• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.337-337
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• 2012

단일 결정의 Ge 박막은 0.67 eV의 작은 밴드갭을 가지고 있기에 장파장의 빛을 흡수하기 위한 목적으로 태양전지 분야에서 집중적인 연구가 진행되어지고 있다. 또한, Si에 비하여 높은 전하 이동도를 가지고 있기에 박막 트랜지스터로의 응용 연구들이 진행되고 있는 중이다. 전자 소자로써 큰 효과를 가지고 오기 위해서는 양질의 Ge 결정박막을 성장하여야 한다. 이를 위하여 다양한 공정 방법으로 Ge 박막의 결정성 향상에 대한 연구들을 진행하고 있다. 그중 본 연구에서는 ICP-assisted DC sputtering 방법을 이용하여 저온(${\sim}230^{\circ}C$) Ge 박막 결정성장에 대한 연구를 진행하였다. Ge 박막을 유리기판(Eagle 2000) 위에 증착하였으며, $6{\times}10^{-6}$ Torr 이하의 기본 압력에서 공정을 진행하였다. 7 mTorr의 Ar 분위기에서 타겟에 인가되는 전압 및 전류를 변화 시키며 Ge 박막 증착에 미치는 영향에 대해서 연구를 진행하였다. 기본적인 DC sputtering 방법을 이용하여 박막을 증착하였을 경우 증착한 모든 샘플에서 결정성을 확인하였으며, 낮은 전압에서도 결정화가 일어나는 것을 확인 할 수 있었다. 또한 전압을 증가시켜도 결정화 정도가 일정하게 유지됨을 확인 할 수 있었다. 다만 이 경우에는 결정의 방향이 랜덤하게 형성되었으며, DC sputtering 방법을 이용하여 저온에서 공정을 진행하였기에 박막은 수십 nm의 columnar grain을 형성하였다. ICP를 이용한 DC sputtering 방법을 이용하여 박막을 증착 하였을 경우, 일정 전압 이하에서는 비정질의 Ge 박막이 균일하게 형성됨을 확인 할 수 있었으며, 이후 결정화 정도가 타겟에 인가되는 전압에 비례하여 증가하였다. 또한, 이때 증착된 Ge 박막은 단일 결정으로 형성되었음을 확인 할 수 있었다. 이는 박막 성장시 ICP에 의해서 생성된 Ar 이온이 표면으로 가속화됨으로 인하여 Ge 박막 표면에서 channeling 효과가 나타남으로 인하여 <110> 방향으로 결정이 정열된 것으로 보인다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.86-86
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• 2011

RF magnetron sputtering을 이용하여 RF파워 변화에 따라 GZO 박막을 제작하였다. 박막제작은 유리기판 위에 하였고, 전기적, 광학적 특성을 조사하였다. 박막의 증착시 초기 압력은 $2.0{\times}10^{-6}Torr$, 증착온도는 상온으로 고정하여 증착하였으며, 기판은 Corning 1737 유리 기판을 사용하였다. RF 파워 공정변수는 20W, 50W, 80W, 110W로 변화를 시켰다. 유리기판에 증착된 모든 GZO박막은 200 nm의 두께로 증착되었으며 모든 GZO 박막에서 85% 이상의 투과율을 나타내었다. RF파워가 낮을수록 투과율을 증가하였으며, 광학적 밴드갭 또한 증가하였다. 공정별로 제작된 모든 GZO박막에서 (002)면의 배향성이 관찰되었고, RF파워가 낮을수록 박막의 결정성은 향상되었다. Hall 측정 결과 RF파워가 20W일 때 전기비저항 $1.85{\times}10^{-3}{\Omega}cm$, 전하의 농도 $3.794{\times}10^{20}cm^{-3}$, 이동도 $8.89cm^2V^{-1}s^{-1}$로 전극으로서의 특성을 나타내었다. GZO 박막의 경우 RF 파워가 낮을수록 결정성이 높아지고, 전극의 특성을 갖는 것을 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.573-574
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• 2013

본 연구에서는 Roll-to-Roll 스퍼터를 이용한 ITO 성막 공정에서 Ar 이온 빔 처리가 플렉시블 ITO 박막의 전기적, 광학적, 구조적 특성에 미치는 효과를 연구하였다. Roll-to-Roll 스퍼터를 이용하여 ITO 박막을 성막할 때 Linear ion source를 이용하여 Ar 이온을 ITO 박막에 직접 조사할 때 일어나는 ITO 박막의 변화를 분석하였다. Ar 이온 빔에 인가되는 DC 파워 변화에 따른 ITO 박막의 전기적, 광학적 특성 변화를 Hall measurement 및 UV/Visible spectrometry 분석법을 통해 확인하였다. 이온 빔 처리 공정 시 인가되는 파워가 DC 100 W일 때 $5.81{\times}10^{-4}{\Omega}-cm$으로 이온 빔 처리를 하지 않은 $1.14{\times}10^{-3}{\Omega}-cm$에 보다 낮은 비저항을 나타냄을 확인할 수 있었다. 이온 빔 처리 전/후 ITO 박막의 결정성은 포항 가속기 X-ray scattering법을 이용하여 분석하였으며, 결과를 통해 Ar 이온 빔 처리가 ITO 박막의 표면에서의 국부적인 결정성을 향상을 일으킴을 알 수 있었다. 이러한 결정성 향상이 Roll-to-Roll 스퍼터된 ITO 박막의 전기적 특성을 향상과 매우 밀접한 관계가 있음을 확인할 수 있었다. 또한 이온 빔 처리 전/후 ITO/CPI의 기판 휨에 따른 기계적 안정성을 알아보기 위해 bending frequency 60 Hz, bending radius 15mm로 bending test를 진행을 통하여 이온 빔 처리 전후 ITO 박막의 특성을 비교 확인하였다. 본 실험 결과를 통해 Ar 이온빔 조사에 의해 상온에서 결정형 ITO 박막을 CPI 기판위에 형성 할 수 있었다. 또한 최적화된 ITO 박막을 이용하여 유기 태양전지를 제작하였으며 이를 통해 Ar 이온빔 처리된 결정형 ITO의 유연 태양전지 응용 가능성을 타진하였다.

• Ceramist
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• v.3 no.3
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• pp.58-70
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• 2000

뼈 결정과 같이 결정도가 낮은 탄산 인회석 결정의 화학조성 및 구조는 순수 수산화인회석 과 물리적 및 화학적 성질에 있어서 매우 다르다. 극미세 결정으로 결정도가 매우 낮은 불완전 결정이며, 결정 표면은 매우 반응성이 높은 이온으로 구성되어 있어 유기분자나 세포와 활발히 반응할 수 있다. 이와 같은 뼈 결정의 특성을 고형 기질 표면에 불완전 결정도 인회석 박막을 형성시켜 생체재료에 재현하였다. 이 박막에는 뼈세포들이 잘 부착하였는데 특히 골모세포의 부착, 증식, 분화를 촉진하여 장차 이와 같은 뼈 탄산 인회석의 특성을 갖는 인회석을 생체이식 재료로 이용하므로써 우리 몸의 생리에 좀 더 가까운 인공 매식체를 개발할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.06a
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• pp.65-68
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• 2009

본 연구에서는 eagle 2000 glass위에 APCVD(atmospheric CVD)증착법으로 $SnO_2$:F 박막을 제조하였다. 공정 온도, doping 농도, TTC(Tin tetrachloride)와 $H_2O$, $CH_3OH$의 조성비를 공정 변수로 두었으며, 각 변수에 대한 전기적, 광학적 특성 및 결정성을 확인하였다. hall measurement를 이용 제작된 박막의 전기적 특성을 확인 하였고, uv-VIS spectroscopy, hazemeer를 이용 박막의 광학적 특성을 확인 하였다. 또한 XRD, FESEM, AFM을 이용 박막의 결정성 및 표면 특성을 확인 하였다. 박막의 결정성을 결정짓는 증착 온도의 경우 $590^{\circ}C$에서 완벽한 Tetragonal rutile 형태의 결정성을 보였으며 $SnO_2$:F film $1{\mu}m$ thickness에서 $10({\Omega}/{\square})$ 내외의 우수한 면저항값과 $30(cm^2/Vs)$ 이상의 mobility값을 확인 하였으며, 가시광영역대 에서 높은 투과율과 우수한 haze값을 얻었다.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.8 no.3
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• pp.468-473
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• 1998

Sol-gel법을 이용하여 PbTiO3에 La을 10mol% 도핑한 박막을 bare Si(100)-wafer 위에 스핀 코팅법을 이용하여 제조하였다. 제조된 박막의 열처리 온도에 따른 결정화 거동을 살펴보고, 씨앗층(seeding layer)을 도입하여 박막의 미세구조 및 배향성을 SEM과 XRD로 관찰하였다. 씨앗층없이 일반적으로 제조된 박막의 경우는 우선 배향성을 나타내지 않았으나, 씨앗층을 도입한 경우에는 씨앗층의 두께 및 열처리 시간에 따라 막의 배향성이 달라졌다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.427-427
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• 2012

Cu(In,Ga)$Se_2 $ (CIGS) 박막 태양전지는 높은 효율과 낮은 생산 단가로 인해 많은 연구가 이루어지고 있다. 특히, Se flux는 박막의 특성에 가장 중요한 CIGS의 결정성, 결정립 크기, 결정방향을 형성하는데 영향을 주는 것으로 알려져 있다. 일반적인 co-evaporation에 사용되는 Se effusion cell의 경우, 높은 분자가를 가지는 Se 분자들이 공급되기 때문에 낮은 반응성을 보이지만 Se cracker cell을 사용할 경우 Se 분자들이 열적으로 크래킹되어 낮은 분자가를 가지므로 화학적으로 높은 반응성을 가진다. 따라서 적은 양의 Se으로도 양질의 CIGS 박막 제작이 가능하다. 본 연구에서는 Se effusion cell과 cracker cell을 이용하여 CIGS 광흡수층을 제작하였으며, 각각 제작된 CIGS 박막의 특성을 비교하였다. 또한 Se cracker cell의 reservoir zone(R-zone) 온도를 통해 Se flux를 변화시켜 Se flux에 따른 CIGS 박막 태양전지의 특성에 대해 알아보았다. SEM, EDS, XRD 측정을 통해 박막의 특성을 분석하였고, J-V 측정을 통해 태양전지의 특성에 대해 알아보았다. Se cracker를 사용하여 제작된 CIGS 박막의 결정립 크기가 effusion cell로 제작된 박막보다 더 크게 나타났고, Se flux가 증가할수록 결정립의 크기는 증가하였다. Se cracker의 flux가 $0.17{\'{{\AA}}}$/s일 때 반사방지막 없이 13.14%의 효율을 나타내었다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.12 no.4
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• pp.214-217
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• 2003

In this study, we prepared ZnO thin film on $SiO_2$/Si substrate by FTS (Facing Targets Sputtering) apparatus which can reduce damage on the thin film because the bombardment of high-energy Particles such as ${\gamma}$-electron can be restrained. And, properties of thin filnl grown with ZnO buffer-layer which can be suppress initial growth layer was investigated. The crystalline and the c-axis preferred orientation of ZnO thin film was also investigated by XRD. As a result, we noticed that the ZnO thin film has a good crystallographic characteristic at thickness of ZnO buffer layer 10, 20 nm and working pressure 1 mTorr.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2013.05a
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• pp.190-190
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• 2013

여러 화합물 반도체 중 $Sb_2Te_3$, $Bi_2Te_3$, 그리고 $Bi_2Se_3$과 같은 $A_2B_3$형 화합물은 열전소자에 적용가능성이 좋아서 광범위하게 연구되고 있다. $A_2B_3$형 화합물 중 특히 $Bi_2Te_3$는 단독 또는 다른 원소와 합금하여 태양전지, 열전소자, 그리고 상-변환 소자 등으로 이용된다. $Bi_2Te_3$ 박막을 형성하는 여러 방법 중에 전기화학적인 전착법은 박막의 조성 및 두께 제어가 용이하고 비용적 측면이나 형성속도 측면에서도 타 방법에 비하여 유리하기 때문에 주목을 많이 받고 있다. 하지만 전기화학적인 전착법에 의해 얻어진 박막은 점 결함, 높은 내부에너지와 결정성이 낮다는 단점이 있다. 본 연구에서는 도금층의 결정성 향상을 위하여 계면 활성제인 CTAB를 첨가하여 $Bi_2Te_3$ 박막을 형성하였다. $Bi_2Te_3$ 박막에 미치는 계면 활성제의 영향을 알아보기 위하여 결정성 및 전기, 열전 특성을 분석하였다. 또한, 도금된 박막을 다양한 온도에서 열처리 하여 열처리가 $Bi_2Te_3$ 박막의 전기 및 열전 특성에 미치는 영향을 알아보았다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 1999.10a
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• pp.37-37
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• 1999

Cr-N 계 박막은 경도가 높고 치밀한 층을 형성할 수 있으므로 현재 금형과 기계류 핵심부품의 내마모 및 내식성 향상을 위한 대표적인 물질로 많은 주목을 받고 있다. 본 연구에서는 아크 이온플레이팅 장비를 이용하여 질소분압, 바이어스 전원 등의 변화에 따른 Cr-N계 박막의 결정성 및 표면상태, 증착율, 그리고 내마모성을 조사하였다. Cr-N 계 박막을 증착하기 위해서 사용한 시편은 $20MM{\phi}{\times}4mmt$ 크기의 고속도 공구강 디스크이었으며, Trichloroethylene에서 5분간 초음파 세척을 한 후 건조하여 진공용기 내에 장착하였다. 박막을 증착하기전 시편의 표면을 깨끗하게 하기 위해서 Ar 이온 충격으로 플라즈마 전처리를 하였다. 증착된 Cr-N 계 박막의 두께는 CALOTEST와 XRF 두께 측정기를 이용하여 측정하였으며, 박막의 결정성과 내마모성은 X-선 회절분석기와 tribometer로 관찰하였다. 아크 전류를 변화시키면서 증착한 Cr-N 박막의 경우 층작율은 아크 전류가 50A에서 80A로 증가함에 따라 45nm/min에서 87nm/min으로 증가하였다. 그리고 바이어스 펄스의 duty-on 시간과 주파수가 증가할수도록 박막의 증착율은 감소함을 알 수 있었다. Duty-on 시간과 주파수의 증가는 기판에 오랫동안 이온의 충격을 가하므로서 상대적으로 가벼운 질소이온이 크롬과 결합하는 것을 방해하여 박막의 증착율이 감소할 것이다. 기판에 인가하는 바이어스 펄스의 duty-on 시간을 변화시키면서 증착한 Cr-N 박막에 대한 X-선 회절상을 조사한 결과 duty-on 시간이 20%인 경우에는 Crn(111), CrN(200)와 Crn(220) 피크 들만 나타나 입방정의 CrN 박막이 형성되었으며, duty-on 시간의 증가에 따라 $Cr_2N$ 상의 형성이 점점 많아져 80% duty-on 시간 경우에는 거의 CrN과 $Cr_2N$ 상이 공존하는 것으로 나타났다. 또한 duty-on 시간이 증가할수록 회절피크의 세기가 증가하여 결정화가 더 많이 진행되어짐을 알 수 있었다. 마찬가지로 바이어스 펄스이 주파수에 다른 결정성의 변화도 펄스의 주파수가 증가할수록 박막이 결정성이 좋아지고 $Cr_2N$ 상이 쉽게 형성되었다. 증착 진공도에 따른 결정성은 상대적으로 질소의 농도가 높은 낮은 진공도에서는 CrN 상이 주로 형성되었으며, 반대로 높은 진공도에서는 $Cr_2N$ 상이 많이 만들어졌다. 즉 $1.3{\times}10^{-2}Torr$의 증착 진공도에서는 CrN 상만이 보이는 반면 $9.0{\tiems}1-^{-2}Torr$ 진공도에서부터 $Cr_2N$ 상이 형성되기 시작하여 $5.0{\tiems}10^{-2}Torr$ 진공도에서는 두개의 상이 혼재되어 있음을 알 수 있었다. 박막의 내마모성을 조사한 결과 CrN 박막의 마찰 계수는 초기에 급격하게 증가한 후 0.5에서 0.6 사이의 값으로 큰 변화를 보이지 않았으며, $Cr_2N$ 박막도 비슷한 거동을 보였다.