• 대한전자공학회논문지SD
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• 제43권4호
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• pp.1-7
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• 2006

RF 마그네트론 스퍼터링 방법을 이용하여 $Ar/N_2$ 가스비와 기판 온도 변화에 따른 AlN 박막의 배향성과 표면 거칠기 그리고 압전 특성의 변화를 조사하였다. 특히, $Ar/N_2$=10/10 (sccm), 기판 온도 $400^{\circ}C$ 일 때 가장 우수한 (002) 배향성을 얻을 수 있었다. AFM 을 이용하여 표면 거칠기를 분석한 결과, 기판 온도 $400^{\circ}C$ 인 경우 $Ar/N_2$ 가스비의 변화에 대해서는 $N_2$의 분압비가 증가할수록 표면 거칠기 특성이 좋아지는 것으로 나타났으며 $Ar/N_2$=0/20 (sccm) 일 때 2.1 nm 로 가장 작은 값을 나타내었다. $Ar/N_2$=10/10 (sccm) 인 조건에서 기판 온도 변화에 대한 표면 거칠기 특성은 기판 온도가 상온에서 $300^{\circ}C$ 로 증가함에 따라 향상되는 경향을 보였으며, $300^{\circ}C$ 에서 3.036 nm 로 최소값을 나타낸 후, 기판 온도가 $300^{\circ}C$ 이상으로 상승하면 표면 거칠기는 다시 열악해지는 것을 확인할 수 있었다. Pneumatic probe 방법을 이용하여 압전 특성을 측정한 결과, $Ar/N_2$=10/10 (sccm), 기판 온도 $400^{\circ}C$ 일 때 Piezoelectric constant ($d_{33}$)=6.01 pC/N 이라는 가장 우수한 값을 나타내었으며, 이는 AlN 박막이 가장 좋은 (002) 배향성을 갖는 조건과 일치하는 것이다.

• 한국음향학회지
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• 제16권2호
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• pp.89-94
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• 1997

아황산가스를 감지하기 위해 새로운 CdS 무기박막을 이용한 표면탄성파 센서를 구현하였다. LiTaO$_3$ 단결정 압전기판에 중심주파수 54MHz인 두 개의 SAW 소자 및 발진기를 제작하였으며 아황산가스가 흡착, 탈착할 수 있는 감지막을 지연선 상에 증착시키고 다른 변수로부터의 반응을 보상하기 위해 이중지연선 구조로 제작하였다. CdS 박막은 초음파 노즐을 이용하여 분무 열분해법을 이용하여 증착하였다. 실험결과 표면탄성파 센서는 아황산가스의 농도를 0.25 ppm 까지 검출할 수 있으며 20 ppm 이내의 안정도 및 5분 이내의 빠른 반응시간을 보였다. 또 가스감응 실험의 반복을 통해 센서의 반복성을 확인함으로써 본 연구에서 개발한 센서가 이황산가스 감지용 센서로 사용될 수 있음을 확인하였다. 향후 계획으로 CdS 박막 증착시에 적절한 원소를 첨가하여 박막의 반응성을 증가시키며 또한 표면탄성파 소자의 중심주파수를 증가시켜 센서의 가스감응성을 높이고자 하였다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2004년도 추계학술대회 논문집
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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.

• 한국음향학회지
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• 제26권1호
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• pp.42-47
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• 2007

본 논문에서는 probe DNA의 고정화 및 Probe DNA와 target DNA의 혼성화 반응을 감지할 수 있는 DNA 측정용 고주파 SAW 센서의 주파수 증대에 따른 감도향상에 대해 연구하였다. 센서는 $36^{\circ}$ YX $LiTaO_3$ 압전 단결정 기판위에 Au 박막이 증착된 측정채널 (sensing channel)과 기준채널 (reference channel)로 구성되며 200MHz에서 발진되는 이중 지연선 형태로 제작되었다. 또한 SAW 센서의 감지 미케니즘의 최적화를 위해 SAW 센서의 Au 지연선상의 Probe DNA의 최적 고정화 반응농도와 target DNA의 최적 혼성화 반응농도를 결정하였으며, 디지털 시린지 펌프시스템을 구성하여 실험자에 따른 오차를 최소화하였다. 측정채널의 Au 박막 지연선상에 probe DNA를 고정화시킨 후 target DNA를 주입하면, DNA의 혼성화 반응이 일어나며 Au 지연선상의 질량이 변하게 된다. 따라서 질량하중 효과에 대한 센서의 주파수 변화를 측정하였다. 개발된 센서는 최대 0.066ng/ml/Hz의 민감도를 가지며 질량하중 효과에 대한 안정적인 주파수 변화를 나타내었다.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제40권3호
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• pp.10-17
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• 2003

본 논문에서는 유전자 알고리즘을 이용한 박막 체적 공진기 대역통과 여파기 설계기법을 제안하였다. 기존의 BVD등가모델을 이용한 여파기 설계기법은 공진 모드에서의 공진기의 임피던스 특성을 몇 개의 집중 소자로 근사함으로써 생기는 오차를 포함하고 있다. 본 논문에서는 공진기의 전기적 임피던스 특성식 자체를 이용한 최적화 FBAR여파기 설계기법을 제안하였다. 유전자 알고리즘을 적용하여 설계기준을 만족하도록 공진기의 두께 및 면적을 최적화하였다. 첫 번째 유전자 알고리즘은 사다리형 여파기의 직렬/병렬 공진기의 직렬/병렬 공진 주파수가 통과대역의 중심주파수와 일치하도록 각 공진기의 압전 물질 두께를 최적화하였다. 두 번째 유전자 알고리즘은 설계하고자하는 대역통과 여파기 특성을 만족시키기 위한 각 공진기의 면적을 최적화하였다. 제안된 방법을 이용하여 설계된 US-PCS 수신 대역통과 여파기는 기존의 방법 및 BVD모델을 이용한 설계결과와 비교하여 우수한 응답특성을 나타내었다.

• 대한전기학회논문지:전기물성ㆍ응용부문C
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• 제54권7호
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• pp.308-314
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• 2005

The 2 GHz film bulk acoustic wave resonator(FBAR), one of the most necessary device of the next generation mobile communication system, consisted of solidly mounted resonator(SMR) structure using Brags reflector, was researched in this paper The FBAR applied SiO$_{2}$ and W had large difference of the acoustic impedance to reflector Al to electrode and ZnO to piezoelectric layer. Specially, the FBAR applied the two-step deposition method to improve the c-axis orientation and increase reproducibility of the fabrication device had good performance. The electrical properties of plasma such as impedance, resistance, reactance, $V_{pp},\;I{pp}$, VSWR and phase difference of voltage and current, was analyzed and measured by RF sensor with the variable experiment process factors such as gas ratio, RF power and base vacuum level about concerning the thickness, c-axis orientation, adhesion and roughness. The FBAR device about the optimum condition resulted reflection loss(S$_{11}$) of -17 dB, resonance frequency of 1.93 GHz, electric-mechanical coefficient(k$_{eff}$) of 2.38 $\%$ and Qualify factor of 580. It was seen better qualify than the common dielectric filter at present and expected on business to the filter device of 2 GHz bandwidth with the MMIC technology.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2009년도 제40회 하계학술대회
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• pp.1240_1241
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• 2009

In this paper, sol-gel-spin coated $Pb(ZrTi)O_3$ thin film with $ZrO_2$ buffer-layer and $PbTiO_3$ seed-layer was investigated for vibration MEMS energy harvester to scavenge power from ambient vibration via d33 piezoelectric mode. Piezoelectric thin film deposition techniques on insulating layer is the important key for $d_{33}$ mode of piezoelectric vibration energy harvester. $ZrO_2$ buff-layer was utilized as an insulating layer. $PbTIO_3$ seed-layer was applied as an inter-layer between PZT and $ZrO_2$ layer to improve the crystalline of PZT thin film. The fabricated PZT thin film had a remanent polarization of 5.3uC/$cm^2$ and the coercive field of 60kV/cm. The fabricated energy harvester using PZT thin film with PTO seed-layer generated 1.1uW of electrical power to $2.2M{\Omega}$ of load with $4.4V_{pvp}$ from vibration of 0.39g at 528Hz.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제18권10호
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• pp.909-916
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• 2005

The structural and electrical property of RF magnetron sputtered ZnO thin film have been studied as a function of RF power, substrate temperature, oxygen/argon gas ratio and film thickness at constant sputtering power, sputtering working pressure and target-substrate distance. To analyze a crystallo-graphic properties of the films, $\theta$/2$\theta$ mode X-ray diffraction, SEM, and AFM analyses. C-axis preferred orientation, resistivity and surface roughness highly depended on oxygen/argon gas ratio. The resistivity of ZnO thin film(6000 ${\AA}$) rapidly increased with increasing oxygen ratio and the resistivity value of $9 {\ast} 10^7 {\Omega}cm$ was obtained at a working pressure of 10 mTorr with the same oxygen/argon gas ratio. The surface roughness was also improved with increasing oxygen ratio and the ZnO films deposited with the same oxygen/argon gas ratio showed the excellent roughness value of 28.7 ${\AA}$. With increase of the substrate temperature, The C-axis preferred orientation of ZnO thin film increases and the resistivity decreases due to deviation from the stoichiometric ZnO due to oxygen deficiency.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2003년도 하계종합학술대회 논문집 II
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• pp.759-762
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• 2003

The epitaxially grown Mg-doped GaN thin film was prepared by MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) for a SAW(Surface Acoustic Wave) filter. Mg-doped GaN thin film had enough properties for a SAW filter which include crystallinity and morphology. The surface morphology and crystalline of the Mg-doped GaN thin films were characterized using AFM and an X-ray rocking curve. The SAW filter, which was fabricated by lift-off process and frequency response, was measured by HP 8753C network analyzer. Center frequency was 96.687 MHz and SAW velocity was 5801 m/s when wavelength(λ) was 60${\mu}{\textrm}{m}$. Insertion loss was over -10 dB, Q was factor over 200, and side lobe attenuation was over 22 dB which was suitable for use as a SAW filter. Electro-mechanical coupling coefficient (k$^2$) was calculated from the measured data. k$^2$ was from 1 % to 1.44 %. The fabricated SAW filter using Mg-doped GaN/sapphire structure has good qualities as a filter and will be used as a SAW filter for operating RF frequency.

• 반도체디스플레이기술학회지
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• 제5권1호
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• pp.13-16
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• 2006

AIN thin films were prepared on amorphous glass and $SiO_2(1{\mu}m)/Si(100)$ substrate by the facing targets sputtering (FTS) apparatus, which can provide high density plasma, a high deposition rate at a low working gas pressure. The AIN thin films were deposited at a different nitrogen gas flow rate ($1.0{\sim}0.3$) and other sputtering parameters were fixed such as sputtering power of 200w, working pressures of 1mTorr and AIN thin film thickness of 800 nm, respectively. The thickness and crystallographic characteristics of AIN thin films as a function of $N_2$ gas flow rate $[N_2/(N_2+Ar)]$ were measured by $\alpha$-step and an X-ray diffraction (XRD) instrument. And the c-axis preferred orientations were evaluated by rocking curve. In the results, we could prepared the AIN thin film with c-axis preferred orientation of about $5^{\circ}$ on substrate temperature R.T. at nitrogen gas flow rate 0.7.