• Korean Journal of Optics and Photonics
• /
• v.33 no.1
• /
• pp.22-27
• /
• 2022

We fabricate a polarization-independent dielectric multilayer thin-film diffraction grating for a spectral-beam-combining (SBC) system with a simple grating structure and low aspect ratio. Due to the refractive index and thickness error of the manufactured thin films, the diffraction efficiency of the fabricated diffraction grating was lower than that of the design. The causes of the errors were analyzed, and it was confirmed through simulation that diffraction efficiency could be compensated through an additional coating on the manufactured diffraction grating. As a result of sputtering an additional Ta₂O₅ layer on a fabricated diffraction grating, the diffraction efficiency was corrected and a maximum 91.7% of polarization-independent diffraction efficiency was obtained.

• Progress in Superconductivity
• /
• v.13 no.2
• /
• pp.97-104
• /
• 2011

In the dielectric resonator method, which has been widely used for measuring the microwave surface resistance of superconductors, accuracies in the geometrical factors (G-factors) affect the uncertainty in the measured surface resistance. We compare the G-factors of short-ended sapphire resonator as obtained by using field analysis with those by using computer simulations: The former is obtained by using the analytic expressions for the electric and the magnetic field components inside the resonator, and the latter by using computer software. The G-factors as obtained by using the latter appear to be closer to those obtained by using the former as the resonator space is divided into larger number of sub-space, i.e., a tighter mesh, with a difference of ~8 % observed for a mesh of 14400 sub-spaces reduced to ~2 % for 114996 sub-spaces. Variations in the relative uncertainty in the surface resistance of typical $YBa_2Cu_3O_{7-\delta}$ superconductor films with those in the G-factors are studied, which provides an upper limit of the relative uncertainty in the G-factors required for realizing the target uncertainty in the surface resistance. These results could be useful in estimating the optimum number of meshes for obtaining the G-factors through computer simulations.

• Korean Journal of Optics and Photonics
• /
• v.4 no.4
• /
• pp.420-427
• /
• 1993

Dielectric thin film mirrors are embedded in multimode and single-mode fibers by a fusion splicing technique. The fibers with $45{\circ}$ angled embedded mirrors serve as ultra-compact directional couplers with low excess optical loss of 0.2 dB for multimode and 0.5 dB for single mode at 1.3 ${\mu}m$ and excellent mechanical properties. The reflectance is wavelength dependent and strongly polarization depencient. Far-field scans of the reflected output power measured with a white-light source show a pattern which is almost circularly symmetric with aspect ratio of 1.09 at 5% of the peak power. The splitting ratio in a multimode coupler measured with a diode laser source is much less dependent on input coupling conditions than in conventional fused biconical-taper couplers, indicating that these couplers are less susceptible to modal noise occuring in optical fiber communication systems. Spectral properties of multilayer internal mirrors normal to the fiber axis have been investigated experimentally, and a matrix analysis has been used to explain the results.

• 전기의세계
• /
• v.16 no.4
• /
• pp.30-35
• /
• 1967

전자기기용 축전기로서 요구되는 조건이라면, 우선 소형화를 들 수가 있다. 이에는 유전체의 두께의 감소즉 유전체의 박막화에 대한 절연내력, 내연성의 향상등이 요구되지만, 근년에 이러한 요구에 대한 개발도가 현저히 발전되었다. 다음여러가지 일반전구로서는 필연코 신뢰도의 문제, 용도에 의하여 광대역주파수에 있어 유전손이 적을것, 여러 온도범위에 있어서 용량변화가 극력 적을 것 등등이 요망된다. 따라서 앞으로 이러한 점이 어떠한 재료를 사용해서 어떠한 수단으로 해결될 것인가를 살펴보고저 하나, 우선 여기에 대해서 여러가지 기술사항의 이해를 기하기 위하여, 먼저 축전기의 축전현상에 대해서 설명하겠다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2014.02a
• /
• pp.389.1-389.1
• /
• 2014

최근의 환경 및 에너지에 대한 관심으로 수요가 증가하고 있는 하이브리드 및 전기 자동차나 태양광발전, 풍력발전용의 인버터기기에는 고에너지밀도 커패시터가 필수적이 되었다. 높은 에너지 밀도를 요구하는 전력전자, 펄스파워 등의 응용분야에 사용되는 고에너지밀도 커패시터는 PET (Polyethylene terephtalate)와 PP (Polypropylene)와 같은 폴리머 유전체를 사용하는 범용 필름 커패시터가 사용되었으나 사용 요구 조건의 한계에 도달하여, 새로운 유전체를 적용하는 커패시터가 절실히 필요한 상황이다. PET와 PP와 같은 유전체는 유전상수가 2~3의 낮은 값을 가지고 있어 고에너지밀도를 구현하기가 어렵다. 본 연구에서는 새롭게 요구되고 있는 고에너지 밀도 커패시터의의 성능을 만족시키기 위하여 $20{\sim}50{\mu}m$ 두께의 PET 필름상에 세라믹 유전체인 $ZrO_2$ 박막을 스퍼터(Sputter) 증착법에 의해 코팅하여 종래의 필름 커패시터와 세라믹 커패시터의 장점을 갖는 커패시터를 제조하기 위한 박막 유전재료의 개발을 목표로 하였다. 수백 nm~수 ${\mu}m$ 두께의 $ZrO_2$ 박막을 스퍼터링 공정조건에 따라 증착한 후 박막의 결정성, 기판과의 부착성, 증착속도, 유전상수, 절연파괴강도, 온도안정성 등을 XRD, SEM, AFM, EDS, XPS, Impedance analyzer 등에 의해 평가하였다. $ZrO_2$ 유전체막은 상온에서 증착하였음에도 정방정(tetragonal)구조의 결정질로 성장하였고 증착압력이 증가함에 따라 주피크의 세기가 감소하였다. 증착 중 산소가스를 주입하였을 경우에도 결정질막으로 성장하였다. 증착막들은 산소가스의 양이 증가함에 따라 짙은 흰색으로 변하였으며 PET 기판과의 접착력도 약해졌다. 또한 거칠기는 Ar가스만으로 증착한 경우보다 증가하였으며 24~66 nm의 평균 거칠기값을 보였다. PET위에 Ar가스만으로 증착한 $ZrO_2$의 비유전율은 1kHz에서 116~87의 비유전율을 보여 PET에 비해 매우 우수한 특성을 보였다. $ZrO_2$ 막들은 300kV/cm의 전계에서 대략 10-8A 이하의 누설전류를 보였다. 증착가스비를 달리하여 제조된 시편에서도 유사한 누설전류값을 나타내었다. 300 kV/cm 전후의 전계까지 측정한 $ZrO_2$ 막의 P-E (polarization-electric field) 특성을 확인하였는데, 5 mTorr의 압력에서 증착한 막은 253 kV/cm에서 $5.5{\mu}C/cm^2$의 분극값을 보였다. P-E커브의 기울기와 분극량에 따라 에너지밀도가 달라지므로 공정조건에 따라 에너지밀도가 변화됨을 예측할 수 있었다. PET위에 스퍼터 증착한 $ZrO_2$ 유전체막은 5mTorr의 Ar가스분위기에서 제조할 때 가장 안정적인 구조를 보였으며, 고에너지밀도 커패시터에의 적용가능성을 보였다.

• Proceedings of the KIEE Conference
• /
• 2011.07a
• /
• pp.1475-1476
• /
• 2011

플라즈마 중합 기법에 의해 제작된 고분자 (plasma polymerized polymer) 박막은 단량체(monomer)의 고유의 특성을 유지하며 고분자 박막이 형성됨을 확인하고, 기판 바이어스에 의해 시간에 따른 증착 두께는 선형적으로 증가함을 확인하였다. 자체 제작된 플라즈마 중합 시스템에서 self-bias voltage를 최소화하여 플라즈마 고분자의 증착효율 및 두께 조절이 가능함을 확인하였다. 플라즈마 합성을 이용해 고분자 박막을 제조하고, MIM 소자를 제작하여 통상적인 고분자 합성기법으로 제조된 고분자 대비 높은 유전상수 값이 확인되었다. 결과적으로 유기박막 트랜지스터 및 유기 메모리 등 플렉서블 유기전자소자용 절연/유전체 박막으로의 응용이 기대된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2000.02a
• /
• pp.68-68
• /
• 2000

펄스레이저 증착법(이하 PLD)을 이용하여 마이크로파 유전체 소자 및 절연 산화막으로의 응용을 위한 MgTiO3 박막을 다양한 기판상에서 증착하였다. 사파이어 기판에 (a,c-plane Al2O3) 성장된 MgTiO3 박막은 에피텍셜 성장(epitaxial growth)이 되었으며, SiO2/Si 및 Pt/Ti/Si 기판위세 성장된 MgTiO3 박막의 경우 003방향으로 배향(oriented) 되었다. MgTiO3 박막은 450~75$0^{\circ}C$까지 기판온도를 변화시키면서 증착시켰으며, 증착시 산소분압은 50~200 mTorr로 변화시켰다. PLD 증착시 타켓에 조사된 레이저 에너지 밀도는 약 2J/cm2였으며, MgTiO3 박막 증착후 200Torr O2 분위기에서 상온까지 1$0^{\circ}C$/min 의 속도로 냉각시켰다. 사파이어 c-plane 상에서 일머나잇(ilminite) MgTiO3 구조가 55$0^{\circ}C$ 에피텍셜 성장하는 것을 관찰할 수 있었으며, 사파이어 a-plane 상에서는 MgTiO3 구조가 $650^{\circ}C$ 이상부터 110방향으로 배향되며 성장하였다. $600^{\circ}C$ 이상에서 c-축으로 배향된 구조를 갖고 있었다. 증착된 MgTiO3 박막의 조성분석(stoichio metric analysis)을 위해 RBS 분석을 수행하여, 증착에 이용된 타켓과 동일한 조성을 갖는 MgTiO3 박막이 성장된 것을 확인할 수 있었다. 사파이어 기판상에 증착된 MgTiO3 박막은 가시영역에서 투명하였으며, 약 270nm 파장을 갖는 영역에서 급격한 흡수단을 보였다. 이때의 MgTiO3 박막은 AFM 분석을 통해 약 0.87mn rms roughness 값을 갖는 매우 평탄한 표면구조를 갖고 있는 것을 확인하였다. MIM(Pt/MgTiO3/Pt) 구조의 캐패시터를 형성시켜 MgTiO3 박막의 유전특성(dielectric properties)을 관찰하였다. PLD로 성장된 MgTiO3 박막의 유전율(relative dielectric constant)은 약 22였으며, 1MHz에서 약 1.5%의 유전손실(dielectirc loss) 값을 보였다. 또한 이때 MgTiO3 박막은 낮은 유전분산값을 보였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2000.02a
• /
• pp.71-71
• /
• 2000

본 연구에서는 차세대 마이크로파 유전체 소자로서의 응용을 목적으로 펄스 레이저 방식에 의하여 증착된 MgTiO3 박막의 전기적 특성을 종합적으로 연구 분석하였다. 이를 바탕으로 MgTiO3 박막의 유전손실 등과 같은 열화를 야기시키는 박막 내부 또는 박막과 기판간의 결함의 특성을 파악하여 열화 메카니즘을 분석하였다. MgTiO3는 마이크로파 영역에서의 우수한 유전특성과 같은 낮은 유전손실을 가지며, 온도 안정성 또한 우수하다. 현재까지 벌크 세라믹 MgTiO3 의 응용 광범위하게 연구되어 왔으나 박막의 제조공정 및 전기적 특성 분석은 미흡한 형편이다. 따라서 벌크 세라믹과는 특성이 상이한 박막의 전기적 특성분석 및 연구가 필요하다. 분석을 위한 소자의 기본 구조로서 Metal-Insulator-Semiconductor(MIS) 구조를 채택하였다. MgTiO3 박막을 증착하기 위한 기판으로는 n형 Si(100)기판과 p형 Si(100)기판을 사용하였고, Si 기판 위에 급속 열처리기 (RTP)를 이용하여 SiO2를 ~100 두께로 성장시킨 것과 성장시키지 않은 것으로 구분하여 제작하였다. MgTiO3 박막은 펄스 레이저 증착 방식(PLD)에 의하여 약 2500 두께로 증착되었으며, 200mTorr 압력의 산소 분위기 하에서 기판의 온도를 40$0^{\circ}C$~55$0^{\circ}C$까지 5$0^{\circ}C$간격으로 변화시키며 제작하였다. 상하부의 전극 금속으로는 Al을 이용하였으며, 열증발 증착기로 증착하였다. 증착된 MgTiO3 박막의 결정구조를 확인하기 위하여 XRD 분석을 수행하였으며, 박막의 전기적 특성을 분석하기 위해 Boonton7200 C-V 측정기와 HP4140P를 이용한 경우에는 C-V 곡선에 이력현상이 나타났으나, MgTiO3/SiO2를 이용한 경우에는 이력현상이 나타나지 않았고, 유전율은 감소하는 것으로 나타났다. I-V 측정 결과, 절연층으로 MgTiO3/SiO2를 이용한 경우에는 MgTiO3만을 절연층으로 사용한 경우에 비해 동일한 전계에서 낮은 누설전류 값을 가짐을 알 수 있었다. 또한 박막의 증착온도가 증가함에 따라서 C-V 곡선의 위치가 양의 방향으로 이동함을 확인하였다. 위의 현상은 기판의 종류에 관계없이 발생하는 것으로 보아 벌크 또는 계면에 존재하는 결함에 의한 것으로 추정된다. 현재 C-V 곡선의 이동 원인과 I-V 곡선의 누설전류 메카니즘을 분석 중에 있으며 그 결과를 학회에서 발표할 예정이다.

• Electrical & Electronic Materials
• /
• v.4 no.1
• /
• pp.38-44
• /
• 1991

본 연구는 전기로에 의한 열 산화법에 의해 SiO$_{2}$(88[.angs.])와 ONO(89[.angs.])를 성장시켜 MIS capacitor를 제작한 후, 초 박막 유전체/실리콘 계면에서 전자파 간섭 효과를 실험적으로 비교 검토한 것이다. EWIE현상의 결과로서 첫째. 저 전계영역에 비해 고 전계영역에서 우세하며 둘째. SiO$_{2}$에 비해 ONO가 약하게 나타난다. 그러므로 ONO가 SiO$_{2}$보다 열 전송자 효과에 대한 저항성이 우수함을 알 수 있고 ULSI급의 게이트 절연막으로서의 실용가능성을 확인하였다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
• /
• v.18 no.6
• /
• pp.435-439
• /
• 2009

The reason of lowering the dielectric constant of SiOC film was studied using parameters obtained from C-V measurement and refractive index. SiOC film was formed by the force of ionic bonding during the recombination of dissociated gases. Generally, the dielectric constant was obtained from the square of the refractive index or C-V measurement using the metal/insulator/Si structure. The dielectric constant consists of the ionic and electronic elements. It was researched about the dielectric constant of SiOC film using the average of the ionic and electronic elements. The dielectric constant decreased after annealing process. As deposited films trended toward the dielectric constant consisted of most ionic elements, on the other hand, annealed films mostly consisted of electronic elements. Because the effect of ionic elements reduced after annealing. Consequently, it was found that the electronic effect of SiOC film increased and the ionic effect of SiOC film decreased by the after-annealing.