• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
• /
• pp.367-367
• /
• 2014

Transparent conductive oxides (TCOs) 박막은 가시광선영역에서의 높은 투과율과 낮은 저항 특성을 동시에 갖고 있어 최근 smart windows, solar cells, liquid crystal displays (LCD), organic light emitting devices (OLED)등과 같은 최첨단 기기에 필수적인 구성요소로 활발히 사용되고 있다. 따라서, 현재까지 FTO ($SnO_2:F$), ITO ($In_2O_3:Sn$), ATO ($SnO_2:Sb$)등과 같은 다양한 TCO들이 많은 연구자들에 의해 연구되고 있다. 그 중 ITO는 우수한 전기적(${\sim}10^{-4}{\Omega}cm$) 및 광학적(~85%) 특성 때문에 현재 상업적으로 활발히 응용되고 있는 대표적인 물질이다. 하지만 ITO의 주된 구성요소인 indium은 제한적인 매장량과 과도한 소비량 때문에 원가가 비싸다는 문제점이 있다. 반면에, ATO는 우수한 전기적(${\sim}10^{-3}{\Omega}cm$) 및 광학적(~80%) 특성뿐만 아니라 구성물질들의 매장량이 풍부하여 ATO의 원가가 저렴하다는 장점을 가지고 있어 현재 ITO을 대체 할 수 물질로 관심 받고 있다 [1]. 지금까지 우수한 특성을 갖는 ATO박막을 합성하는 방법으로 sol-gel spin coating, sputtering, spray pyrolysis, chemical vapor deposition (CVD)등이 알려져 있다. 이 중에서도, sol-gel spin coating과 spray pyrolysis은 solution기반의 합성법으로 분류되며 합성과정이 간단하고 비용이 저렴하다는 장점이 있고 현재까지 많은 연구가 보고되었다. 그러나, 진공기반이 아닌 우수한 특성을 갖는 solution기반의 ATO박막을 합성하기 위해서는 새로운 합성법의 개발이 학문적으로나 산업적으로도 매우 중요한 이슈이다. 따라서, 본 연구에서는 electrospray을 활용하여 solution기반의 ATO박막을 처음으로 합성하였다. 게다가 ATO박막에 열처리온도에 따른 구조, 화학, 전기, 광학적 특성을 확인하기 위하여 X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), Scanning Electron Microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), Hall Effect Measurement System, UV spectrophotometer를 사용하였다. 이러한 실험 결과들을 바탕으로 electrospray을 통해 합성된 solution기반의 ATO박막에 자세한 특성을 본 학회에서 다루도록 하겠다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
• /
• pp.167-167
• /
• 2011

한국표준과학연구원에서는 국제표준화기구에서 제정한 국제규격(ISO, PNEUROP, DIN, JIS, AVS 등)에 기반을 둔 터보분자펌프의 특성평가시스템을 자체적으로 설계/제작 하였고, 터보분자펌프 1,000 L/s 급의 Database를 구축하였다. 이것을 토대로 특성평가시스템의 신뢰성 확인과 Feedback을 통한 시제품 개발 및 평가지원을 위해 터보분자펌프 2,500L/s 급의 Database를 구축한다. 터보분자펌프의 배기성능을 나타내는 가장 중요한 항목인 배기속도는 분자류 영역에 따라 상이한 가스($N_2$, He)를 사용하여 Throughput method와 Orifice method 두 가지 방법을 병행하여 측정한다. 측정함에 있어서 측정게이지, 유량계 및 Orifice conductance의 불확도에 의하여 배기 속도에 많은 측정오차를 포함하고 있다. 측정 오차를 줄이기 위하여 1% 이상의 안정성과 4%의 오차만을 허용하는 자전 회전자게이지(SRG)와 $10^{-3}$ mbar-L/s 영역까지의 유량 주입범위를 가지는 불확도 ${\pm}$3%의 정적형 유량시스템(CVFM)을 사용하였다. Orifice method의 경우 고진공영역으로 진입할수록 커질 수밖에 없는 배기속도 측정 불확도를 최소화하기 위해 검증된 유량을 이용한 Conductance 값을 제시하여 두 방법에서 얻은 배기속도의 불연속적인 문제를 해결한다. 본 연구에서는 2,500 L/s 급 터보분자펌프는 무거운 기체 $N_2$와 가벼운 기체 He을 사용하여 압축비의 변화와 분자류 영역에 따른 배기속도 변화를 연구하고, 2,500 L/s 급 터보분자펌프의 측정능력을 검증한다. 차후에 배기속도뿐만 아니라 소비전력, 소음, 진동, 온도 등의 특성평가의 전반적인 사항을 평가하여 터보분자펌프 2,500 L/s 급의 database를 완비해간다. 터보분자펌프 특성평가시스템을 사용한 1,000 L/s 급과 2,500 L/s 급 특성 Data를 비교, 분석하여 신뢰성 파악 및 표준화 방안을 개발하고, 고진공펌프 개발 주체와의 feedback 지원 기능의 infra를 구축한다.

• 한국응용곤충학회지
• /
• 제48권1호
• /
• pp.109-115
• /
• 2009

무당거미와 나무껍질게거미줄의 열 안정성 및 기계적 성질 등을 측정하고, 그 성질들을 합성 섬유인 아라미드(aramide)와 폴리에스테르(polyester) 등의 측정 결과와 서로 비교하였다. 열 안정성에서 거미줄은 비록 상업용 섬유로 사용되는 아라미드나 폴리에스테르에 비해서는 낮았지만 기계적인 성질에서는 폴리에스테르보다 월등 우수한 결과 값을 보여주었다. 거미줄에 포함되어 있는 수분이 열 안정성과 기계적 성질에 미치는 영향을 조사하기 위해 두 종류의 거미줄을 $100^{\circ}C$의 진공에서 각각 다른 시간 별로 열처리를 하였는데, 1.5시간 동안 열처리를 시킨 후의 열 안정성과 기계적 성질이 최고 값을 나타내었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
• /
• pp.193.2-193.2
• /
• 2015

최근 3차원 반도체의 물질적인 한계를 극복하기 위해 2차원 전이금속 칼코게나이드(TMD)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만 TMD 물질의 도핑 방법에 대한 수많은 연구에도 불구하고 대부분이 n채널 물질인 MoS2에 대한 것에 국한되어 있다. 게다가 이전의 TMD 도핑 기술 연구 결과는 채널이 도체화 될 정도의 매우 높은 농도의 도핑 현상만을 보여주었다. 이 연구에서 우리는 WSe2로 만든 p형 채널 트랜지스터에서 Octaecyltrichlorosilane(OTS)층의 농도 조절로 제어가 가능한 약한 농도의 p형 도핑기술을 보여준다. 이 p형 도핑 현상은 OTS의 메틸기(-CH3)그룹에 의한 양성 쌍극자모멘트가 WSe2내의 전자 농도를 낮추는데서 기인한다. 제어가 가능한 p형 도핑은 $2.1{\times}10^{11}cm^{-2}$ 사이에서 $5.2{\times}10^{11}cm^{-2}$로 degenerate되지 않은 정도로 WSe2 기반의 광, 전기적인 소자에서 적절한 농도로 최적화 될 수 있다. (도핑 정도에 따른 문턱전압 상승, 전류 on/off율 상승, 전계효과 이동도 상승, 광응답성 하락, 광검출성 하락) 또한 OTS에서 비롯한 p도핑 효과는 대기중에서 오랜시간이 지나도 작은 성능 변화만을 보여주며(60시간 후 18~34% 문턱전압 감소변화량) $120^{\circ}C$의 열처리를 통하여 저하된 성능이 거의 완벽하게 회복된다. 이 연구는 Raman 분광법과 전기적, 광학적 측정을 통하여 분석되었으며 OTS 도핑현상이 WSe2 박막의 두께와 무관함 또한 확인했다.

• 한국진공학회지
• /
• 제15권3호
• /
• pp.308-313
• /
• 2006

서로 다른 성장조건 하에서 자발형성 InAs 양자점 (quantum dot, QD)을 제작하고. 그 특성을 photoluminescence (PL) 로 분석하였다. 비교적 높은 기판온도에서 성장된 QD 시료들의 PL 스펙트럼에서 분명한 차이를 나타내는 double-peak이 관측되었다. 온도 및 여기광 출력의존성 (temperature- and excitation power dependence) PL을 이용하여 그 double-peak이 서로 다른 크기분포를 가지는 두개의 InAs QD집단에서의 기저발광 (Eo) 에 의한 peak 임을 알 수 있었다. 게다가 이중크기분포에서 InAs 두께변화는 서로 대립되는 두 QD집단에서 QD 수의 변화를 초래한다는 것 또한 증명하였다.

• 한국진공학회지
• /
• 제6권2호
• /
• pp.151-158
• /
• 1997

벤젠과 암모니아가 혼합된 합성 개스의 r.f. 글로우 방전을 이용하여 질소함유 다이 아몬드성 카본필름을 합성하였다. 합성개스내의 암모니아 개스 분율을 0에서 0.79까지 변화 시키고 바이아스 음전압은 100V에서 900V까지 변화시키면서 합성된 필름의 조성과 구조, 그리고 잔류응력 및 경도등 기계적 특성을 조사하였다. 합성개스내의 암모니아 분율이 0.79 까지 증가함에 따라 필름의 압축 잔류응력이 1.7GPa에서 1.0GPa로 감소하였으며, 필름의 경 도도 2750Kgf/$\textrm{mm}^2$에서 1700Kgf/$\textrm{mm}^2$로 감소하였다. 질소를 함유한 필름에서는 탄소와 삼 중결합을 하는 질소가 관찰되었으며, 이러한 질소는 수소와 함께 inter-link의 양을 감소시 키는 역할을 한다. 따라서, 암모니아의 첨가에 따라 발생하는 필름내의 수소함량 변화와 질 소의 결합형태를 조사하므로써, 필름의 기계적 특성이 $sp^2$ cluster의 3차원적 inter-link에 크 게 의존하고 있음을 보여줄 수 있었다. 한편, 바이아스 전압의 증가에 따른 기계적 특성의 변화는 질소를 함유하지 않은 경우와 정성적으로 같은 거동을 보이고 있었다.

• 한국진공학회지
• /
• 제19권1호
• /
• pp.58-65
• /
• 2010

먼저 RF 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 사파이어 기판 위에 AlN 박막을 증착하였다. AlN 공급원으로는 분말소결된 AlN 타겟을 적용하였다. 플라즈마 파워를 50에서 110 W로 증가시켰을 때 AlN 층의 두께는 선형적으로 증가하였다. 그러나 동작압력을 3에서 10 mTorr로 증가시켰을 때는 동작기체인 아르곤 양이 증가함에 따라 AlN 타겟으로부터 스퍼터링되어 나온 AlN 입자들의 평균자유행정의 거리가 감소하기 때문에 AlN 층의 두께는 약간 감소하였다. 질소 기체를 아르곤과 섞어주었을 때는 질소의 낮은 스퍼터링 효율에 의해서 AlN의 두께는 크게 감소하였다. 다음으로는 ZnO 형판 위에 AlN를 증착하였다. 그러나 700도 이상의 열처리에 의해서 AlN와 ZnO의 계면이 약간 분리되어 계면의 열적 안정성이 낮다는 결과를 얻었다. 게다가 스퍼터링으로 증착한 AlN 박막의 나쁜 결정성으로 인하여 700도에서 MOCVD의 반응기 기체인 수소와 암모니아에 의해서 AlN 밑의 ZnO 층이 분해되는 현상도 관찰하였다. 그리고 900도 이상에서는 ZnO가 완전히 분해되어 AlN 박막이 완전히 분리되었다.

• 한국진공학회지
• /
• 제9권4호
• /
• pp.373-378
• /
• 2000

실리콘 기판 위에서 $TiO_2$와 $Bi_2O_3$의 박막 성장은 반응속도론 측면에서 커다란 차이를 보였지만, $Bi_4Ti_3O_{12}$(BIT) 박막의 성장은 주로 $TiO_2$ 성장 거동에 의해 지배를 받았다. 그 결과 BIT 박막은 bismuth가 부족한 조성을 가지게 되었다. 박막 내에 부족한 bismuth의 양을 보충해줌으로써 이러한 문제점을 해결하고자 펄스 주입 유기 금속 화학 기상 증착(MOCVD) 방법을 사용하였다. 이러한 펄스 주입법에 의해 bismuth의 양은 증가하였고 또한, 박막의 깊이 방향으로의 조성이 균일해졌고 $Bi_4Ti_3O_{12}$과 Si사이의 계면이 향상되었다. 게다가, $Bi_4Ti_3O_{12}$ 박막의 결정성은 크게 향상되었고 누설 전류 밀도는 연속 주입법에 비해 1/2에서 1/3정도 낮아졌다. 시계 방향의 C-V 이력 곡선이 관찰되었고 이로 인해 펄스 주입법에 의해 증착된 $Bi_4Ti_3O_{12}$ 박막은 강유전성에 의해 스위칭이 됨을 알 수 있었다.

• 한국진공학회지
• /
• 제6권1호
• /
• pp.28-35
• /
• 1997

급속열처리에 따른 (hfac)Cu(VTMS)구리원으로 증착한 구리 박막의 특성개선 효과 와 TiN층의 확산방지 특성의 변화를 고찰하였다. 구리 박막의 특성 변화는 열처리 시간보 다 열처리 온도의 변화에 더 민감하며, 후열처리에 의해 Cu/TiN구조의 전기적 특성과 더불 어 미세구조 변화가 뚜렷하게 나타났다. $400^{\circ}C$이상에서 면저항의 증가가 시작되어 $600^{\circ}C$이 상에서 구리와 TiN의 상호 반응과 구리박막 표면에서의 산화물 형성이 관찰되었다. 후열처 리에 의한 결정립 성장은 (111)배향을 나타내었고, $500^{\circ}C$에서 결정립의 성장이 가장 활발하 게 나타났다. MOCVD-Cu/PVD-TiN구조에서 TiN층의 확산방지 특성을 충분히 유지시키면 서 구리 박막의 전기적 특성을 개선시킬 수 있는 열처리 공정 온도는 $400^{\circ}C$정도가 적정한 것으로 판단되었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
• /
• pp.373-375
• /
• 2011

최근 태양전지 연구에서 저가격화를 실현하는 방법 중 하나로 폐 실리콘 웨이퍼를 재생하는 방법에 관하여 많은 연구가 진행되고 있다. 그러나 기존 웨이퍼 재생공정은 높은 재처리 비용과 복잡한 공정등의 많은 단점을 가지고 있다. 결정형 태양전지에서 저가격화 및 고효율은 태양전지를 제작하는데 있어 필수 요소 이다. 그 중 결정질 태양전지 고효율을 위한 여러 연구 방법 중 표면 텍스쳐링(texturing)에 관한 연구가 활발하다. 텍스쳐링은 표면반사에 의한 광 손실을 최소화 하여 효율을 증가시키기 위한 방법으로 습식 식각과 건식 식각을 사용하여 태양전지 표면 위에 요철 및 피라미드구조를 형성하여 반사율을 최소화 시킨다. 건식식각은 습식식각과 다른 환경적 오염이 적은 것과 소량의 가스만으로 표면 텍스쳐링이 가능하여 많은 연구가 진행중이다. 건식 식각 중 하나인 RIE(reactive ion etching)는 고주파를 이용하여 플라즈마의 이온과 silicon을 반응 시킨다. 실험은 RIE를 이용하여 SF6/02가스를 혼합하여 비등방성 에칭 및 피라미드 구조를 구현하였다. RIE 공정 중 SF6/02가스는 높은 식각 율을 갖으며 self-masking mechanism을 통해 표면이 검게 변화되고 반사율이 감소하게 된다. 이 과정을 통해 블랙 실리콘을 형성하게 된다. 블랙 실리콘은 반사율 10% 이하로 self-masking mechanism으로 바늘모양의 구조를 형성되는 게 특징이며 표면이 검은색으로 반사율이 낮아 효율증가로 예상되지만 실제 바늘 모양의 블랙 실리콘은 태양전지 제작에 있어 후속 공정 인 전극 형성 시 Ag Paste의 사이즈와 표면 구조를 감안할 때 태양 전지 제작 시 Series resistance를 증가로 효율 저하를 가져온다. 본 연구는 SF6/02가스를 혼합하여 기존 RIE로 형성된 바늘모양의 구조의 블랙 실리콘이 아닌 RIE 내부에 metal-mesh를 장착하여 단결정(100)실리콘 웨이퍼 표면을 텍스쳐링 하였고 SF6/02 가스 1:1 비율로 공정을 진행 하였다. metal-mesh 홀의 크기는 100um로 RIE 내부에 장착하여 공정 시간 및 Pressure를 변경하여 실험을 진행하였다. 공정 시간이 변경됨에 따라 단결정(100) 실리콘 웨이퍼 표면에 피라미드 구조의 균일한 1um 크기의 블랙 실리콘을 구현하였다. 바늘모양의 블랙 실리콘을 피라미드 구조로 구현함으로써 바늘 모양의 단점을 보완하여 태양전지 전기적 특성을 분석하여 태양전지 제작시 변환 효율을 증가시킬 것으로 예상된다.