• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.463-463
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• 2011

집속이온빔장치(Foucused Ion Beam)에서 사용하는 액체금속이온원(Liquid Metal Ion Source)은 고 전류밀도, 고 휘도, 낮은 에너지퍼짐 등 많은 장점이 있다. 대부분의 집속이온빔 장치에서 플라즈마 이온소스에 비해 빔의 직경이 작고 GFIS 보다 다루기 쉬워 액체금속이온원을 많이 사용하고 있다. 기존에 사용하던 액체금속이온원에 서프레셔라는 새로운 전극을 추가시켜 팁과 갈륨저장소, 서프레셔, 추출극 구조로 만들었다. 이 연구를 위해 RPA(Retarding Potential Analyser)를 제작 하였다. RPA는 두 개의 메쉬와 하나의 컬렉터로 이루어져 있으며, 액체금속이온과 플로팅 되어있는 RPA에 전압의 차이를 주기위해 베터리로 제작한 파워로 액체금속이온에 인가되는 전압에 + 90V, -90V까지 제어가 가능하게 만들었다. 본 연구에서는 서프레셔의 유무에 따른 액체금속이온원의 에너지 퍼짐에 대해 연구하였다. 추출극에 전압 변화를 주어 방출되는 전류를 5uA, 10uA, 15uA, 20uA로 변화시켜가며 RPA에서 측정되는 전류를 가지고 전류-전압의 관계를 보았고, 에너지 퍼짐정도를 알았다. 마찬가지로 서프레셔에 전압 변화를 주어 전류-전압 관계, 에너지 퍼짐정도를 알았다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.195-195
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• 2011

플라즈마를 이용한 반도체 이온 주입 공정(Plasma Immersion Ion Implantation)에서 이온 도즈량(DOSE) 측정은 공정 신뢰성 및 재현성 확보를 위해 중요하다. 본 연구에서는 도즈량 측정을 위해 패러데이컵과 같이 측정 장비를 챔버에 직접 삽입 시키지 않고 챔버 외부에서 이온 주입을 위한 바이어스 전극의 직류 펄스 전압 및 전류 신호 측정을 통해 실시간으로 도즈량을 추출하는 방법을 개발하였다. 펄스 전압 신호에서 전압 신호 상승, 하강 시간에 의해 발생된 변위 전류와 플라즈마 발생 소스의 RF잡음등을 제거한 후 이온 포격으로 인한 2차 전자 방출 계수를 고려하여 펄스 동작 기간 추출을 통해 실시간으로 측정하는 알고리즘을 구현하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.226.1-226.1
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• 2014

이온빔 소스는 반도체 및 디스플레이 공정에 있어, 표면 에칭 및 증착 등 여러 응용 분야에 활발히 이용되고 있다. 본 연구에 사용된 원형 이온빔 소스는 선형 이온빔 소스의 가장자리에서의 특성 분석을 위해 제작되었으며, 높은 직류전압과 자기장 공간에서 플라즈마를 방전시키고 발생된 이온들을 가속시켜 높은 에너지의 이온빔을 발생시킨다. 이온빔 특성 분석을 위해 전위지연 탐침과 패러데이 탐침을 개발하였다. 전위지연 탐침은 격자판에 전압을 인가하여 선택적으로 이온을 수집하고, 이온의 에너지분포함수를 측정한다. 패러데이 탐침은 이온 수집기와 가드링으로 구성되어 수집기 표면에 일정한 플라즈마 쉬스를 형성하여 정확한 이온전류밀도를 측정한다. 본 연구에서는, 아르곤 기체를 이용하여 기체유량(8~12 sccm) 및 방전전압(1~2 kV)에 따라 방전전류 16~54 mA, 소모전력 16~108 mW의 특성을 보였다. 운전압력은 0.4~0.54 mTorr이며, 이온소스로부터 18 cm 거리에서 이온전류밀도와 이온에너지분포를 측정하였다. 또한, 중공음극선을 이용하여 인위적으로 전자를 이온 소스에서 발생된 플라즈마에 공급하고 이온빔 및 플라즈마의 특성 변화를 위 시스템에서 분석하였다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제6회(2017년)
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• pp.643-649
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• 2017

심장 이온통로의 변화는 활동전압의 모양과 길이에 영향을 주어 심부정맥을 유발한다. 산화적 스트레스의 증가로 인해 생체에 침착이 증가하는 지질산화물 (4-HNE, 4-ONE)는 여러 단백질 및 이온통로에 영향을 주는 독성이차전달자로 알려져 있다. 본 연구자는 선행 연구를 통해 4-HNE와 4-ONE의 단기간 노출이 심실근세포에 발현되는 3종류의 이온통로 ($I_{Kr}$, $I_{Ks}$, $I_{Ca,L}$)의 전류감소와 kinetics변화를 일으키고, 심실근세포의 활동전압길이가 증가하는 것을 확인하였다. 두 물질이 이온통로들에 준 영향은 유사하였으나, 활동전압길이의 증가 정도가 4-ONE에서 더 크게 나타났다. 활동전압의 연장에 차이가 나는 원인과, 두 지질산화물이 또 다른 이온통로에 미치는 영향 유무를 예측하기 위해서 Grandi and Bers human ventricular model[1]을 적용한 Integrated human ventricular myocyte model 프로그램 (developed by prof. Youm)을 활용하였다. 시뮬레이션으로 재현한 4-HNE와 4-ONE에 의한 활동전압은 실험으로 기록된 것보다 연장 정도가 작았다. 시뮬레이션 모델의 background $Na^+$ 전류의 크기를 크게 하였을 경우, 실험에서 기록된 활동전압 길이에 상응하는 연장을 가져왔다. 그러므로, 4-HNE와 4-ONE는 실험으로 확인한 $I_{Kr}$, $I_{Ks}$, $I_{Ca,L}$ 이외에 심장세포에 존재하는 내향전류 (Late $Na^+$ current)의 크기를 증가하는 효과가 있음을 예측할 수 있으며, 실험적 검증이 요구된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.192.1-192.1
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• 2013

본 연구는 기존의 Sputtering 방식에 Modulation 방식을 적용한 Modulated Sputtering System (MSS)에 관한 특성 관찰과 이를 이용한 박막 증착 및 분석에 관한 내용이다. MSS에 인가하는 전압은 pulse on 시간동안 타겟에 음의 전압이 인가되어 sputtering에 의한 박막이 증착되고, pulse off 시간동안에는 양의 전압을 인가하여 증착된 박막에 양이온을 입사시켜 에너지 전달에 의한 박막의 특성을 향상시키고 자한다. MSS에 인가되는 전압과 주파수, 그리고 펄스폭을 변화시키며 전압과 전류, 그리고 기판에 입사하는 이온에너지 특성을 관찰하였다. 또한 MSS를 이용하여 티타늄(Ti), 탄소(C), 알루미늄이 도핑된 산화아연(AZO) 박막을 증착하였다. 증착된 박막은 a-step, SEM, XRD, AFM, 4 point probe를 이용하여 박막의 두께, 결정성장면, 표면 거칠기, 비저항 등을 분석하였다. Ti 박막에서는 기판에 입사되는 양이온의 에너지가 증가함에 따라 결정 방위면이 (002)에서 (001)로 변화함을 확인하였고 탄소 박막과 AZO 박막의 경우에는 기판에 입사되는 양이온의 에너지 변화에 따라 박막의 전도도를 조절할 수 있음을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.234-234
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• 2012

Saddle field ion source는 구조가 간단하고 영구자석을 사용하지 않아 소형화에 유리하고 구조가 간단한 DC 파워서플라이를 이용하기 때문에 장치 가격이 저렴하여 다양한 분야에서 응용되고 있으며 특히 이온빔 밀링 분야에 많이 사용된다. 초기 saddle field ion source 는 대칭형의 구형이었으나 지속적인 연구 개발로 와이어형, 원판형, 원통형 등 다양한 형태의 saddle field ion source가 개발되었다. 본 연구에서는 비교적 제작이 용이하고, 구조적으로 외부간섭에 대하여 덜 민감한 원통형 saddle field ion source를 제작하였다. 초기 saddle field ion source는 이온원 내부에 saddle field를 형성하기 위하여 대칭 구조를 가지 형태로 제작되었으나, 비대칭 구조에서도 saddle field가 형성될 수 있고 비대칭 구조를 채택할 경우 한쪽으로 더 많은 이온빔을 인출할 수 있기 때문에 실제 응용면에서는 비대칭 구조가 더 유리하다. 따라서 본 연구에서는 원통형 비대칭 saddle field ion source를 제작하였으며, 제작된 이온소스는 높이가 62 mm 지름이 55 mm의 소형 이온소스였다. 제작된 원통형 saddle field ion source는 진공도와 가속전압에 따라 방전 모드 변화하였다. Saddle field ion source는 전극과 extractor의 구조에 따라 조금씩 다르지만 대체로 5x10-5 Torr ~ 5x10-4 Torr 영역에서 안정적으로 작동하였다. 이온소스 내부의 압력이 높을 경우 수십 mA 의 방전 전류가 흐르는 고전류 방전 모드로 작동하였으며 압력이 낮을 경우에는 동일한 전압에서 수 mA 의 방전 전류만 흐르는 저전류 방전 모드로 작동하였다. 압력이 더 높아질 경우 아크 방전이 발생하여 이온소스의 작동이 불안정하여 연속적인 작동이 어려웠다. 고전류 방전 모드에서는 이온빔 전류가 Child-Langmuir 방정식에 따라 Vi3/2에 비례하여 증가하는 경향을 보여주었으며 저전류 방전 모드에서는 Vi에 선형적으로 증가하였다. 가속 전압이 동일한 경우 고전류 방전 모드가 저전류 방전 모드에 비하여 더 많은 이온빔 인출이 가능하지만, 고전류 방전 모드의 경우 이온의 방출 각도가 매우 넓은 반면 저전류 방전 모드에서는 이온빔의 퍼짐이 현저히 줄어듦을 관찰할 수 있었다. 원통형 saddle field ion source는 내부 구조가 간단하기 때문에 내부 전극의 구조 변화에 따라 방전 특성 및 이온빔 인출 특성이 심하게 변동하였다. Saddle field ion source에서는 Anode에 인가되는 방전 전압이 가속 전압과 같은 역할을 하는데 가속 전압은 2~10 kV 사이에서 인가가 가능하였다. 일반적으로 동일한 방전 모드에서 진공도가 높아질수록 방전 전류의 양과 인출되는 이온의 양이 증가하는 것이 관찰되었다. 제작된 이온소스는 최적 조건에서 5 mm 인출구를 통하여 0.7 mA의 이온빔 인출이 가능하였으며, 9 mm 인출구를 사용한 경우 1 mA까지 이온빔 인출이 가능하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제35권2호
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• pp.115-123
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• 2007

본 논문은 리튬이온 (Li-ion) 셀을 채용한 인공위성용 전력계의 개념 설계에 대하여 기술한다. 기존의 니켈카드뮴 (NiCd) 셀과 비교할 때, 리튬이온 (Li-ion) 셀은 에너지 밀도, 무게 그리고 부피에서 큰 잇점을 갖고 있다. 니켈카드뮴 (NiCd) 셀의 평균 출력전압은 +1.2V이며, 리튬이온 (Li-ion) 셀의 출력전압은 +3.6V이다. 그러나, 리튬이온 (Li-ion) 셀의 충전과 방전에 있어서의 절차는 기존의 니켈카드뮴 (NiCd) 셀 보다는 어렵다. 따라서, 리튬이온 (Li-ion) 셀의 충전과 방전 시에는 각각의 셀에 대하여 충전 전압과 방전 전압을 검침하고 제어를 해주어야 하므로 별도의 제어 회로가 요구된다. 따라서, 본 논문을 통하여 리튬이온 (Li-ion) 셀을 채용한 전력계의 설계 시 고려하여야 할 사항 및 리튬이온 (Li-ion) 셀의 충방전 특성에 대한 연구 결과를 제시하고자 한다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 1999년도 추계학술발표회 초록집
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• pp.55-55
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• 1999

산소 이온빔이 보조된 e-baem evporation증착법에 의해 상온에서 유리 기판위에 제조된 tin-doped indium oxide(ITO) 박막의 전기적 광학적 특성과 산소 이온빔의 조건 사이에 존재하는 상관관계에 대해서 연구하였다. ITO박막의 증착률이 고정된 상태에서 증착되는 ITO박막의 성질은 조사되는 이온의 flux 및 에너지에 의존하게 된다. 이온의 에너지는 이온 건의 grid에 걸리는 전압에 의해서, flux는 이온 건으로 유입되는 산소의 유량과 rf power에 의해서 조절될 수 있다. 본 실험에서는 증착변 수를 줄이기 위해서 ITO의 증착률과 rf power을 0.6A/sec, 100W로 각각 고정 시켰고, 이러한 조건에서 grid의 가속 전압을 400~2.1kV, 산소의 유업량을 3~10sccm으로 변화시켜가며 실험을 수행하였다. 유량 6sccm, 가속전압 2.1kV에서 최저 비저항 값인 $6.6{\times}l0^{-4}{\Omega}cm$와 90%의 광학적 투과성을 갖는 ITO 박막을 상온에서 증착할 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.102-102
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• 2012

본 연구는 산업계 및 학계에서 많은 연구와 응용이 이루어지고 있는 스퍼터링 기술에 관한 것으로, 타겟의 사용효율 및 스퍼터링된 입자의 이온화, 에너지 증대의 관점에서 새로운 방식으로 접근한 스퍼터링 기술에 관한 것이다. 본 공정 연구는 기존의 마그네트론 스퍼터링과는 달리, 독립적인 플라즈마를 생성하고 이를 (-)전압이 인가된 스퍼터링 타겟으로 유도하여 2차 방전을 일으킴과 동시에 생성 입자의 이온화 및 에너지 가능하도록 한 것이다. 플라즈마 발생부에서는 $10^{13}cm^{-3}$ 이상의 고밀도 Ar 플라즈마를 생성하고, 이를 자장을 통하여 스퍼터링 타겟으로 균일하게 수송하며, 스퍼터링 전극에 인가된 (-)전압에 의하여 이온들이 스퍼터링을 발생시킨다. 스퍼터링 전류는 생성된 플라즈마 발생부의 방전전류에만 비례하며, 스퍼터링에 인가되는 전압과는 독립적으로 작용 가능하다. 그리고 기판의 박막 증착률은 스퍼터링 전류에 보다는, 스퍼터링 타겟에 인가한 전압에 따라 변화하며, 기판에 도달하는 이온의 전류 및 입자의 량은 플라즈마 발생부의 플라즈마 전류량과 인가 스퍼터링 전압에 관계하여 변한다. 이 방식으로 이용할 경우, 스퍼터링된 입자의 양과 이온화률을 독립적으로 제어할 수 있어, 기존의 마그네트론 스퍼터링 공정 대비하여 더 넓은 공정 윈도우를 확보하는 것이 가능하며, 또한 기존 마그네트론 스퍼터링에서 문제가 되고 있는 타겟 사용 효율을 높일 수 있는 가능성을 볼 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.95-95
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• 2013

박막 공정 기술은 반도체 및 디스플레이뿐만 아니라 대부분의 전자소자에 적용되는 매우 중요한 기술이다. 그 중, 마그네트론 스퍼터링 공정은 플라즈마를 이용하여 금속 및 세라믹 등의 벌크 물질을 박막으로 증착 가능한 가장 널리 사용되는 방법 중의 하나이다. 하지만, Fe, Co, Ni 같은 강자성체 재료는 공정이 불가능하며, 스퍼터링 타겟 효율이 40% 이하이고, 제한적인 방전압력 범위 및 전류 상승에 의한 높은 전압 인가 제한이 있다는 단점이 있다. 본 연구에서 사용된 고밀도 플라즈마 소스를 적용한 고효율 스퍼터링 시스템은 할로우 음극을 이용한 원거리에서 고밀도 플라즈마를 생성하여 전자석 코일을 통해 자석이 없는 음극으로 이온을 수송시켜 스퍼터링을 일으킨다. 따라서 강자성체 재료의 스퍼터링이 가능하며, 90% 이상의 타겟 사용 효율 구현 및 기존 마그네트론 스퍼터링 대비 고속 증착이 가능하다. 또한, $10^{-4}$ Torr 압력영역에서 방전 및 스퍼터링이 가능하다. 타겟 이온 전류를 타겟 인가 전압과 관계없이 0~4 A까지, 타겟 이온 전류와 상관없이 타겟 인가 전압을 70~1,000 V 이상까지 독립적으로 제어가능하다. 또한 TiN과 같은 질소 반응성 공정에서 반응성 가스인 질소를 40%까지 넣어도 타겟에 수송되는 이온의 양에 영향이 없다. 할로우 음극 방전 전류 40 A에서 발생된 플라즈마의 이온에너지 분포는 55 eV에서 가우시안 분포를 보였으며, 플라즈마 포텐셜인 sheath drop은 74 V 였다. OES를 통한 광학적 진단 결과, 전자석에 의한 이온빔 초점에 따라 플라즈마 이온화율을 1.8배까지 증가시킬 수 있으며, 할로우 음극 방전 전류가 60~100 A로 증가하면서 플라즈마 이온화율을 6배까지 증가 가능하다. 또한, 타겟 이온 전류와 관계없이 타겟 인가 전압을 300~800 V로 증가시킴에 따라 Ar 이온 밀도의 경우 1.4배 증가, Ti 이온 밀도의 경우 2.2배 증가시킬 수 있었으며, TiN의 경우 증착 속도도 16~44 nm/min으로 제어가 가능하다.