• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.06a
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• pp.116-116
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• 2007

21 세기에 접어들면서 인터넷을 통한 정보 통신의 발달과 개인 휴대용 이동 통신기기의 활발한 보급에 따라 휴대형 전자기기들의 소형화와 고성능화로 나아가고 있다. 이러한 전자기기에 사용될 IC의 내장 메모리 또한 집적화 및 고속화, 저 전력화가 이루어져야 한다. 이러한 전자기기들에 필수적인 압전 세라믹스 부품 중 압전 부저 및 기타 음향 부품등을 각종 전자기기와 무선 전화기에 채택함으로써 압전 부품에 대한 수요와 생산이 계속 증가할 것으로 전망된다. 이처럼 압전 세라믹스를 이용한 그 응용 범위는 대단히 방대하며, 현재 모든 압전 부품들은 PZT 계열 재료로 만들어지고 있고, 차후 모두 비납계열 재료로 대체될 것이 확실시된다. Pb의 환경오염은 이미 오래전부터 큰 문제점으로 인식되고 있었으며 그 일례로 미국의 캘리포니아 주에서는 1986년부터 약 800종의 유해물질, 그 중에서도 Pb 사용을 300ppm 이하로 규제하는 Proposition 65를 제정하여 실행하고 있다. 그리고 2003년 2월에 EU (European Union) 에서 발표한 전자산업에 관한 규제 사항중 하나인 위험물질 사용에 관한 지칭 (Restriction of Hazardous Substance, RoHS) 에 의하면, 2006 년 7월부터 전기 전자 제품에 있어서 위험 물질인 Pb을 포함한 중금속 물질(카드늄, 수은, 6가 크롬, 브롬계 난연재)의 사용을 금지한다고 발표하였다. 비록 전자세라믹 부품에 함유된 Pb는 예외 사항으로 두었지만 대체 가능한 물질이 개발되면 전자세라믹 부품에서도 Pb의 사용을 금지한다고 규정하였다. 더욱이 일본은 2005 년부터 Pb 사용을 금지시켰다. 이와 같이 Pb가 환경에 미치는 영향 때문에 비납계 강유전 물질 및 압전 세라믹스 재료에 대한 연구가 전 세계적으로 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 비납계 강유전체의 patterning을 위해서, NKN 박막을 고밀도 플라즈마원인 ICP를 이용하여 식각 mechanism을 연구하고, 식각변수에 따른 식각 공정을 최적화에 대하여 연구하였다. 가스 혼합비에 따라 식각 할때 700 W의 RF 전력과 - 150 V의 직류 바이어스 전압을 인가하였고, 공정 압력은 2 Pa, 기판 온도는 $23^{\circ}C$로 고정하였다. 식각 속도는 Tencor사의 Alpha-step 500을 이용하여 측정되었으며 식각 시 NKN 박막 표면과 라디칼과의 화학적인 반응을 분석하고 식각 메커니즘을 규명하기 위하여 XPS(x-ray photoelectron spectroscopy)를 사용하였다.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 2004.10a
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• pp.756-759
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• 2004

We present a piezoelectric actuator using stiffness control and stroke amplification mechanism in order to make large lateral displacement. In this work, we suggest stiffness control approach that generates lateral displacement by increasing the vertical stiffness and reducing the lateral stiffness using additional structure. In addition, an additional structure of a serpentine spring amplifies the lateral displacement like leverage structure. The suggested lateral PZT actuator (bellows actuator) consists of serpentine spring and PZT/electrode layer which is located at the edge of the serpentine spring. The edge of the serpentine spring prevents the vertical motion of PZT layer, while the other edge of the serpentine spring makes stroke amplification like leverage structure. We have determined dimensions of the bellows actuator using ANSYS simulation. Length, width and thickness of PZT layer are 135$\mu$m, 20$\mu$m and 0.4$\mu$m, respectively. Dimensions of the silicon serpentine spring are thickness of 25$\mu$m, length of 300$\mu$m, and width of 5$\mu$m. The bellows actuator has been fabricated by SOI wafer with 25$\mu$m-top silicon and 1$\mu$m-buried oxide layer. The bellows actuator shows the maximum 3.93$\pm$0.2$\mu$m lateral displacement at 16V with 1Hz sinusoidal voltage input. In the frequency response test, the fabricated bellows actuator showed consistent displacement from 1Hz to 1kHz at 10V. From experimental study, we found the bellows actuator using thin film PZT and silicon serpentine spring generated mainly laterally displacement not vertical displacement at 16V, and serpentine spring played role of stroke amplification.

• The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
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• v.15 no.3
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• pp.284-290
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• 2004

In this paper, two types of thin nim bulk acoustic resonator(TFBAR) ladder filters are desisted and fabricated to analyze the effects of on-wafer inductor integration. To suppress the overmode phenomenon a 1 $\mu\textrm{m}$ thick air-gap is fabricated under the TFBAR and aluminum nitride is used for piezoelectric material, while platinum is employed for the top and bottom electrodes. The Tx filter in a duplexer, which usually has a steeper skirt characteristics o the right side of the passband, is designed with four serial and two shunt resonators, namely, a 4/2 stage. Similarly, the Rx filter is devised with a 3/4 stage to create a mirrored image of the Tx filter passband characteristics. Fabricated on-wafer spiral inductors with underpass reveals the Q factor of 5～9 at 2 ㎓. Inductor integrated filters have approximately 10 to 12 ㏈ out-of-band rejection improvement, when compared to the original filters.

• Journal of Sensor Science and Technology
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• v.10 no.3
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• pp.173-179
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• 2001

The currently used semiconductor pressure sensors are piezoresistive and capacitive type. Especially, semiconductor micro pressure sensors have a great deal of attention because of their small size. However, its fabrication processes are difficult, so that its yield is poor. For the purpose of resolving the drawbacks of the existing silicon pressure sensors, we demonstrate a new type of pressure sensor using PSFET(pressure sensitive field effect transistor) and investigate its operational characteristics. We used PZT(Pb(Zr,Ti)$O_3$) as a pressure sensing material. PZT thin films were deposited on a gate oxide of MOSFET by an rf-magnetron sputtering method. To abtain the stable phase, perovskite structure, furnace annealing technique have been employed in PbO ambient. The sensitivity of the PSFET was 0.38 mV/mmHg.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.231-231
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• 2013

ZnO은 hexagonal wurtzite 구조를 갖는 직접 천이형 화합물 반도체로서, 상온에서 3.37 eV 정도의 wide band gap energy를 가지고 있으며, 60 meV의 큰 엑시톤 결합 에너지(exciton binding energy)를 갖는다. 또한 동종 기판이 존재하고 열, 화학적으로 안정한 상태이며 습식 식각이 가능한 장점으로 인해 각광받고 있다. 또한, ZnO 박막은 우수한 전기 전도성을 나타내며 광학적 투명도가 우수하기 때문에 투명전극으로 많이 이용되어 왔고, 태양 전지(solar cell), 가스 센서, 압전소자 등 많은 분야에서 사용되고 있다. 이와 같은 ZnO박막을 안정적인 쇼트키 다이오드 특성을 얻기 위해서는 쇼트키 배리어 장벽의 형성이 필수적이다. Mg을 ZnO에 첨가하여 MgZnO 박막을 형성할 경우, 금속의 일함수와 MgZnO의 전자친화력 차이가 증가하여 더 큰 쇼트키 장벽 형성이 가능하며, 금속의 일함수가 큰 물질을 사용해야 한다. 또한, 박막의 결함이 적은 박막을 형성해야 하는 에피탁셜 박막이 필요하다. SiC는 높은 포화 전자 드리프트 속도(${\sim}2.7{\times}107$ cm/s), 높은 절연 파괴전압(~3 MV/cm)과 높은 열전도율(~5.0W/cm) 특징을 가지고 있으며, MgZnO/Al2O3의 격자 불일치는 ~19%인 반면에 MgZnO/SiC의 격자 불일치는 ~6%를 가진다. 금속의 일함수가 큰 Ag 금속은 열처리가 될 경우 AgOx가 될 경우 더욱 안정적인 쇼트키 장벽을 형성될 수 있을 것으로 판단된다. 본 연구에서는 쇼트키 접합을 형성하기 위해 금속의 일함수가 큰 Ag 금속을 사용하였으며, Al2O3 기판과 6H-SiC 기판위에 MgZnO(30 at.%) 박막을 증착하였다. 증착 후에 Ag를 증착 한 뒤 급속 열처리를 하였다. 열처리된 MgZnO의 경우 열처리 하지않은 소자보다 약 $10^5$ 이상의 우수한 on/off 특성을 보였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2009.11a
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• pp.18-18
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• 2009

최근 다양하게 연구되고 있는 무분극(nonpolar) 갈륨질화물(GaN) 소재는 자발분극(spontaneous polarization) 및 압전분극(piezoelectric polarization) 등이 발생하지 않아 높은 내부양자효율의 확보가 가능하며, 이러한 장점을 바탕으로 고효율 특성을 갖는 발광다이오드(light-emitting diode) 및 고속 전자소자 등으로의 적용을 위한 연구가 활발히 수행 중 이다. 하지만, 무분극 GaN LED의 구현 시, GaN 박막의 비등방성 성장으로 인한 박막의 막질 저하와 함께 표면에 혼재하는 Ga층과 N층에서 기인되는 절연층의 생성으로 인한 오믹전극 형성의 어려움이 대두되고 있다. 따라서, 고효율의 무분극 GaN LED 구현을 위해서는 무분극 GaN층의 질소층 제거를 위한 표면처리 공정과 더불어 금속/무분극 GaN층 간 발생되는 쇼트키 장벽층의 높이(Schottky barrier height)를 제어하는 연구가 선행되어야 한다. 본 논문에서는 무분극 GaN LED 적용을 위한 n-형 전극물질 및 오믹조건 구현을 위한 금속/무분극 GaN층간 SBH의 제어방법에 대한 연구를 수행하였다.

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea TC
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• v.40 no.3
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• pp.10-17
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• 2003

In this paper, genetic algorithm (GA)-based Thin Film Bulk Acoustic Resonator (FBAR) RF filter design technique is proposed. Since the BVD(Butterworth-Van Dyke) lumped element model is valid only around the resonance, FBAR filter design technique based on BVD circuit has an approximate error. Instead of using BVD model, optimizing filter design method utilizes an analytical electrical impedance equation of FBAR. The geometry of FBAR such as thickness of the piezoelectric layer and area which significantly affect the filter response is optimized by GA. US-PCS Rx Bandpass filter obtained by the proposed technique shows a better response comparing with the typical and BVD-based filter.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.310-310
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• 2014

ZnO박막은 넓은 밴드갭 (3.37 eV), 높은 여기 결합 에너지 (60 meV)를 가지는 육방정계 우르자이트(hexagonal wurtzite) 결정구조를 가지는 II-VI족 화합물 반도체로, 가시광선 영역에서의 높은 광학적 투과도 특성과 자외선 파장에서 발광이 가능한 장점을 가진다. 최근, ZnO박막 성장 기술이 상당히 발전하였지만, 아직까지도 p-형 ZnO박막 성장 기술은 충분히 발전하지 못하여 ZnO의 동종접합 LED는 아직 상용화되지 않고 있는 실정이다. 따라서, 많은 연구 그룹에서 p-GaN, p-SiC, p-diamond, p-Si 등과 같은 p-type 물질 위에 n-type ZnO를 성장시킨 이종접합 다이오드가 연구되고 있다. 특히, p-GaN의 경우 ZnO와의 격자 불일치 정도가 1.8 % 정도로 작다는 장점이 있어 많은 연구가 이루어 지고 있다. 일반적으로 c-축을 기반으로 한 극성ZnO 발광다이오드에서는 자발 분극과 압전 분극 현상에 의해 밴드 휨 현상이 발생하고, 이로 인해 전자와 정공의 공간적 분리가 발생하게 되어 발광 재결합 효율이 제한되고 있다는 문제가 발생한다. 따라서, 본 연구에서는 극성 (0001) 및 비극성 (10-10) n-ZnO/p-GaN 발광다이오드의 성장 및 발광 소자의 전기 및 광학적 특성에 대한 비교 연구를 진행하였다. 금속유기 화학증착법을 이용하여 c-면과 m-면 위에 각각 극성 (0001) 및 반극성 (11-22) GaN박막을 $2.0{\mu}m$ 성장시킨 후 Mg 도핑을 한 p-GaN을 $0.4{\mu}m$ 성장시켜 각각 극성 (0001) 및 반극성 (11-22) p-GaN템플릿을 준비하였다. 이후, N2분위기 $700^{\circ}C$에서 3분동안 열처리를 통하여 Mg 도펀트를 활성화시킨 후 원자층 증착법을 이용하여 동시에 극성 및 반극성 p-GaN의 위에 n-ZnO를 $0.11{\mu}m$ 성장시켜 이종접합구조의 발광소자를 형성하였다. 이때, 극성 (0001) p-GaN 위에는 극성의 n-ZnO 박막이 성장되는 반면, 반극성 (11-22) p-GaN 위에는 비극성 (10-10) n-ZnO 박막이 성장됨을 HR-XRD로 확인하였다. 극성 (0001) n-ZnO/p-GaN이종접합 발광다이오드의 전계 발광 스펙트럼에서는 430 nm 와 550 nm의 두 피크가 동시에 관찰되었다. 430 nm 대역의 파장은 p-GaN의 깊은 준위에서 발광하는 것으로 판단되며, 550 nm 피크 영역은 ZnO의 깊은 준위에서 발광되는 것으로 판단된다. 특히, 10 mA 이하의 저전류 주입시 550 nm의 피크는 430 nm 영역보다 더 큰 발광세기를 나타내고 있다. 하지만, 10 mA 이상의 전류주입 하에서는 550 nm의 영역보다 430 nm의 발광세기가 더욱 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 이것은 ZnO의 밴드갭이 3.37 eV로 GaN의 밴드갭인 3.4 eV다 작기 때문에 우선적으로 ZnO의 깊은 준위에서 발광하는 550 nm가 더욱 우세하지만, 지속적으로 전류주입 증가에 따른 캐리어 증가시 n-ZnO에서 p-GaN로 전자가 넘어가며 p-GaN의 깊은 준위인 430 nm에서의 피크가 우세해지는 것으로 판단된다. 반면에, 비극성 (10-10) n-ZnO/반극성 (11-22) p-GaN 구조의 이종접합 발광다이오드로 전계 발광 스펙트럼에서는 극성 (0001) n-ZnO/p-GaN에 비하여 매우 낮은 전계 발광 세기를 나타내고 있다. 이는, 극성 n-ZnO/p-GaN에 비하여 비극성 n-ZnO/반극성 p-GaN의 결정성이 상대적으로 낮기 때문으로 판단된다. 또한, 20 mA 영역에서도 510 nm의 깊은 준위와 430 nm의 발광이 관찰되었다. 동일한 20 mA하에서 두 피크의 발광세기를 비교하면 430 nm의 영역은 극성 n-ZnO/p-GaN에 비하여 매우 낮은 값을 나타내고 있다. 이는 반극성 (11-22) p-GaN의 경우 극성 (0001) p-GaN에 비하여 우수한 p-형 특성에 기인한 것으로 판단된다.