• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2001.07c
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• pp.1905-1907
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• 2001

본 논문에서는 다공질 실리콘에 대한 에탄올과 메탄을 가스 감지 특성을 측정하고 전기 전도도의 변화를 고찰하였다. 우선 HF와 에탄올의 혼합 용액내에서 n-type의 웨이퍼에 일정 전압을 인가하여 다공질 실리콘을 형성한다. 다공질 실리콘은 수직한 방향으로 $55{\sim}60{\mu}m$ 두께로 균일하게 형성되었다. 다공질 실리콘을 이용하여 소자를 제작하고 에탄올과 메탄올 가스를 주입하여 전류-전압 특성을 측정하였다. 기존의 다공질 실리콘 에탄올 센서와는 달리 turn-on 시 센서에 흐르는 전류가 빠른 시간내에 일정한 값으로 도달하였고 turn-off시에도 같은 결과를 보였다. 다공질 실리콘 표면에 흡착된 에탄올과 메탄올 가스는 전류의 흐름을 방해하는 surface charge를 스크린하여 전기 전도도를 증가시킨다. 또한 흡착된 가스가 dangling bonds를 passivation하여 전류를 증가시키는 것으로 생각된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.247-247
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• 2011

플라즈마 분자선 에피택시(plasma-assisted molecular beam epitaxy)법을 이용하여 다공질 실리콘(porous silicon)에 ZnO 박막을 성장하였다. 성장 후, 아르곤 분위기에서 10분 간 다양한 온도(500~700$^{\circ}C$)로 열처리하였다. 다공질 실리콘 및 열처리 온도가 ZnO 박막의 특성에 미치는 영향을 scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), photoluminescence (PL)을 이용하여 분석하였다. 실리콘 기판에 성장된 ZnO 박막은 일반적은 섬구조(island structure)로 성장된 반면, 다공질 실리콘에 성장된 ZnO 박막은 산맥과 같은 구조(mountain range-like structure)로 성장되었다. 열처리 온도가 증가함에 따라 ZnO 박막의 grain size는 증가하였다. 실리콘 기판 위에 성장된 ZnO 박막은 wurtzite 구조를 나타내는 여러 개의 회절 피크가 관찰된 반면, 다공질 실리콘에 성장된 ZnO 박막은 c-축 배향성(c-axis preferred orientation)을 나타내는 ZnO (002) 회절 피크만이 나타났다. 다공질 실리콘에 성장된 ZnO 박막의 구조적 및 광학적 특성이 실리콘 기판에 성장된 ZnO 박막의 특성보다 우수하게 나타났다. 뿐만 아니라, 열처리 온도가 증가함에 따라 다공질 실리콘에 성장된 ZnO 박막의 PL 강도비(intensity ratio)가 실리콘 기판에 성장된 ZnO 박막의 강도비보다 월등하게 증가하였다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2002.07c
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• pp.1581-1583
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• 2002

본 논문은 다공질 실리콘 다이어프램에 대한 화학 센서의 일종인 습도, 에탄올, 메탄올의 감지 특성을 측정하고 전기 전도도의 변화를 고찰하였다. 먼저, TMAH 용액으로 실리콘 다이어프램을 제작한 후, HF와 에탄올의 혼합 용액내에서 일정 전압을 인가하여 다공질 실리콘 다이어프램을 형성하였다. 다공질 실리콘을 면(100)에 수직한 방향으로 $50{\sim}100{\mu}m$ 두께로 균일하게 형성하여 p+-PSi-n+ 구조의 소자를 제작하였다. 다공질 실리콘 다이어프램의 절대습도에 대한 감도는 입력 주파수 5kHz에서 인가 전압이 $2{\sim}6$Vpp에서 $376.3{\sim}784.8{\Omega}$/%RH으로 변하였다. 또, 인가 전압 6Vpp에서 입력 주파수가 $2{\sim}5$kHz으로 변할 때 $393.3{\sim}784.8{\Omega}$/%RH으로 변하였다. 또한, 에탄올에 대한 감도는 $0.068{\mu}A$/%이며, 메탄올은 $0.212{\mu}A$/%으로 다공질 실리콘 다이어프램은 에탄올 보다 메탄올이 더 민감하게 반응하였다. 일반적으로 다공질 실리콘의 전기전도도는 charged surface traps과 screening effect에 의존한다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2001.07c
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• pp.1463-1465
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• 2001

다공질 실리콘을 대기에 노출시켰을 때 시간이 경과하면, 초기의 발광 특성이 변화하는 aging effect가 있다. 다공질 실리콘을 광 센서로 사용하기 위해서는 대기 중에 노출한 후 시간이 경과해도, 동일한 파장을 유지하여야 한다. 본 논문에서는 기체의 투과성이 낮고, 빛을 잘 투과시키는 폴리머들을 이용하여 다공질 실리콘 표면에 보호막으로 코팅하였다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2001.07c
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• pp.1902-1904
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• 2001

본 논문은 마이크로머시닝 기술을 응용하여 다공질 실리콘 다이어프램을 제작하여 air, $N_2$, Ar 분위기에서 유리로 패키징하였다. 유리로 패키징된 소자들과 유리 패키징을 하지 않는 소자를 시간 경과에 따른 다공질 실리콘의 PL(Photoluminescence) 스펙트럼 (peak wavelength, intensity)과 저항 변화를 측정하였다. 또한, 패키징 분위기에 따른 다공질 실리콘의 aging 효과를 서로 비교하여 다공질 실리콘 다이어프램을 이용한 PIN 구조의 소자를 광센서로써 응용 가능성을 살펴보았다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.4 no.4
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• pp.379-384
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• 1994

Room-temperature photoluminescent porous Si has been formed by etching Si wafer u-ith the solution of $HF:HNO_{3}: H_{2}O$=l : 5 : 10. We have observed photoluminescence(PL) spectra similar to those reported recently for porous-Si films formed by anodic etching with HF solutions. We have also investigated the dependence of PI, spectra on the etching time which was varied from 1 to 10 minutes. We found that 5-minute etching gave us the strongest PL intensity. We also found by atomic force microscopy( AFM) measurements that the surface fearure size became smaller for longer etching time and the average feature size of the etched Si wafer for 5-minute was about 1, 500~2, 000$\AA$. This indicates that the surface feature of the etched porous Si affects the PL intensity of the sample.

• Journal of Sensor Science and Technology
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• v.4 no.4
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• pp.70-74
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• 1995

We have observed anisotropic anodisation process for porous silicon formation. The starting material was (100) silicon $n/n^{+}/n$ wafer structured by $n^{+}$-diffusion on n-type substrate and by subsequent n-epitaxial growth. After the top n-silicon epitaxial layer was etched to open the porous silicon layer(PSL) anodisation window, anodisation takes place only to $n^{+}$-buried layer. The process of porous silicon formation on (100) sample was anisotropic, which was evident from that the shapes of the reacted porous silicon layer was all squarelike regardless of the shapes of reaction windows. The experimental results show that the PSL anodisation process does not depend on chemical reaction but does on electrical conduction property, which is hole mobility depending on the crystal direction.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2002.07c
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• pp.2003-2005
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• 2002

바이오 마이크로 시스템 및 바이오 MEMS 분야, 특히 실리콘을 기질로 하는 바이오 센서 제작에서 반도체 공정 기술은 센서의 대량 생산과 초소형화를 위해서 반드시 필요한 기술이다. 그러나, 감지전극의 마이크로화에 따른 센서의 감도 및 안정성 저하 문제는 해결해야 할 과제이다. 최근, 다공질 실리콘이 갖는 대면적이 실리콘 기질과 생체 고분자 (예: 단백질, 핵산 등) 간의 결합력을 향상시킬 수 있음이 알려지면서, 바이오 센서 분야에서, 새로운 형태의 드랜스듀서 재료로서의 다공질 실리콘에 대한 논의가 활발히 전개되고 있으며 또한, ISFET (Ion-Selective Field-Effect Transistors) 와는 달리 다공질 실리콘 층은 저항이 크기 때문에 센서 제작 과정에서의 부가적인 절연막을 필요로 하지 않는다. 본 연구에서는, 백금을 증착한 다공질 실리콘 표면에 전도성 고분자로서 Polypyrrole (PPy) 필름과 생체 고분자 물질로서 Urease를 각각 전기화학적으로 흡착하였다. 다공질 실리콘 층의 형성을 위해 테플론 소재의 전기화학 전지에 불산 (49%), 에탄올 (95%), $H_2O$ 혼합 용액을 넣고 실리콘 웨이퍼에 일정시간 수 mA의 산화 전류를 흘려주었으며, 약 $200{\AA}$의 티타늄 박막과 $200{\AA}$의 백금 박막을 RF 스퍼터링하여 작업 전극을 제작하였고, 백금 박막 및 Ag를 기화 증착하여 제작한 Ag/AgCl 박막을 각각 상대 전극과 기준전극으로 하였다. 박막 전극의 표면 분석을 위해 SEM (Scanning Electron Microscopy), EDX (Energy Dispersive X-ray spectroscopy) 등을 이용하였다. 제작된 요소 센서로부터 요소 농도 범위 0.01 mmol/L ${\sim}$ 100 mmol/L에서 약 0.2 mA/decade의 감도를 얻었다.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.11 no.8
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• pp.620-627
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• 1998

For chemical microsensors such as humidity and gas sensors, it is essential to obtain a single pore with a large inner surface and straight structure. In this paper, cylindrical macroporous silicon layers have been formed of p-silicon substrate by anodization in HF-ethanol-water solution with an applied current. The pores grew normal to the (100) surface and were uniformly distributed. The pore diameter was approximately $1.5~2{\mu}m$ with a depth of $20~30{\mu}m$ and the pores were not interconnected, which are in sharp contrast to the porous silicon reported previouly for similarly doped p-Si. Porous silicon diaphragms 18 to $200{\mu}m$ thick were formed by anistropic etching in TMAH solution and then anodization. The fabrication of macroporous silicon and free-standing diaphragms is expected to offer applications for microsensors, micromachining, and separators.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2006.07c
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• pp.1643-1644
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• 2006

본 논문에서는 마이크로/나노 다공질 실리콘 기판에 여러 형태의 전극을 형성하여 혈액 중의 요소, 콜레스테롤, AST, ALT 농도를 검출하는 바이오센서를 제각하고, 그 특성을 고찰하였다. 다공질 실리콘에 제작된 전극들은 모두 평면전극에 비해서 높은 감도증가를 나타내었는데, 이것은 다공질 실리콘 구조를 통한 유효전극면적의 증가에 기인하는 것으로 생각된다.