• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2011.05a
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• pp.31.1-31.1
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• 2011

현재 발광 소자, 태양전지, 디스플레이 등의 산업 분야에서는 저반사 나노 패턴, 광결정 패턴, 초소수성 나노 구조 등을 적용하여 소자의 효율을 향상시키기 위한 연구가 진행되고 있다. 하지만 이러한 기능성 패턴 제작을 위해서는 기능성 소재의 증착, 노광 공정, 식각 등의 복잡하고 고가인 공정이 필요하기 때문에 실제 적용이 어려운 한계가 있다. 이에 본 연구에서는 나노 입자가 분산된 레진을 직접 임프린팅하는 저비용의 간단한 공정으로 나노 크기에서 마이크론 크기에 이르는 다양한 기능성 패턴을 제작하였다. 구체적으로, ZnO 나노 입자를 PMMA 레진에 분산하여 나노 입자 솔루션을 제작하였고 열경화 임프린트 공정을 통해서 Si 및 글래스 기판 위에 micron 및 sub-micron 급의 격자 패턴을 형성하였다. 이후 레진에 포함되는 ZnO 나노 입자 함량비에 따른 굴절률 및 투과도와 표면 거칠기에 따른 접촉각 측정을 통해서 기능성 패턴의 광학특성 및 표면특성을 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.395-395
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• 2013

GaN는 LED, 태양전지, 그리고 전자소자 등에 쓰이는 물질로, 관련 연구가 활발히 진행되고 있으며, 이와 더불어 top-down방식을 활용한 소자제작 방법 또한 발달되고 있다. 하지만, 일반적으로 LED 제작에 사용되는 c-plane GaN의 경우, c축 방향으로 발생하는 분극의 영향을 받게되며, 분극은 LED내 양자우물의 밴드를 기울게 하여 전자와 홀의 재결합률을 감소시켜 낮은 내부양자효율을 야기한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 여러 가지 방법들이 제시되었으며, 그 중에서도 a면, 혹은 m면과 같은 nonpolar면을 사용하는 GaN LED가 주목받고 있다. 본 연구에서는, top-down방식을 통해 약 $2{\mu}m$ 크기의 diameter를 갖는 micro-sized column LED를 구현하였으며, 식각 후 드러나는 semipolar면을 wet treatment를 통해 제거하여 nonpolar면을 드러나게 하였으며, 이 면에 Ni/Au를 contact하여, 전기적, 광학적 특성을 논하였다. Fig. 1은 I-V 특성 그래프이며, Fig. 2는 EL측정 결과(광학적 특성)이다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.06a
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• pp.85-85
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• 2007

최근 귀금속중의 하나인 Ruthenium(Ru)은 높은 일함수, 누설전류에 대한 높은 저항성등의 톡성으로 인해 캐패시터의 하부전극으로 각광받고 있다. 하부전극으로 증착된 Ru은 일반적으로 각 캐패시터의 분리와 평탄화를 위해 건식식각이 이루어진다. 하지만, 건식식각 공정중 유독한 $RUO_4$ 가스가 발생할 수 있으며, 불균일한 캐패시터 표면을 유발할 수 있다. 이러한 문제점들을 해결하기 위해 CMP 공정이 필요하게 되었다. 하지만, Ru은 화학적으로 매우 안정하기 때문에 Ru CMP 슬러리에 대한 연구가 필요하게 되었으며, 이에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 Ru CMP 공정에서 Chemical A가 에칭제 및 산화제로 사용된 슬러리의 pH 변화와 pH 적정제에 따른 영향을 살펴보았다. Ru wafer를 이용하여 static etch rate, passivation film thickness와 wettability를 pH와 pH 적정제에 따라 비교해 보았다. 또한, pH 적정제로 $NH_4OH$와 TMAH를 이용하여 pH별 슬러리를 제작하고 CMP 공정을 실시하여 Ru의 removal rate을 측정하였다. $NH_4OH$와 TMAH의 경우 각각 130. 100 nm/min의 연마율이 측정된 pH 6에서 가장 높은 연마률을 보였으며, TMAH의 경우가 pH 전 구간에서 $NH_4OH$에 비해 낮은 연마율이 측정되었다. TEOS 에 대한 Ru의 선택비를 측정해 본 결과, $NH_4OH$의 경우 pH 8~9. TMAH의 경우 pH 6~7에서 높은 selectivity를 얻을 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2000.02a
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• pp.90-90
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• 2000

이온빔을 이용한 리소그래피의 경우 미크론 이하의 미세구조를 형성할 수 있는 유용한 수단으로서 방사광 X-선과 함께 주목을 받고 있으며, 이와 같은 미세구조 제작은 MEMS (Micro Electro-Mechanical System) 개발에 있어서 매우 중요하다. 그러나 이온빔을 이용한 리소그래피에 대한 연구가 많이 이루어져 있지 않은 상태이다. MeV급 양정사 빔을 이용한 리소그래피의 가능성을 확인하기 위하여 기본적인 실험을 수행하였으며, 최적 이온빔 조사 조건 및 최적 현상 조건을 도출하였다. Resist로는 PMMA를 사용하였으며, 1.8 MeV 양성자 빔을 사용하여 50$\mu\textrm{m}$ 깊이의 구조물을 만들었다. 1.8MeV 양성자 빔의 조사선량이 7x1013ions/cm2 이상이 되면 PMMA 내부에 기포가 형성되므로 적정 조사선량을 4x1013 ions/cm2으로 결정하였다. 또한 선량을 4x1013ions/cm2 으로 고정하고 선량률을 변화시켜주면 선량률이 8x1011ions/cm2S 일 때부터 시료에 기포나 터짐 현상 등의 문제가 발생하였으며 5x1010~~1x1010ions/cm2s 의 선량률이 조사시간, 결함측면에서 가장 적합한 영역임을 알 수 있었다. 현상제로는 20% morpholine, 5% etanolamine 60% diethylenglykol-monobutylether, 15% 증류수를 혼합하여 사용하였다. 현상 온도를 30~5$0^{\circ}C$로 변화시켜서 현상을 한 결과, 4$0^{\circ}C$에서 현상 소요시간은 1시간 이내이며 SEM으로 관찰된 표면의 상태도 제일 양호한 결과를 보였다. 82 mesh 밀도, 선굵기 60$\mu\textrm{m}$, 크기 20x20 mm인 백금 망을 마스크로 사용하여 실제 3차원 미세구조를 제작하여 보았다. 그림 1에서 제작된 구조물의 SEM 사진을 보여주었으며, 식각된 면의 조도가 매우 뛰어나며 모서리의 직각성도 우수함을 확인할 수 있다. 이와 같이 도출된 시험 조건을 기초로 하여 리소그래피 후에 전기 도금을 이용한 금속 몰드 제작 및 이온빔 리소그래피 장점을 최대한 살릴수 있는 미세구조 제작에 대한 연구를 계속 추진할 계획이다.

• Journal of the Korean Magnetics Society
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• v.20 no.5
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• pp.191-195
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• 2010

We have investigated the effect of the removal of an initial oxide layer and the anodization time on the growth of the porous alumina layer. The porous alumina layer was fabricated by two-step anodization process with phosphoric acid. We have observed the changes in the uniformity of the pore structure by varying the removing time of the initial oxide layer after the first anodization with phosphoric acid and chromic acid, and noted that its uniformity improves with the removing time. We have also determined the thickness of the alumina layer after the final anodization process and found that the thickness increases linearly with the anodization time. Under 150 V of anodization voltage with phosphoric acid, the growth rate of the porous alumina layer is determined to be 22.5 nm/min.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2000.02a
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• pp.148-148
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• 2000

지금까지 반도체 표면에 대한 연구는 주로 (1000, (111) 표면 등 낮은 밀러 지표를 가진 표면에 대해 이루어져 왔다. 이에 반해 밀러 지표가 높은 Si 면은 불안정하고, 가열하면 다른 표면, 즉 지표가 낮은 면으로 재배열하는 경향이 있는 것으로 알려져 있는데 아직 이들 높은 밀러 지표를 가진 표면에 대한 연구는 미미한 상태이다. 그러나, Si(113)면은 밀러 지표가 높으면서도 안정하기 때문에 Si(113)의 구조를 정확하게 알 수 있다면 밀러 지표가 낮은 Si 표면이 안정한 이유를 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 연구에서는 TOF-CAICISS 장치(Time of Flight - CoAxial Impact Collision Ion Scattering Spectroscopy) 장비와 RHEED(Reflection High Energy Electron Diffrction)를 이용하여 Si(113) 표면의 구조와 Si(113) 표면의 온도에 따른 구조 변화를 관찰하였다. TOF-CAICISS 실험결과를 보면 (3$\times$2)에서 (3$\times$1)으로 상변환하면서 Si(113) 표면에 오각형을 이루는 dimer 원자들과 adatom 원자들간의 높이차가 작아짐을 알 수 있다. RHEED 실험결과와 전산 모사 결과로부터 상온에서 Si(113)(3$\times$2) 구조를 가지다가 45$0^{\circ}C$~50$0^{\circ}C$에서 Si(113) (3$\times$1) 구조로 상변환한다는 것을 알 수 있다. 그러나, 아직 상전이 메카니즘은 명확하게 밝혀지지 않았다. 실험결과를 전산 모사와 비교함으로써 Si(113) 표면에 [33]방향으로 이온빔을 입사시켰을 경우 dabrowski 모델과 Ranke AI 모델이 적합하지 않다는 것을 알 수 있다./TEX>, shower head의 온도는 $65^{\circ}C$로 설정하였다. 증착된 Cu 박막은 SEM, XRD, AFM를 통해 제작된 박막의 특성을 비교.분석하였다. 초기 plasma 처리를 한 경우에는 그림 1에서와 같이 현저히 증가한 초기 구리 입자들이 관측되었으며, 이는 도상 표면에 활성화된 catalytic site의 증가에 기인한다고 보여진다. 이러한 특성은 Cu films의 성장률을 향상시키고, 또한 voids를 줄여 전기적 성질 및 surface morphology를 향상시키는 것으로 나타났다. 결과 필름의 잔류 응력과 biaxial elastic modulus는 필름의 두께가 감소함에 따라 감소하는 경향을 나타냈으며, 같은 두께의 필름인 경우, 식각 깊이에 따른 biaxial elastic modulus 의 변화를 통해 최적의 식각 깊이를 알 수 있었다.도의 값을 나타내었으며 X-선 회절 data로부터 분석한 박막의 변형은 증온도에 따라 7.2%에서 0.04%로 감소하였고 이 이경향은 유전손실은 감소경향과 일치하였다.는 현저하게 향상되었다. 그 원인은 SB power의 인가에 의해 활성화된 precursor 분자들이 큰 에너지를 가지고 기판에 유입되어 치밀한 박막이 형성되었기 때문으로 사료된다.을수 있었다.보았다.다.다양한 기능을 가진 신소재 제조에 있다. 또한 경제적인 측면에서도 고부가 가치의 제품 개발에 따른 새로운 수요 창출과 수익률 향상, 기존의 기능성 안료를 나노(nano)화하여 나노 입자를 제조, 기존의 기능성 안료에 대한 비용 절감 효과등을 유도 할 수 있다. 역시 기술적인 측면에서도 특수소재 개발에 있어 최적의 나노 입자 제어기술 개발 및 나노입자를 기능성 소재로 사용하여 새로운 제품의 제조와 고압 기상 분사기술의 최적화에 의한 기능성 나노 입자 제조 기술을 확립하고 2차 오염 발생원인 유기계 항균제를 무기계 항균제로 대체할 수 있다.

• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.19 no.2
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• pp.127-131
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• 2008

A refractometric glucose biosensor incorporating a vertically coupled microring resonator in polymers was proposed and realized. The ring was covered with a target analyte of glucose solution with a certain concentration, so that its effective refractive index could be altered and, as a result, the resonance wavelength of the sensor was shifted. Therefore the concentration of the glucose solution can be estimated by observing the shift in the resonance wavelength. Two schemes were exploited for enhancing the sensitivity of the sensor. First, the effective refractive index of the polymeric waveguide used for the resonator sensor was adjusted to approach that of the target analyte as best as possible. Second, the ring waveguide, which serves as a crucial sensing part, was appropriately over-etched to enlarge its contact area with the analyte. The proposed resonator sensor was designed with the beam propagation method. The refractive indices of the core and cladding polymer involved were 1.430 and 1.375 respectively, leading to the waveguide's effective refractive index of ${\sim}1.390$, which is faiirly close to that of the glucose solution of ${\sim}1.333$. The prepared ring resonator with the $400-{\mu}m$ radius exhibited the free spectral range of 0.66 nm, the bandwidth of 0.15 nm, and the quality factor of 10,000. For the sensor operating at 1,550 nm wavelength, the achieved sensitivity was as great as 0.28 pm/(mg/dL), which is equivalent to 200 nm/RIU.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.500-500
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• 2013

특정한 유기 물질에 전류를 인가했을 때 발광을 하는 특성을 이용한 Organic Light Emitting Diode (OLED)는 뛰어난 색재현성, 적은 전력소모, 간단한 제조공정, 넓은 시야각 등으로 인해 PDP, LCD, LED에 이은 차세대 디스플레이 소자로 많은 관심을 받고 있다. 하지만 OLED는 각기 다른 굴절률을 가지는 다층구조로 되어있어 실질적으로 소자 밖으로 나오는 빛은 원래 생성된 빛의 20% 정도 밖에 되지 않는다. 이러한 광 손실을 줄이기 위해 Photonic Crystal (PC)이나 마이크로 렌즈 어레이(MLA) 부착 등과 같이 특정한 크기를 갖는 주기적인 나노 구조물을 이용한 광추출 효율 상승 방법은 특정 파장의 빛에서만 효과가 있는 한계가 있었으며 고가의 공정과정을 거쳐야 했으므로 OLED 소자의 가격 향상에 일조하였다. 이의 해결을 위해 본 연구는 유리기판 위에 랜덤한 분포를 가지는 나노 구조물 제작 공정법을 제안한다. 먼저 유리기판 위에 스퍼터로 금속 박막을 입혀 이를 Rapid thermal annealing (RTA) 공정을 이용하여 랜덤한 분포의 Island를 가지는 마스크를 제작하였다. 그 후 플라즈마 식각을 이용하여 유리기판에 나노 구조물을 형성하였고 기판 위에 남아있는 마스크는 Ultrasonic cleaning을 이용하여 제거하였다. 제작된나노구조물은 200~300 nm의 높이와 약 200 nm 폭을 가지고 있다. 제작된 유리기판의 OLED 소자로의 적용가능성을 알아보기 위한 광학특성 조사결과는 300~900 nm의 파장영역에서 맨유리와 거의 비슷한 수직 투과율을 보이면서 최대 50%정도의 Diffusion 비율을 나타내고 있고 임계각(41도) 이상의각도에서 인가된 빛의 투과율에 대해서도 향상된 결과를 보여주고 있다. 제안된 공정의 전체과정 기존의 PC, MLA 등의 공정에 비해 난이도가 쉽고 저가로 진행이 가능하며 추후 OLED 소자에 적용될 시 대량생산에 적합한 후보로 보고 있다.

• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.6 no.2
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• pp.148-155
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• 1995

The low loss single-mode $Al_{0.042}Ga_{0.958}As/GaAs/Al_{0.042}Ga_{0.958}As$ strip-loaded waveguides had been designed using an effective index method and fabricated using a MOCVD technique and chemical wet etching method. The propagation loss and facet reflectivity were measured by the Fabry-Perot resonance method and sequential cleaving experiment at $1.31{\mu}m$ wavelength. As a result, the propagation loss is as low as 0.62 dB/cm and the facet refiectivity(R) equals to 0.299 for straight waveguides with width $ w=4.1{\mu}m$..

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.251.1-251.1
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• 2014

Oraganic Light Emitting Diodes (OLED) 소자의 광추출 효율을 향상시키기 위한 방안으로 나노급 사이즈의 고 굴절률 패턴을 기판의 내부 패턴에 적용하였다. 100 nm 및 300 nm의 직경을 갖는 Si3N4 나노 패턴을 나노 임프린트 리소그래피와 건식 식각 공정을 통하여 OLED의 유리기판에 형성을 하였다. 그리고 Silicon On Glass (SOG) 물질을 패턴이 전사된 기판에 스핀 코팅으로 평탄화 공정을 진행 함으로써 OLED소자의 전기적인 특성이 떨어지는 문제점을 개선하였다. 그러고 나서 Si3N4 나노 패턴이 형성되고 평탄화 공정을 마친 기판상 OLED 소자를 제작하였다. OLED의 발광층에서 발생한 빛은 Si3N4 나노패턴에 의해 산란되어 광 추출 효율을 개선할 수 있다. 본 연구에서 두 가지 종류 100nm, 300nm 높이의 Si3N4 나노패턴으로 높이에 따른 광 추출 효율을 비교하고자 OLED 소자를 제작하였다. 기판에 Si3N4 패턴이 형성된 OLED의 효율은 Si3N4 300nm에서 13.1% 증가하였다.