• 한국결정학회:학술대회논문집
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• 한국결정학회 2002년도 정기총회 및 추계학술연구발표회
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• pp.45-47
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• 2002

반도체 소자의 고집적화 및 고속화가 요구됨에 따라 MOSFET 구조의 게이트 절연막으로 사용되고 있는 SiO₂ 박막의 두께를 감소시키려는 노력이 이루어지고 있다. 0.1㎛ 이하의 소자를 위해서는 15Å 이하의 두께를 갖는 SiO₂가 요구된다. 하지만 두께감소는 절연체의 두께와 지수적인 관계가 있는 누설전류를 증가시킨다[1-3]. 따라서 같은 게이트 개패시턴스를 유지하면서 누설전류를 감소시키기 위해서는 높은 유전상수를 갖는 두꺼운 박막이 요구되는 것이다. 그러므로 약 25정도의 높은 유전상수를 갖고 5.2～7.8 eV 정도의 비교적 높은 bandgap을 갖으며, 실리콘과 열역학적으로 안정한 물질로 알려진 HfO2[4-5]가 최근 큰 관심을 끌고 있다. 본 연구에서는 HfO₂ 박막을 실제 소자에 적용하기 위하여 전극 및 열처리에 따른 HfO₂ 박막의 미세구조 및 전기적 특성에 관한 연구를 수행하였다. 이를 위해, HfO₂ 박막을 reactive DC magnetron sputtering 방법으로 증착하고, XRD, TEM, XPS를 사용하여 ZrO₂ 박막의 미세구조를 관찰하였으며, MOS 캐패시터 구조의 C-V 및 I-V 특성을 측정하여 HfO₂ 박막의 전기적 특성을 관찰하였다. HfO₂ 타겟을 스퍼터링하면 Ar 스퍼터링에 의해 에너지를 가진 산소가 기판에 스퍼터링되어 Si 기판과 반응하기 때문에 HfO₂ 박막 형성과 더불어 Si 기판이 산화된다[6]. 그래서 HfO₂같은 금속 산화물 타겟 대신에 순수 금속인 Hf 타겟을 사용하고 반응성 기체로 O₂를 유입시켜 타겟이나 시편위에서 high-k 산화물을 만들면 SiO/sub X/ 계면층을 제어할 수 있다. 이때 저유전율을 갖는 계면층은 증착과 열처리 과정에서 형성되고 특히 500℃ 이상에서 high-k/Si를 열처리하면 계면 SiO₂층은 증가하는 데, 이것은 산소가 HfO₂의 high-k 박막층을 뚫고 확산하여 Si 기판을 급속히 산화시키기 때문이다. 본 방법은 증착에 앞서 Si 표면을 희석된 HF를 이용해 자연 산화막과 오염원을 제거한 후 Hf 금속층과 HfO₂ 박막을 직류 스퍼터링으로 증착하였다. 우선 Hf 긍속층이 Ar 가스 만의 분위기에서 증착되고 난 후 공기중에 노출되지 않고 연속으로 Ar/O₂ 가스 혼합 분위기에서 반응 스퍼터링 방법으로 HfO₂를 형성하였다. 일반적으로 Si 기판의 표면 위에 자연적으로 생기는 비정질 자연 산화막의 두께는 10～15Å이다. 그러나 Hf을 증착한 후 단면 TEM으로 HfO₂/Si 계면을 관찰하면 자연 산화막이 Hf 환원으로 제거되기 때문에 비정질 SiO₂ 층은 관찰되지 않았다. 본 실험에서는 HfO2의 두께를 고정하고 Hf층의 두께를 변수로 한 게이트 stack의 물리적 특성을 살펴보았다. 선증착되는 Hf 금속층을 0, 10, 25Å의 두께 (TEM 기준으로 한 실제 물리적 두께) 로 증착시키고 미세구조를 관찰하였다. Fig. 1(a)에서 볼 수 있듯이 Hf 금속층의 두께가 0Å일때 13Å의 HfO₂를 반응성 스퍼터링 방법으로 증착하면 HfO₂와 Si 기판 사이에는 25Å의 계면층이 생기며, 이것은 Ar/O₂의 혼합 분위기에서의 스퍼터링으로 인한 Si-rich 산화막 또는 SiO₂ 박막일 것이다. Hf 금속층의 두께를 증가시키면 계면층의 성장은 억제되는데 25Å의 Hf 금속을 증착시키면 HfO₂ 계면층은 10Å미만으로 관찰된다. 그러므로 Hf 금속층이 충분히 얇으면 플라즈마내 산소 라디칼, 이온, 그리고 분자가 HfO₂ 층을 뚫고 Si 기판으로 확산되어 SiO₂의 계면층을 성장시키고 Hf 금속층이 두꺼우면 SiO/sub X/ 계면층을 환원시키면서 Si 기판으로의 산소의 확산은 막기 때문에 계면층의 성장은 억제된다. 따라서 HfO₂/Hf(Variable)/Si 계에서 HfO₂ 박막이 Si 기판위에 직접 증착되면, 순수 HfO₂ 박막의 두께보다 높은 CET값을 보이고 Hf 금속층의 두께를 증가시키면 CET는 급격하게 감소한다. 그러므로 HfO₂/Hf 박막의 유효 유전율은 단순 반응성 스퍼터링에 의해 형성된 HfO₂ 박막의 유전율보다 크다. Fig. 2에서 볼 수 있듯이 Hf 금속층이 너무 얇으면 계면층의 두께가 두꺼워 지고 Hf 금속층이 두꺼우면 HfO₂층의 물리적 두께가 두꺼워지므로 CET나 EOT 곡선은 U자 형태를 그린다. Fig. 3에서 Hf 10초 (THf=25Å) 에서 정전 용량이 최대가 되고 CET가 20Å 이상일 때는 high-k 두께를 제어해야 하지만 20Å 미만의 두께를 유지하려면 계면층의 두께를 제어해야 한다.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• 제11권4호
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• pp.166-169
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• 2010

In this study, we changed the etch parameters (gas mixing ratio, radio frequency [RF] power, direct current [DC]-bias voltage, and process pressure) and then monitored the effect on the $HfAlO_3$ thin film etch rate and the selectivity with $SiO_2$. A maximum etch rate of 108.7 nm/min was obtained in $Cl_2$ (3 sccm)/$BCl_3$ (4 sccm)/Ar (16 sccm) plasma. The etch selectivity of $HfAlO_3$ to $SiO_2$ reached 1.11. As the RF power and the DC-bias voltage increased, the etch rate of the $HfAlO_3$ thin film increased. As the process pressure increased, the etch rate of the $HfAlO_3$ thin films increased. The chemical state of the etched surfaces was investigated with X-ray photoelectron spectroscopy. According to the results, the etching of $HfAlO_3$ thin film follows the ion-assisted chemical etching.

• 한국자기학회지
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• 제16권1호
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• pp.28-33
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• 2006

[ $Bi_{2/3}La_{1/3}FeO_3$ ]분말을 졸-겔법을 이용하여 제조하였다. 결정학적 및 자기적 성질을 열분석장치(TG-DTA), x-선 회절분석기(XRD), 주사전자현미경(SEM) 및 Mossbauer분광기를 이용하여 연구하였다. $Bi_{2/3}La_{1/3}FeO_3$ 단일상은 $600^{\circ}C$에서 3시간 동안 공기 중에서 열처리하여 얻을 수 있었으며, x-선 회절분석 결과 $Bi_{2/3}La_{1/3}FeO_3$ 분말은 rhombohedral 형태로 변형된 단순 perovskite 구조를 가졌으며 이때 격자상수 $=3.985\pm0.0005{\AA},\;\alpha=89.5^{circ}$이었다. Mossbauer스펙트럼 분석결과 $Bi_{2/3}La_{1/3}FeO_3$의 Neel온도는 $680\pm3K$임을 알 수 있었다. $Bi_{2/3}La_{1/3}FeO_3$의 이성질체이동 값은 0.27mm/s 값을 가졌으며, 이는 $Bi_{2/3}La_{1/3}FeO_3$.의 Fe 이온이 가지는 이온가는 $Fe^{3+}$의 high spin상태임을 보여주었다. $Bi_{2/3}La_{1/3}FeO_3$의 결정내의 Debye 온도는 $305\pm5K$ 평균 초미세 자기장 $H_{hf}(T)$는 $T/T_N<0.7$영역에서 $[H_{hf}(T)-H_{hf}(0)]/H_{hf}(0)=-0.42(T/T_N)^{3/2}-0.13(T/T_N)^{5/2}$로 spin wave가 결정 내에서 잘 여기 됨을 알 수 있었다.

• 한국자기학회지
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• 제17권1호
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• pp.38-42
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• 2007

단일상의 $KFeO_2$ 분말을 ball-mill법을 이용하여 제조 하였다. 결정학적 및 자기적 성질을 x-선 회절법, 중성자 회절 실험, 뫼스바우어 분광법으로 연구 하였다. x-선 및 중성자 회절실험 분석 결과 $KFeO_2$ 시료의 결정구조는 격자상수 $a_0=5.557{\AA},\;b_0=11.227{\AA},\;c_0=15.890{\AA}$을 갖는 단일상의 orthorhombic구조로 분석 되었다. 또한 시간변화에 따른 $KFeO_2$의 강한 흡습성으로 인한 급격한 변화를 확인할 수 있었다. 뫼스바우어 스펙드럼 결과 1 set(6-line)으로 분석되었다. 극저온(4.2 K)과 상온에서의 초미세자기장값(hyperfine field)은 각각 519, 489 kOe이었으며, 이성질체 이동치(isomer shift)는 0.19, 0.05 mm/s로 나타났다. $KFeO_2$의 스핀과 여기에 의한 T/Tc<0.7 이하의 초미세자기장 $H_{hf}(T)$의 변화는 $[H_{hf}(T)-H_{hf}(0)]/H_{hf}(0)=-0.16(T/Tc)^{3/2}-0.25(T/Tc)^{5/2}$로 얻어졌다.

• 한국식품영양과학회지
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• 제27권6호
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• pp.1204-1210
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• 1998

This study was focused on the purification, characterization and promotion mode of an anticoagulant polysaccharide from Hizikia fusiforme. The anticoagulant crude polysaccharide(HF 0) was obtained by using hot water extraction at 100oC for 3 hrs after homogenizing desalted Hizikia fusiforme. The anticoagulant polysaccharide(HF 2 3 1a) was purified from the crude extract(HF 0) through stepwise gradient ethanol precipitation(HF 2), DEAE Toyopearl 650C(HF 2 3), Sephadex G 75(HF 2 3 1), Sepharose CL 6B(HF 2 3 1a) chromatography and HPLC to homogeneity. HF 2 3 1a was estimated at 5.3$\times$105 Da molecular weight and composed of fucose(51.92%), galactose(19.34%), mannose(13.92%), xylose (7.14%), arabinose(3.95%) and rhamnose(3.78%), and comprimised 29.7 % sulfate residue. The sulfated anticoagulant polysaccharide from HF 2 3 1a was proposed to inhibit via the intrinsic pathway and common pathway in the blood coagulation. The HF 2 3 1a exhibited the anticoagulant activity by activating an antithrombin III and the activity depended on the concentration of HF 2 3 1a. Acute toxicity of HF 2 in mice was not detected. Only 14 of 33 control mice(11.4%) that had taken saline survived for 30 min after injecting thrombin(100 NIH unit/ml).

• 한국결정성장학회지
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• 제4권2호
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• pp.157-168
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• 1994

APCVD에 의한 $SnO_2(:F)$ 박막 형성시 HF와 $H_2O$량의 변화에 따른 증착 조건이 전기적, 광학적 특성 그리고 textured $SnO_2(:F)$ 박막의 표면형상에 미치는 영향을 관찰하였다. HF의 bubbling량이 0.9 slm 이상일 경우에는 전자농도(electron concentration)가 $3{\Times}10^{20}/cm^3$에 도달 하였으며, 비저항값은 $7{\Times}10^4~9{\Times}10^4{Omega}cm$ 범위이었고, mobility 값은 $18~25 cm^{-2}/V.sec$이었다. 결정 grain의 형태는$H_2O$를 첨가시키지 않으며 증착시킨 경우 끝이 뾰족한 예각을 가진 pyramid 형태였으며, $H_2O$를 첨가시키며 증착시킨 경우에는 끝이 둥근 hemispherical 형이었다.

• 자원환경지질
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• 제37권4호
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• pp.375-381
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• 2004

장주기 방사성 폐기물인 악티나이드 원소들을 고정화시킬 수 있는 파이로클로어 (pyrochlore; CaCeH$f_xTi_{2-x}O_7$=0.2, 0.6, 1.0, 1.4, 1.8, 2.0)를 합성하여 상평형 관계 및 특성을 연구하였다. 혼합된 시료는 상온에서 400kg/$cm^2$의 압력으로 성형한 후, 산소분위기에서 1200∼1$600^{\circ}C$ 범위로 소결온도를 변화시키면서 소성하였다. 합성된 시료는 XRD를 사용하여 상분석을 실시하였다. 실험결과, 파이로클로어의 최적 합성조건은 산소분위기 하에서, 각각의 조성에 따라, 1300∼150$0^{\circ}C$로 매우 다양하였다. 합성시 생성된 상으로는 페롭스카이트, 파이로클로어 및 $A_{2}BO_{5}$산화물 등이 있으며, 본 계의 특성은 Hf의 함량증가에 따라 페롭스카이트 및 파이로클로어의 격자상수가 증가한다는 점이다. 이같은 현상은 육배위 자리를 차지하고 있는 Hf와 Ti의 이온반경의 차이에서 비롯된 것이다.

• 한국자기학회지
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• 제5권1호
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• pp.64-70
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• 1995

$ThMn_{12}$ 구조를 갖는 $NdFe_{10.7}TiM_{0.3}(M=B,\;Ti)$의 결정학적 및 자기적 성질을 X선 회절법과 VSM, $M\"{o}ssbauer$분광법으로 연구하였다. $NdFe_{10.7}TiM_{0.3}(M=B,\;Ti)$합금은 알곤가스 분위기의 아크 용해로에서 제조하였다. $NdFe_{10.7}TiM_{0.3}$의 결정구조는 순수 단일상의 tetragonal구조를 갖고 있으며 $a_{0}=8.587\;{\AA},\;c_{0}=4.788\;{\AA}$의 격자상수를 결정하였다. $M\"{o}ssbauer$ spectrum은 13 K 부터 770 K 영역까지 취하였으며 Curie 온도는 $NdFe_{10.7}TiM_{0.3}$의 경우 $570{\pm}3\;K$로 결정하였다. $NdFe_{10.7}TiM_{0.3}(M=B,\;Ti)$은 $8i_{1},\;8i_{2},\;8j_{1},\;8j_{2}$ 및 8f의 5 set의 Fe 이온의 subspectra로 분석하였다. $NdFe_{10.7}TiM_{0.3}$의 실온에서 Fe-site $8i_{1},\;8i_{2},\;8j_{1},\;8j_{2}$ 및 8f는 16.4, 8.2, 14.8, 21.3 및 39.3%의 면적비를 각각 가지고 있었다. 초미세자기장은 $H_{hf}(8i)>H_{hf}(8j)>H_{hf}(8f)$비로 감소함을 알았다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 하계학술대회 논문집
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• pp.331-331
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• 2009

Hafnium oxide ($HfO_2$) attracted by one of the potential candidates for the replacement of si-based oxides. For applications of the high-k gate dielectric material, high thermodynamic stability and low interface-trap density are required. Furthermore, the amorphous film structure would be more effective to reduce the leakage current. To search the gate oxide materials, metal-insulator-metal (MIM) capacitors was fabricated by pulsed laser deposition (PLD) on indium tin oxide (ITO) coated glass with different oxygen pressures (30 and 50 mTorr) at room temperature, and they were deposited by Au/Ti metal as the top electrode patterned by conventional photolithography with an area of $3.14\times10^{-4}\;cm^2$. The results of XRD patterns indicate that all films have amorphous phase. Field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) images show that the thickness of the $HfO_2$ films is typical 50 nm, and the grain size of the $HfO_2$ films increases as the oxygen pressure increases. The capacitance and leakage current of films were measured by a Agilent 4284A LCR meter and Keithley 4200 semiconductor parameter analyzer, respectively. Capacitance-voltage characteristics show that the capacitance at 1 MHz are 150 and 58 nF, and leakage current density of films indicate $7.8\times10^{-4}$ and $1.6\times10^{-3}\;A/cm^2$ grown at 30 and 50 mTorr, respectively. The optical properties of the $HfO_2$ films were demonstrated by UV-VIS spectrophotometer (Scinco, S-3100) having the wavelength from 190 to 900 nm. Because films show high transmittance (around 85 %), they are suitable as transparent devices.

• Applied Science and Convergence Technology
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• 제24권6호
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• pp.289-292
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• 2015

The etching processes of glass in aqueous hydrofluoric acid (HF) solutions were used to improve the current density of solar cell. In this study, the textured glass substrate has been etched by solution and the $TiO_2$ thin films have been prepared on this textured glass. After the $TiO_2$ film deposition the surface has been etched by HF under different concentration and the etched $TiO_2$ thin films had a longer electron lifetime and higher haze ratio as well as light scattering, resulting in 1.7 times increment of dye-sensitized solar-cell(DSSC) efficiency. Increases in the surface root-mean-square roughness of glass substrates from 80 nm to 1774 nm enhanced haze ratio in above 300 nm wavelength. In particular, haze ratio of etched $TiO_2$ films on textured glass showed gradually increasing tendency at 550 nm wavelength by increasing of HF concentration up to 10M, suggesting a formation of crater with various sizes on its surface.