• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2016년도 추계학술대회 논문집
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• pp.140-140
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• 2016

유기전계발광소자 (Organic Light Emitting Diode : OLED)는 보조광원이 필요 없고 천연색 표현이 가능하며, 낮은 소비 전력 및 저전압 구동 등의 장점으로 이상적인 디스플레이 구현이 가능하여 차세대 디스플레이로써 많은 이목을 끌고 있으나 제한된 수명과 안정성의 문제점을 안고 있다. 따라서 OLED의 열화 원인을 분석하고 수명을 연장하기 위한 체계적인 방법과 기술 개발이 중요하다. Impedance Spectroscopy는 이온, 반도체, 절연체 등의 벌크 또는 계면 영역의 전하 이동을 조사하는데 사용될 수 있어, OLED에서도 Impedance Spectroscopy를 이용하여 전하수송과 전자주입 메커니즘 등 폭넓은 전기적 정보를 얻을 수 있다. 본 연구에서는 Impedance Spectroscopy를 이용하여 경과시간에 따른 OLED의 임피던스 특성을 측정하여 열화 메커니즘을 분석하였다. 본 연구에서 OLED는 ITO / 2-TNATA (4,4,4-tris2-naphthylphenyl-aminotriphenylamine) / NPB (N,N'-bis-(1-naphyl)-N, N'-diphenyl-1,1'- biphenyl-4,4'-diamine) / Alq3 (tris(quinolin-8-olato) aluminum) / Liq / Al으로 구성된 녹색 형광 OLED를 제작하였다. OLED의 전계 발광 특성을 측정하기 위한 전원 인가장치로 Keithley 2400을 사용하여 전압과 전류를 인가하였고, 소자에서 발광된 휘도 및 발광 스펙트럼은 Photo Research사의 PR-650 Spectrascan을 사용하여 암실 환경에서 측정하였다. 임피던스 스펙트럼은 컴퓨터 제어 프로그래밍이 가능한 KEYSIGHT사의 E4990A를 사용하여 측정하였다. 임피던스 측정 전압은 0 V부터 2 V 간격으로 8 V까지, 주파수는 20 Hz에서 2 kHz의 범위로 설정하여 측정하였다. I-V-L과 임피던스 특성은 24 시간의 간격을 두고 실온에서 측정하였다. 그림은 경과시간에 따른 녹색 형광 OLED의 인가전압 2 V, 6 V의 Cole-Cole plot을 나타낸 것이다. 문턱전압 미만인 인가전압 2 V에서는 소자를 통하여 전류가 흐르지 않아 큰 반원 형태를 나타내었고, 시간이 경과함에 따라 소자 제작 직후엔 실수 임피던스의 최댓값이 $8982.6{\Omega}$에서 480 시간 경과 후엔 $9840{\Omega}$으로 약간 증가하였다. 문턱전압 이상인 인가전압 6 V에서는 소자 제작 직후 실수 임피던스의 최댓값이 $108.2{\Omega}$으로 작은 반원 형태를 나타내나 시간이 경과함에 따라 방사형으로 증가하는 것을 확인 할 수 있었고, 672 시간 경과 후엔 실수 임피던스의 최댓값이 $9126.9{\Omega}$으로 문턱 전압 미만 일 때와 유사한 결과를 나타내었다. 이러한 임피던스의 증가 현상은 시간이 경과함에 따라 OLED의 열화에 의한 것으로 판단된다.

• 한국결정성장학회지
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• 제20권4호
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• pp.178-184
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• 2010

마이크로 웨이브 연소합성법(microwave-assistant combustion method)를 이용하여 $12CaO{\cdot}7Al_2O_3$(C12A7) 분말을 성공적으로 제작하였고, $H_2$ 가스 분위기에서의 후열처리를 통하여 C12A7:H 제작에 성공하였다. 분말의 합성 여부 와 결정성 확인 및 분말 하소 시 온도에 따른 반응 분석을 위하여 X-ray diffraction(XRD) 및 TG-DSC 분석을 시행하였다. 또한, 후 열처리 후 C12A7 cage 내부의 자유산소 이온이 수소 이온으로 치환되었는지 확인하기 위하여 TG-MS 분석을 시행하였고, $289.5^{\circ}C$에서 H와 $H_2$ 가스가 방출되는 것이 확인되었으므로, H 이온이 cage 내부로 치환된 것을 확인시켜준다. 성공적으로 치환된 C12A7:H 를 홀 측정기(Hall measurement)를 이용하여 전도성을 측정하여 본 결과 $1000^{\circ}C$, Ar/H=8:2의 분위기에서 8h 이상 처리된 C12A7:H의 경우 상온(300 K)에서 $10^2{\Omega}{\cdot}cm$의 비저항 값을 나타내었다.

• 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.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제23권3호
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• pp.63-67
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• 2016

본 논문에서는 폴리머 기반의 유연 기판 위 적층 된 다양한 필름의 굽힘 탄성계수의 간접 측정법을 소개한다. 패키징 기판의 다양한 적층 재료들의 탄성계수는 기계적으로 신뢰성 있는 전자기기 개발에 결정적이지만, 기판과 매우 견고히 접합하고 있는 적층 필름을 온전히 떼어 내어 자유지지형(free-standing) 시편을 만들기 어렵기 때문에 그 측정이 쉽지 않다. 이를 해결하기 위해 본 연구에서는 필름-기판의 복합체 시편에 대한 3점 굽힘을 진행하였고 시편 단면에 면적 변환법(area transformation rule)을 적용한 응력 해석을 수행하였다. 탄성계수를 알고 있는 기판에 대하여, 굽힘 시험으로 얻은 다층 시편의 강성으로부터 필름과 기판의 탄성계수 비를 계산하였으며, 전기 도금 구리 시편을 이용하여 양면 적층, 단면 적층의 두 가지 해석 모델이 실험 평가되었다. 또한 주요 절연체 적층 재료인 prepreg (PPG)와 dry film solder resist (DF SR)의 굽힘 탄성계수가 양면 적층 시편 형태로 측정 되었다. 결과로써 구리 110.3 GPa, PPG 22.3 GPa, DF SR 5.0 GPa이 낮은 측정 편차로 측정 됨으로써 본 측정법의 정밀도와 범용성을 검증하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권6호
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• pp.80-85
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• 2019

이산화바나듐은 잘 알려진 금속-절연체 상전이 물질이며, 바나듐 레독스 흐름 전지는 대규모 에너지 저장장치로 활용하기 위해서 많은 연구가 이루어져왔다. 본 연구에서는 바나듐 옥사이드 ($VO_x$) 박막을 리튬이온 이차전지의 양극으로 적용하는 연구를 수행하였다. 이를 위해서 $VO_x$ 박막을 실리콘 웨이퍼 위에 열산화공정으로 300 nm 두께의 $SiO_2$ 층이 형성된 Si 기판 및 쿼츠 기판 위에 RF 마그네트론 스퍼터 시스템으로 60분 동안 $500^{\circ}C$에서 다른 RF 파워로 증착하였다. 증착된 $VO_x$ 박막의 표면형상을 전계방출 주사전자현미경으로 조사하였고, 결정학적 특성을 Raman 분광학으로 분석하였다. 투과율 및 흡수율과 같은 광학적 특성은 자외선-가시광선 분광계로 조사하였다. Cu Foil 위에 증착된 $VO_x$ 박막을 리튬이온전지의 양극물질로 적용하여 CR2032 코인셀을 제작하였고, 전기화학적 특성을 조사하였다. 그 결과 증착된 $VO_x$ 박막은 RF 파워가 증가할수록 낟알 크기가 증가하였고, RF 파워 200 W 이상에서 증착된 박막은 $VO_2$상을 나타내었다. 증착된 $VO_x$ 박막의 투과율은 결정상에 따라 다른 값을 나타내었다. $VO_x$ 박막의 이차전지 특성은 높은 표면적을 가질수록, 결정상이 혼재될수록 높은 충방전 특성을 나타내었다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제22권5호
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• pp.7-15
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• 2022

지하 공동구 화재 발생에 따른 직·간접적 피해는 사회 전반에 매우 큰 영향을 미치므로 이를 사전에 예방 및 관리하기 위한 노력이 필요하다. 화재의 발생 원인 중 케이블 자체에서 발생하는 경우는 단락, 누전, 과전류에 의한 발화 및 도체 접속부 과열, 절연체의 졀연 파괴에 의한 스파크 발생으로 인한 발화가 대부분이다. 지하 공동구의 특성에 의해 발생하는 이러한 원인을 조기에 찾아내기 위해서 지하 공동구는 영상분석을 활용한 감지 시스템을 통해 재난 및 안전사고 방지를 위한 상시 관리를 하기 위한 노력을 하고 있으며, 이 중에서 CCTV 기반의 딥러닝 영상분석 기술을 적용한 화재 감지 시스템 개발사례가 보고되고 있다. 하지만 CCTV의 경우는 사각지대가 존재하기 때문에 이를 좀 더 보완하기 위해서 스파크 발생으로 불꽃이 발생하기 전 스파크 소리를 사전에 감지해 화재 예방을 할 수 있는 고성능의 음향 기반 딥러닝 모델을 개발하고자 한다. 본 연구에서 마이크 센서를 이용하여 지하 공동구 환경에서 음향을 수집을 할 수 있는 방안을 프로토타입 모듈 개발과 실험을 통해 제안하며, 결로가 많은 지하 공동구 환경에서 음향 센서를 배치하고 기능 이상 없이 실시간으로 정보 수집 여부에 대한 가능성을 검증한다.

• 접착 및 계면
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• 제24권2호
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• pp.64-68
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• 2023

유기 전계효과 트랜지스터(OFETs)는 유기 반도체를 채널층으로 하여 유연한 기판에서 제작할 수 있어 차세대 전자 소자 분야에서 각광받고 있다. 특히 diketopyrrolopyrrole (DPP) 계열 고분자 반도체는 다른 유기 반도체에 비하여 전하 이동도가 높아 활발하게 활용되고 있지만 여전히 무기 반도체에 비하여 낮아, 유기반도체의 전하 이동도를 향상시키기 위한 여러 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 절연체와 고분자 반도체사이에 자가 조립 단층 박막을 형성하여 표면 에너지를 제어함으로써 고분자 반도체의 결정성을 향상시키고자 하였다. 이를 통해 고분자 박막의 결정성을 성공적으로 제어할 수 있었고, 유기 반도체의 전하 이동도를 3.57×10^-3 cm²V^-1s^-1에서 5.12×10^-2 cm²V^-1s^-1로 약 14배 향상시킬 수 있었다.

• 인포메이션 디스플레이
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• 제23권4호
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• pp.12-21
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• 2022

반도체 기반 양자점 (QD)소재와 CsPbX3 (X=Cl, Br, I)기반 perovskite 양자점 또는 나노결정 소재(PNC)는 매우 우수한 양자효율과 좁은 발광 선폭으로 고색재현성 디스플레이 색변환 소재 또는 발광 소재로서 각광을 받고 있다. 그러나, 기존 화학적 합성법을 통해 제조되는 QD 및 PNC 소재는 취약한 열 및 화학적 안정성으로 인해 장기 내구성의 개선이 요구된다. 이들 QD 및 PNC 소재는 모두 완전 무기 소재인 산화물 기반 유리 소재내에 생성이 가능하며, 이를 통해 장기 내구성을 근본적으로 개선할 수 있다. 반도체 기반 QD 함유 유리소재 (QDEG)의 경우, 유리 내 core/shell 구조를 가진 QD의 생성으로 양자효율의 향상이 가능했으나, 콜로이드 기반 양자점 (cQD)과 달리 다중 shell의 형성이 어려워 양자효율이 제한되고, 발광 선폭이 넓어 고색재현성 디스플레이용 색변환 소재로 적용되기에는 아직 한계가 있다. 한편, Perovskite 양자점 (또는 나노결정) 함유 유리소재 (PNEG) 소재는 QDEG과 달리 콜로이드 기반의 PNC (c-PNC)가 가지는 우수한 양자효율과 20 nm 수준의 좁은 선폭을 유리 내에서도 가지며, c-PNC 대비 열적, 화학적 및 광학적 안정성이 획기적으로 향상되어 실질적인 응용 가능성을 높이고 있다. 특히, 일반적인 용융-급랭법으로 제조하여 대량생산에 용이하고, 분말 또는 판상 등 다양한 형태로의 제작이 가능한 장점이 있다. 현재까지 제조된 PNEG의 최대 PL-QY는 450 nm 여기 시 녹색 및 적색에서 약 60% 수준이며, Al₂O₃ 분말을 이용할 경우 최대 80% 수준까지 달성이 가능하다. 또한, PNEG과 blue LED를 이용하여 백색 LED를 구현할 경우 color filter를 적용하지 않을 때, NTSC 대비 최대 약 130 % 수준의 높은 색재현 영역을 보여 주고 있으며, 실제 LCD용 BLU로 적용 시 기존 상용 c-QD 소재와 동등 이상의 색재현 영역을 보이고 있어, 실질적인 응용 가능성이 매우 높음을 확인하였다. PNEG의 상업적인 응용을 위해서는 몇 가지 추가적인 연구 개발이 필요하다. 기존 c-QD 또는 c-PNC는 나노 수준 크기의 입자가 액상에 분산된 형태로 입도 제어가 용이하나, PNEG의 경우 분말 제조 시 유리 형성 후 분쇄를 통해 제조되며, 입도가 대개 수십 ㎛ 이하로 작아질 경우 PL-QY가 저하되어, 향후 잉크젯 공정 응용을 위해서는 고효율의 분말 제조공정 개발이 필요하다. 또한, 유리 소재의 경우 절연체로서 기존 QD 소재 대비 electro-luminescence(EL) 소자의 활성층으로 사용하는데 제약이 있어 PNEG을 이용한 EL 소자 제작에 대한 연구도 필요하다. 마지막으로, 기존 c-PNC 소재와 같이 Pb가 함유되지 않은 PNEG 소재의 개발이 선결되어야 할 것으로 판단된다. 이와 같은 해결 과제들에도 불구하고, PNEG 소재는 기존 c-QD 소재 대비 매우 우수한 안정성을 기반으로 고품위 고색재현 디스플레이용 색변환 소재로서 다양한 응용에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국결정학회:학술대회논문집
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• 한국결정학회 2002년도 정기총회 및 추계학술연구발표회
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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.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2008년도 춘계종합학술대회 A
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• pp.738-739
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• 2008

SiOC 박막은 산소와 bistrimethylsilylmethane 전구체의 유량비를 다르게 하여 플라즈마 발생 화학적 기상 증착방법으로 증착되었다. 증착된 SiOC박막은 Fourier transform infrared spectroscopy에 의해서 분석하였으며, 알킬기에 의한 $1000\;cm^{-1}$ 근처에 나타나는 Si-O-C 결합의 형성되는 모양과 유전상수와의 상관성에 대하여 살펴보았다. 열처리 유전상수는 더욱 낮아졌고, BTMSM/O2의 유량비가 증가함에 따라서 유전상수의 선형적인 상관성은 없었다. 구간별로 유전상수는 증가했다가 감소하는 경향성이 반복적으로 났으며, 유전상수와의 상관성은 FTIR 스펙트라 분석기에 의해서 $950{\sim}1200\;cm^{-1}$에서 나타나는 Si-O-C 결합모드에서 찾을 수 있었다. Si-O-C 결합모양이 넓게 퍼지는 화학적 이동이 관찰되는 곳에서 유전상수는 낮아졌으며, 이러한 화학적 이동이 일어나는 샘플에서 유전상수가 1.65로 조사되었다.