• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2003.03a
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• pp.130-130
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• 2003

일반적으로 Indium tin oxide (ITO)는 유기EL 소자 제작 공정에서 필수 불가결한 물질로 알려져 있다. ITO는 정공 수송의 기능을 하게 되는데 정공 주입의 효율을 향상시키기 위해서는 ITO 표면의 저 저항화와 ITO/유기박막 접합계면의 일함수 값의 적절한 균형이 중요하다. 그리고 현재 플라즈마를 이용한 ITO 기판의 세정은 산소 래디칼을 이용하여 표면을 산화하는 방식인 산소 플라즈마를 이용한 세정 방법이 널리 이용되고 있다. 본 연구에서는 ITO 표면의 탄소 오염물을 제거하여 저항특성을 향상시키기 위하여 원거리 산소와 수소 플라즈마 세정을 적용하였고, 그에 따른 탄소를 포함하는 오염물의 제거 효율과 산소와 수소 플라즈마로 처리된 ITO 표면의 특징을 기술하였다. 실험에 사용된 플라즈마 소스는 radio-frequency(RF) 플라즈마이고, 원거리 플라즈마 세정 시스템과 표면 분석 장비인 X-ray photoelectron spectroscopy(XPS)가 in-situ로 연결되어 있는 진공장비로 분석을 하였다 플라즈마 세정 전에 전처리 세정을 시행하지 알았으며, 세정 후 in-situ XPS에 의해서 화학 조성 및 결합 구조의 변화를 분석하였다. 또한 일함수와 면저항 값을 측정하고 그에 따른 표면의 저항 특성 및 표면 전위에 관하여 세정 효율과 연관지어 해석하였다. 원거리 산소/수소 플라즈마 세정 후 ITO 표면의 탄소오염물이 검출한계 이하로 효과적으로 제거된 것을 in-situ XPS 분석 결과로 확인하였고, 플라즈마 처리 순서 및 플라즈마 파워를 변화하여 그에 따른 표면의 결합 상태 및 화학 조성의 변화를 비교 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.255-255
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• 2013

WC-Co 초경합금은 실온경도, 고온경도, 강도, 내마모, 내충격 등 기계적 특성이 우수하여 공구재료, 절삭공구 및 고압용 부품 등 다양한 응용분야를 가지고 있으며 WC-Co 분말 코팅같은 경우 항공분야, 일반 공업 분야에 내마모 특성 및 내열특성 향상을 위한 코팅용 소재로서 활용되어 지고 있다. 활용분야가 넓은 WC-Co 초경합금의 제조방법은 WC, Co 분말을 혼합하여 약 900도에서 1차 예비소결 후 원하는 형상 가공 후 약 1,300~1,600도에서 2차 소결을 진행한다. 지금 현재 초경분말의 조성, 크기와 같은 변수들에 따른 초경합금의 기계적 특성 변화에 대한 연구가 계속적으로 진행되고 있다. 본 연구에서는 WC-Co 분말의 소결 특성을 향상시키고자 Planetary ball mill 장비를 활용하여 볼 밀링 공정을 진행하였고 Spark plasma sintering 장비를 활용하여 빠른 소결을 진행하였다. WC-Co 분말의 미세구조, 입도, 조성 및 분산의 변화를 관찰하기 위해 볼 밀링 전, 후 분말을 분석하였고 제조된 분말의 소결 특성을 확인하기 위해 상용화 된 WC-Co 분말의 소결 특성과 비교 평가하였다. 분석 결과 볼 밀링 공정 후 분말은 약 15 ${\mu}m$에서 4.4 ${\mu}m$로 미세해지는 것을 확인하였고 밀링 후 분말로 초경합금을 제작하였을 때 기존 상용화 초경합금제작 온도보다 약 100~400도 낮아지면서 경도 값은 약 20% 향상된 것을 확인할 수 있었다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.21 no.2
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• pp.106-112
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• 2012

New equipment for quantitative and qualitative adsorption of volatile organic compound was set up, and using this equipment, adsorption behaviors of various carbob-based nanomaterials and $TiO_2$ thin films prepared by atomic layer deposition were compared. We could conclud that $TiO_2$ thin films can show higher adsorption capacity of toluene comparing to the carbon-based nanostructures due to higher affinity of the surface OH groups of $TiO_2$ towards toluene adsorption. We also demonstrate that our method allows to discriminate reversible and irreversible adsorptions at a given temperature.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.99-99
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• 1999

투명전도막인 Ito(Indium Tin Oxide)는 flat panel display 와 solar cell 같은 optoelectronic 이나 microelectronic device에서 널리 이용되어 지고 있다. 현재 상용화되고 있는 거의 대부분의 ITO 박막은 sputtering법에 의해 제조되고 있으나 공정상의 이유로 15$0^{\circ}C$이상의 기판온도가 요구되어진다. 그런, 실제 display device 제조공정에서는 비정질 실리콘 박막이나 유기막 위에 ITO박막을 제작할 필요성이 증대되어 지고 있고, 또한 다른 전자소자에 있어서도 상온 ITO 박막 형성 공정에 대한 필요성이 증대되고 있다. 이러한 이유로 본 실험에서는 IBAE(Ion Beam Assisted Evsporation)을 이용하여 저온 ITO박막을 유기막 위에 증착하는 공정에 대한 연구를 수행하였다. 이렇게 증착된 ITO 박막의 결정성은 비정질이었다. 또한, 모든 display device 제작에는 식각공정이 필수인데 기존에 사용되고 있는 wet etching 법은 등방성 식각특성 때문에 미세 pattern 형성에 부적합？, 따라서 비등방성 식각에 용이한 plasma etching법을 사용하여 저온 증착된 ITO 박막의 식각특성을 알아보았다. 실험에 사용된 식각장비는 자장 강화된 유도결합형 플라즈마 식각장비(MEICP)를 사용하였으며, 13.56MHz의 RF power를 사용하였다. 식각조건으로 source power는 600W~1000W, 기판 bias boltage는 -100V~-250V를 가하였으며, Ar, CH4, O2, H2, BCl3의 식각 gases, 5mTorr~30mTorr의 working pressure 변화 그리고 기판 온도에 따른 식각특성을 관찰하였다. ITO 가 증착된 기판으로는 유기물 중 투명전도성 박막에 기판으로서 사용가능성이 클 것으로 기대되어지는 PET(polyethylene-terephtalate), PC(polycarbonate), 아크릴을 사용하여 기판 변화가 식각특성에 미치는 영향에 대해서 각각 관찰하였다. 식각속도의 측정은 stylus profiler를 이용하여 측정하였으며 식각후에 표면상태는 scanning electron spectroscopy(SEM)을 이용하여 관찰하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.227-227
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• 2010

기존 실리콘 박막 태양 전지는 적외선에 대한 감응도와 흡수도가 낮아서 광흡수율을 증가시킬 경우 효율의 효과적인 개선이 기대되어진다. 이를 개선하기 위해서 밴드갭이 Si에 비해 상대적으로 낮은 Ge을 도입함으로써 Si와 Ge 화합물을 형성할 경우 결정상태와 수소 함유량에 따라 밴드갭 조절이 가능하다. 또한 Ge는 Si에 비해 빛에 대한 감응도가 우수하여 광흡수율을 증가시킬수 있다. 단 SiGe 박막의 Ge 량이 일정량이상 많아질 경우 박막 내 결함 등의 생성으로 광변환 효율이 오히려 감소하므로 Ge 량의 적정화가 필요하다. 본 실험에 사용된 SiGe:H Layer는 $SiH_4$ 가스와 $GeH_4$ 가스를 혼합하여 증착하였고 증착두께는 150nm로 고정하였으며 증착장비는 PECVD를 이용하였다. 파워는 플라즈마의 방전특성을 알아본 후 최소파워를 이용하여 증착하였다. 이는 증착 시 플라즈마에 의한 박막 손상을 최소화하기 위함이다. Ellipsometry를 이용하여 박막의 두께와 optical bandgap을 측정하였다. 박막의 특성을 평가하기 위해서 STA 장비를 이용하여 dark conductivity, photo conductivity, activation energy 등을 측정하였고, MDC를 이용해 C-V 곡선을 측정하였고, 이를 terman method를 이용하여 $D_{it}$를 계산하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.453.2-453.2
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• 2014

그래핀을 수직으로 성장한 형태인 탄소나노월(Carbon nanowall; CNW)은 탄소를 바탕으로 하는 다른 나노물질에 비해 표면적이 상당히 넓은 물질로 전극에 활용하여 소자 성능향상을 기대 할 수 있다. 또한 탄소를 기반으로 하는 나노 구조물중에서 가장 높은 표면밀도를 가진다. CNW를 차세대 염료감응형 태양전지(Dye sensitised solar cells; DSSC)의 상대전극으로 사용한다면 기존대비 광변환 효율을 향상시킬 수 있어 새로운 상대전극으로 활용 가능하다. 또한 CNW는 다른 촉매 없이 직접성장이 가능함으로 불순물 제거공정이 필요하지 않고, 공정시간이 짧아 대량생산에 용의하다. 본 연구에서는 마이크로웨이브 PECVD 장비를 사용하고 메탄(CH4)을 반응가스로 사용하여 CNW 하부전극을 제조하였다. CNW 하부전극의 광 변환효율을 관찰하기위해서 합성시간을 변화를 주었다. 제조된 DSSC의 광 변환 효율을 측정하기 위해 Solar simulator 장비를 사용하여 제작된 cells의 효율을 측정하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.240-240
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• 2010

반사 방지막은 LEDs, 태양전지, 센서 등의 광전소자의 효율을 향상시키는데 사용되고 있다. 일반적으로 사용되는 단층 또는 다층 박막의 반사방지막은 thermal expansion mismatch, adhesion, stability 등의 문제점을 가지고 있다. 따라서, 단층 또는 다층 박막의 반사방지막 대신에 파장이하의 주기를 갖는 구조(subwavelength structure, SWS)의 반사방지막 연구가 활발히 진행되고 있다. 입사되는 태양 스펙트럼의 파장보다 작은 주기를 갖는 SWS 구조는 Fresnel 반사율을 감소시켜 빛의 손실을 줄일 수 있다. 이러한 SWS 반사 방지막을 제작하기 위해서는 에칭 마스크가 필요하다. 에칭 마스크 제작을 위해서 사용되는 장비로는 홀로그램, 전자빔, 나노임프린트와 같은 리소그라피 방법이 있으나, 이들은 제작 비용이 고가이며 복잡한 기술을 필요로 한다. 따라서 본 실험에서는 리소그라피 방법보다 간단하고 저렴한 self-assembled Au 나노 입자 에칭 마스크를 이용한 실리콘 SWS 반사 방지막을 제작하여 구조적 및 광학적 특성을 연구하였다. Au박막은 열증발증착(thermal evaporator)법에 의해 실리콘 기판 위에 증착되었고, 급속 열처리(rapid thermal annealing, RTA)를 통해 Au 나노입자 에칭 마스크를 형성시켰다. 실리콘 SWS 반사방지막은 식각 가스 $SiCl_4$를 기반의 유도결합 플라즈마(inductively coupled plasma, ICP) 장비를 사용하여 제작되었다. Au 나노 입자의 마스크 패턴 및 에칭된 실리콘 SWS 프로파일은 scanning electron microscope를 사용하여 관찰하였으며, UV-Vis-NIR spectrophotometer를 사용하여 300-1100 nm 파장 영역에 따른 반사율을 측정하였다. ICP 에칭 조건을 변화시켜 가장 낮은 반사율을 갖는 최적화된 실리콘 SWS 반사방지막을 도출하였다. 최적화된 구조에 대해서, 실리콘 SWS 반사방지막은 벌크 실리콘 (>35%)보다 더 낮은 5% 이하의 반사율을 나타냈다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.112-112
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• 2011

유기박막 트랜지스터(Organic Thin Film Transistor: OTFT)는 낮은 공정비용과 기존의 고체 실리콘 트랜지스터로서 실혐 할 수 없는 플렉시블 디스플레이, 스마트카드, 태양전지 등의 매우 넓은 활용범위로 각광받고 있는 연구 분야 중 하나이다. 본 연구에서는 열 증발 증착장비(Thermal Evaporator)를 이용하여 펜타센을 활성층으로 사용한 유기박막 트랜지스터를 제작하였다. Heavily doped된 N형 실리콘 기판을 메탄올, 에탄올, 불산 처리를 하여 세척을 한 후 PECVD를 이용하여 SiO2를 200 nm 증착하였다. 그 후 열 증발 증착 장비를 사용하여 펜타센을 활성층으로 사용하였고, 분말 형태의 펜타센의 질량을 15~60 mg으로 조절하여 활성층의 두께를 조절하였다. 펜타센 증착 후 100도에서 열처리를 하고, 그 후 Shadow Mask를 이용하여 전극을 150nm 증착하였다. 이때 전극은 Au, Al, Ni 세가지 종류를 사용하였다. 펜타센의 질량을 조절하여 증착한 활성층의 두께는 60 mg일 때 약 60 nm, 45 mg일 때 약 45 nm로 1:1의 비율로 올라가는 것을 확인 할 수 있었고, 펜타센의 두께가 30 nm일 때 특성이 가장 잘 나오는 것을 볼 수 있었다. 펜타센의 두께가 두꺼울수록 게이트에서 인가되는 전압의 필드가 제대로 걸리지 않아 특성이 나쁘게 나온 것으로 보인다. 또한 활성층을 30 nm로 고정하고 전극의 종류를 바꿔가며 전기적 특성(캐리어 이동도, 문턱전압, 전달특성 등)을 측정 했을 때 전극으로 Al보다는 Au와 Ni를 사용했을 때 전기적 특성이 더 우수하게 나오는 것을 볼 수 있었다. 메탈과 펜타센과의 일함수 차이에 따른 결과로 보여진다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.291-291
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• 2011

플라즈마에 노출된 재료 표면의 온도 증가는 다음과 같은 요인에 의해서 결정된다. 이온의 충돌에 의한 역학적 에너지, 이온의 중성화, 라디칼의 안정화에 의한 에너지 방출(잠열, latent heat), 플라즈마에서 방출된 빛의 흡수. 이중 식각을 위한 기판 바이어스에 의해서 주로 결정되는 이온 충돌 에너지와 잠열의 방출이 300 mm wafer용 유도 결합 플라즈마 식각 장치에서 소스 전력과 바이어스 전력에 따라서 어떻게 변화하는지 전산 유체 역학 모사 프로그램인 CFD-ACE를 이용하여 상용 식각 장비인 AMAT사의 DPS II를 대상으로 온도 분포의 변화를 계산하였다. 실험 결과와 비교를 위하여 다섯 곳에(상, 하, 좌, 우, 중심) 열전대를 부착한 온도 측정 웨이퍼를 기판의 위치에 설치하고 여러 가지 실험 조건에 대해서 온도의 변화를 측정하였다. Ar 10 mTorr에서 2열 병렬 안테나의 전력을 300 W에서 시간에 따른 온도의 변화를 측정하였다. 이때 wafer의 평균 온도는 $28.9^{\circ}C$에서 $150^{\circ}C$까지 12분 내에 상승하였으며 최고 온도에 도달한 다음에는 거의 일정하게 유지 되었다. Si의 식각에서 온도의 영향을 가장 크게 받는 반응은 F 라디칼에 의한 Si의 직접 식각이며 Arrhenius 식의 형태로 표현하면 0.116*exp (-1250/T)의 형태로 된다. 문헌에 보고된 계수를 이용해서 $29^{\circ}C$의 식각 속도와 플라즈마에 의한 가열 최고 온도인 $150^{\circ}C$ 때의 값을 비교해보면 3.3배의 차이가 난다. 따라서 4%내의 식각 균일도를 목표로 하는 폴리 실리콘 게이트 식각 장비의 설계에서는 플라즈마에 의한 가열 불균일을 상쇄 할 수 있는 히터와 냉각 구조의 최적 설계가 필요하다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.278-278
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• 2012

최근 폴리이미드(Polyimide) 고분자 물질을 기판으로 하는 플렉시블 전자소자 구현에 관한 연구가 활발히 진행 되고 있다. 폴리이미드는 수분 흡수율이 1% 이하인 소수성 물질로서 폴리이미드 기판 위 전극 형성에 있어 전극 물질이 분리되는 현상이 발생하게 된다. 따라서 본 연구에서는 소수성의 표면 성질을 갖는 폴리이미드 기판의 Asher 처리를 통한 표면 최적화에 대한 실험을 진행하였다. 유리기판 위에 액상 폴리이미드를 ${\sim}10{\mu}m$ 두께로 Spin coating 한 후 $120^{\circ}C$ hot plate에서의 soft bake와 $200^{\circ}C$, $320^{\circ}C$의 furnace에서의 단계적 cure 과정을 통해 표면의 defect을 최소화하였다. Microwave Asher 장비를 이용하여 폴리이미드 막에 10초, 15초, 20초 동안 asher 처리를 한 후 Atomic Force Microscopy (AFM) 장비로 시간에 따른 폴리이미드 기판 표면의 변화를 확인하였다. AFM 확인 결과 10 초의 공정 조건에서 가장 우수한 표면 morphology를 보였으며, 이는 표면의 탄소와 이물질을 제거하기 위해 사용되는 asher 처리 시간이 상대적으로 증가함에 따라 폴리이미드 막의 탄소 성분이 제거 되면서 표면의 형상이 최적화 이상으로 변화하기 때문이다. 본 실험은 폴리이미드를 기반으로 하는 플렉시블 전자소자 구현에 있어 전극 및 소자 제작에 크게 기여할 것으로 판단된다.