• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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• 2002.11a
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• pp.784-787
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• 2002

We prepared the PLT(28) thin film by using sol-gel method and investigated the structure and electrical properties of the film. With the XRD and AFM analyses, it is found that PLT(28) thin film annealed at 6sot has a complete perovskite structure and its surface roughness is about 22$\AA$. We prepared PLT(28) thin film on the Pt/TiO$_{x}$SiO$_2$/Si substrate, in which the specimen has a planar capacitor structure, and analyzed the electrical properties of PLT(28) thin film. In result, PLT(28) thin film has a paraelectric phase and its dielectric constant and loss tangent at 10kHz are 761 and 0.024, respectively. Also, the storage charge density and leakage current density of PLT(28) thin film at W are 134fC/$\mu$m2 and 1.01 $\mu$A/cm2, respectively. As a result of this, we concluded that the PLT(28) thin film is a promising material to be used as a capacitor dielectrics for next generation DRAM.M.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.18 no.1
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• pp.49-53
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• 2009

The chemical properties of SiOC film was studied for inter-layer insulator. SiOC film was formed with non polarity due to the appropriate union by the alkyl and hydroxyl group. An amorphous structure of non polarity can induce the low dielectric constant materials. The chemical properties of thin film can define the bonding structure owing to the ionic variation, and the analysis of chemical properties was researched by the carbon content using the FTIR spectra, and induced the film with non polarity. The electrical properties is the electron flow, and is always not the same as the chemical properties. The electrical properties of SiOC film with various flow rate ratios was analyzed and researched the correlation between the chemical properties. SiOC film showed the increasing of the leakage current after annealing process, and abruptly increased the carbon content at some samples. But the sample with increasing the carbon content decreased the leakage current. It means that the chemical properties is not the same as the electrical properties, and the carbon is related with the variation of the bonding structure, and does not contribute the current flow.

• Proceedings of the Korea Crystallographic Association Conference
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• 2002.11a
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• pp.45-47
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• 2002

반도체 소자의 고집적화 및 고속화가 요구됨에 따라 MOSFET 구조의 게이트 절연막으로 사용되고 있는 SiO₂ 박막의 두께를 감소시키려는 노력이 이루어지고 있다. 0.1㎛ 이하의 소자를 위해서는 15Å 이하의 두께를 갖는 SiO₂가 요구된다. 하지만 두께감소는 절연체의 두께와 지수적인 관계가 있는 누설전류를 증가시킨다[1-3]. 따라서 같은 게이트 개패시턴스를 유지하면서 누설전류를 감소시키기 위해서는 높은 유전상수를 갖는 두꺼운 박막이 요구되는 것이다. 그러므로 약 25정도의 높은 유전상수를 갖고 5.2～7.8 eV 정도의 비교적 높은 bandgap을 갖으며, 실리콘과 열역학적으로 안정한 물질로 알려진 HfO2[4-5]가 최근 큰 관심을 끌고 있다. 본 연구에서는 HfO₂ 박막을 실제 소자에 적용하기 위하여 전극 및 열처리에 따른 HfO₂ 박막의 미세구조 및 전기적 특성에 관한 연구를 수행하였다. 이를 위해, HfO₂ 박막을 reactive DC magnetron sputtering 방법으로 증착하고, XRD, TEM, XPS를 사용하여 ZrO₂ 박막의 미세구조를 관찰하였으며, MOS 캐패시터 구조의 C-V 및 I-V 특성을 측정하여 HfO₂ 박막의 전기적 특성을 관찰하였다. HfO₂ 타겟을 스퍼터링하면 Ar 스퍼터링에 의해 에너지를 가진 산소가 기판에 스퍼터링되어 Si 기판과 반응하기 때문에 HfO₂ 박막 형성과 더불어 Si 기판이 산화된다[6]. 그래서 HfO₂같은 금속 산화물 타겟 대신에 순수 금속인 Hf 타겟을 사용하고 반응성 기체로 O₂를 유입시켜 타겟이나 시편위에서 high-k 산화물을 만들면 SiO/sub X/ 계면층을 제어할 수 있다. 이때 저유전율을 갖는 계면층은 증착과 열처리 과정에서 형성되고 특히 500℃ 이상에서 high-k/Si를 열처리하면 계면 SiO₂층은 증가하는 데, 이것은 산소가 HfO₂의 high-k 박막층을 뚫고 확산하여 Si 기판을 급속히 산화시키기 때문이다. 본 방법은 증착에 앞서 Si 표면을 희석된 HF를 이용해 자연 산화막과 오염원을 제거한 후 Hf 금속층과 HfO₂ 박막을 직류 스퍼터링으로 증착하였다. 우선 Hf 긍속층이 Ar 가스 만의 분위기에서 증착되고 난 후 공기중에 노출되지 않고 연속으로 Ar/O₂ 가스 혼합 분위기에서 반응 스퍼터링 방법으로 HfO₂를 형성하였다. 일반적으로 Si 기판의 표면 위에 자연적으로 생기는 비정질 자연 산화막의 두께는 10～15Å이다. 그러나 Hf을 증착한 후 단면 TEM으로 HfO₂/Si 계면을 관찰하면 자연 산화막이 Hf 환원으로 제거되기 때문에 비정질 SiO₂ 층은 관찰되지 않았다. 본 실험에서는 HfO2의 두께를 고정하고 Hf층의 두께를 변수로 한 게이트 stack의 물리적 특성을 살펴보았다. 선증착되는 Hf 금속층을 0, 10, 25Å의 두께 (TEM 기준으로 한 실제 물리적 두께) 로 증착시키고 미세구조를 관찰하였다. Fig. 1(a)에서 볼 수 있듯이 Hf 금속층의 두께가 0Å일때 13Å의 HfO₂를 반응성 스퍼터링 방법으로 증착하면 HfO₂와 Si 기판 사이에는 25Å의 계면층이 생기며, 이것은 Ar/O₂의 혼합 분위기에서의 스퍼터링으로 인한 Si-rich 산화막 또는 SiO₂ 박막일 것이다. Hf 금속층의 두께를 증가시키면 계면층의 성장은 억제되는데 25Å의 Hf 금속을 증착시키면 HfO₂ 계면층은 10Å미만으로 관찰된다. 그러므로 Hf 금속층이 충분히 얇으면 플라즈마내 산소 라디칼, 이온, 그리고 분자가 HfO₂ 층을 뚫고 Si 기판으로 확산되어 SiO₂의 계면층을 성장시키고 Hf 금속층이 두꺼우면 SiO/sub X/ 계면층을 환원시키면서 Si 기판으로의 산소의 확산은 막기 때문에 계면층의 성장은 억제된다. 따라서 HfO₂/Hf(Variable)/Si 계에서 HfO₂ 박막이 Si 기판위에 직접 증착되면, 순수 HfO₂ 박막의 두께보다 높은 CET값을 보이고 Hf 금속층의 두께를 증가시키면 CET는 급격하게 감소한다. 그러므로 HfO₂/Hf 박막의 유효 유전율은 단순 반응성 스퍼터링에 의해 형성된 HfO₂ 박막의 유전율보다 크다. Fig. 2에서 볼 수 있듯이 Hf 금속층이 너무 얇으면 계면층의 두께가 두꺼워 지고 Hf 금속층이 두꺼우면 HfO₂층의 물리적 두께가 두꺼워지므로 CET나 EOT 곡선은 U자 형태를 그린다. Fig. 3에서 Hf 10초 (THf=25Å) 에서 정전 용량이 최대가 되고 CET가 20Å 이상일 때는 high-k 두께를 제어해야 하지만 20Å 미만의 두께를 유지하려면 계면층의 두께를 제어해야 한다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.10 no.7
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• pp.1014-1019
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• 1999

Copolyamic acid PMDA/6FDA-PDA(PAA) and homopolyamic acids PMDA-PDA(PAA) and 6FDA-PDA(PAA) were synthesized from 1,2,4,5-benzenetetracarboxylic dianhydride(PMDA) and 2,2'-bis(3,4-dicarboxyphenyl) hexafluoropropane dianhydride(6FDA) as the dianhydride and 1,4-phenylenediamine (PDA) as the diamine. Residual stresses were detected in-situ during thermal imidization of the co- and homopolyimide precursors as a function of processing temperature over the range of $25{\sim}400^{\circ}C$ using thin film stress analyzer(TFSA), and morphological structures were investigated by WAXD. In comparison, the resultant residual stress of polyimide films composed of different compositions decreased with the increasing content of PMDA unit in the chain and was about 5 Mpa in compression mode for PMDA-PDA. In this study, the synthesis of random PMDA/6FDA-PDA copolyimide could be completed and compensate for the difficulty of process due to high $T_g$ of PMDA-PDA and relatively higher stress of 6FDA-PDA. It showed that we can make a low level stress copolyimied having excellent mechanical properties by incorporating appropriate rod-like rigid structure PMDA-PDA unit into 6FDA-PDA polyimide backbone which generally shows higher stress due to rotational hinges such as bulky di(trifluoromethyl). Specially, PMDA/6FDA-PDA(0.9:0.1:1.0) satisfied excellent mechanical property and low level stress as an inter layer showing low dielectric constant.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.20 no.6
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• pp.278-282
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• 2010

The doping effect of thulium on electrical properties and degradation behavior in barium titanate ceramics ($BaTiO_3$) was investigated in terms of generations of core-shell structure and micro-chemical changes through highly accelerated degradation test. The dielectric specimens of pellet type and multi-layered sheets were prepared by using $BaTiO_3$ with undoped and doped with 1 mol% $Tm_2O_3$. The $BaTiO_3$ ceramics doped with 1 mol% $Tm_2O_3$ had 40% higher dielectric constant (${\varepsilon}$ = 2700) than that of the undoped $BaTiO_3$ specimen at curie temperature and met X7R specification. According to the result of highly accelerated degradation test conducted at $150^{\circ}C$, 70 V, and 24 hr, the oxygen diffusion was declined in dielectrics doped with 1 mol% $Tm_2O_3$. The $Tm^{3+}$ ion substituted selectively Ba site and Ti site and contributed to the generation of the core-shell structure. Oxygen vacancies occurred by substitution for Ti site could reduce excess oxygen that reacted to the Ni electrode.

• Korean Journal of Fisheries and Aquatic Sciences
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• v.14 no.2
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• pp.103-115
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• 1981

The cathodic reactions of lead anodic films formed in phosphoric acid, oxalic acid and sodium hydroxide solutions and the reactivities of Di-iso-butylnitrosoamine (DBNA) in sea water at $15\sim30^{\circ}C$ were studied by means of constant current-potential method. Besides, various contants and thermodynamic quantities obtained in the experiment were also do-scribed to explain the reactivities of protons that entered in the anodic film by being transferred across the metal-oxide interface. The electrode reactions of lead anodic film formed in sodium hydroxide solution in 60mM DBNA+0.5M NaCl did not occur because of complete insulator formed on anodic film. The values of $(\partial\triangle E_{H^+}/\partial T)_{i=const}$, estimated with Bead anodic films formed in phosphoric acid in 60mM DBNA+0.5M NaCl and 60mM $DBNA+6\%_{\circ}$ sea water were $-0.006\;V/^{\circ}C\;and\;-0.005\;V/^{\circ}C$, thus being nearly coincided, but the values of $(\partial E_o/\partial T)_{i=o}$ were $0.002\;V/^{\circ}C\;and\;-0.002\;V/^{\circ}C$, being completely inversed.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.106-106
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• 1999

반도체 소자가 소브마이크론 이하로 집적화 되어감에 따라, RC 신호 지연 및 간섭 현상, 전력 소비의 증가 문제가 심각하게 대두되고 있다. 이러한 문제를 개선하기 위해서는, 현재 층간 절연막으로 상용화되어 있는 SiO2 박막을 대체할 저유전율 박막의 개발이 필수적이며, 많은 연구자들이 여러 가지 새로운 유기물질과 무기물질은 제안하고 있다. 반도체 공정상의 적합성을 고려할 때, 이들 여러물질 중에서 알킬기를 함유한 SiO2 박막(이하 'Si-O-C-H 박막'으로 표기)에 많은 관심이 집중되고 있다. Si-O-C-H 박막은 알킬기에 의해 형성된 나노 스케일의 기공에 의해 작은 유전율을 가지게 된다. 따라서, 박막내의 알킬기의 함유량이 많을수록 보다 작은 유전율을 얻을 수 있다. 그러나 과다한 알킬기의 함유는 Si-O-C-H 박막의 열적 특성을 열화시키는 부정적인 효과도 있다. 본 연구에서는 bis-trimethylsilylmethane(BTMSM, H9C3-Si-CH2-Si-C3H9) precursor를 이용하여 Si-O-C-H 박막을 증착하였다. BTMSM precursor의 중요한 특징중 하나는, 두 실리콘 원자 사이에 Si-CH2 결합이 존재한다는 사실이다. Si-CH2 결합은 양쪽의 Si에 의해 강하게 결합되어 있어서, BTMSM precursor를 사용하여 Si-O-C-H 박막은 유전상수도 작을 뿐 아니라, 열적으로도 안정된 특성이 얻어질 것으로 기대된다. Si-O-C-H 박막의 열적 안정성을 평가하기 위하여, 고온 열처리 전후의 FT-IR 스펙트럼 분석과 C-V(capacitance-voltage) 측정에 의한 유전상수 변화를 살펴보았다. 또한 증착된 박막의 미세구조 및 step coverage 특성 관찰을 위하여 SEM(scanning electron microscopy) 및 TEM(transmission electron micfroscopy) 분석을 하였다. 변화하였으며 이는 포토루미네슨스의 변화의 원인으로 판단된다. 연구하였다. CeO2 와 Si 사이의 계면을 TEM 측정에 의해 분석하였고, Ce와 O의 화학적 조성비를 RBS에 의해 측정하였다. Si(100) 기판위에 증착된 CeO2 는 $600^{\circ}C$ 낮은 증착률에서 seed layer를 하지 않은 조건에서 CeO2 (200) 방향으로 우선 성장하였으며, Si(111) 기판 위의 CeO2 박막은 40$0^{\circ}C$ 높은 증착률에서 seed layer를 2분이상 한 조건에서 CeO2 (111) 방향으로 우선 성장하였다. TEM 분석에서 CeO2 와 Si 기판사이에서 계면에서 얇은 SiO2층이 형성되었으며, TED 분석은 Si(100) 과 Si(111) 위에 증착한 CeO2 박막이 각각 우선 방향성을 가진 다결정임을 보여주었다. C-V 곡선에서 나타난 Hysteresis는 CeO2 박막과 Si 사이의 결함때문이라고 사료된다.phology 관찰결과 Ge 함량이 높은 박막의 입계가 다결정 Si의 입계에 비해 훨씬 큰 것으로 나타났으며 근 값도 증가하는 것으로 나타났다. 포유동물 세포에 유전자 발현벡터로써 사용할 수 있음으로 post-genomics시대에 다양한 종류의 단백질 기능연구에 맡은 도움이 되리라 기대한다.다양한 기능을 가진 신소재 제조에 있다. 또한 경제적인 측면에서도 고부가 가치의 제품 개발에 따른 새로운 수요 창출과 수익률 향상, 기존의 기능성 안료를 나노(nano)화하여 나노 입자를 제조, 기존의 기능성 안료에 대한 비용 절감 효과등을 유도 할 수 있다. 역시 기술적인 측면에서도 특수소재 개발에 있어 최적의 나노 입자 제어기술 개발 및 나노입자를 기능성 소재로 사용하여 새로운 제품의 제조와 고압 기상 분사기술의 최적화에 의한 기능성 나노 입자 제조 기술을 확립하고 2차 오염 발생원인 유기계 항균제를 무기계 항균제로 대

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.39 no.9
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• pp.822-828
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• 2002

Fabrication and electrical characterization of R. F. High-power unit capacitors were investigated to study on condition of fabrication processing for R. F. High-power unit capacitor and electrical characteristics according to addition of $ZrO_2$. The unit capacitors were fabricated using tape casting. The optimum mixture ratio of dielectrics and mixing binder for the slurry fabrication was 57.5∼60.0: 42.5∼40.0 wt%. The slurry viscosity was 4000∼5000 cps and casting state of green tape fabricated using these slurry was excellent. Optimum stacking was made by 200 kg/$cm^2$ pressure with 80$^{\circ}C$ heating. $ZrO_2$ was added to improve the electrical characteristics of unit capacitor, especially breakdown characteristics. The dielectric constant and loss factor of the unit condenser having different $ZrO_2$ amounts was not changed in the addition range of 1 to 5 wt%. Also, dielectric constant was not changed in the frequency range of 10 to 500 kHz. It was found that characteristics of resistance voltage was improved through the formation of $CaZrO_3$ and the reduction of particle size as about 3wt% $ZrO_2$ was added.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.21 no.5
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• pp.273-278
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• 2012

Over the last decade, the hafnium-based gate dielectric materials have been studied for many application fields. Because these materials had excellent behaviors for suppressing the quantum-mechanical tunneling through the thinner dielectric layer with higher dielectric constant (high-K) than $SiO_2$ gate oxides. Although high-K materials compensated the deterioration of electrical properties for decreasing the thickness of dielectric layer in MOSFET structure, their nano-mechanical properties of $HfO_2$ thin film features were hardly known. Thus, we examined nano-mechanical properties of the Hafnium oxide ($HfO_2$) thin film in order to optimize the gate dielectric layer. The $HfO_2$ thin films were deposited by rf magnetron sputter using hafnium (99.99%) target according to various oxygen gas flows. After deposition, the $HfO_2$ thin films were annealed after annealing at $400^{\circ}C$, $600^{\circ}C$ and $800^{\circ}C$ for 20 min in nitrogen ambient. From the results, the current density of $HfO_2$ thin film for 8 sccm oxygen gas flow became better performance with increasing annealing temperature. The nano-indenter and Weibull distribution were measured by a quantitative calculation of the thin film stress. The $HfO_2$ thin film after annealing at $400^{\circ}C$ had tensile stress. However, the $HfO_2$ thin film with increasing the annealing temperature up to $800^{\circ}C$ had changed compressive stress. This could be due to the nanocrystal of the $HfO_2$ thin film. In particular, the $HfO_2$ thin film after annealing at $400^{\circ}C$ had lower tensile stress, such as 5.35 GPa for the oxygen gas flow of 4 sccm and 5.54 GPa for the oxygen gas flow of 8 sccm. While the $HfO_2$ thin film after annealing at $800^{\circ}C$ had increased the stress value, such as 9.09 GPa for the oxygen gas flow of 4 sccm and 8.17 GPa for the oxygen gas flow of 8 sccm. From these results, the temperature dependence of stress state of $HfO_2$ thin films were understood.