이 일반 리플로의 경우보다 더 얇게 형성되었다.

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전도성 AFM 탐침에 의한 YBa2Cu3O7-x 스트립 라인의 산화피막 형성 (Anodization Process of the YBa2Cu3O7-x Strip Lines by the Conductive Atomic Force Microscope Tip)

  • 고석철;강형곤;임성훈;한병성;이해성
    • 한국전기전자재료학회논문지
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    • 제17권8호
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    • pp.875-881
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    • 2004
  • Fundamental results obtained from an atomic force microscope (AFM) chemically-induced direct nano-lithography process are presented, which is regarded as a simple method for fabrication nm-scale devices such as superconducting flux flow transistors (SFFTs) and single electron tunneling transistors (SETs). Si cantilevers with Pt coating and with 30 nm thick TiO coating were used as conducting AFM tips in this study. We observed the surfaces of superconducting strip lines modified by AFM anodization' process. First, superconducting strip lines with scan size 2 ${\mu}{\textrm}{m}$${\times}$2 ${\mu}{\textrm}{m}$ have been anodized by AFM technology. The surface roughness was increased with the number of AFM scanning, The roughness variation was higher in case of the AFM tip with a positive voltage than with a negative voltage in respect of the strip surface. Second, we have patterned nm-scale oxide lines on ${YBa}-2{Cu}_3{O}_{7-x}$ superconducting microstrip surfaces by AFM conductive cantilever with a negative bias voltage. The ${YBa}-2{Cu}_3{O}_{7-x}$ oxide lines could be patterned by anodization technique. This research showed that the critical characteristics of superconducting thin films were be controlled by AFM anodization process technique. The AFM technique was expected to be used as a promising anodization technique for fabrication of an SFFT with nano-channel.

In Situ Spectroscopy in Condensed Matter Physics

  • Noh, Tae Won
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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    • pp.92-92
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    • 2014
  • Recently, many state-of-art spectroscopy techniques are used to unravel the mysteries of condensed matters. And numerous heterostructures have provided a new avenue to search for new emergent phenomena. Especially, near the interface, various forms of symmetry-breaking can appear, which induces many novel phenomena. Although these intriguing phenomena can be emerged at the interface, by using conventional measurement techniques, the experimental investigations have been limited due to the buried nature of interface. One of the ways to overcome this limitation is in situ investigation of the layer-by-layer evolution of the electronic structure with increasing of the thickness. Namely, with very thin layer, we can measure the electronic structure strongly affected by the interface effect, but with thick layer, the bulk property becomes strong. Angle-resolved photoemission spectroscopy (ARPES) is powerful tool to directly obtain electronic structure, and it is very surface sensitive. Thus, the layer-by-layer evolution of the electronic structure in oxide heterostructure can be investigated by using in situ ARPES. LaNiO3 (LNO) heterostructures have recently attracted much attention due to theoretical predictions for many intriguing quantum phenomena. The theories suggest that, by tuning external parameters such as misfit strain and dimensionality in LNO heterostructure, the latent orders, which is absent in bulk, including charge disproportionation, spin-density-wave order and Mott insulator, could be emerged in LNO heterostructure. Here, we performed in situ ARPES studies on LNO films with varying the misfit strain and thickness. (1) By using LaAlO3 (-1.3%), NdGaO3 (+0.3%), and SrTiO3 (+1.7%) substrates, we could obtain LNO films under compressive strain, nearly strain-free, and tensile strain, respectively. As strain state changes from compressive to tensile, the Ni eg bands are rearranged and cross the Fermi level, which induces a change of Fermi surface (FS) topology. Additionally, two different FS superstructures are observed depending on strain states, which are attributed to signatures of latent charge and spin orderings in LNO films. (2) We also deposited LNO ultrathin films under tensile strain with thickness between 1 and 10 unit-cells. We found that the Fermi surface nesting effect becomes strong in two-dimensions and significantly enhances spin-density-wave order. The further details are discussed more in presentation. This work was collaborated with Hyang Keun Yoo, Seung Ill Hyun, Eli Rotenberg, Ji Hoon Shim, Young Jun Chang and Hyeong-Do Kim.

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Liquid Delivery MOCVD공정을 이용한 강유전체 SBT 박막의 제조기술에 관한 연구 (A study on Fabrication of Ferroelectric SST Thin Films by Liquid Delivery MOCVD Process)

  • 강동균;백승규;김형기;김병호
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2003년도 춘계학술대회 논문집 센서 박막재료 반도체 세라믹
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    • pp.111-115
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    • 2003
  • 200nm 정도의 두께를 가진 SBT 박막이 liquid delivery MOCVD 공정에 의해 (111) oriented Pt/Ti/$SiO_2$/Si 기판 위에 증착되었다 이 실험에서는 $Sr(TMHD)_2$tetraglyme, $Bi(ph)_3$ 그리고 $Ta(O^iPr)_4$(TMHD)를 출발 물질로 사용하였다. Sr 출발 물질의 열적 안정화를 위해서 adduct로 tetraglyme를 사용하여 실험하였고 유기 용매로는 n-butyl acetate를 사용하였다 Substrate temperature와 reactor pressure는 각각 $570^{\circ}C$와 5Torr로 유지시켰다. 또한 vaporizer의 용도는 $190-200^{\circ}C$, 그리고 delivery line 의 온도는 vaporizer 보다 높게 유지 $(220-230^{\circ}C)$하여 출발 용액을 분당 0.1ml로 50분간 주입하였다. 수송가스로 Ar, 산화제로 $O_2$ 가스를 사용하였다. 제조한 SBT 박막은 $750^{\circ}C$에서 열처리한 후 인가전압 3V와 5V에서 $2P_r$값이 각각 6.47, $8.98{\mu}C/cm^2$이었으며, $2E_c$값은 인가전압 3V와 5V에서 각각 2.05, 2.31V이었다 그리고 $800^{\circ}C$에서는$750^{\circ}C$에서 열처리한 SBT 박막보다 다소 우수한 이력특성을 나타내어 $2P_r$ 값은 인가전압 3V와 5V에서 각각 7.59, $10.18{\mu}C/cm^2$ 이었으며, $2E_c$값은 인가 전압 3V와 5V에서 각각 2.00, 2.21V 이었다.

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열수처리에 의해 석출된 HA 결정이 Ti-6Al-7Nb 합금의 생체활성에 미치는 영향 (Effect of HA Crystals Precipitated by Hydrothermal-Treatment on the Bioactivity of Ti-6Al-7Nb Alloy)

  • 권오성;최석규;문장원;이민호;배태성;이오연
    • 한국재료학회지
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    • 제14권9호
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    • pp.607-613
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    • 2004
  • This study was to investigate the surface properties of electrochemically oxidized Ti-6Al-7Nb alloy by anodic spark discharge technique. Anodizing was performed at current density 30 $mA/cm^2$ up to 300 V in electrolyte solutions containing $DL-{\alpha}$-glycerophosphate disodium salt hydrate($DL-{\alpha}$-GP) and calcium acetate (CA). Hydrothermal treatment was done at $300^{\circ}C$ for 2 hrs to produce a thin outermost layer of hydroxyapatite (HA). The bioactivity was evaluated from HA formation on the surfaces in a Hanks' solution with pH 7.4 at $36.5^{\circ}C$ for 30 days. The size of micropores and the thickness of oxide film increased and complicated multilayer by increasing the spark forming voltage. Needle-like HA crystals were observed on anodic oxide film after the hydrothermal treatment at $300^{\circ}C$ for 2 hrs. When increasing $DL-{\alpha}$-GP in electrolyte composition, the precipitated HA crystals showed the shape of thick and shorter rod. However, when increasing CA, the more fine needle shape HA crystals were appeared. The bioactivity in Hanks' solution was accelerated when the oxide films composed with strong anatase peak with presence of rutile peak. The increase of amount of Ca and P was observed in groups having bioactivity in Hanks' solution. The Ca/P ratio of the precipitated HA layer was equivalent to that of HA crystal and it was closer to 1.67 as increasing the immersion time in Hanks' solution.

전기변색 TNT 박막의 절조 및 특성 평가 (Fabrication and Characteristics of Electrochromic TNT Thin Films)

  • 오효진;이남희;윤영웅;이대걸;황종선;김선재
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2009년도 춘계학술대회 논문집 전기설비전문위원
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    • pp.27-29
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    • 2009
  • 본 연구에서는 Titanate Nanotube (TNT)를 LBL-SA (layer-by-layer self-assembling) method을 이용하여 전기변색 (electrochromism device, ECD) 소자에 적용하고자 하였다. TNT 분말은 10M NaOH와 $TiO_2$를 혼합한 후 autoclave에서 130$^{\circ}C$, 48시간 동안 수열합성하여 제조하였다. 주사전자현미경 (SEM)으로 TNT 분말의 형상을 관찰한 결과, 직경 20$\sim$30nm, 길이 500$\sim$600nm의 튜브 형상을 나타내었으며, X-선 회절시험 (XRD) 결과 층상구조로 확인되었다. 코팅 물질의 표면 전하를 이용한 LBL-SA method에 적용시키기 위해 수용액 중에서 TNT 입자 표면 전하를 TBAOH (tetrabutylammonium hydroxide)를 적정하여 제타 전위 값이 -40mV로 최대가 되도록 하였으며, 이때 pH 값은 9로 나타났다. 2전극 시스템을 이용하여 cycle voltammetry를 측정한 결과, -0.5$\sim$-1.5V 영역에서 산화환원전위 피크가 뚜렷하게 나타났으며, 짙은 갈색으로 변색되는 것을 확인하였다. 본 연구 결과로서 TNT 박막은 전기를 인가하였을 때 n-type 반도체 성질을 갖는 것으로 나타났으며, 앞으로 display 연구 분야에 적용할 수 있을 것으로 주목된다.

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