• Korean Journal of Materials Research
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• v.4 no.2
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• pp.143-151
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• 1994

On PT/Ti/Si substrates, PZT thln fllms are deposited at $300^{\circ}C$ by rf magnetron sputtering uslng a $(PbZr_{52}, Ti_{48})O_{3}$ composltc cerarnlc target. To abtaln, the stable phase, perovskltc structure, furnace annealmg techmque had been cmplo:~d In PbO amb~ent for the $550^{\circ}C$-$750^{\circ}C$ temperature ranges. On Pt(250$\AA$)/Ti(500$\AA$)/Si, Pt(1000)$\AA$/Ti(500$\AA$)/Si substrates, effects of Ti layer and Pt thickness are studled. Though thickness of the Pt layer 1s 1000$\AA$). oxygen diffusion is not prevented and accelerated by Ti layer actlng for oxygen sink sites durmg furnace annealing. The upper TI layer 1s transformed Into TIOX by oxyen dlffuslon and lower Ti layer Into silicide with in-diffused Pt. The formation of TiOx layer seems to affect the orlentatton of the PZT layer. Furnace annealed f~lm shows ferroelectr~c and electrical properties wth a remanent polarlzation of 3.3$\mu A /\textrm{cm}^2$, , coerclve fleld of 0.15MV/cm, a=571 (10kHz), leakage current 32.65$\mu A /\textrm{cm}^2$, , breakdown voltage of 0.4OMV/cm.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2012.05a
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• pp.82.1-82.1
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• 2012

란타늄 산화물 ($La_2O_3$) 박막은 하프늄 산화물 ($HfO_2$) 박막보다 높은 유전 상수와 높은 밴드 오프셋으로 인해 dynamic random access memory(DRAM)에서 유전체 재료로써 연구되어 왔다. 그리고 Lanthanum이 도핑된 HfO2이 더 높은 유전 상수와 낮은 누설 전류 밀도를 갖는 다는 사실이 이전에 보고 된 바 있다. 본 연구에서 우리는 ALD를 이용하여, TiN 하부 전극 위에 $La_2O_3$의 위치를 달리하는 $La_2O_3/HfO_2$의 나노 층상조직 구조(두께 10 nm)를 금속 - 절연체 - 금속 (MIM) 구조로 제작 하였다. ALD는 좋은 comformality와 넓은 지역 균일성을 가지며, 원자수준의 두께를 조절할 수 있다는 장점을 갖고 있다. 또한, 다양한 화학 물질들을 이용한 복합적 계층구조를 만들 수 있는 점과 $HfO_2$ 및 $La_2O_3$ 계층의 수직 위치를 정확하게 조절할 수 있는 점으로 본 연구에 적합한 증착 방법이다. HfO2 속에 $La_2O_3$ 층을 깊이에 따라 삽입함으로써 $HfO_2$ 계층에 La 도핑의 효과와 더불어 TiN 하부 전극 위의 $La_2O_3$과 $HfO_2$의 차이점을 확인 하였다. $HfO_2$은 $250^{\circ}C$에서 TDMAH와 물을 사용하여, $La_2O_3$은 동일한 온도에서 $La(iPrCp)_3$와 물을 사용하여 제작되었다. 화학적 구성 및 binding 구조는 X선 광전자 분광법 (XPS)을 통해 분석하였다. 전기적 특성(유전 상수 및 누설 전류)은 Capacitance-Voltage (CV)와 Current-Voltage (IV) 측정으로 확인하였다. 결과적으로, $La_2O_3$ 또는 $HfO_2$을 한 종류만 사용한 절연층의 전기적 특성보다, $La_2O_3/HfO_2$의 나노 층상조직 구조가 더 나은 특성 (누설 전류 밀도 : $5.5{\times}10^{-7}\;A/cm^2$ @-1MV/cm, EOT : 14.6)을 갖는다는 것을 확인했고, 더불어 $La_2O_3$의 흡습 성질로 인한 화학 구조와 전기적 특성의 일부 차이를 확인하였다. 본 연구에서는 $HfO_2$ 속에 $La_2O_3$층이 TiN 하부 전극 바로 위에 위치할 때, 즉, 공기 중에 노출되지 않은 $La_2O_3/HfO_2$ 구조에서 가장 좋은 특성의 MIM capacitor를 얻을 수 있었다.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.8 no.1
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• pp.32-36
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• 2005

[ $WO_3$ ] and $NiO-WO_3$ thin films were deposited on a Si (100) substrate by using high vacuum thermal evaporation. The effects of various film thicknesses on the surface morphology $WO_3$ and $NiO-WO_3$ thin films were investigated. X-ray diffraction (XRD), Scanning electron microscopy (SEM) and X-ray photoelectron spectroscopy(XPS) were employed to characterize the deposited films. The results suggest that as $WO_3$ thin films became thick, their grain grew up to a $0.6{\mu}m$. On the other hand, NiO-doping to $WO_3$ thin films inhibited the grain growth five times less than undoped $WO_3$ thin films. This results show that NiO doping inhibited the grain growing of $WO_3$ thin films. Also, the variation of NOx sensitivity $(R_{NOx}/R_{air})$ to the thickness of $WO_3$ and $NiO-WO_3$ thin films were measured according to the thickness change of thin films and the working temperature of sensor in 5ppm NOx gas. As a result, $NiO-WO_3$ thin films showed more excellent properties than $WO_3$ thin films for NOx sensitivity.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.40 no.1
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• pp.52-61
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• 2003

$SrBi_2Ta_2O_9(SBT)$and$ZrO_2$thin films for MFIS structure(Metal-Ferroelectric-Insulator-Semiconductor) were deposited by RF magnetron sputtering method. In order to investigate the effect of heat treatment of insulator layers and MFIS structure, the insulator layers were heat treated from $550^{circ}C;to; 850^{\circ}C$in conventional furnace or RTA furnace under$O_2$and Ar ambient, respectively. After then, C-V characteristics and leakage current were measured. The capacitor with 20 nm thick $ZrO_2$layer treated at RTA$750^{circ}C;in;O_2$ atmosphere had the largest memory window. The C-V and leakage current characteristics of the$Pt/SBT(260nm)/ZrO_2(20nm)/Si$structure were better than those of$Pt/SBT(260nm)/Si$ structure. These results showed that$ZrO_2$films took a role of buffer layer effectively.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.9 no.11
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• pp.1075-1082
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• 1999

Composite air electrodes of 50/50 vol% LSM- YSZ where LSM =$\textrm{La}_{1-x}\textrm{Sr}_{x}\textrm{MnO}_{3}$(0$\leq$x$\leq$0.5) were prepared by colloidal deposition technique. The electrodes were then examined by scanning electron microscopy (SEM) and studied by ac impedance spectroscopy in order to improve the performance of a solid oxide fuel cell (SOFC). Reproducible impedance spectra were confirmed by using the improved cell, consisting of LSM- YSZ/YSZ/LSM-YSZ. These spectra were a strong function of operating temperature and the stable conditions for the cells were typically reached at $900^{\circ}C$. The typical spectra measured for an air//air cell at $900^{\circ}C$ were composed of two arcs. Addition of YSZ to the LSM electrode led to a pronounced decrease in cathodic resistivity of LSM-YSZ composite electrodes. Polishing the electrolyte surface to eliminate the influences of surface impurities could further reduce cathode resistivity. The cathodic resistivity of the LSM-YSZ electrodes with catalytic interlayer (Ni or Sr) was much smaller than that of LSM-YSZ electrodes without catalytic interlayer. In addition, the cathodic resistivity of the LSM-YSZ electrodes was a strong function of composition of electrode materials, the electrolyte geometry, and applied current.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2016.11a
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• pp.158-158
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• 2016

최근 화석연료의 고갈과 환경 보전 및 에너지 절약에 대한 관심이 높아짐에 따라 화석연료의 소비를 최소화하고 실내조건을 쾌적하게 유지하려는 연구가 진행되고 있다. 국내의 경우 전체 에너지 소비의 30%이상을 차지하고 있는 건물부문에서의 에너지 소비를 줄이기 위한 활발한 연구가 진행되고 있으며 이에 따른 에너지절약 소재개발이 활발하게 진행되고 있다. 1975년 이후 여러 차례에 걸친 단열강화 조치를 통해 건물에서의 에너지 소모를 줄이고 있었으나 건물의 외벽에 대한 사항으로 한정되어있었고, 또한 건물의 창 면적이 증가함에 따라 창을 통한 열손실량과 열획득량이 더욱 증가하게 되었다. 이러한 문제를 해결하기 위해 열반사유리에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 열반사유리는 근적외선(열선)영역의 빛을 반사시켜 실내의 열손실량 및 외부에서의 열획득량을 감소시켜 에너지의 소비를 줄일 수 있는 유리을 말한다. 이러한 열반사유리은 fresnel 방정식을 통해 빛의 파장대에 따른 반사율 및 투과도를 예측할 수 있는데, 다층박막구조인 Oxide-Metal-Oxide(OMO)구조는 Oxide의 높은 굴절률과 Metal의 낮은 굴절률을 통해 가시광영역대의 높은 투과도와 근적외선 영역의 높은 반사율을 얻을 수 있다. 또한 Metal층을 삽입함으로서 flexible한 코팅이 가능하고, 높은 carrier density와 mobility로 표면 플라즈몬 공명을 통해 특정 파장대의 반사율을 높일 수 있으므로 많은 연구가 진행되고 있다. $TiO_2$는 고굴절률 및 낮은 광흡수성의 특성을 가지는 산화물반도체로 기존의 $In_2O_3$계 산화물에 비해 값이 싸고 높은 안정성과 광촉매특성을 보이므로 외부에 노출된 환경에 적합한 재료이다. Ag는 저굴절률과 낮은 광흡수성을 가지는 재료로 금속층에 적합하다. 본 연구에서는 fresnel 방정식을 통해 반사도 및 투과도를 예측하고 마그네트론 스퍼터링법으로 다층박막을 열선인 적외선 영역에서의 반사율 및 반사 효율을 평가하였다. Index-matching 시뮬레이션을 통해 $TiO_2/Ag/TiO_2$ 다층박막의 투과도와 반사도를 이론적으로 검토하였다. 시뮬레이션 프로그램은 Macleod프로그램을 이용하였고 재료 각각의 굴절률은 Ellipsometry를 이용하여 측정하였다. 두께 40 nm 와 8 ~ 16 nm를 가지는 $TiO_2$층과 Ag층을 각각 RF/DC 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 Glass기판 위에 증착하였다. 직경 3 in 의 $TiO_2$, Ag 소결체 타깃을 이용하였고 스퍼터링 파워는 각각 200 W, 50 W로 설정하였고, 스퍼터링 가스는 Ar가스의 유량을 20 sccm으로 설정하였다. 작업압력은 모두 1 Pa로 설정하였고 타깃 표면의 불순물 및 이물질 제거를 위해 Pre-sputtering을 10분 진행하였다. 박막의 두께는 reflectometer와 Alphastep을 이용하여 측정하였고 Hall effect measurement를 이용하여 비저항, carrier density, mobility등 전기적 특성을 측정하였다. 또한 UV-VIS spectrometer와 USPM-RU-W NIR Micro-Spectrophotometer를 통해 광학적 특성을 측정하였고 계산 값과 비교분석하였다. 또한 열반사 특성을 평가하기 위해 직접 set-up한 장비를 이용하였다. 단열 박스에 샘플을 장착해 적외선 램프를 조사하였을 때의 열 반사효율을 평가하였고, IR Camera를 이용하여 단열 박스 내부의 온도 변화를 관찰하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2016.11a
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• pp.110-110
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• 2016

금속재료 중 철강은 기계적 성질이 우수하고 대량생산에 의한 뛰어난 경제성을 가지기 때문에 다양한 산업 분야에서 널리 사용되고 있다. 그러나 스테인리스강 등과 같은 일부 특수한 용도의 강을 제외하고는 부식 환경에 취약하기 때문에 그 용도에 따라 표면처리를 함으로서 내식특성을 부여하고 있다. 일반적으로 이러한 철강재료에 대한 부식문제를 해결하기 위한 방법으로는 습식프로세스 중 아연(Zn)도금이 사용되는데, 아연은 그 자체가 보유하고 있는 차폐(barrier)효과는 물론 상대적으로 이온화 경향이 크기 때문에 철에 대하여 전자를 공급하는 희생양극적(Sacrificial anode)역할을 하여 철을 방식하는 원리를 가지고 있다. 하지만 최근에 이르러 기존의 도금 프로세스 처리된 제품의 사용 및 적용분야가 확대되고 가혹해 짐에 따라서 내식성 향상을 위한 새로운 재료 및 신기술 개발이 요구되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 친환경 프로세스 방법인 PVD법 중 하나인 스퍼터링(Sputtering)을 이용하여 0.8mm 두께의 냉연강판 (cold rolled steel) 상에 Al에 대한 Mg 함량을 10~30wt.%로 하여 약 $5{\mu}m$ 두께의 막을 제작하였다. 이때 20wt.% 막의 경우 공정압력조건을 증가시켜 증착 막의 결정배향성을 변화시켰다. 뿐만 아니라 제작된 막들에 대해서 $400^{\circ}C$온도에서 10분간 열처리함으로서 코팅막의 성분변화에 따른 영향을 살펴보기 위해 시편을 추가 제작하였다. 이와 같이 제작된 막들에 대한 형성메커니즘과 내식성의 상관관계 해명을 위해 막의 조성분포, 표면 및 단면의 모폴로지 관찰 및 결정구조 등 재료특성분석과 더불어 염수분무(Salt spray test), 침지시험 그리고 양극분극 시험 등을 통해 내식성 평가를 진행하였다. 이상의 종합적인 결과를 살펴보면 제작된 Al-Mg 막은 마그네슘 함량비 및 열처리 조건에 따라 조성분포와 막의 모폴로지 및 결정배향성이 변화한다는 것을 알 수 있었는데, 마그네슘 함량이 증가하고 열처리한 막의 내식성이 가장 양호한 것으로 나타났다. 이것은 Al-Mg 성분이 표면을 중심으로 균일 분산-분포하며, Al에 대한 Mg의 고용으로 인해 안정적으로 형성된 부식생성물과 금속화합물의 단계적 반응 효과에 의해 차폐효과와 희생양극적 특성이 동시에 향상되었기 때문으로 생각된다. 한편 공정 압력을 증가시켜 형성한 막은 결정학적 구조에서 보다 높은 표면 에너지와 증가한 격자 정수에 의해 Mg이 부식환경에서 빠르게 반응하여 안정적 피막을 형성하기 때문에 내식성이 향상된 것으로 보여 진다. 이상의 연구를 통해서 고내식성을 Al-Mg막의 유효성 확인하였으며, 설계에 대한 기초적인 응용지침을 제시할 수 있을 것으로 사료된다.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.23 no.2
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• pp.108-113
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• 2013

Chalcopyrite material $CuInSe_2$ (CIS) is known to be a very prominent absorber layer for high efficiency thin film solar cells. Current interest in the photovoltaic industry is to identify and develop more suitable materials and processes for the fabrication of efficient and cost-effective solar cells. Various processes have been being tried for making a low cost CIS absorber layer, this study obtained the CIS nanoparticles using commercial powder of 6 mm pieces for low cost CIS absorber layer by high frequency ball milling and cryogenic milling. And the CIS absorber layer was prepared by paste coating using milled-CIS nanoparticles in glove box under inert atmosphere. The chalcopyrite $CuInSe_2$ thin films were successfully made after selenization at the substrate temperature of $550^{\circ}C$ in 30 min, CIS solar cell of Al/ZnO/CdS/CIS/Mo structure prepared under various deposition process such as evaporation, sputtering and chemical vapor deposition respectively. Finally, we achieved CIS nanoparticles solar cell of electric efficient 1.74 % of Voc 29 mV, Jsc 35 $mA/cm^2$ FF 17.2 %. The CIS nanoparticles-based absorber layers were characterized by using EDS, XRD and HRSEM.

• Journal of the Korean Magnetics Society
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• v.16 no.6
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• pp.283-286
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• 2006

We have studied the role of ${\alpha}-Al_{2}O_{3}$ buffer layer as a diffusion barrier in the Ba-ferrite/$SiO_{2}$ magnetic thin films for high-density recording media. In the interface of amorphous Ba-ferrite $(1900-{\AA}-thick)/SiO_{2}$ thin film during annealing, the interfacial diffusion started to occur at ${\sim}700^{\circ}C$. As the annealing temperature increased up to $800^{\circ}C$, the interfacial diffusion abruptly proceeded resulting in the high interface roughness and the deterioration of the magnetic properties. In order to control the interfacial diffusion at the high temperature, we introduced ${\alpha}-Al_{2}O_{3}$ buffer layer ($110-{\AA}-thick$) in the interface of Ba-ferrite/$SiO_{2}$ thin film. During the annealing of Ba-ferrite/${\alpha}-Al_{2}O_{3}/SiO_{2}$ thin film even at ${\sim}800^{\circ}C$, the interface was very smooth. The magnetic properties, such as saturation magnetization and intrinsic coercivity, were also enhanced, due to the inhibition of interfacial diffusion by the ${\alpha}-Al_{2}O_{3}$ buffer layer. Our study suggests that the ${\alpha}-Al_{2}O_{3}$ buffer layer act as a useful interfacial diffusion barrier in the Ba-ferrite/$SiO_{2}$ magnetic thin films.

• Journal of the Korean Magnetics Society
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• v.10 no.4
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• pp.171-177
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• 2000

Exchange coupling of Co/NiMn bilayers fabricated by RF magnetron sputtering method was studied. We investigated the variation of exchange coupling field (H$\sub$ex/) for different annealing temperature and time. The maximum exchange coupling field was obtained after 13hr annealing at 300 $^{\circ}C$. With respect to deposition sequence, it was demonstrated that NiMn-top bilayers had higher exchange coupling field than NiMn-bottom bilayers. Ta capping layer was shown to be essential in achieving exchange coupling and Auger Electron Spectroscopy (AES) proved that uncapped NiMn/Co bilayers did not have exchange coupling because of oxygen incorporation into film. We also observed the effect of Ta underlayer on exchange coupling. It was found that Ta underlayer had better not be used for attaining higher exchange coupling. XRD analysis showed that Ta underlayer helped bilayers develop texture, but it was not essential to exchange coupling of Co/NiMn bilayers, which is in contrast to NiFe/NiMn system. Furthermore, the NiMn and Co thickness dependence of exchange coupling has been investigated. The exchange coupling strength reached the maximum above 200 ${\AA}$ NiMn thickness and had inversely proportional relation with Co thickness.