• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2011.04a
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• pp.257-260
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• 2011

마이크로 스케일에서 다결정 재료의 소성 거동을 살펴볼 때, 결정의 geometrically necessary dislocation(GND) 효과에 의한 소성 구배(plastic gradient)의 고려는 재료의 소성 거동에 큰 영향을 미칠 수 있다. 본 연구에서는 소성 구배의 영향을 살펴보기 위하여 다결정 고체(polycrystalline solids)의 거동을 유한요소해석을 이용하여 살펴보았다. 소성 구배의 영향을 살펴보기 위하여 구배 경화 계수(gradient hardness coefficient)와 먼 거리 변형률에 대한 재료 길이 변수(material length parameter)가 사용되었다. 재료 길이 변수의 영향을 살펴보기 위해, 재료 길이 변수의 차이에 따른 다결정 고체의 거동을 분석하였다. 또한 소성 구배 효과의 고려와 재료 길이 변수의 변화에 따라서 다결정 고체 내부에 위치한 단결정이 받는 영향을 살펴보았다. 재료 길이 변수에 따라 결정이 받는 영향을 비교하여, GND에 의한 다결정 고체 거동의 영향을 확인하였다.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2010.04a
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• pp.542-545
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• 2010

재료의 마이크로 스케일 해석에서 결정의 geometrically necessary dislocation (GND) 효과에 의한 소성구배(plastic gradient)를 고려하는 것은 재료의 소성 거동을 분석하는데 영향을 미친다. 본 연구에서는 먼거리(long range)에서 전위(dislocation)의 영향을 고려하는 GND의 효과를 적용하여 소성 구배의 영향을 받는 다결정(polycrystal) 고체의 거동을 유한요소해석을 이용하여 살펴보았다. 재료의 거동을 분석하기 위해 탄성(elastic)과 소성(plastic) 변형에 먼 거리 변형률(long range strain)을 고려한 항(term)이 포함된 변형 구배(deformation gradient)의 multiplicative decomposition 모델을 사용하였다. 먼 거리 변형률에 의한 영향을 고려하기 위해 구배 경화 계수(gradient hardness coefficient)와 먼 거리 변형률 길이에 대한 재료변수(parameter)가 사용되었다. 각각의 계수들이 다결정 고체의 거동에 미치는 영향을 확인하기 위해 두 변수의 적용에 따른 다결정 고체의 거동을 분석하였다. 다결정 재료의 GND 효과에 의한 소성 구배 효과를 고려해서, 고려하지 않은 경우와 비교하여 발생하는 경화(hardening)의 차이를 분석함으로서 GND에 의한 다결정 고체 거동의 영향을 확인하였다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2011.10a
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• pp.24.1-24.1
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• 2011

CMP (Chemical Mechanical Planarization)는 고직접도의 다층구조의 소자를 형성하기 위한 표면연마 공정으로 사용되며, pattern 크기의 감소에 따른 공정 중요도는 증가하고 있다. 반도체 소자 제조 공정에서는 낮은 비용으로 초기재료를 만들 수 있고 우수한 성능의 전기 절연성질을 가지는 산화막을 만들 수 있는 단결정 실리콘 웨이퍼가 주 재료로 사용되고 있으며, 반도체 공정에서 실리콘 웨이퍼 표면의 거칠기는 후속공정에 매우 큰 영향을 미치므로 CMP 공정을 이용한 평탄화 공정이 필수적이다. 다결정 실리콘 박막은 현재 IC, RCAT (Recess Channel Array Transistor), 3차원 FinFET 제조 공정에서 사용되며 CMP공정을 이용한 표면 거칠기의 최소화에 대한 연구의 필요성이 요구되고 있다. 본 연구에서는 알칼리성 슬러리를 이용한 단결정 및 다결정 실리콘의 식각 및 연마거동에 대한 특성평가를 실시하였다. 화학적 기계적 연마공정에서 슬러리의 pH는 슬러리의 분산성, removal rate 등 결과에 큰 영향을 미치고 연마대상에 따라 pH의 최적조건이 달라지게 된다. 따라서 단결정 및 다결정 실리콘 연마공정의 최적 조건을 확립하기 위해 static etch rate, dynamic etch rate을 측정하였으며 연마공정상의 friction force 및 pad의 온도변화를 관찰한 후 removal rate을 계산하였다. 실험 결과, 단결정 실리콘은 다결정 실리콘보다 static/dynamic etch rate과 removal rate이 높은 것으로 나타났으며 슬러리의 pH에 따른 removal rate의 증가율은 다결정 실리콘이 더 높은 것으로 관찰되었다. 또한 다결정 실리콘 연마공정에서는 friction force 및 pad의 온도가 단결정 실리콘 연마공정에 비해 상대적으로 더 높은 것으로 나타났다. 결과적으로 단결정 실리콘의 연마 공정에서는 화학적 기계적인 거동이 복합적으로 작용하지만 다결정 실리콘의 경우 슬러리를 통한 화학적인 영향보다는 공정변수에 따른 기계적인 영향이 재료 연마율에 큰 영향을 미치는 것으로 확인되었으며, 이를 통한 최적화된 공정개발이 가능할 것으로 예상된다.

• Journal of Sensor Science and Technology
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• v.5 no.1
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• pp.71-77
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• 1996

Considering that polycrystalline silicon, a structural material of the micromachining, is affected by a sacrificial oxide layer, the poly-oxide obtained by the thermal oxidation of polycrystalline silicon is newly proposed and estimated as the sacrificial oxide layer. The grain size of the polycrystalline silicon grown on the poly-oxide is larger than that of poly crystalline silicon grown on the conventional sacrificial oxide layer. As a result of XRD, increase of (111) textures and formation of additional (220) textures are observed on the polycrystaIline silicon deposited on the poly-oxide. Also, the polycrystalline silicon grown on the poly-oxide represents small and uniform stress.

• Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation
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• v.11 no.2
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• pp.39-44
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• 2011

Plastic gradient from geometrically necessary dislocation(GND) can strongly affect micro-scale plastic behavior of polycrystalline solids. In this research, mechanical behavior of polycrystalline solid is investigated using the finite element method incorporating plastic gradient from GND effect. Gradient hardness coefficient and material length parameter are used to evaluate the effect of the plastic gradient on the behavior of materials. Sensitivity of the modeling parameters on the plastic gradient from GND is presented and effects of plastic gradient and material parameters on the behavior of single crystal inside a polycrystalline aggregate are investigated. It is confirmed that the plastic gradient from GND amplifies hardening response of polycrystals and affects single crystal behavior embedded in polycrystalline solids.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2009.04a
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• pp.22-25
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• 2009

대부분의 공학 재료는 다결정으로 이루어져 있으며 정확한 다결정 재료의 거동을 파악하고 예측하는 기술은 구조물의 성능을 검증하고 보장하는데 매우 중요하다. 본 연구에서는 강한 연결 멀티스케일 해석을 수행하는 중 마이크로 스케일의 거동, 특히 다결정 응력의 평균법에 대하여 연구하였다. 널리 사용되고 있는 체적평균법의 가정에 대하여 정리하고 표면평균법의 근사해로서의 정확도를 평가하였다. 랜덤(random)한 상(phase) 분포 및 적층 상 분포 구조의 2상 다결정 미세구조를 이용하여 평균법의 성능을 비교한 결과 사용된 미세구조의 크기와 구조에 대해서 유사한 결과를 얻을 수 있었다. 그러나 소성 흐름이 큰 이방성 재료의 경우 두 평균법으로 구한 거동의 차이가 증가하여, 미세구조에 따라서는 체적평균법을 적용할 때 주의를 요구할 수 있는 가능성이 있다는 결론을 얻었다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.24 no.2
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• pp.185-191
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• 2011

Plastic gradient from geometrically necessary dislocation(GND) can affect material behavior significantly. In this research, mechanical behavior of polycrystalline solid is investigated using the finite element method incorporating plastic gradient from long range dislocation or GND effect. Plastic gradient effect is implemented in the analysis model by considering a long range strain term as well as elastic and plastic terms in the multiplicative decomposition. In the model, gradient hardness coefficient and length parameter are used to evaluate the effect of the long range strains and sensitive study is conducted for the parameters. It is confirmed that the GND amplifies hardening response of polycrystals compared with the single crystal.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2009.04a
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• pp.26-29
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• 2009

매크로 스케일(macro-scale)에서 구조재료의 거동을 보다 자세히 이해하기 위해서는 구조재료를 구성하고 있는 마이크로 스케일(micro-scale)에서의 미세구조에 대한 이해가 필요하다. 특히 다결정을 가진 다상재료는 상(phase) 분포 상태에 의해 그 특성이 다르기 때문에, 상 분포에 따른 재료의 특성을 이해하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 미세구조의 상 분포 특성을 묘사할 수 있는 상관관계 함수를 이용하여 미세구조의 상 분포 상태를 나타내고, 이를 활용한 미세구조 재구성 방법을 사용하여 2상 미세구조에서 특정 미세구조와 유사한 상 분포를 가진 미세구조를 생성하고 그 특성을 비교하였다. 그리고 다양한 상 분포를 가진 미세구조들에 유한요소해석 기법을 적용하여 미세구조의 역학적인 거동을 분석하였다. 이를 통해, 제한된 정보를 이용하여 통계학적으로 유사한 특성을 나타내는 미세구조를 모델링 할 수 있음을 검증하였고, 이러한 미세구조들 간의 역학적 거동은 서로 거의 동일함을 확인하여 미세구조 재구성 기법이 재료의 역학적인 거동을 예측하는데 유용하게 사용될 수 있음을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.06a
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• pp.91-92
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• 2007

이 논문에서는 다양한 채널길이에 따른 n-채널 다결정 실리콘 TFT의 특징을 보고한다. Excimer laser annealing (ELA)를 이용한 다결정 실리콘은 디스플레이의 재료로써 줄은 특성을 갖는다. 유리기판 위에 buffered oxide 층을 올리고 ELA 처리를 하여 다결정 실리콘을 제작 하였다. 그 위에 $SiO_2$, $SiN_x$를 증착시켜 n-채널 다결정 실리콘 TFT를 만들었다. 다양한 채널의 길이에 따른 n-채널 TFT의 문턱전압 ($V_{TH}$), ON/OFF 전류비($I_{ON}/I_{OFF}$), 포화 전륙(IDSAT)를 조사하였다. 그 결과 채널의 길이가 짧은 소자에서 더 줄은 TFT의 특징이 나타난다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2005.05a
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• pp.80-83
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• 2005

$Nd:YVO_4$ 연속발진 레이저 (CW laser)를 이용하여 다결정실리콘 (CLC poly-Si)을 제작하였다. CLC 다결정 실리콘의 결정화 영역은 결정립 크기에 따라 SLC(Sequential Lateral Crystallization) 영역, SLG(Super Lateral Grain) 영역 및 Small Grain 영역으로 구분된다. 레이저를 중첩스캔 하여 제작한 CLC 다결정실리콘의 경우, 레이저 스캔 경계에서 단결정립이 형성됨을 SEM으로 확인하고, CLC 다결정실리콘의 결정성을 XRD와 라만 스펙트럼(Raman spectrum)을 이용하여 조사하였다.