• 한국결정성장학회지
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• 제4권4호
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• pp.378-387
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• 1994

선행연구[1] 즉, $Ti0_2/Pb/TiO_2(900{\AA}/900{\AA}/900{\AA}/)$ 3층구조박막으로부터 열확산에 의해 상형성이 가능하였던 $PbTiO_3$ 박막의 특성을 개선하기 위하여 스퍼터링법을 이용하여 Si기판위에 각 요소층의 두께를 $200~300 {\AA}$으로 얇게하고 적층수를 3,5,7,9,11층$(TiO_2/Pb/.../Tio_2)$으로 변화시켜가며 다층구조박막을 형성한 후 이를 RTA 처리하여 $PbTiO_3$ 박막을 제조하였다. 그 결과 $500^{\circ}C$ 이상에서 단일상의 $PbTiO_3$가 형성되었다. 또한 요소층의 두께를 얇게하고 적층수를 늘려서 열처리한 결과 Pb-silicate 및 void 생성이 억제되어 우수한 계면상태를 유지하였으며 조성도 보다 균일해지는 양상을 나타내었다. $PbTiO_3$ 박막의 MiM구조에 C-V 특성으로부터 측정된 유전상수는 열처리 조건에 따른 경향을 나타내지 않았으나 적층수가 많아져 박막의 두께가 증가 할수록 유전상수가 증가하였다. MIS 구조의 $PbTiO_3$ 박막의 I-V 특성 측정 결과 절연파괴강도는 최고 150kV/cm이었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.389.1-389.1
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• 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.

• 한국자기학회지
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• 제23권1호
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• pp.1-6
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• 2013

스핀 궤도 각운동량의 상호작용은 저차원계 자성물질에서 나타나는 여러 가지 특이한 현상들의 물리적 원인을 제공하는 것으로 알려져 있다. 최근 들어 자성 도핑을 이용한 열전 물질의 합금에 대한 관심이 높아지면서, 열전 및 위상 절연체(Topological Insulator) 등의 물리적 성질 결정에 중요한 역할을 하는 페르미 에너지 준위 부근에서의 전자구조에 대한 스핀 궤도 각운동량의 효과 연구가 관심을 끌고 있다. 본 연구에서는 가장 일반적인 열전 호스트 물질인 비스무스 텔루라이드의 격자 상수 및 부피 팽창률에 대한 스핀 궤도 각운동량 상호작용의 효과를 연구하기 위하여 모든 전자(all-electron) FLAPW(full-potential linearized augmented plane wave) 방법을 이용하여 전자구조 계산을 수행하였다. 국소밀도 근사법 및 일반 기울기 보정법의 서로 다른 교환상호작용 퍼텐셜을 채용하고, 수평격자 및 수직격자를 분리하여 변화시키는 구조최적화 계산을 통하여, 스핀-궤도 각운동량 상호작용의 효과가 격자상수 평형 값을 약하게 증가시키는 반면, 부피탄성률을 크게 감소시키는 영향을 주며, 그 효과는 구조적 이방성이 뚜렷한 비스무스 텔루라이드의 특성에 의하여 격자방향에 대한 의존성을 보인다는 것을 확인했다.

• 한국재료학회지
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• 제2권4호
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• pp.285-292
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• 1992

Si(100) 웨이퍼를 사용하여 RTP 장비에서 $O_2$와 $N_2$O 분위기에서 8nm의 oxynitride를 제조 하였다. 기존의 로(furnace) 열산화막과 비교해서 oxynitride는 I-V, TDDB 특성이 우수하였고, flat-band voltage shift도 적었으며 $BF_2이온$ 주입에 의한 붕소 투과 억제 특성도 우수하다. 유전상수는 oxynitride가 열산화막에 비해서 크다. Oxynitride는 순수한 Si$O_2$유사하게 V 〉${\varphi}_0$ 구간에서 Fowler-Nordheim 터널링 특성을 나타낸다. SIMS, AES, 그리고 XPS 분석 결과 질소 pile-up이 Si$O_2$/Si 계면에서 나타나고, 이것은 oxynitride 산화막 특성 향상과 깊은 관련이 있다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 하계학술대회 논문집
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• pp.148-148
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• 2009

반도체 소자의 크기가 45 nm 이하로 감소함에 따라 최소 선폭에 따른 다층 배선 연결 구조가 요구되고 있다. 그러나 고집적화 구조는 기생 저항과 정전 용량에 의한 신호지연증가 및 혼선 전력 소모의 문제가 발생한다. 이런 문제를 해결하기 위한 방법 중의 하나는 저저항 배선연결물질과 층간 절연막으로 저유전 상수를 갖는 물질을 사용하는 것이다. 본 연구는 DEMS $(H-Si(CH_3)(OC_2H_5)_2)$ 전구체를 이용하여 저유전막을 증착할 때 사용되는 PECVD (plasma enhanced chemical vapor deposition) 장비를 국내 기술로 개발하고 개발된 장비로 저유전박막을 평가한 것에 관한 것이다. 본 연구에서 평가 및 박막 종확 시 사용한 장비는 MAHA hp 1 type ((주)아토)로서 양산용 PECVD 장비이다. 변수는 C-He의 유랑, 300 mm Si 웨이퍼와 shower head 사이의 거리, 증착 압력, 구동 전력이고, 증착된 저유전막의 두께, 두께의 균일성, 굴절률, 굴절률의 균일성를 평가하였다. 구동 전력이 500W 일 때, C-He의 유량과 진공의 크기를 감소시키면 박막의 두께가 감소하고 박막의 균일성은 증가하였다. C-He의 유량을 증가시키고 shower head 와 Si 웨이퍼 사이의 거리 및 구동 압력을 감소시키면 굴절률과 굴절률의 균일성이 모두 저하되었다. 구동 전력이 700W 일 때, 박막 두께의 경우, 구동 전력이 500W 일 때의 결과와 유사하지만, 박막의 균일성, 굴절률, 굴절률의 균일성은 모든 조건에서 저하되었다.

• 한국세라믹학회지
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• 제34권3호
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• pp.314-322
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• 1997

극저 유전특성을 갖는 SiO2 에어로겔의 박막화의 층간 절연막으로써의 응용성이 연구되었다. 점도가 10~14cP인 SiO2 폴리머 졸을 이소프로판을 분위기 하에서 1000~7000m으로 p-Si(111) 웨이퍼 상에 스핀코팅한 습윤겔 박막을 25$0^{\circ}C$와 1160 psing 조건에서 초임계건조하여 0.5 g/㎤ 정도의 밀도(78% 기공율) 와 4000~21000$\AA$ 범위의 두께를 갖는 SiO2 에어로겔 박막을 제조하였다. 박막의 두께와 미세구조를 제어할 수 있는 주요 인자는 졸의 농도, 회전속도 및 습윤겔 숙성시간임을 알 수 있었다. SiO2 에어로겔 박막의 유전상수 값은 giga급 이상의 차세대 반도체 소자에 충분히 응용될 수 있을 정도로 낮은 2.0 정도이었다.

• 오토저널
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• 제18권6호
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• pp.23-32
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• 1996

차량에서 엔진은 가장 큰 질량 집중체(concentrated mass)이다. 만약 엔진이 적절하게 구속되지 않거나 절연되어 있지 않으면, 차체에 진동을 일으키는 원인이 된다. 엔진은 다양한 진동 교란을 받는데 엔진 마운트는 이러한 모든 것들을 고립시키는 역할을 해야 하며, 엔진은 정적인 장착 하중에 대한 지지와 전후, 좌우 및 수직 방향의 운동에 대해 적절한 강성을 가져야 한다. 또한 정숙성을 향상시키기 위해서는 엔진 마운트의 재료인 고무의 강성계수를 낮추는 것이 필요한데 이는 일반적으로 내구성의 저하를 가져온다. 따라서 개발과정에서 강성계수를 낮추는 변경을 하면 부품의 내구성을 보정함에 따르는 재평가 또한 필요하게 된다. 엔진 마운트에 쓰이는 고무부품의 해석은 엔진 마운트 시스템에 대한 진동 해석 및 내구수명의 예측과 병행해야 하며, 진동해석으로부터 얻은 하중 지지 능력 등의 모든 요구 특성을 만족하기 위해서는 고무 재료의 특성에 대한 지식, 엔진 마운트의 장착 위치에 대한 결정 능력과 함께 주어진 조건에 대한 형상의 최적 설계 능력 등이 요구된다. 본 연구에서는 기본적인 형상을 파라미터화하여 엔진 마운트의 형상을 최적화 하는 절차를 제안하였다. 현재 승용차에 널리 사용되고 있는 부시형(bush type) 엔진마운트를 적용 모델로 선택하였으며, 엔진 마운트의 기본적인 형상을 몇개의 파라미터를 사용하여 정의하고 설계 사양으로 주어지는 강성값과 각 파라미터들의 조합으로 구성되는 형상이 갖는 강성값의 차이가 최소가 되도록 파라미터 값들을 최적화하였다. 최적화된 파라미터 값들로 구성되는 형상을 내구 성능, 성형성등을 고려하여 최종 형상으로 결정한다. 내구성능의 예측은 금속부품의 내구수명 예측에 널리 이용되고 있는 방법이 방진 고무부품의 경우에도 적용 가능한지를 검토하고, 방진 고무부품에도 일반적으로 적용될수 있는 내구수명 예측방안의 개발 가능성을 타진해 보았다. 본 연구의 목표는 시제품을 제작하기 이전에 설계된 부품에 대한 스프링 상수 및 내구특성을 체계적으로 규명하여 제품 시험의 횟수를 줄이고, 보다 정밀한 제품을 제작할 수 있도록 하기 위한 것이다.

• 폴리머
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• 제31권6호
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• pp.526-531
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• 2007

본 논문은 플렉시블 디스플레이용 stainless steel(SS) 기판의 평탄막 재료로서 유기 및 유기/무기 하이브리드 에폭시 레진을 연구한 첫 결과를 보고한다. 유기 에폭시로는 diglycidyl ether of bisphenol A(DGEBA)를, 하이브리드 에폭시는 실세스퀴옥산이 포함된 octa(dimethylsiloxypropylglycidylether) silsesquioxane(OG)를 선택하였다. 경화제로는 diaminodiphenylmethane(DDM)을 에폭시와 1 : 2 당량비로 사용하였으며 두 물질 모두 SS 기판위에 어려움 없이 코팅이 되었다. TGA로 살펴본 열 안정성 분석은 순수한 물질이나 경화된 필름이나 모두 OG가 DGEBA 보다 안정하며 AFM에 의한 필름 표면의 관찰은 필름이 충분히 두꺼운 경우$(>\;1\;{\mu})\;1{\sim}2\;nm$ 정도의 표면 거칠기 값을 갖는 평탄한 면이 얻어진다는 것을 보여주었다. 또 이 필름들은 $0{\sim}10000$ 초에 걸치는 시간 동안 100 V와 $100^{\circ}C$의 외부 스트레스를 받은 후에도 일정한 유전 상수(${\sim}3.5$), 정전 용량 및 전류의 흐름을 나타내 절연 특성이 안정되어 있다는 것을 알 수 있었다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2010년도 춘계학술발표대회
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• pp.6.1-6.1
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• 2010

원자층 증착 기술 (Atomic Layer Deposition)은 기판 표면에서 한 원자층의 화학적 흡착 및 탈착을 이용한 nano-scale 박막 증착 기술이기 때문에, 표면 반응제어가 우수하며 박막의 물리적 성질의 재현성이 우수하고, 대면적에서도 균일한 두께의 박막 형성이 가능하며 우수한 계단 도포성을 확보 할 수 있다. 최근 ALD에 의한 박막증착 방법 중 플라즈마를 이용한 ALD 증착 방법에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다. 플라즈마는 반응성이 좋은 이온과 라디컬을 생성하여 소스간 반응성을 좋게 하여, 소스 선택의 폭을 넓어지게 하고, 박막의 성질을 좋게 하며, 생산성을 높일 수 있는 장점이 있다. 그러나 플라즈마를 사용함으로써 플라즈마 내에 이온들이 가속되서 박막 증착 중에 기판 및 박막에 손상을 입혀 박막 특성을 열화 시킬 가능성이 있다. 따라서 플라즈마 발생 영역을 기판으로부터 멀리 떨어뜨린 원거리 플라즈마 원자층 공정이 개발 되었다. 이 기술은 플라즈마에서 생성된 ion이 기판이나 박막에 닫기 전에 전자와 재결합 되거나 공정 chamber에서 소멸하여 그 영향을 최소하고 반응성이 좋은 라디칼과의 반응만을 유도하여 향상된 막질을 얻을 수 있도록 하였다. 따라서 이 원거리 플라즈마 원자층 증착기술은 나노 테크놀러지 소자 개발하기 위한 나노 박막 기술에 있어서 그 활용이 점점 확대될 것이다. 그 적용으로써 리모트 플라즈마 원자층 증착 방법을 이용한 고유전 물질 개발이 있다. 반도체 소자의 고집적화 및 고속화가 요구됨에 따라 집적회로의 크기를 혁신적으로 축소하여 스위칭 속도(switching speed)를 증가시키고, 전력손실 (power dissipation)을 줄이려는 시도가 이루어지고 있다. 그 중 하나로 고유전율 절연막은 트렌지스터 소자의 스케일링 과정에 수반하여 커지는 게이트 누설 전류를 억제하기 위한 목적으로 도입되었다. 유전율이 크면 동일한 capacitance를 내는데 필요한 물리적인 두께를 늘릴 수 있어 전자의 tunneling을 억제할 수 있고 전력손실을 줄일 수 있기 때문이다. 이와 같은 고유전율 물질이 게이트 산화막으로 사용되기 위해서 높은 유전상수 열역학적 안정성, 낮은 계면 전하밀도, 낮은 EOT, 전극 물질과의 양립성 등의 특성이 요구되는데, 이에 따라 많은 유전물질에 대한 연구가 진행되었다. 기존 gata oxide를 대체하기 위한 가장 유력한 후보 재료로 주목 받고 있는 high-k 물질들로는 Al2O3, HfO2, ZrO2, La2O3 등이 있다. 본 발표에서는 ALD의 종류에 따른 기술을 소개하고 그 응용으로 고유전율 물질 개발 연구 (고유전율 산화물 박막의 증착, 고유전율 산화물의 열적 안정성 평가, Flatband 매카니즘 규명, 전기적 물리적 특성 분석)에 대해서 발표 하고자 한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.191-192
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• 2010

높은 유전상수를 가지는 터널 장벽물질 들은 플래쉬메모리 및 나노 부유게이트 메모리 소자에서 터널의 두께 및 밴드갭 구조의 변형을 통하여 단일층의 $SiO_2$ 터널장벽에 비하여 동작속도를 향상시키고 누설전류를 줄이며 전하보존 특성을 높여줄 수 있다.[1-3] 본 연구에서는 $Al_2O_3/HfO/Al_2O_3$구조의 고 유전체 터널장벽을 사용하여 $WSi_2$ 나노입자를 가지게 되는 metal-oxide-semiconductor(MOS)구조의 커패시터를 제작하여 전기적인 특성을 확인하였다. p형 (100) Si기판 위에 $Al_2O_3/HfO/Al_2O_3$ (AHA)의 터널장벽구조를 원자층 단일 증착법을 이용하여 $350^{\circ}C$에서 각각 2 nm/1 nm/3 nm 두께로 증착시킨 다음, $WSi_2$ 나노입자를 제작하기 위하여 얇은 $WSi_2$ 박막을 마그네트론 스퍼터링법으로 3 - 4 nm의 두께로 증착시켰다. 그 후 $N_2$분위기에서 급속열처리 장치로 $900^{\circ}C$에서 1분간의 열처리과정을 통하여 AHA로 이루어진 터널 장벽위에 $WSi_2$ 나노입자들이 형성할 수 있었다. 그리고 초 고진공 마그네트론 스퍼터링장치로 $SiO_2$ 컨트롤 절연막을 20 nm 증착하고, 마지막으로 열 증기로 200 nm의 알루미늄 게이트 전극을 증착하여 소자를 완성하였다. 그림 1은 AHA 터널장벽을 이용한 $WSi_2$ 나노 부유게이트 커패시터 구조의 1-MHz 전기용량-전압 특성을 보여준다. 여기서, ${\pm}3\;V$에서 ${\pm}9\;V$까지 게이트전압을 점차적으로 증가시켰을 때 메모리창은 최대 4.6 V로 나타났다. 따라서 AHA의 고 유전체 터널층을 가지는 $WSi_2$ 나노입자 커패시터 구조가 차세대 비 휘발성 메모리로서 충분히 사용가능함을 보였다.