• Korean Journal of Crystallography
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• v.19 no.1
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• pp.7-13
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• 2008

고체 표면의 구조해석 방법에는 LEED(저에너지 전자선 회절법)나 RHEED(반사 고에너지 전자선 회절법) 등과 같이 표면의 2차원적 회절상을 해석하는 방법이 있고(역격자 공간의 해석), 또는 ISS(이온산란 분광법), RBS(러더포드 후방산란법) 등과 같이 표면 원자의 실공간에 대한 정보를 직접 얻는 방법이 있다. 실제로는 두 가지 종류의 분석법을 상호 보완적으로 조합하여 효율적인 구조해석을 수행한다. 본고에서는 직충돌 이온산란 분광법(ICISS: Impact Collision Ion Scattering Spectroscopy)에 대한 원리, 장치, 측정방법 등을 소개한 전고에 이어서 이를 이용한 반도체 표면구조 해석에 관하여 기술하고자 한다. 표면의 원자구조를 알아내기 위해서는 산란된 입자의 강도를 입사각도와 출사각도에 대하여 조사하여야 하는데, 이온이 원자와 충돌하여 산란될 때 원자의 후방으로 형성되는 shadow cone에 의하여 생성되는 집속 효과(focusing effect) 및 가리움 효과(blocking effect) 중에서 ICISS는 집속 효과만을 고려하여 해석하면 실공간에서의 원자구조를 해석할 수 있다. 본 고에서는 ICISS를 이용하여 금속 또는 절연체 물질이 반도체 표면 위에서 흡착 또는 성장될 때 초기의 계면 구조 해석, 금속/반도체 계면에서 시간에 따른 동적변화 해석, III-V족 반도체의 표면구조 해석, 반도체 기판 위에서 박막 성장 과정 해석 등에 관한 연구 사례를 소개하고자 한다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.2 no.4
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• pp.515-519
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• 1993

Image processin software is developed to get spot intensity form the frame of a LEEd pattern obtained by using a CCD Camera and a frame grabber. Imporved algorithm for more reasonable background substraction is implemented in this software . I/V Charateristicsof some spots form Cu(001) suface are collected . These results are compared with those of Davis and Noonan and found to be consistent with the latter results. This software is also applied to meausre RHEEd spot intensity oscillatin, and gives clear oscillations very easily.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.143-143
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• 2012

In/Si (111)-$4{\times}1$ 표면은 저온에서의 $8{\times}2$ 주기의 상과 상온에서의 $4{\times}1$ 주기의 상 사이에 상전이가 나타나는 것으로 알려져 있다. 지금까지의 연구에 의하면 저온 $8{\times}2$ 주기의 상에서는 최근 제시된 hexagon 구조 모형이 가장 설득력 있게 받아들여지고 있으나, 상온 $4{\times}1$ 주기의 상에 대해서는 정적인(static) 구조 모형과 동적요동(dynamic fluctuation) 모형이 제안되었다. 이 두 가지 구조 모형은 모두 2차 상전이를 의미하지만, 최근 엔트로피를 고려한 이론계산 결과는 이 상전이가 1차 상전이를 가짐을 시사하였다. 그래서 우리는 이 표면의 상전이를 저에너지전자회절 실험을 통하여 연구하였고, 온도를 상온에서 저온으로 낮출 때와 저온에서 상온으로 높일 때의 회절세기 변화로부터 가열과 냉각의 두 과정에서 상전이 온도가 서로 다르게 나타나는 히스테리시스 곡선을 보임을 관찰하였다. 이는 주사터널링현미경 이미지에서 $4{\times}1$ 상온 구조와 $8{\times}2$ 저온 구조가 상전이 온도 근처에서 공존하는 것으로 관찰되는 것과 상통하는 결과로 1차 상전이임을 나타낸다. 이에 우리는 이 표면의 구조 상전이가 1차 상전이인 것으로 결론지으며, 이와 함께 표면의 결함이 상전이에 미치는 영향에 대해서도 논의할 것이다.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.38 no.3
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• pp.225-230
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• 2001

저전압용 형광체로 주목받고 있는 SrTiO$_3$:Pr,Al 형광체를 고상반응법으로 제조하였다. 부활성체 Al이 23 mol% 첨가되었을 때 SrTiO$_3$:Pr 형광체는 최대 발광 강도를 보여주었다. 최대 발광 강도를 보인 형광체에 대해 제한시야회절상과 투과전자현미경을 이용하여 SrTiO$_3$:Pr,Al 적색 형광체내 2차상 형성에 대한 연구를 행하였고 또한 에너지 분산 분광 분석을 행하여 SrTiO$_3$:Pr,Al 형광체내 주입된 부활성제 Al의 함량을 결정하였다. 제한시야회절상의 결과에 의하면 SrTiO$_3$:Pr,Al 적색 형광체내에 단사정 SrAl$_2$O$_4$, 삼사정 Ti$_4$O$_{7}$, 육방정 SrAl$_{12}$O$_{19}$가 2차상으로 존재함을 보여 주었다. 에너지 분산 분광 분석 결과 부활성제 Al의 함량 중 일부는 SrTiO$_3$:Pr,Al 적색 형광체 격자에 고용되고 일부 Al은 SrAl$_{12}$O$_{19}$와 SrAl$_2$O$_4$의 2차상을 형성하는데 소모됨을 보여주었다.주었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.397-397
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• 2012

에너지갭이 큰 SnO2 반도체는 빛 투과율이 우수하여 투명성이 좋으며 화학적으로 안정된 구조를 가지고 있어 전자소자 및 광소자 응용에 대단히 유용하다. SnO2 박막을 증착하는 방법은 Physical Vapor Deposition과 Chemical Vapor Deposition이 있으나 나노 구조를 가진 SnO2를 형성하기 어렵다. 전기 화학적 증착 (Electrochemical Deposition: ECD)은 낮은 온도에서 진공 공정이 필요하지 않기 때문에 경제적이며 빠른 성장 속도를 가지고 있기 때문에 SnO2 나노 구조를 효과적으로 형성 할 수 있다. 본 연구에서는 Indium Tin Oxide (ITO) 기판 위에 SnO2 나노 구조를 형성시켜 전기적 및 구조적 특성을 관찰하였다. 0.015 M의 Tin chloride pentahydrate(SnCl4 5H2O)를 타켓 물질로 사용하고 0.1 M의 KCl을 완충물질로 사용하여 SnO2 나노구조를 성장하였다. 타겟 물질이 잘 녹지 않으므로 DI water와 ethanol을 7：3의 비율로 용매 사용하였다. 전류-전압 곡선을 분석하여 최적의 성장조건을 확보하고, $65^{\circ}C$ 1기압 하에서 -2.5 V 부터 -1.0 V까지 0.5 V 간격으로 나누어서 SnO2 나노구조를 성장하였다. X-선 회절 분석결과에서 SnO2의 피크의 크기가 큰 전기화적적 성장 전압구간과, 주사전자현미경 분석 결과에서 나노 구조가 가장 잘 나타난 성장 전압구간을 다시 0.1 V 간격으로 세분화하여 최적화 조건을 분석하였다. X-선 회절 실험으로 형성한 SnO2 나노구조의 피크가 (110) (101) (200) (211) (310)로 나타났다. X-선 회절 분석의 intensity의 값이 (101)방향이 가장 크게 나타났으므로 우선적으로 (101) 방향으로 SnO2 나노구조가 성장됨을 알 수 있었다. 주사전자현미경상은 grain size가 50~100 nm 사이의 SnO2 나노구조가 형성되며, grain size가 전기화학적 증착 장치의 성장전압이 저 전압 구간에서 커지는 것을 알 수 있었다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.6 no.3
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• pp.177-180
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• 1997

Low Energy Electron Diffraction (LEED) apparatus was made to confirm the surface structure and to determine the direction of the structure for the Angle Resolved Ultraviolet Photoemission Spectroscopy(ARUPS) study. To determine the parameters needed for the design of the apparatus, computer simulation was used. Our LEED has 3 grids. The distance between sample and sccreen is 75 mm, and the viewing angle is $80^{\circ}$. The LEED apparatus was tested by investigating the Si(001) and $Al_2O_3$(0001) surface.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.1 no.1
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• pp.88-95
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• 1992

Abstract-Using a high resolution low energy electron diffraction(HRLEED), we report an exponent study of 2d continuous phase transition from an ordered ~ ( 2 x 1 )ox ygen overlayer on a W(110) surface. Temperature dependence of a (% 0) superlattice diffraction spot, characteristic of the p(2X 1) structure, shows power-law like divergence of the susceptibility and the fluctuation correlation length at T,=708.765 K. By fitting the intensities as well as the line-shapes, we obtained exponents P=0.19* 0.05, y=1.48+ 0.34, v= 1.23i 0.27 and q=0.38+ 0.12. The non-universal character of the exponents are understood in terms of a 2d XY model with cubic anisotropy as suggested previously.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.82-82
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• 2010

metal/metal계에서는 표면 원자의 재결합이 이루어 져서 표면의 특성이 bulk와는 전혀 다른 물리 화학적 특성을 보인다. 본 연구에서는 텅스텐 (110)면에 알루미늄 원자를 흡착시켜 저에너지 전자회절(LEED)과 이온산란분광법(ISS-TOF)을 이용하여 표면구조를 연구하였다. 텅스텐 (110)면 표면을 1000 K로 가열하는 동안 알루미늄을 1.0 ML 흡착시켰다. 이 때 p($1{\times}1$) LEED 이미지가 관측되었다. Al/W(110)계면에서 알루미늄 원자가 텅스텐 표면원자와의 결합거리와 방향 등 흡착위치를 알아보기 위해 이온산란분광법을 이용하였다. 그 결과 알루미늄 원자는 double domain으로 W(110) 표면의 hollow site에서 $0.55\;{\AA}$ 벗어나 위치하였으며, 텅스텐의 첫 번째 원자 층으로부터의 높이는 $2.13{\pm}0.1\;{\AA}$이다. 알루미늄 원자와 가장 가까운 텅스텐 원자까지의 거리는 $2.71{\pm}0.15\;{\AA}$이다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.344-344
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• 2011

W(110)면에 흡착원자인 Al원자의 coverage와 annealing과정에서의 온도를 변화시켜, 여러 조건에서의 Al/W(110)계의 흡착구조를 저에너지 전자회절(LEED)과 이온산란분광법(ISS-TOF)을 이용하여 연구하였다. 여러 결과 중, annealing 온도가 900K인 1.0ML Al/W(110)면은 double domain의 p($1{\times}1$)의 흡착구조로 W(110)면의 center of hollow site에서 $0.55{\AA}$ 벗어난 위치에 흡착되었으며, W(110) 표면원자로부터 Al 원자까지의 높이는 $2.13{\pm}0.15{\AA}$이다. 또한 annealing 온도가 1100K인 0.5ML Al/W(110)면은 double domain의 p($2{\times}1$)의 흡착구조로 W(110)면의 center of bridge site에 흡착되었으며, W(110) 표면원자로부터 Al 원자까지의 높이는 $2.18{\pm}0.15{\AA}$이다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.185-185
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• 2011

서로 결정구조가 다른 물질 사이의 계면을 연구하기 위해 실온에서 W(bcc) 표면에 Al(fcc)를 성장시켜, 그 흡착구조를 연구하였다. 실온에서 W(110)면에 Al원자를 0.5 ML, 1.0 ML, 2.0 ML, 3.0 ML과 4.0 ML으로 증착시켜 Al/W(110)계의 흡착구조를 저에너지 전자회절(LEED)을 이용하여 관찰하였고, 각 coverage의 Al/W(110)계에서 이온산란분광법(CAICISS-TOF)을 이용하여 흡착구조를 연구하였다. 연구결과, Al의 coverage가 증가함에 따라 표면의 Al이 crystal되어, 4.0 ML Al/W(110)계에서 Al은 6-fold symmetry를 이루는 fcc 구조의 (111)면으로 성장하였으며 성장된 Al(111)면의 [T10]방향과 [1T0]방향이 substrate인 W(110)면의 [001]방향과 서로 평행한 double domain의 표면구조이다.