• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.202.1-202.1
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• 2015

탄소의 $sp^2$ 혼성으로 이루어진 2차원 단일시트(two-dimensional single sheet)인 그래핀은 기계적, 열역학적, 전기적 특성이 매우 우수하며 특히 고유연성과 투명성을 가진다는 장점 때문에 오랜 기간 주목 받으며 다양한 분야에서 연구되어 왔다. 이러한 그래핀을 만드는 방법에는 화학적 증기 증착법 및 흑연으로부터의 물리적, 화학적 박리 방법이 있다. 양질의 그래핀을 대면적에서 획득 할 수 있는 화학적 증기 증착법의 경우 높은 공정 비용과 함께 수반되어야 하는 전사과정의 어려움으로 인하여 실제 상용화에 어려움이 있다. 이러한 단점의 극복을 위해 대량의 그래핀을 저렴하게 확보 할 수 있는 화학적 박리 방법이 주목을 받고 있다. 화학적 박리 방법의 경우 박리 과정에서 수반되는 산화 그래핀의 환원과정이 필요하였으며, 이를 위해 강력한 환원제를 이용한 화학적 환원 방법, 고온에서의 열처리를 이용한 열역학적 환원 방법, 및 빛을 노광시켜 산화 그래핀을 환원시키는 광학적 방법이 시도되었다. 화학적 및 열역학적 환원방법의 경우 고품질의 환원된 산화 그래핀을 획득 할 수 있으나, 강한 환원제 및 높은 열처리 온도로 인하여 유연 기판의 사용이 제한되는 단점이 있다. 이러한 단점을 극복하기 위해 빛을 이용한 광학적 방법이 제시되었으나, 환원과정에 사용되는 단파장의 자외선 광원의 높은 가격으로 인하여 경제성의 확보가 제한된다. 본 논문에서는 우수한 광학적 특성을 보이는 란타넘족 이온을 사용하여 선택적 파장 대에서 높은 광흡수도를 가지는 산화 그래핀-란타넘 이온 혼합용액을 만들었으며, 가시광선대역의 파장을 가지는 레이저를 사용하여 우수한 품질을 가지는 환원된 산화 그래핀을 제작하였다. 구체적으로 산화 그래핀은 modified hummer's method를 이용하여 만들어졌으며, 자외선 대역을 흡수하는 $Gd_{3+}$, 녹색 레이저를 흡수하는 $Tb_{3+}$, 적색 레이저를 흡수하는 $Eu^{3+}$를 1 mM 섞어주었다. 그 후, 300~800 nm의 파장을 가지는 레이저를 $1mW/cm^2$를 노광시켜 산화 그래핀을 환원시켰다. 환원된 산화 그래핀의 특성은 FT-IR, UV-Vis, 저온 PL, SEM, XPS 및 전기측정을 이용해 측정하여 재현성 및 반복성을 확인하였다.

• Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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• v.17 no.3
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• pp.51-58
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• 2018

In this paper, the organic material Poly(methyl methacrylate) PMMA is used with inorganic $Al_2O_3$ to fabricate organic-inorganic multilayer barrier thin films. The organic thin films are developed using a roll-to-roll electrohydrodynamic atomization system, whereas the inorganic are grown using a roll-to-roll low-temperature atmospheric pressure atomic layer deposition system. For the first time, these two technologies are used together to develop organic-inorganic multilayer barrier thin films in atmospheric condition. The films are grown under optimized parameters and classified into three classes based on the layer structures, when the total thickness of the barrier is maintained at ~ 160 nm. All classes of barriers show good morphological, optical and chemical properties. The $Al_2O_3$ films with a low average arithmetic roughness of 1.58 nm conceal the non-uniformity and irregularities in PMMA thin films with a roughness of 5.20 nm. All classes of barriers show a notably good optical transmission of ~ 85 %. The hybrid organic-inorganic barriers show water vapor and oxygen permeation in the range of ${\sim}3.2{\times}10^{-2}g/m^2/day$ and $0.015cc/m^2/day$ at $23^{\circ}C$ and 100% relative humidity. It has been confirmed that it can be mass-produced and used as a low-cost barrier thin film in various printing electronic devices.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.39 no.2
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• pp.171-177
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• 2002

In this study, the vertical aligned carbon nanotubes was synthesized by DC bias-assisted Inductively Coupled Plasma Hot-Filament Chemical Vapor Deposition (ICPHFCVD). The substrate used CNTs growth was Ni(300 ${\AA}$)/Cr(200 ${\AA}$)-deposited one on glass by RF magnetron sputtering. R-F, DC bias and filament power during the growth process were 150 W, 80 W, 7∼8 A, respectively. The grown CNTs showed hollow structure and multi-wall CNTs. The top of grown CNT was found to Ni-tip that the CNT end showed to metaltip. The graphitization and field emission properties of grown was better than grown CNTs by ICPCVD. The turn-on voltage of CNT grown by DC bias-assisted ICPHFCVD showed about 3 V/${\mu}m$.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2010.06a
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• pp.215-215
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• 2010

The feasibility of InSbTe (IST) chalcogenide materials prepared by metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD) for phase-change memory (PRAM) applications was demonstrated. Films grown below $225^{\circ}C$ exhibited an amorphous structure, and the films grown at $300^{\circ}C$ Cincluded various crystalline phases such as In-Sb-Te, In-Sb, In-Te, and Sb-Te. The composition of the amorphous films grown at $225^{\circ}C$ was dependent on the working pressure. Films grown at $225^{\circ}C$ exhibited a smooth morphology with a root mean square(rms) roughness of less than 1nm, and the step-coverage of the films grown on a trench structure with an aspect ratio of 5:1 was greater than 90%. An increase in deposition time increased the filling rate, while retaining the conformal step-coverage. Films grown at $225^{\circ}C$ for 3h in a working pressure of $13{\times}10^2$ Pa exhibited a reproducible and complete filling in a trench structure.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.347.2-347.2
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• 2014

최근, 비정질 산화물 반도체 thin film transistor (TFT)는 수소화된 비정질 실리콘 TFT와 비교하여 높은 이동도와 큰 on/off 전류비, 낮은 구동 전압을 가짐으로써 빠른 속도가 요구되는 차세대 투명 디스플레이의 TFT로 많은 연구가 진행되고 있다. 한편, 기존의 Thin-Film-Transistor 제작 시 우수한 박막을 얻기 위해서는 $500^{\circ}C$ 이상의 높은 열처리 온도가 필수적이며 이는 유리 기판과 플라스틱 기판에 적용하는 것이 적합하지 않고 높은 온도에서 수 시간 동안 열처리를 수행해야 하므로 공정 시간 및 비용이 증가하게 된다는 단점이 있다. 이러한 점을 극복하기 위해 본 연구에서는 간단하고, 낮은 제조비용과 대면적의 박막 증착이 가능한 용액공정을 통하여 박막 트랜지스터를 제작하였으며 thermal 열처리와 microwave 열처리 방식에 따른 전기적 특성을 비교 및 분석하고 각 열처리 방식의 열처리 온도 및 조건을 최적화하였다. P-type bulk silicon 위에 산화막이 100 nm 형성된 기판에 spin coater을 이용하여 Al-Zn-Sn-O 박막을 형성하였다. 그리고, baking 과정으로 $180^{\circ}C$의 온도에서 10분 동안의 열처리를 실시하였다. 연속해서 Photolithography 공정과 BOE (30:1) 습식 식각 과정을 이용해 활성화 영역을 형성하여 소자를 제작하였다. 제작 된 소자는 Junctionless TFT 구조이며, 프로브 탐침을 증착 된 채널층 표면에 직접 접촉시켜 소스와 드레인 역할을 대체하여 동작시킬 수 있어 전기적 특성을 간단하고 간략화 된 공정과정으로 분석할 수 있는 장점이 있다. 열처리 조건으로는 thermal 열처리의 경우, furnace를 이용하여 $500^{\circ}C$에서 30분 동안 N2 가스 분위기에서 열처리를 실시하였고, microwave 열처리는 microwave 장비를 이용하여 각각 400 W, 600 W, 800 W, 1000 W로 15분 동안 실시하였다. 그 결과, furnace를 이용하여 열처리한 소자와 비교하여 microwave를 통해 열처리한 소자에서 subthreshold swing (SS), threshold voltage (Vth), mobility 등이 비슷한 특성을 내는 것을 확인하였다. 따라서, microwave 열처리 공정은 향후 저온 공정을 요구하는 MOSFET 제작 시의 훌륭한 대안으로 사용 될 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.260-260
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• 2011

투명 비정질 산화물반도체는 디스플레이의 구동소자인 박막 트랜지스터에 채널층으로 사용된다. 또한 투명하면서 유연성이 있는 소자를 저비용으로 제작할 수 있는 장점을 가진다. 투명 산화물반도체 재료 중 IGZO는 Si 또는 GaAs와 같은 공유결합성 반도체와는 다른 전자 배치로 전도대가 금속이온의 ns 궤도에서 형성되며, 가전도대가 산소 음이온의 2p 궤도에서 형성된다. 특히 큰 반경의 금속 양이온은 인접한 양이온과 궤도 겹침이 크게 발생하게 되며 캐리어의 효과적인 이동 경로를 제공해줌으로써 다른 비정질 반도체와는 다르게 높은 전하이동도(~10 $cm^2$/Vs)를 가진다. 따라서 저온공정에서 우수한 성능의 TFT소자를 제작할 수 있는 장점이 있다. 본 연구에서는 TFT 채널층으로 사용하기 위한 a-IGZO박막의 산소분압에 따른 특성변화를 분석 하였다. a-IGZO박막은 Pulsed Laser Deposition (PLD)를 이용하여 산소분압(20~200 mTorr) 변화에 따라 Glass기판에 증착하였다. 증착된 a-IGZO 박막의 구조적 특성으로는 X-ray diffraction (XRD), Field emission scanning electron microscopy (FE-SEM), 광학적 특성은 UV-vis spectroscopy 분석을 통해서 알아보았다. TFT 채널층의 조건으로는 낮은 off-current, 높은 on-off ratio를 위해 고저항 ($10^3\;{\Omega}cm$)의 진성반도체 성질과 source/drain금속과의 낮은 접촉저항(ohmic contact) 등의 전기적 성질이 필요하다. 따라서 이러한 전기적 특성확인을 위해 transmission line method (TLM)을 사용하여 접촉저항과 비저항을 측정하였고, 채널층으로 적합한 분압조건을 확인해볼 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.169-169
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• 2012

현재 디스플레이 시장은 LCD (Liquid Crystal Display), PDP (Plasma Display Panel) 등과 같이 평판 디스플레이가 주류를 이루고 있으며 현재에는 기존의 디스플레이와는 달리 잘 휘어지고 높은 투과성을 가지는 플렉시블 디스플레이에 대한 연구가 활발히 진행 중이다. 하지만 이러한 플렉시블 디스플레이에 사용되는 플라스틱 기판의 경우 용제에 대한 화학적 저항성 및 기계적인 안정성이 취약한 점과 대기중의 수분이나 산소가 플라스틱 기판을 통하여 소자내로 침투하게 되어 금속전극을 산화시키거나 기포 또는 흑점 등과 같은 비 발광 영역이 확산되어 소자의 수명을 단축시키는 치명적인 단점을 가진다. 이에 본 실험에서는 고밀도 플라즈마 형성이 가능하고 저온공정이 가능한 FTS (Facing Target Sputtering) 장비를 이용하여 Polyethylene terephthalate (PET) 기판위에 낮은 수분 투과율 또는 산소 투과율을 갖는 양질의 무기 산화막을 적층하기 위해 저 투습도 및 기계적인 경도 향상을 위한 비 반응성 박막으로 $Al_20_3$층을 Ar분위기에서 증착하였고 그 위에 박막의 stress 감소, 유연성 향상을 위한 반응성 박막으로 Al을 Ar과 $O_2$를 비율별로 증착하여 비교 실험하였다. 이와 같이 제작된 무기산화막들을 Uv- spectrophotometer를 이용하여 광학적 특성을 조사한 결과 가시광 영역에서 모두 80% 이상의 높은 투과율을 나타내었으며, 그 외 XRD (X-ray Diffraction)를 사용하여 결정성을 확인, SEM (Scanning Electron Microscope), AFM (Atomic Force Microscope)을 이용하여 박막의 구조와 표면향상 및 표면조도를 측정한 결과 모든 박막에서 밀집도가 좋으며 거칠기가 작은 것으로 확인되었다. 마지막으로 수분 투과율(WVTR)을 알아보기 위해 Mocon (Permatran W3/31)장비를 이용하여 측정한 결과 $1.0{\sim}3.0{\times}10^{-3}g/m{\cdot}day$의 낮은 수분 투과율을 볼 수 있었다. 이러한 측정 결과로 볼 때 향후 FTS 장비를 이용하여 양질의 플라즈마를 형성하여 알루미늄 무기산화막을 이용한 고밀도 다층막을 형성하면 더욱 낮은 수분투과율을 갖는 가스차단막을 제작할 수 있을 것으로 보여지며 반도체 소자 및 디바이스의 Pachaging으로도 사용가능 할 것이라 사료된다. 본 연구는 한국산업기술진흥원에서 지원하는 2011년도 지역산업기술개발사업의 연구수행으로 인한 결과물임을 밝힙니다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2012.11a
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• pp.186-186
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• 2012

최근 Flexible organic electronics 분야에 대한 관심과 더불어 소자의 산소 및 수분의 침투를 방지하기 위한 투습방지막 연구가 활발히 진행되고 있다. 이에 본 연구에서는 Closed Drift Linear Source(CDLPS) 플라즈마 공정을 이용하여 저온 고속의 $SiO_xC_yH_z$ barrier flims 형성 연구를 진행하였다. HMDSO(hexamethyldisiloxane), TMS(trimethylsilane)와 산소를 기반으로 HMDSO/HMDSO+산소의 비율에 따라 $Si(-O_x)$ 변화에 따른 특성 평가를 진행하였다. X-ray photoelectrom spectroscopy(XPS) 및 Ft-IR spectrometer 측정 시 3.7% 비율에서 실리콘 원소가 산소 라디칼과 효율적인 반응을 함으로써 단일한 $SiO_2$ 박막이 형성됨을 확인 하였다. 그와 반면에 비율의 증가로 인해 다량의 HMDSO 물질이 주입 되었을 시 산소 라디칼과 충분히 반응 되지 못하여 $SiO_2$에 비해 $Si(CH)_x$ 가 많이 함량 된 Polymer like한 $SiO_x$가 많이 형성되었다. 박막의 증착율의 경우에는 3.7%에서 18%로 증가함에 따라 35 nm/min에서 180 nm/min의 증착율을 가지는 것을 확인 하였다. 3.7% 비율의 단일 $SiO_2$ 공정 조건으로 유기태양전지에 형성 하였을 시 소자의 에너지 변환 효율(PCE)이 변화 없는 것을 확인하였다. 이는 기존 공정에 비해 CDLPS 플라즈마 공정의 경우 유기소자에 플라즈마로 인한 열에너지나 이온 충격 에너지로 인한 영향 없는 것을 확인 할 수 있다. 이런 장점을 통해 CDSPS를 이용한 공정 기술은 다양한 유기 소자의 barrier 형성 연구에 큰 도움이 될 것이다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.212-212
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• 1999

Ar-O2 분위기의 Plasma 표면 처리된 OPP 의 polymer 위에 약 400$\AA$ 정도로 sputter 코팅된 Al의 부착력에 관하여 연구를 하였다. 금속과 polymer와 같이 성질이 서로 다른 물질이 서로 결합할 때 접착력은 제품의 성능과 신뢰도를 결정하는데 매우 중요한 인자이다. 최근 고분자재료의 표면을 플라즈마 처리 (plasma surface treatment)에 의해 고분자와 금속도포(coating) 층간의 접착력향상에 따라, 증착필름 및 인쇄용 필름 등의 기능도 향상시킬 수 있다. 저온 plasma를 이용한 표면처리는 plastic 재료가 가지고 있는 기본적인 특성을 저해하지 않고, 그 표면 층만을 개량하는 plasma 또는 sputter etching 갚은 electrical discharge 방법은 진공 증착 방식에서 많이 사용되고 있다. 7$\mu\textrm{m}$의 두께 OPP polymer를 10m/min의 속도로 OPP의 표면을 연속 plasma pretreatment를 하였다. 5$\times$10-2torr에서, PEM(Plasma Emission Monitor)를 이용하여 plasma intensity에 따른 Ar/O2비를 변화시키면서 test를 하였다. AFM과 XPS를 이용하여 OPP의 표면분석을 하였다. 이 plasma처리는 기존의 D.C plasma 처리 방식과는 달리 Midium frequency AC voltage hollow cathod 방식으로 plasma를 발생된 high energy plasma 분위기를 만들 수 있다. 이러한 방식은 -cycle일 때 plasma로부터 발생된 전자가 polymer 표면을 bombard 하게 되고, +cycle 일 때 polymer 표면이 cathod 가 되어 active ion에 의해 sputtering 이 된다. 이때 plasma 처리기의 polymer 기판 후면에 magnet를 설치하여 높은 ionization을 발생시켜 처리 효과를 한층 높여 주었다. 이 plasma 처리는 표면 청정화, 표면 etching 이 동시에 행하는 것과 함께 장시간 처리에 의해 표면에서는 미세한 과, C=C기, -C-O-의 극성기의 도입에 의한 표면 개량이 된다는 것을 관찰할 수 있다. OPP polymer 표면을 Ar 100%로 plasma 처리한 경우 C-O, C=O 등의 carbonyl가 발생됨을 알 수 있었다. C-O, C=O 등의 carbynyl polor group이 도입됨에 따라 sputter된 Al의 접착력이 향상됨을 알 수 있으며, TEM 관찰 결과 grain size도 상당히 작아짐을 알 수 있었다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.8 no.10
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• pp.912-917
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• 1998

화학적 산화막(SiOx)이 형성된 Si(100)기판 위에 Co-silicide의 형성과 계면 형상에 관한 연구를 하였다. 화학적 산화막은 과산화수소수(H2O2)의 인위적 처리에 의해 약 2nm을 형성시켰다. 그 위에 5nm 두께의 Co 박막을 전자빔 증착기에 의해 증착시킨 후 열처리하여 Co-silicide를 형성하였다. 화학적 산화막 위에서 Co-silicide 반응기구를 알아 보기 위해 $500^{\circ}C$-$900^{\circ}C$의 온도 범위에서 ex-situ와 in-situ 열처리를 하였다. 이와같이 형성된 Co-silicide 시편의 상형성, 표면 및 계면 형상, 그리고 화학적 조성을 XRD, SEM, TEM, 그리고 AES를 이용하여 분석하였다. 분석 결과 es-situ 열처리시 $700^{\circ}C$까지 CoSi2 상은 형성되지 않았고 Co의 응집화현상이 일어났다. $800^{\circ}C$ 열처리한 경우에는 CoSI2가 형성되었고 facet 현상이 크게 나타났으며 불연속적인 grain 들이 형성되었다. In-situ 열처리한 경우에는 저온에서 ($550 ^{\circ}C$)반응하여 Co-silicide가 형성되기 시작하였으며 $600^{\circ}C$부터는 facet에 의해 박막의 특성이 나빠지기 시작했다. $550^{\circ}C$에서 Co가 화학적 산화막 층을 통해 확산하여 균질한 Co-silicide를 형성하였다. 이와같이 형성된 균질한 실리사이드 층을 이용하여 다단계(55$0^{\circ}C$-$650^{\circ}C$-$800^{\circ}C$)열처리에 의해 균질한 다결정 CoSI2의 형성이 관찰되었다.