• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.113-113
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• 2012

플라즈마 내에서 발생하는 입자는 플라즈마 내 전기적 및 화학적 특성으로 인해 응집이 적고 균일한 특성을 가진다. 이에 따라 도포성이 좋으며 낮은 응력을 가지는 박막의 형성이 가능하다. 이러한 특성을 가지는 나노입자는 메모리, 고효율 박막형 태양전지 등에 이용될 수 있다. 특히, PECVD (Plasma enhanced chemical vapor deposition) 공정 중 플라즈마가 켜져있는 동안 수소 가스를 펄스형태로 추가 주입하는 방법은 실리콘 이온 사이의 결합을 통한 표면 성장을 일부 방해하여 이를 통해 최종적으로 생성되는 실리콘 입자의 크기제어를 가능하게 한다. 이러한 과정으로 PECVD내에서 생성된 입자의 입경 분포는 기존의 경우 공정 중 포집을 한 후 전자현미경을 이용하였지만 실시간 측정이 불가능한 한계가 있었고, 레이저를 이용한 실시간 측정은 그 측정범위의 한계로 인해 적용에 어려움이 있었다. 이에 따라 본 연구에서는 저압에서 실시간으로 나노입자 크기분포 측정이 가능한 PBMS (particle beam mass spectrometer)를 이용하여 PECVD 내에서 수소가스 펄스를 이용하여 발생되는 실리콘 입자를 공정 변수별로 측정하여 각 변수에 따른 입자 생성 경향을 분석하였다. 실리콘 나노 입자의 측정은 PBMS 장비의 전단 부분을 PECVD 장치 내부에 연결하여 진행하였다. 수소 가스 펄스를 이용한 실리콘 입자 생성의 주요 변수는 RF pulse, $H_2$ pulse, 가스 유량 (Ar, $SiH_4$, $H_2$), Plasma power, 공정 압력 등이 있다. 이와 같이 주어진 변수들의 제어를 통해 생성된 나노입자의 입경분포를 PBMS에서 실시간으로 측정하고, 동일한 조건에서 포집한 입자를 TEM 분석 결과와 비교하였다. 측정 결과 각각의 변수에 대하여 생성되는 입자의 크기분포 경향을 얻을 수 있었으며, 이는 추후 생성 입자의 응용 분야에 적합한 크기 분포 특성을 가지는 실리콘 입자를 제조하기 위한 조건을 정립하는데 중요한 역할을 할 것을 기대할 수 있다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2012년도 추계총회 및 학술대회 논문집
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• pp.186-186
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• 2012

최근 Flexible organic electronics 분야에 대한 관심과 더불어 소자의 산소 및 수분의 침투를 방지하기 위한 투습방지막 연구가 활발히 진행되고 있다. 이에 본 연구에서는 Closed Drift Linear Source(CDLPS) 플라즈마 공정을 이용하여 저온 고속의 $SiO_xC_yH_z$ barrier flims 형성 연구를 진행하였다. HMDSO(hexamethyldisiloxane), TMS(trimethylsilane)와 산소를 기반으로 HMDSO/HMDSO+산소의 비율에 따라 $Si(-O_x)$ 변화에 따른 특성 평가를 진행하였다. X-ray photoelectrom spectroscopy(XPS) 및 Ft-IR spectrometer 측정 시 3.7% 비율에서 실리콘 원소가 산소 라디칼과 효율적인 반응을 함으로써 단일한 $SiO_2$ 박막이 형성됨을 확인 하였다. 그와 반면에 비율의 증가로 인해 다량의 HMDSO 물질이 주입 되었을 시 산소 라디칼과 충분히 반응 되지 못하여 $SiO_2$에 비해 $Si(CH)_x$ 가 많이 함량 된 Polymer like한 $SiO_x$가 많이 형성되었다. 박막의 증착율의 경우에는 3.7%에서 18%로 증가함에 따라 35 nm/min에서 180 nm/min의 증착율을 가지는 것을 확인 하였다. 3.7% 비율의 단일 $SiO_2$ 공정 조건으로 유기태양전지에 형성 하였을 시 소자의 에너지 변환 효율(PCE)이 변화 없는 것을 확인하였다. 이는 기존 공정에 비해 CDLPS 플라즈마 공정의 경우 유기소자에 플라즈마로 인한 열에너지나 이온 충격 에너지로 인한 영향 없는 것을 확인 할 수 있다. 이런 장점을 통해 CDSPS를 이용한 공정 기술은 다양한 유기 소자의 barrier 형성 연구에 큰 도움이 될 것이다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 하계학술대회 논문집 Vol.8
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• pp.111-111
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• 2007

Further scaling the semiconductor devices down to low dozens of nanometer needs the extremely shallow depth in junction and the intentional counter-doping in the silicon gate. Conventional ion beam ion implantation has some disadvantages and limitations for the future applications. In order to solve them, therefore, plasma source ion implantation technique has been considered as a promising new method for the high throughputs at low energy and the fabrication of the ultra-shallow junctions. In this paper, we study about the effects of DC bias and base pressure as a process parameter. The diluted mixture gas (5% $PH_3/H_2$) was used as a precursor source and chamber is used for vacuum pressure conditions. After ion doping into the Si wafer(100), the samples were annealed via rapid thermal annealing, of which annealed temperature ranges above the $950^{\circ}C$. The junction depth, calculated at dose level of $1{\times}10^{18}/cm^3$, was measured by secondary ion mass spectroscopy(SIMS) and sheet resistance by contact and non-contact mode. Surface morphology of samples was analyzed by scanning electron microscopy. As a result, we could accomplish the process conditions better than in advance.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2000년도 제18회 학술발표회 논문개요집
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• pp.133-133
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• 2000

알루미늄 산화막은 알루미늄 전해 커패시터의 유전재료로 많이 사용되고 잇다. 기존의 생산 공정은 양극 산화법에 의한 산화막 형성으로 대부분이 이러한 습식 공정으로 생산되고 있다. 이 양극 산화법 방식은 장점도 있으나 폐기물이 많이 발생되는 단점이 있다. 본 연구에서는 폐기물의 발생을 획기적으로 줄일 수 있고 산화막 형성 효율을 높일 수 잇는 방식으로 activated reactive evaporation(ARE)을 도입하였다. 이 방식은 electron-beam에 의해 알루미늄을 증착시킬 때 plasma를 챔버 내에 발생시켜 활성 반응으로 알루미늄 원자가 산소와 반응하여 기판위에 Al2O3가 증착되는 것이다. 이 방식은 기계적 작동이 단순하고 증착이 되는 여러 변수들의 독립적 조절이 가능하므로 증착을 제어하기 쉽기 때문에 바로 산업 현장에서 적용될 수 있을 것으로 전망되어 본 연구에 도입하게 되었다. 기판은 유전용량을 증가시키기 위하여 알루미늄 원박을 에칭하였다. 이것은 기판으로 쓰일 알루미늄의 표면의 표면적을 증가시키기 위한 것으로, 알루미늄 전극의 표면적을 확대시키면 유전용량이 증가된다. 99.4%의 50$\mu\textrm{m}$와 60$\mu\textrm{m}$ 두께의 알루미늄 원박을 Ar 이온빔에 의해 1keV의 에너지로 20mA로 에칭을 하였다. 에칭 조건별로 에칭상태를 조사하였다. 에칭 후 표면 상태는 AFM으로 관찰하였다. 화성 실험은 진공 챔버 내의 진공을 약 10-7 torr까지 내린 후, 5$\times$10-5 torr까지 O2와 Ar을 주입시킨 다음 filament에서 열전자를 방출시키고 1.2 kV의 electrode에 의해 가속시켜 이들 기체들의 플라즈마를 발생시켰다. e-beam에서 증발된 알루미늄과 활성 반응을 이루어 기판에 Al2O3가 형성되었다. 여러 증착 변수들(O2와 Ar의 분압, 가속 전압, bias 전압 등)과 산화막의 상태 등을 XPS(X-ray photoelectron spectroscopy), AFM(Atomic Force Microscopy), XRD(X-Ray Diffraction), EXD로 조사하였다.

• 한국재료학회지
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• 제3권5호
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• pp.443-450
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• 1993

실리콘이 주입된 CaAs 기판위에 플라즈마 화학 증착법으로 자기정렬 gate구조의 Schottky contact을 형성하였다. 갈륨비소 소자 제조를 위하여 두께 1600$\AA$의 턴스텐질화막을 $350^{\circ}C$에서 증착하여 $750^{\circ}C$에서 $900^{\circ}C$까지 급속 열처리 하였다. 텅스텐 질화막과 GaAs계면의 열적 안정성을 XRD(X-ray diffraction), PL(photoluminescence),ODLTS(optical deep livel transient spectroscopy)측정으로 조사하였으며, W보다 $W_{67}N_{33}$ gate를 형성시킬 경우에 GaAs에 미치는 열적손상이 적음을 알 수 있으며 이온 주입한 Si이온이 활성화 되는 것으로 생각된다. $W_{67}N_{33}$ GaAs 다이오드가 약 800-$900^{\circ}C$의 고온열처리 온도에서 W/GaAs 다이오드의 경우보다 열적 안정성이 우수하였다.

• 전기화학회지
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• 제8권3호
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• pp.139-145
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• 2005

전자싸이크로트론공명(ECR: Electro Cyclotron Resonance)상온화학증착법에 의해 PET 폴리머기판위에 $SnO_x$ 박막을 제조하고, Sn의 전구체인 TMT(Tetra-methyl Tin)에 대한 산소와 수소의 몰 비 변화가 박막의 특성에 미치는 영향을 조사하였다 비화학양론적인 결합에 의해 성장된 투명 주석 산화막은 주입되는 산소/TMT, 수소/TMT몰 비에 의하여 조성비가 결정되고, 결정된 조성비에 의해 전기적 성질이 결정되는 것을 확인할 수 있었다. 산소/TMT의 몰 비 변화에 대하여 PET(polyethylene terephthalate)에 증착된 $SnO_x$ 박막의 최적 조성비는 1:2.4이다. 조성비는 반응에 참가하는 산소의 양이 증가할수록 점차적으로 증가하고, 과량의 몰 비로 산소가 주입될 경우 박막내의 Sn과 결합하지 않고 잉여 산소전하밀도를 증가시켜 bulk한 박막을 형성해 전기 비저항을 증가시키는 주요 원인이 된다. 수소/TMT의 몰 비는 산소 몰 비와 같이 증착되는 $SnO_x$의 몰 비에 영향을 주어 조성비를 변화시킴으로서 전기비저항을 결정하는데 크게 기여한다. 반응기내에 공급되는 수소량이 적으면 TMT의 불완전한 분해를 초래하여 반응에 필요한 $Sn^+$ 이온농도가 낮아지게 되고,상대적으로 잉여 산소함량이 증가하면서 높은 저항을 나타낸다. 임계값 이상으로 많은 양의 수소를 공급하면 플라즈마 내에 존재하는 $O^-$ 이온을 환원시켜 주석 산화막의 형성에 필요한 $O^-$ 이온의 감소로 전기저항이 오히려 증가하게 된다. 따라서 박막의 Sn:O의 조성비는 주입되는 산소량이 증가할수록 더욱 큰 값을 갖게 되고, 주입되는 수소량이 증가할수록 작은 값을 갖게 된다. 본 연구범위에서 TMP에 대한 산소의 몰 비는 80배, 수소의 몰 비는 40배일 때 가장 투명도와 전기전도도를 지니는 박막 특성을 나타내었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.173-173
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• 2013

최근에 고효율의 형광체를 개발하고자 무기물 모체에 주입된 희토류 이온의 발광에 대한 연구가 급부상하고 있다. 형광체는 고휘도, 넓은 시청 각도와 저 비용으로 인하여 대형 평판 디스플레이 분야로 그 응용성을 확장하는 플라즈마 디스플레이 패널 제작에 있어서 매우 중요한 물질이다. 현재 적색 형광체로 널리 사용되고 있는 발광 물질은 YBO3:Eu3+ 혹은 (Y,Gd)BO3:Eu3+ 형광체이지만, Eu3+ 이온이 중심대칭의 자리에 위치하기 때문에, Eu3+ 이온의 5D07F1 전이에 의한 주황색의 발광 세기가 5D07F2 전이에 의한 적색의 세기보다 강하여 고품질의 색상을 구현하는데 상당한 어려움이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 새로운 모체 격자를 갖는 적색, 녹색, 청색 형광체 개발에 많은 노력이 집중되고 있다. 본 연구에서는 형광체 합성시 중요한 변수의 하나인 소결 온도가 새로운 다양한 색을 방출하는 형광체 분말 CaSiO4:RE3+ (RE=Eu, Sm, Tb, Dy, Ce)의 특성에 미치는 영향을 조사하였다. CaSiO4:RE3+ (RE=Eu, Sm, Tb, Dy, Ce) 형광체 분말 시료는 초기 물질 CaO (99.99%), SiO2 (99.99%), Eu2O3 (99.99%), Sm2O3 (99.9%), Tb4O7 (99.9%), Dy2O3 (99.9%), CeO2 (99.9%)을 화학적량으로 준비하였다. 볼밀, 건조 작업을 한 후에, 시료를 막자사발에 넣고 분쇄하여 3시간의 하소 공정과 5시간의 소결 공정을 수행하였다. 이때 소결 온도를 변수로 선택하여 각각 $800^{\circ}C$, $900^{\circ}C$, $1,000^{\circ}C$, $1,100^{\circ}C$에서 소결 작업을 수행하여 합성 분말의 구조, 표면, 광학적 특성을 측정하여 소결 온도가 미치는 영향을 조사하였다. Eu3+가 도핑된 CaSiO4 형광체 분말의 경우에, 발광 스펙트럼은 597, 618, 655, 707 nm에서 관측되었으며, 소결 온도가 $800^{\circ}C$에서 $1,100^{\circ}C$로 증가함에 따라 모든 발광 스펙트럼의 세기는 순차적으로 증가함을 나타내었다. Tb3+가 도핑된 CaSiO4 형광체 분말의 경우에 관측된 발광 스펙트럼은 주 피크인 549 nm를 중심으로 하여 세기가 상대적으로 작은 493, 592, 626 nm의 피크들이 관측되었으며, 소결 온도가 증가함에 따라 전반적으로 발광 세기들이 증가하는 경향을 나타내었다. Sm3+가 도핑된 CaSiO4 형광체의 경우에, 발광 스펙트럼은 전형적인 Sm3+이온에 의한 전이 신호들이 605, 570, 653 nm에서 나타났다. 발광 스펙트럼의 세기는 소결 온도에 비례하여 증가하였다. Ce3+가 도핑된 경우에 발광 스펙트럼은 소결 온도에 관계없이 401 nm에서 관측되었으며, 소결 온도에 따라 발광 세기의 변화가 나타났다. 이 실험 결과로 부터, 합성시 적절한 소결 온도의 선택이 고발광 효율의 형광체를 제작하는데 있어서 매우 중요한 요소가 됨을 확인할 수 있었다.

• 대한환경공학회지
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• 제22권2호
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• pp.211-216
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• 2000

본 연구는 오염가스 제거시 발생되는 부산물인 에어로졸 입자가 방전전극에 부착되어 생기는 방전불안으로 제거율이 급격히 저하되는 문제점을 개선하고 제거장치의 운전비용을 감소시키기 위한 연구이다. 이를 위해 오염가스 제거에 필요한 라디칼과 이온을 발생시키기 위한 전기방전영역과 연소가스가 흐르는 관로를 분리시킨 플라즈마 반응기를 사용하여 방전불안에 의한 제거효율 저하와 방전선 산회 문제를 개선하여 장시간 운전 가능성을 확인하였고, 또한 운전비용을 감소시키기 위해서는 코로나 방전에 의한 비열플라즈마를 이용하여 연소가스를 산화 변화시키고, 첨가제로 수산화나트륨 수용액 증기와 소량의 암모니아를 사용하였다. 그 결과 암모니아 분자 몰비를 1.5로 하고, 유량이 $2.5{\ell}/min$인 질소가스로 농도가 20%인 수산화나트륨 수용액을 버블링하여 주입하였을 때 질소산화물, 황산화물 제거율이 각각 95, 100%인 우수한 제거특성을 얻었다.

• 한국진공학회지
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• 제17권6호
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• pp.495-500
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• 2008

Ne+Ar의 혼합 기체와 수은이 주입된 세관 형광램프에서 플라즈마의 형성에 필요한 기체 수은의 량을 계산하였다. 전자($kT_e{\sim}1\;eV$)와 중성 원자(Ne, Ar, Hg)들과의 충돌에 의한 각 원자들의 이온화를 계산하여, 양광주 플라즈마의 밀도($n_o{\sim}10^{17}m^{-3}$)를 생성하는 조건으로부터 기체 수은 원자의 밀도 $3.43{\times}10^{22}m^{-3}$을 얻었다. $32{\sim}42$ 인치 LCD-TV용 액정표시장치에 사용되는 직경이 4 mm인 형광램프의 혼합 기체 Ne(95%)+Ar(5%) 50 Torr에 대하여, 글로우 방전에 필요한 기체 수은의 량은 $0.02{\sim}0.08\;mg$으로 계산되었다.

• 대한환경공학회지
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• 제35권5호
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• pp.356-362
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• 2013

암모니아 처리용 플라즈마 스크러버 공정 최적화 연구를 수행하였다. 여러 반도체공정 중 확산과 이온주입공정에서는 불가피하게 부산물로서 암모니아가 배출되며, 따라서 효율적인 건식처리공정기술이 필요하다. 플라즈마 처리공정은 연소공정에서 배출되는 NOx가 발생하지 않으며, 촉매공정에서 나타나는 비활성문제가 없다. 그러나 전기에너지를 사용하기 때문에 실제 적용을 위한 최적화 연구가 필요하며, 본 연구에서는 공정 최적화를 위한 해결책으로 회전아크 반응기의 모드제어에 대한 연구를 수행하였다. 기존 회전아크 반응기에 대한 스케일 업 및 그에 대한 모드 매핑을 수행하였다. 설계 반응기를 이용하여 암모니아 분해특성을 평가하였고, 최적화 설계가 가능한 것으로 나타났다. 또한 열교환기를 포함한 전체 스케일의 스크러버 실험에서 암모니아 분해공정이 보다 안정적이고, 효율적인 것으로 나타났다.