• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.11 no.6
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• pp.465-471
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• 1998

Diamond-like carbon (DLC) films have been prepared by means of the plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) method using vertical-capacitor electrodes. The deposition rata in our experiment is relatively small compared with that in the conventional PECVD methods, which implies that the accumulation of the neutral $CH_n$ radicals on the substrates due to the gravitational movement may not contribute to the deposition of DLC films. The hardness and the transparency were measured as a function of the ratio of the partial pressure of $CH_4-H_2$ mixtures or the hydrogen contents of specimens. The coefficients of friction between DLC films and a $Si_3N_4$ tip measured by using a lateral force microscope are in the range of 0.024 to 0.033 which depend on the hydrogen contents in DLC, and the surface roughness depends mainly on the deposition rate. The optical gaps increase with increasing the hydrogen contents. DCL films deposited on Pt-coated Si wafers show the stable emission characteristics, and the turn-on fields are in the range of 11 to 20 $V/\mu$m.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.24 no.6
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• pp.113-120
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• 2007

Chemical vapor deposition (CVD) is one of the various synthesis methods that have been employed for carbon nanotube (CNT) growth. In particular, Ren et al reported that large areas of vertically aligned multi-wall carbon nanotubes could be grown using a direct current (dc) PECVD system. The synthesis of CNT requires a metal catalyst layer, etchant gas, and a carbon source. In this work, the substrates consists of Si wafers with Ni-deposited film. Ammonia $NH_3$) and acetylene ($C_2H_2$) were used as the etchant gases and carbon source, respectively. Pretreated conditions had an influence on vertical growth and density of CNTs. And patterned growth of CNTs could be achieved by lithographical defining the Ni catalyst prior to growth. The length of single CNT was increased as niclel dot size increased, but the growth rate was reduced when nickel dot size was more than 200 nm due to the synthesis of several CNTs on single Ni dot. The morphology of the carbon nanotubes by TEM showed that vertical CNTs were multi-wall and tip-type growth mode structure in which a Ni cap was at the end of the CNT.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.615-615
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• 2013

탄소나노튜브(carbon nanotubes; CNT)는 강철보다 10~100배 견고할 뿐만 아니라 영률과 탄성률 은 각각 1.8 TPa, 1.3 TPa에 달하는 매우 우수한 기계적 강도를 지니고 있으며, 구리보다 좋은 전기 전도도와 다이아몬드의 2배에 이르는 열전도도를 지닌 물질이다. 이러한 탄소나노튜브의 우수한 특성을 이용하여 나노섬유, 고분자-탄소나노튜브의 고기능 복합체, 나노소자, 전계방출원(field emitter), 가스센서 등 다양한 분야로의 활용을 위한 연구가 진행되고 있다. 특히, 수백 ${\mu}m$ 이상의 길이로 수직 성장된 탄소나노튜브(VA-CNTs)의 합성은 길이 대 직경의 비(aspect ratio)가 비약적으로 증가하여 앞서 언급한 분야로의 활용이 더욱 유리하며, 그 중에서도 대량 생산, 나노섬유 및 나노복합체로서의 활용에 극히 유용하다. 최근에는 열 화학기상증착(thermal chemical vapor deposition; TCVD)법을 이용하여 탄소나노튜브의 구조를 제어하는 연구들이 많이 보고되고 있다. 열 화학기상증착을 이용한 수직 정렬된 탄소나노튜브의 합성에서 합성조건의 변화는 탄소나노튜브의 길이, 벽의 수, 직경, 결정성 등 구조에 큰 영향을 미친다. 탄소나노튜브는 이러한 구조에 따 라 물리적 특성이 달라지기 때문에 다양한 분야로의 응용을 위해서는 합성에 대한 근본적인 이해 가 절실히 요구된다. 본 연구에서는 열 화학기상증착법을 이용한 합성에서 성장압력의 변화에 따른 탄소나노튜브의 구조적 특성을 조사하였다. 성장압력의 변화는 탄소나노튜브의 밀도, 길이, 결정성에 큰 영향을 미치는 것을 주사전자현미경과 라만분광법을 이용하여 확인하였다. 이러한 결과 는 탄소나노튜브 박막(CNT forest)의 가장자리(edge)에 비정질 탄소(amorphous carbon)의 흡착으로 인한 나노튜브사이의 간격(intertube distance)이 좁아짐에 따른 가스공급 차단 효과로 설명이 가능 하다. 또한, 마이크로웨이브 플라즈마 화학기상증착법을 이용하여 탄소나노튜브를 합성하였다. 합성과정 중 산소(O2)를 주입 하였을 경우, 그렇지 않은 경우에 비하여 성장 속도가 증가하여 3시간 합성 시 2 mm가 넘는 수직 정렬된 탄소나노튜브를 합성 할 수 있었다. 이러한 결과는 과잉 공급 되어 탄소나노튜브로 합성되지 못하고 촉매금속의 표면과 탄소나노튜브의 벽에 비정질의 형태로 붙어있는 탄소 원자들을 추가 주입해 준 산소에 의하여 CO 또는 CO2 형태로 제거해 줌으로써 활성화된 촉매금속의 반응 시간을 향상 시켜주어 탄소공급이 원활하게 이루어졌기 때문이라 생각된다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.16 no.3
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• pp.187-191
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• 2007

In this paper, the catalyst layer is deposited on silicon substrate using magnetron sputtering system and carbon nanotubes(CNTs) were grown in $NH_3\;and\; C_2H_2$ gas by hot-filament plasma enhanced chemical vapor deposition (HFPECVD) system. A growth temperature of carbon nanotubes was changed from $350^{\circ}C\;to\;650^{\circ}C\;by\;100^{\circ}C$. We observed the shape of CNTs by a field-emission scanning electron microscope(FE-SEM) measurement and analyzed the surface characteristic of CNTs layer by contact angle measurement. That is, the growth temperature of CNTs is the important factor leads to the variation of the properties.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2012.05a
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• pp.151-152
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• 2012

라만(Raman) 분광법은 실리콘의 결정화도를 분석하는데 가장 유용하게 쓰이는 기법이다. 본 논문에서는 상압 플라즈마 화학기상증착법 (atmospheric pressure plasma-enhanced chemical vapor deposition, AP-PECVD)에 의해 형성된 실리콘 박막의 결정화도를 라만 분광법에 의해 분석하였다. 라만 분석 시, 조사하는 레이져의 파장에 따라서 실리콘 박막 내로의 침투깊이가 결정된다. 또한 레이져의 파워가 임계점을 넘게 되면, 레이져에 의한 실리콘의 결정화가 진행되는 것을 확인하였다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.20 no.5
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• pp.536-541
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• 2009

Plasma-polymerized acrylic acid films were deposited on Si wafer and KBr pellet by remote plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD). Effects of plasma power, reaction pressure, indirect plasma method on the growth rate, chemical structure, and chemical bonding state of the films were investigated. Chemical structure and chemical state of the films were characterized by Fourier transformed infrared (FT-IR) spectroscopy and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis and curve fitting technique. Growth rate of the film increased to a saturation value with plasma power of 100 W, but showed the maximum with reaction pressure at 300 mtorr. Whenever W/FM factor (applied energy per gas molecule) increased by increasing plasma power or lowering pressure, the fragmentation of acrylic acid molecules was promoted. From the XPS curve fitting analyses, we found that the intensity of carboxyl COO bonding peak decreased with W/FM factor, and the tendency of intensity change of carboxylic COO peak was contrary to those of ether C-O and carbonyl C=O peaks.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.423.1-423.1
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• 2014

본 발표에서는 실리콘 이종접합 태양전지에서 중요한 실리콘 웨이퍼 표면/계면 제어에 대하여 발표한다. 다시 말하여, 실리콘 웨이퍼 기판 세정공정 변화에 따른 실리콘 웨이퍼 표면의 소수전하수명(minority carrier lifetime, MCLT) 및 태양전지 소자특성 변화에 대하여 연구하였다. 구체적으로, 실리콘 웨이퍼 클리닝 최초단계로써 KOH damage etching 공정을 도입할 때, 이후 클리닝 공정을 통일하여 적용한 웨이퍼 표면의 MCLT 및 상기 웨이퍼를 이용하여 플라즈마 화학기상증착법(PECVD)을 통하여 제작한 태양전지 소자 효율은 KOH etching 시간이 10분일 때 최대치에 도달한 후 감소하였다. 또한, RCA1, RCA2, Piranha로 이루어진 웨이퍼 클리닝 단계의 사이에, 또는 맨 마지막에 묽힌 불산용액(DHF, 5 %) 처리를 하여 표면 산화막 제거 및 수소종단처리를 하여 기판의 passivation 특성을 향상시키고자 할 때, 불산용액 처리 순서에 따른 웨이퍼 표면의 MCLT 및 태양전지 소자 효율을 비교하였다. 그 결과, 묽은불산용액을 클리닝 단계 사이에 적용하였을 때의 MCLT 및 태양전지 소자의 특성이 더 우수하였다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.05a
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• pp.22.1-22.1
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• 2009

차세대 CMOS 공정에서 유전상수가 높은 게이트 절연막과 함께 게이트 전극이 관심을 끌고 있다. 게이트 전극은 전도도가 높아야 하고 p-MOS, n-MOS에 맞는 일함수를 가져야 하며 열적 특성이 안정해야 한다. 탄탈룸 계열 탄화물이나 질화물은 게이트 전극으로 관심을 끌고 있는 물질이며 이를 원자층 화학증착법으로 박막화 하는 공정이 관심을 끌고 있다. 원자층 화학공정에서는 전구체의 역할이 중요하며 이의 기상반응 메카니즘, 표면 반응 메카니즘을 제대로 이해해야 한다. 본 연구에서는 TBTDET (tert-butylimido tris-diethylamido tantalum) 전구체의 반응 메커니즘을 FTIR(Fourier Transform Infrared)을 이용해 진단하였다. 또한 수소, 암모니아, 메탄을 이용한 열화학 원자층 증착, 플라즈마 원자층 증착 공정을 수행하여 박막을 얻고 이들의 특성을 평가하였다. 각 공정에 따라 반응 메커니즘이 달라지고 박막의 조성이 달라지며 또한 박막의 물성도 달라진다. 특히 박막에 형성되는 TaC, TaN, Ta3N5, Ta2O5 (증착 후 산소의 유입에 의해 형성됨) 등의 조성이 공정에 따라 달라지며 박막의 물성도 달라진다. 반응메카니즘의 연구를 통해 각 공정에서 어떠한 조성의 박막이 얻어지는 지를 규명하였고 박막의 밀도에 따라 산소유입량이 어떻게 달라지는 지를 규명하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.616-616
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• 2013

그래핀(Graphene)은 열전도도가 높고 전자 이동도(200,000 cm2V-1s-1)가 우수한 전기적 특성을 가지고 있어 전계 효과 트랜지스터(Field effect transistor; FET), 유기 전자 소자(Organic electronic device)와 광전자 소자(Optoelectronic device) 같은 반도체 소자에 응용 가능하다. 최근에는 아크 방출(Arc discharge method), 화학적 기상 증착법(Chemical vapor deposition; CVD), 이온-조사법(Ionirradiation)등을 이용한 이종원자(Hetero atom)도핑과 화학적 처리를 이용한 기능화(Functionalization)등의 방법으로 그래핀의 전도도를 향상시킬 수 있었다. 그러나 이러한 방법들은 기판의 표면을 거칠게 하며, 그래핀에 많은 결함들이 발생한다는 단점이 있다. 이러한 단점을 극복하기 위해 자가조립 단층막법(Self-assembled monolayers; SAMs)을 이용하여 기판을 기능화한 후 그 위에 그래핀을 전사하면, 자가조립 단층막의 기능기에 따라 그래핀의 일함수를 조절 가능하고 운반자 농도나 도핑 유형을 변화시켜 소자의 전기적 특성을 최적화 할 수 있다 [1-3]. 본 연구에서는 PET(polyethylene terephthalate) 기판에 SAMs를 이용하여 유연하고 투명한 그래핀 전극을 제작하였다. 산소 플라즈마와 3-Aminopropyltriethoxysilane (APTES)를 이용하여 PET 기판 표면 위에 하이드록실 기(Hydroxyl group; -OH)와 아민 기(Amine group; -NH2)를 순차적으로 기능화 하였고, 그 위에 화학적 기상 증착법을 이용하여 합성한 대면적의 균일한 그래핀을 전사하였다. PET 기판 위에 NH2 그룹이 존재하는 것을 접촉각 측정(Contact angle measurement)과 X-선 광전자 분광법(Xray photoelectron spectroscopy: XPS)을 통해 확인하였으며, NH2그룹에 의해 그래핀에 도핑 효과가 나타난 것을 라만 분광법(Raman spectroscopy)과 전류-전압 특성곡선(I-V characteristic curve)을 이용하여 확인하였다. 본 연구 결과는 유연하고 투명한 기판 위에 안정적이면서 패턴이 가능하기 때문에 그래핀을 기반으로 하는 반도체 소자에 적용 가능할 것이라 예상된다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.4 no.1
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• pp.85-90
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• 1995

본 연구에서는 투명 전극으로의 응용을 목적으로 PECVD법에 의해 증착된 B이 첨가된 ZnO 박막의 전기 및 광학적 특성을 살펴보았다. B을 첨가하지 않은 ZnO 박막은 비저항이 수 $\Omega$-cm 정도의 값을 가지고 있었으며 시간에 따른 비저항의 변화가 컸으나, 2% B2H6을 5-16sccm의 유량범위에서 첨가한 경우에는 5-9X10-2 $\Omega$-cm의 비저항을 가지고 시간 경과에 따른 비저항의 변화가 아주 작은 ZnO 박막을 얻을 수 있었다. Van der Pauw법에 의한 Hall 계수의 측정 결과에 의하면, B을 첨가하지 않은 ZnO 박막의 전자 농도는 1017/㎤정도였으나 B을 첨가함으로써 최고 1020/㎤까지 증가하였다. 그러나 B이 첨가되기 전에는 박막의 전하 나르게 이동도가 $4extrm{cm}^2$/V.sec 이었으나, B참가에 의해 $0.7\textrm{cm}^2$/V.sec 이하로 감소하였다. B을 첨가한 경우와 첨가하지 않은 경우의 ZnO 박막은 모두 가시광성영역에서 90%이상의 광투과율을 가지고 있었으며, B을 첨가한 경우는 전자농도가 증가함에 따라 광학적 밴드 갭이 3.3eV로부터 3.55eV로 증가하는 거동을 보였다.