• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.346-346
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• 2011

실리콘 나노와이어는 높은 표면적으로 인해 뛰어난 감지 능력을 가지는 재료 중 하나로 다양한 센서 응용 분야에 사용되고 있다. 이를 제작하는 방법에는 Micro Electro Mechanical Systems (MEMS) 공정을 이용한 Top-down 방식과 Vapor-Liquid-Solid (VLS) 공정을 이용한 Bottom-up 방식이 널리 사용되고 있다. 특히 Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition(PECVD)와 Au 촉매를 이용한 Bottom-up 방식은 수십 나노미터 이하의 실리콘 나노와이어를 간단한 변수 조절을 통해 성장시킬 수 있다. 또한 Au/Si의 공융점인 363$^{\circ}C$보다 낮은 온도에서 $SiH_4$를 분해시킬 수 있어 열적 효과로 인한 손실을 줄일 수 있는 장점을 지니고 있다. 하지만 PECVD를 이용한 실리콘 나노와이어 성장은 VLS 공정을 통해 표면으로부터 수직으로 성장하게 되는데 이는 센서 응용을 위한 전극 사이의 수평 연결 어려움을 지니고 있다. 따라서 이를 피하기 위한 표면 성장된 실리콘 나노와이어가 요구된다. 본 연구에서는 PECVD VLS 공정을 이용하여 $HAuCl_4$를 촉매로 이용한 표면 성장된 Tree-like 실리콘 나노와이어를 성장시켰다. 공정가스로는 $SiH_4$와 이를 분해시키기 위해 Ar 플라즈마를 사용 하였고 웨이퍼 표면에 HAuCl4를 분사하고 고진공 상태에서 챔버 기판을 370$^{\circ}C$까지 가열한 후 플라즈마 파워(W) 및 공정 압력(mTorr)을 변수로 두어 실험을 진행하였다. 기존의 보고된 연구와 달리 환원된 금 입자 대신 $HAuCl_4$용액을 그대로 사용하였는데 이는 표면 조도(Surface roughness)를 가지는 Au 박막 상태로 존재하게 된다. 이 중 마루(Asperite) 부분에 PECVD로부터 발생된 실리콘 나노 입자가 상대적으로 높은 확률로 흡착하게 되어 실리콘 나노와이어의 표면성장을 유도하게 된다. 성장된 실리콘 나노와이어는 SEM과 EDS를 이용하여 직경, 길이 및 화학적 성분을 측정하였다. 직경은 약 100 nm, 길이는 약 10 ${\mu}m$ 정도로 나타났으며 Tree-like 실리콘 나노와이어가 성장되었다. 향후 전극이 형성된 기판위에 이를 직접 성장시킴으로써 이 물질의 I-V 특성을 파악 할 것이며 이는 센서 응용 분야에 도움이 될 것으로 기대된다.

• Journal of radiological science and technology
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• v.40 no.3
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• pp.461-468
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• 2017

This study measured and compared the protective clothing using Pb used for shielding in a diagnostic X-ray energy range, and the shielding rates of X-ray fusion shielding materials using Si and $TiO_2$. For the experiment, a pad type shielding with a thickness of 1 mm was prepared by mixing $Si-TiO_2$, and the X-ray shielding rate was compared with 0.5 mmPb plate of The shielding rate of shielding of 0.5 mmPb plate 95.92%, 85.26 % based on the case of no shielding under each 60 kVp, 100 kVp tube voltage condition. When the shielding of $Si-TiO_2$ pad was applied, the shielding rate equal to or greater than 0.5 mmPb plate was obtained at a thickness of 11 mm or more, and the shielding rate of 100% or more was confirmed at a thickness of 13 mm in 60 kVp condition. When the shielding of $Si-TiO_2$ pad was applied, the shielding rate equal to or greater than 0.5 mmPb plate was obtained at a thickness of 17 mm or more, and a shielding rate of 0.5 mmPb plate was observed at a thickness of 23 mm in 100 kVp condition. Through the results of this study, We could confirm the possibility of manufacturing radiation protective materials that does not contain lead hazard using various metalic compound and liquid Si. This study shows that possibility of liquid Si and other metalic compound can harmonize easily. Beside, It is flexible and strong to physical stress than Pb obtained radiation protective closthes. But additional studies are needed to increase the shielding rate and reduce the weight.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.51 no.4
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• pp.411-417
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• 2013

To use as an anode material of lithium secondary battery, graphite-silicon composite powders are prepared by ball-milling with silicon nanoparticles (average diameter 100 nm, 0~50 wt%) and graphite powder (average diameter $15{\mu}m$) and their electrochemical properties are examined. As the silicon content increases, the graphite becomes smaller by the ball-milling and amorphous phase appears whereas the silicon do not suffer the change of nanocrystalline phases and embeds within the amorphous phase of graphite. Cyclic voltammetry at low scan rate reveals that typical oxidation peaks of graphite and silicon appear at 0.2~0.35 and 0.55~0.6 V, respectively, with higher reversibility for repeated cycles. In contrast, the high-scan-rate redox behavior is very irreversible for repeated cycles. High irreversible capacity is exhibited in the initial charging-discharging cycles, but it diminishes as the cycle number increases. The saturated discharge capacity achieves about 485 mAh $g^{-1}$ at 50th cycle for the composite of Si 20 wt%. This is due to the formation of amorphous graphite morphology by the adequate composition (C:Si=8:2 w/w), which efficiently buffers the volume change during alloying/dealloying between silicon and lithium.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.315-315
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• 2010

결정질 실리콘을 포함하는 태양전지의 광전효율은 표면에 입사되는 태양광의 반사를 제외하면 흡수된 광자에 의해 생성되는 전자-정공쌍의 상대적인 비율인 내부양자효율에 의존하게 된다. 실제 생성된 전자-정공쌍은 기판재료의 결정상태와 전기광학적 물성 등에 의해 일부가 재결합되어 2차적인 광자의 생성이나 열로서 작용하고 최종적으로 전자와 정공이 완전히 분리되고 전극에 포집되어 실질적인 유효전류로 작용한다. 16% 이상의 고효율 결정질 실리콘 태양전지양산이 요구되고 있는 현실에서 광전효율 개선 위해 가장 우선적으로 고려되어야 할 변수는 입력 태양광스펙트럼에 대한 결정질 실리콘 표면반사율을 최소화하여 광흡수를 극대화하는 것이라 할 수 있다. 이의 해결을 위하여 대기와 실리콘표면 사이의 굴절률차이가 크면 클수록 태양광스펙트럼에 대한 결정질 실리콘의 광반사는 증가하기 때문에 상대적으로 낮은 굴절률의 $SiO_x$나 $SiN_x$와 같은 반사방지막을 광입력 실리콘표면에 증착하여 광반사율 저감공정을 적용하고 있다. 이와 더불어 결정질 실리콘표면을 화학적으로 혹은 플라즈마이온으로 50-100nm 직경의 바늘형 피라미드형상으로 texturing 함으로 광자들의 다중반사 등에 기인하는 광흡수율의 증가를 기대할 수 있기 때문에 태양전지효율 개선에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 이해된다. 본 실험에서도 고효율 다결정 실리콘 태양전지 양산공정에 적용 가능한 ICP-RIE기반 결정질 실리콘표면에 대한 texturing 공정기술을 연구하였다. Double Langmuir 플라즈마 진단시스템(DLP2000)을 적용하여 사용한 $SF_6$와 $O_2$ 개스유량과 챔버압력, 플라즈마 파워에 따른 이온밀도, 전자온도, 포화이온전류밀도, 플라즈마포텐셜의 공간분포를 모니터링하였고 texturing이 완료된 시료에 대하여 A1.5G 표준태양광스펙트럼의 300-1100nm 파장대역에서 반사율을 측정하여 그 변화를 관찰하였다. 본 연구에서 얻어진 결과를 간략히 정리하면 Si texturing에 가장 적합한 플라즈마파워는 100W, $SF_6/O_2$ 혼합비는 18:22, 챔버압력은 30mtorr 등이고 이에 상응하는 플라즈마의 이온밀도는 $2{\sim}3{\times}10^8\;ions/cm^3$, 전자온도는 14~15eV, 포화전류밀도는 $0.014{\sim}0.015mA/cm^2$, 플라즈마포텐셜은 38~39V 범위 등이었다. 현재까지 얻어진 최소 평균반사율은 14.2% 였으며 최적의 texturing패턴 플라즈마공정 조건은 이온에 의한 Si표면원자들의 스퍼터링과 화학반응에 의한 증착이 교차하는 플라즈마 에너지 및 밀도 상태인 것으로 해석된다.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.10 no.2
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• pp.100-104
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• 2000

Diamond film was deposited on Si substrate by using microwave plasma-enhanced chemical vapor deposition (MPECVD) system. After thinning the cross section between diamond film and Si substrate by ion milling method, we investigated its interface via transmission electron microscopy We could observe that the diamond film was grown either directly on Si substrate or via the interlayer between diamond film and Si substrate. Thickness of the interlayer was varied along the cross section. The interlayer might mainly composed of Sic andlor amorphous carbon. We could observe the well-developed electron diffraction pattern of both Si and diamond around the interface. Based on this result, we can conjecture the initial growth behavior of diamond film on Si substrate.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.6 no.3
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• pp.261-264
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• 2005

The 90 nm gate pattern technology have been virtualized by employing the hard mask and the planarization of fate poly silicon. We fabricated 70nm poly-Si on $200 nm-SiO_2/p-Si(100)$ substrates using low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) to investigate roughness evolution by varying rapid annealing temperatures. The samples were annealed at the temperatures of $700^{\circ}C\~1100^{\circ}C$ for 40 seconds with a rapid thermal annealer. The surface image and the surface roughness were measured by a field emission scanning electron microscopy (FESEM) and an atomic force microscopy (AFM), respectively. The poly silicon surface became more rough as temperature increased due to surface agglomeration. The optimum conditions of poly silicon planarization were achieved by annealed at $700^{\circ}C$ for 40 seconds.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.438-438
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• 2012

은(Ag) 또는 금(Au) 입자를 촉매로 이용하여 습식식각을 통해 선택적으로 짧은 시간동안 단결정 실리콘 웨이퍼의 표면을 텍스쳐링하여 반사방지막 특성을 효과적으로 얻을 수 있다. 일반적으로 금속입자는 주로 금속 이온이 포함된 용액이나, 전기증착법을 통해서 실리콘 웨이퍼 표면에 형성시켰지만, 금속입자의 크기와 분포를 조절하기 어려웠다. 하지만, 최근 진공장비를 이용하여 열증발증착법(thermal evaporation)과 급속열처리법(rapid thermal annealing)을 통해서 금속입자를 대면적으로 크기와 분포를 균일하게 조절할 수 있다. 이러한 현상은 열적 비젖음(thermal dewetting) 현상에 의해 실리콘 표면위에 증착된 금속 박막으로부터 나노입자로 형성할 수 있다. 본 연구에서는 실리콘 (100)기판위에 다양한 크기의 은 또는 금 나노입자를 형성시켜 식각용액에 짧은 시간동안 담그어 식각하여, 텍스쳐링 효과와 반사방지(antireflection) 특성을 분석하였다. 실험을 위해 각각 은 또는 금 박막을 열증발증착법을 이용하여 ~3-8 nm의 두께로 형성시켰으며, 급속가열장치를 이용하여 $500^{\circ}C$에서 5분 동안 열처리하였다. 그리고 탈이온수(de-ionized water)에 불화수소와 과산화수소가 혼합된 식각용액에 1-5분 동안 습식식각을 하였다. 각각의 텍스쳐링 된 샘플의 식각의 상태와 깊이를 관찰하기 위해 field emission scanning electron microscopy (FE-SEM)을 이용하여 측정하였으며, UV-vis-NIR spectrophotometer를 이용하여 300 nm에서 1,200 nm의 반사특성을 분석하였다. 또한 RCWA (rigorous coupled wave analysis) 시뮬레이션을 이용하여 텍스쳐링 된 기하학적구조에 대하여 반사방지막 특성을 이론적으로 분석하였다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2001.11a
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• pp.20-21
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• 2001

실리콘 나노결정 박막은 Nd:YAG 레이저를 사용한 펄스레이저 증착법으로 p형 (100) 실리콘 기판위에 형성되였다. 증착 후, 다양한 분위기 가스와 $400^{\circ}C$에서 $800^{\circ}C$까지 범위의 여러 온도에서 후열 처리가 수행되었다. 후열 처리가 끝난 시료 중 일부는 혼합가스(95 % $N_2$ + 5 % $H_2$)에서 한시간 동안 수소 passivation을 수행하였다. 실온에서 강한 청자색 photoluminescence (PL)을 관찰할 수 있었다. 이 논문에서 우리는 다양한 후열처리 조건과 수소 passivation 효과에 따른 PL 특성 변화를 제시하고, 이 결과를 통해 실리콘 나노결정 박막의 발광 메카니즘을 간접적으로 유추하였다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.11a
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• pp.30.2-30.2
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• 2009

본 연구에서는 stamping법을이용하여 절연막에 실리콘 나노와이어를 embed시킨 field-effect transistor(FET) 소자의 전기적 특성에 대하여 분석하였다. Stamping법은 나노와이어를 이용한 소자를 제작하는데 있어 쉽고 경제적인 방법으로 최근 많이 사용되고 있는데, 이 방법을 이용하여 나노와이어를 절연막에 embed 시켰다. 이때, 사용한 실리콘 나노와이어는 무전해 식각법을 통하여 합성하였다. 식각 시간을 조절하여 나노와이어의 길이가 $100{\mu}m$ 정도가 되도록 하였고, 나노와이어의 지름은 정제를 통하여 20 ~ 200nm내로 조절하였다. FET 소자의 게이트 절연막은가장 일반적으로 사용되는 SiO2 (200nm)와 고분자 절연막으로 잘 알려진 poly-4-vinylphenol(PVP)를 사용하였다. 실리콘 나노와이어의 전기적 특성을 각각 SiO2무기 절연막에서의 non-embedded상태, PVP 유기 절연막에서의 embedded 상태에서 비교분석 하였다. 전기적 특성은 I-V 측정을 통하여 Ion/Ioff ratio, 이동도, subthreshold swing, threshold voltage값을 평가하였다.

• 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.