• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.10-10
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• 2010

가시광역에서 80% 이상의 높은 투과율과 전기전도성을 동시에 갖는 투명전도성 산화물(TCO) 박막은 LCD, PDP, OLED, 태양전지 등의 다양한 분야에 투명전극재료로서 사용되고 있다. 이들 TCO 박막은 Magnetron sputtering, Chemical vapor deposition, Pulse laser deposition, Ink jet등과 같은 다양한 방법으로 증착할 수 있지만, 대면적의 기판에 균일한 박막형성 및 박막과 기판의 높은 부착력등 양산성의 관점에서 우월성을 가지고 있기 때문에 생산라인에서는 DC magnetron sputtering법이 주로 사용되고 있다. 이 경우, 산화물 박막의 미세구조, 내부응력, 광학적 및 전기적 특성은 스퍼터링 과정에서 발생하는 고에너지 입자들의 기판입사 충격에 크게 의존하기 때문에 고품질의 TCO박막을 제작하기 위해서는 증착공정인자들의 제어는 매우 중요한 것으로 알려져 있다. 대표적 TCO박막재료로서 $In_2O_3$계, ZnO계 및 $SnO_2$계를 들 수 있으며, 이들 중에서 Sn을 $In_2O_3$에 치환고용시킨 ITO박막의 경우, 전기적 및 광학적 특성이 상대적으로 우수하기 때문에 실용화 TCO박막으로서 가장 널리 사용되고 있다. 한편, Flexible display의 경우, 유연성의 폴리머기판위에 증착되는 TCO박막에 대하여 요구되는 특성으로는 높은 투과율 및 낮은 비저항은 물론, 박막표면의 평활도 (낮은 표면조도), bending에 대한 높은 기계적 특성 (낮은 내부응력), 수분침투에 대한 높은 barrier특성 및 저온공정 등을 들 수 있다. 그러나 높은 전기전도도를 가지는 ITO박막을 제작하기 위해서는 $200^{\circ}C$ 이상의 증착온도가 필요하며, 이때 얻어진 다결정의 ITO박막은 높은 표면조도 및 bending시에 낮은 기계적 내구성이 문제점으로 지적되고 있다. 한편, 기판가열 없이 증착한 비정질 ITO박막은 낮은 표면조도, 높은 엣칭속도 및 양호한 식각특성을 나타내지만, 상대적으로 높은 비저항 및 기판과의 낮은 부착력 등이 지적되고 있다. 따라서 본 강연에서는 비정질 ITO박막의 결정화 온도 (약 $160^{\circ}C$) 이상에서도 비정질 구조를 유지하기 때문에 낮은 표면조도와 높은 엣칭속도를 가지면서 상대적으로 전기적 특성과 기계적 내구성이 개선된 새로운 고온형 비정질 TCO박막에 대한 최근의 연구성과를 소개하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2005.11a
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• pp.230-231
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• 2005

본 논문은 광 활성도가 가장 좋은 아나타제(anatase) 상의 광촉매 $TiO_2$ 분말을 상온에서 aerosol deposition 법을 사용하여 박막을 제조하였다. 이런 제조 방법은 aerosol 분말을 초음속으로 분사하여 기판에 증착시키는 방법으로, 저온에서 박막 증착이 가능하여 thermal stress를 줄일 수 있고, 공정 단가를 낮출 수 있다는 장점이 있다. 박막 제조시 aerosol bath의 압력은 500 torr이고, chamber의 압력은 0.4 torr였다. 이런 압력차는 0.4mm$\times$10mm의 크기의 노즐을 통해 $TiO_2$ 나노 분말을 초음속으로 가속하여 기판에 증착시켰다. 박막 제조를 위해 사용한 기판은 수질정화에 응용하기 위해 직경 50mm인 원판 SUS 멤브레인을 사용하였다. SUS 멤브레인 위에 증착되어 있는 $TiO_2$ 박막의 입자 크기와 조성을 알아보기 위해 주사 현미경 (SEM) 및 EDX 분석을 하였고, l$\mu$m 정도의 입자 크기와 수처리 후에도 표면에 증착 되어진 anatase 상의 $TiO_2$ 박막을 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.116-116
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• 2011

오늘날 표시장치는 경량, 고밀도, 고해상도 대면적화의 요구에 의해 TFT-LCD의 발전이 이루어졌다. TFT에는 반도체 재료로서, Poly-Si을 사용하는 Poly-Si TFT와 a-Si:H를 이용하는 a-Si;H TFT가 있는데 a-Si는 $350^{\circ}C$ 이하의 저온으로 제작이 가능하여 많이 사용되고 있다. 이러한 방향에 맞추어 bottom gate 구조의 a-Si TFT 실험을 진행하였다. P-type silicon substrate ($0.01{\sim}0.02{\Omega}-cm$)에 gate insulator 층인 SiNx (SiH4 : NH3 = 6:60)를 200nm 증착하였다. 그리고 그 위에 active layer 층인 a-Si (SiH4 : H2 : He =2.6 : 10 : 100)을 다른 RF power를 적용하여 100 nm 증착하였다. 그 위에 Source와 Drain 층은 Al 120 nm를 evaporator로 증착하였다. active layer, gate insulator 층은 ICP-CVD 장비를 이용하여 증착하였으며, 공정온도는 $300^{\circ}C$ 로 고정하였다. active layer층 증착시 RF power는 100W, 300W, 500W, 600W로 가변하였고, width/length는 100 um/8um로 고정하였다. 증착한 a-Si layer층을 Raman spectroscope, SEM 측정 하였으며, TFT 제작 후, VG-ID, VD-ID 측정을 통해 전기적 특성인 Threshold voltage, Subthreshold swing, Field effect mobility, ON/OFF current ratio를 비교해 보았다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.424-424
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• 2012

나노 구조의 반도성 산화물은 독특한 구조적 특성으로 전기적, 광학적 특성을 향상 시킬 수 있다. 현재 연구되고 있는 나노 구조의 반도성 산화물 중 Zinc oxide (ZnO)는 3.37 eV의 bandgap를 갖는 wurtzite 구조체로서 상온에서 60 meV의 exciton binding energy 등 우수한 특성으로 인하여 최근 많이 연구되고 있다. 특히 단파장 light emitting diode 재료로써 기대를 모으고 있는데, 이를 실현하기 위한 가장 큰 문제점이 바로 안정적인 p-type ZnO 박막의 제조이다. 지금까지 알려진 바에 따르면 P를 doping한 후 급속 열처리한 경우 p-type의 전기전도도를 갖는 ZnO 박막을 제조할 수 있다고 보고되어 있으나 vacancy 농도에 따른 불안정적인 요소가 해결해야 할 문제로 남아 있다. 최근 Ag를 doping 시킨 ZnO 박막의 p-type 반도체로서 가능성에 대한 보고가 제기되고 있다. 합성 방법과 조건에 따라서 수 nm에서 수십 또는 수백 nm 크기의 구형 입자나, 리본, 와이어, 로드 그리고 꽃모영 등 다양한 형상을 갖는 나노 구조체를 합성 할 수 있다. 본 연구에서는 ZnO:Ag 박막을 radio-frequency sputtering 방법으로 증착하여 그 물성을 분석하였다. 보통의 sputtering 증착법에서 사용되는 sintering된 타겟과 달리 본 실험은 분말 타겟을 이용하여 박막을 증착하였다. 타겟은 95 wt% ZnO와 5 wt% Ag를 서로 혼합하여 제조하였다. 본 발표에서는 박막의 증착압력 및 증착 온도의 변화에 따른 ZnO:Ag 박막의 구조적, 광학적 특성에 대하여 논의 할 것이다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.112-112
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• 2011

유기박막 트랜지스터(Organic Thin Film Transistor: OTFT)는 낮은 공정비용과 기존의 고체 실리콘 트랜지스터로서 실혐 할 수 없는 플렉시블 디스플레이, 스마트카드, 태양전지 등의 매우 넓은 활용범위로 각광받고 있는 연구 분야 중 하나이다. 본 연구에서는 열 증발 증착장비(Thermal Evaporator)를 이용하여 펜타센을 활성층으로 사용한 유기박막 트랜지스터를 제작하였다. Heavily doped된 N형 실리콘 기판을 메탄올, 에탄올, 불산 처리를 하여 세척을 한 후 PECVD를 이용하여 SiO2를 200 nm 증착하였다. 그 후 열 증발 증착 장비를 사용하여 펜타센을 활성층으로 사용하였고, 분말 형태의 펜타센의 질량을 15~60 mg으로 조절하여 활성층의 두께를 조절하였다. 펜타센 증착 후 100도에서 열처리를 하고, 그 후 Shadow Mask를 이용하여 전극을 150nm 증착하였다. 이때 전극은 Au, Al, Ni 세가지 종류를 사용하였다. 펜타센의 질량을 조절하여 증착한 활성층의 두께는 60 mg일 때 약 60 nm, 45 mg일 때 약 45 nm로 1:1의 비율로 올라가는 것을 확인 할 수 있었고, 펜타센의 두께가 30 nm일 때 특성이 가장 잘 나오는 것을 볼 수 있었다. 펜타센의 두께가 두꺼울수록 게이트에서 인가되는 전압의 필드가 제대로 걸리지 않아 특성이 나쁘게 나온 것으로 보인다. 또한 활성층을 30 nm로 고정하고 전극의 종류를 바꿔가며 전기적 특성(캐리어 이동도, 문턱전압, 전달특성 등)을 측정 했을 때 전극으로 Al보다는 Au와 Ni를 사용했을 때 전기적 특성이 더 우수하게 나오는 것을 볼 수 있었다. 메탈과 펜타센과의 일함수 차이에 따른 결과로 보여진다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2003.11a
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• pp.415-417
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• 2003

CsI 형광체는 X선에 대한 분해능 및 변환효율이 우수한 물질이다. 최근 대면적 평판형 X선 영상검출기의 변환층으로 이용하기 위해 CsI 형광체의 대면적 제조에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 논문은 진공 열증착법을 이용하여 증착속도(3, 3.8, $4.5\;{\mu}m/min$)에 따라 $20\;{\mu}m$ 두께의 CsI 필름을 제조하였고, XRD 및 SEM 분석을 통해 CsI 필름의 기하학적 구조를 조사하였다. 증착된 CsI 필름은 증착속도에 관계없이 복잡한 다결정 구조를 가지며, $3\;{\mu}m/min$의 증착속도에서 약 $1\;{\mu}m$ 크기로 needle-like 한 columnar structure를 가졌다. As results, about 3um/min evaporation rate formed as good geometry characteristics CsI layer.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2005.07a
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• pp.268-269
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• 2005

YBCO 박막형 초전도체(coated conductor) 제조를 위해서는 여러 층의 완충층이 필요하다. 현재 일반적인 완충층의 구조는 seed layer로써 $Y_2O_3$, diffusion barrier로 YSZ, capping layer로 $CeO_2$가 사용되고 있다. 특히, capping layer로 $CeO_2$는 YBCO와 lattice mismatch가 매우 우수한 산화물로 이용되고 있다 본 연구에서는 $CeO_2$ capping layer가 증착 방법에 따라 그 위에 증착되어지는 초전도층의 특성에 어떤 영향을 미치는지 연구하였다. $CeO_2$를 thermal evaporation과 PLD (pulsed laser deposition) 증착 방법으로 증착 한 후 그 위에 PLD 방법으로 YBCO를 증착하여 coated conductor의 성능을 평가하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.216-216
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• 2010

이종접합 태양전지의 투명전도막으로 사용되는 ITO는 박막 증착시 Ar과 O2의 공정 가스비증가에 따라 일함수가 증가한다고 보고되어지고 있다. 이러한 일함수의 증가는 ITO와 n a-si:H과의 계면에서 barrier height를 낮춤으로써 hole injection을 원활하게 만들어줌으로써 이종접합 태양전지의 효율 향상을 기대할 수 있게 해준다. RF sputtering system으로 증착된 ITO 증착시 순수 Ar만으로 증착된 ITO와 0.1에서 0.5% 까지 미세산소함량으로 증착된 ITO의 단일막 특성과 이를 이종접합 태양전지에 적용하였을 때의 특성을 분석하였다. ITO의 단일막 전기적 특성 분석을 위하여 Hall measurement를 이용하였고 광학적 특성 분석을 위해 UV-Vis를 이용하였다. 또한 광전자 분광장치를 이용하여 일함수 변화를 측정하였다. 그리고 산소 함량에 따른 ITO 박막의 특성 변화를 통해 이종접합 태양전지의 광특성을 비교하였다. 전기적인 특성의 경우 0.1%의 산소함량에서 가장 낮은 비저항을 얻었고 이동도의 경우 산소 함량에 따라 점차 증가하게 되었다. 반면 Carrier concentration은 점차 감소하였다. 투과도의 경우 산소함량을 통해 제작된 ITO가 Ar만으로 제작된 ITO보다 500 nm 파장대에서 1% 정도의 높은 투과율을 갖게 되었다. 그리고 ITO 공정시 Ar 만으로 증착한 경우 4.3 eV의 일함수를 보이고 공정중 산소가 첨가됨으로써 4.8 eV 으로 일함수가 증가하게 되었고 이종접합 태양전지를 제작하여 Voc, Jsc, Eff 등이 각각 15mV, 2mA/cm2, 1.5% 정도의 광특성 향상을 얻을 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2006.06a
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• pp.268-268
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• 2006

YBCO 초전도 박막을 제조하기 위해 일반적으로 사용되는 RABiTS공정을 통해 제조된 양축 정렬된 Ni 선재 위에 직접 YBCO를 증착시키려는 시도가 많이 이루어졌다. Ni 위에 직접 증착시킨 YBCO 박막은 c-축으로 정렬되는 온도에서 Ni이 확산되어 YBCO와 반응하여 초전도 물성을 약화시킨다. 이것을 방지하기 위하여 완층층을 먼저 증착을 하는 연구를 시행하였다. 본 연구는 Ni-5at.%W(100) 기판위에 hot-wall type MOCVD (metal organic chemical vapor deposition)를 이용하여 증착을 실시하였다. 완층층으로는 Ni, YBCO와 각각 4.70%, 3.32%의 lattice mismatch를 갖는 $Yb_2O_3$를 선택하였으며, 증착 조건으로는 온도 $800\;{\sim}\;1000^{\circ}C$, 시간 3 ~ 10min, 증착압력 10 Torr의 조건에서 증착을 행하였다. $Yb_2O_3$를 형성하기 위해 산소를 이용하였으나 $Yb_2O_3$(200) 형성을 방해하는 NiO(111)이 형성되었다. 산소를 대신해 수증기를 이용하여 NiO 상이 없는 $Yb_2O_3$(200)을 형성하였다. 증착 시간과 수증기 압력에 따른 $Yb_2O_3$의 $I_{(200)}/(I_{(111)}+I_{(200)})$의 상대 회절강도비를 XRD (X-ray diffraction)를 이용하였고, 증착된 표면 형상은 SEM(scanning electron microscopy)을 통해 관찰하였다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2003.10a
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• pp.57-59
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• 2003

PLS에 사용되는 반사판의 반사율과 300도의 열적 안정성을 높이기 위해 두 충의 투명 산화막이 Al기판위에 증착된 Al 필름 위에 증착되었다. 광학적 고려를 위해 낮은 굴절률은 가진 $SiO_2$와 치밀하고 높은 굴절률을 가진 $SiO_2-CeO_2$ 복합 산화물이 IAD 방법에 의해 증착되었다. 복합 산화물의 조성에 따른 굴절률 변화로부터 보다 치밀한 구조를 갖는 조성이 결정되었으며 이와 더불어 엔드홀 이온 소스에 의한 조사를 통해 Al 필름 보다 높은 반사율과 열적 안정성을 얻을 수 있었다.