• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
• /
• pp.406-406
• /
• 2010

일반적으로, 나노스케일의 MOS 소자에서는 게이트 절연체 두께가 감소함에 따라 tunneling effect의 증가로 인해 PID (plasma induced damage)로 인한 소자 특성 저하 현상을 감소하는 추세로 알려져 있다. 하지만 요즘 많이 사용되고 있는 high-k 게이트 절연체의 경우에는 오히려 더 많은 charge들이 trapping 되면서 PID가 오히려 더 심각해지는 현상이 나타나고 있다. 이러한 high-k 게이트 식각 시 현재는 주로 Hf-based wet etch나 dry etch가 사용되고 있지만 gate edge 영역에서 high-k 게이트 절연체의 undercut 현상이나 PID에 의한 소자특성 저하가 보고되고 있다. 본 연구에서는 이에 차세대 MOS 소자의 gate stack 구조중 issue화 되고 있는 metal gate 층과 gate dielectric 층의 식각공정에 각각 중성빔 식각과 중성빔 원자층 식각을 적용하여 전기적 손상 없이 원자레벨의 정확한 식각 조절을 해줄 수 있는 새로운 two step 식각 공정에 대한 연구를 진행하였다. 먼저 TiN metal gate 층의 식각을 위해 HBr과 $Cl_2$ 혼합가스를 사용한 중성빔 식각기술을 적용하여 100 eV 이하의 에너지 조건에서 하부층인 $HfO_2$와 거의 무한대의 식각 선택비를 얻었다. 하지만 100 eV 조건에서는 낮은 에너지에 의한 빔 스케터링으로 실제 패턴 식각시 etch foot이 발생되는 현상이 관찰되었으며, 이를 해결하기 위하여 먼저 높은 에너지로 식각을 진행하고 $HfO_2$와의 계면 근처에서 100 eV로 식각을 해주는 two step 방법을 사용하였다. 그 결과 anistropic 하고 하부층에 etch stop된 식각 형상을 관찰할 수 있었다. 다음으로 3.5nm의 매우 얇은 $HfO_2$ gate dielectric 층의 정확한 식각 깊이 조절을 위해 $BCl_3$와 Ar 가스를 이용한 중성빔 원자층 식각기술을 적용하여 $1.2\;{\AA}$/cycle의 단일막 식각 조건을 확립하고 약 30 cycle 공정시 3.5nm 두께의 $HfO_2$ 층이 완벽히 제거됨을 관찰할 수 있었다. 뿐만 아니라, vertical 한 식각 형상 및 향상된 표면 roughness를 transmission electron microscope(TEM)과 atomic force microscope (AFM)으로 관찰할 수 있었다. 이러한 중성빔 식각과 중성빔 원자층 식각기술이 결합된 새로운 gate recess 공정을 실제 MOSFET 소자에 적용하여 기존 식각 방법으로 제작된 소자 결과를 비교해 본 결과 gate leakage current가 약 one order 정도 개선되었음을 확인할 수 있었다.

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

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제38권2호
• /
• pp.105-113
• /
• 2014

중앙에 균열을 갖는 단층 그래핀시트(single layer graphene sheet, SLGS)의 모드 II 파괴 거동을 원자 시뮬레이션과 해석 모델에 기초하여 고찰하였다. 지그재그 그래핀 모델의 파괴를 분자동역학(molecular dynamics, MD)에 의해 해석한 결과 모드 II 파괴인성은 $2.04MPa{\sqrt{m}}$인 것으로 밝혀졌다. 또한 SLGS의 이론적인 $K_{IIc}$를 유도하기 위해 면내전단하중을 받는 다공체에 대한 파괴역학적 해석도 진행하였고 유한요소해석도 병행하였다. 모드 I과 모드 II의 비를 다양하게 변화시켜가면서 SLGS 의 혼합모드 파괴를 검토한 결과 혼합모드 파괴조건식이 얻어졌고 다른 문헌의 결과와 비슷함을 알 수 있었다.

• 한국자기학회지
• /
• 제22권4호
• /
• pp.125-129
• /
• 2012

이 연구에서는 헬리코박터 파이로리 페리틴, 헴, $NaM[Fe(CN)_6]{\cdot}H_2O$ 프러시안 블루(M=Co, Ni) 등의 분자기반 생체물질 나노입자들의 전자 구조를 연구하기 위하여 방사광을 광원으로 사용한 연 x선 광흡수 분광(soft x-ray absorption spectroscopy: XAS)과 연 x선 자기 원편광 이색성(soft x-ray magnetic circular dichroism: XMCD) 분광법 실험을 수행하였다. 이 연구로부터 페리틴 나노 입자들을 구성하고 있는 Fe 이온들은 모두 거의 3가 ($Fe^{3+}$)의 원자가 상태에 있으며, 프러시안 블루 나노 입자들 내의 Fe 이온들은 $Fe^{2+}-Fe^{3+}$의 혼합원자가 상태에 있다는 것을 알 수 있었다. 또한 페리틴 내의 $Fe^{3+}$ 이온들은 한 종류의 대칭성을 가진 국소 구조를 가지며, Fe 이온들의 자기모멘트는 모두 한 방향으로 정렬되어 있다는 사실을 발견하였다. 그리고 프러시안 블루 나노 입자들의 Fe 이온의 국소적 결합은 주로 $(CN)^-$ 리건드와의 결합에 의하여 결정된다는 것을 분광학적으로 알 수 있었다.

• 한국자기학회지
• /
• 제21권6호
• /
• pp.198-203
• /
• 2011

연 x선 광흡수 분광법(soft x-ray absorption spectroscopy: XAS)과 연 x선 자기 원편광 이색성(soft x-ray magnetic circular dichroism: XMCD)을 이용하여 스피넬 준강자성 산화물인 $FeV_2O_4$의 전자 구조를 연구하였다. Fe 2p XAS와 V 2p XAS 측정으로 부터 $FeV_2O_4$에서 Fe 이온과 V이온의 고유한 원자가는 각각 약 $Fe^{2.3+}$의 혼합원자가 상태와 약 $V^{3+}$의 상태임을 알 수 있었다. 실험적으로 측정된 Fe 2p XMCD의 신호는 거의 $Fe^{2+}$ 상태에서 기인하였으며, $Fe^{3+}$ 상태는 Fe 2p XMCD의 신호에 거의 기여하지 않는다는 사실이 발견되었다. 그러므로 $FeV_2O_4$의 자성 특성을 결정함에 있어서 자기적으로 정렬된 $Fe^{2+}$ 상태 이온들이 중요한 역할을 한다고 생각된다.

• 한국압력기기공학회 논문집
• /
• 제16권1호
• /
• pp.30-36
• /
• 2020

In SMART, the flow mixing header assembly (FMHA) is used to mix the coolant flowing into the reactor core to maintain a uniform temperature. The FMHA is designed to have enough stiffness so the resonance with reactor internal structures does not occurs during the pipe break and the seismic accidents. Since the gap between the FMHA and the core support barrel assembly is very narrow compared with the diameter of FMHA, the hydrodynamic mass effect acting on the FMHA is not negligible. Therefore the hydrodynamic mass characteristics on the FMHA are investigated to consider the fluid and structure interaction effects. The result of modal analysis for the dry and underwater conditions, the natural frequency of primary vibration mode for the horizontal direction is reduced from 136.67 Hz to 43.76 Hz. Also the result of frequency response spectrum seismic analysis for the dry and underwater conditions, the maximum equivalent stress are increased from 13.89 MPa to 40.23 MPa. Therefore, reactor internal structures located in underwater condition shall consider carefully the hydrodynamic mass effects even though they have sufficient stiffness required for performing its functions under the dry condition.

• 에너지공학
• /
• 제12권2호
• /
• pp.74-83
• /
• 2003

APR1400과 같은 차세대 원자력발전소에서는 원자로 안전성을 증진시키기 위하여 SDVS와 같은 계통을 도입하고 있다. 완전급수상실사고와 같은 경우는 POSRV가 개방되어 수조내 Sparger를 통하여 증기가 방출·응축되게 된다 증기가 응축함에 있어서 설계에서 고려해야 될 사항은 하중과 수조 혼합이며 증기제트 응축의 물리적 현상 이해를 통하여 적절한 대처를 마련할 수 있다. 수조내 Sparger를 통하여 분사되는 증기 응축에 대하여 하중과 수조 혼합 검토에 도움이 될 수 있도록 증기제트 응축의 물리적 현상 이해에 대한 검토와 평가를 수행하였다.

• 한국재료학회지
• /
• 제9권8호
• /
• pp.787-791
• /
• 1999

기계적합금법으로 Ti와 B의 혼합분말로부터 $TiB_2$분말을 제조하였고, Zr과 Ta의 Ti 치환 효과를 조사하였다. (Ti+B)의 혼합분말을 280시간 분쇄하여 $TiB_2$단일상을 얻었고 기계적합금화 도중 비정질상은 관찰되지 않았다. Ti의 일부를 원자반경이 Ti보다 큰 Zr으로 치환한 결과 기계적합금화에 걸리는 시간이 크게 감소한 반면에, 붕화물 생성열이 절대값이 $TiB_2$상보다 작은 Ta로 치환하면 280시간 분쇄하여도 단일상을 형성하지 못하였다.

• 한국진공학회지
• /
• 제19권1호
• /
• pp.14-21
• /
• 2010

Ge은 Si에 비하여 높은 이동도를 갖기 때문에 차세대 고속 metal oxide semiconductor field effect transistors (MOSFETs) 소자를 위한 channel 물질로서 각광받고 있다. 그러나 화학적으로 안정한 게이트 산화막의 부재는 MOS 소자에 Ge channel의 사용에 주요한 장애가 되어왔다. 특히, Ge 기판 위에 고품질의 계면 특성을 갖는 게이트 절연막의 제조는 필수 요구사항이다. 본 연구에서, $HfO_xN_y$ 박막은 Ge 기판 위에 플라즈마 원자층 증착법(plasma-enhanced atomic layer deposition, PEALD)을 이용하여 증착되었다. 플라즈마 원자층 증착공정 동안에 질소는 질소, 산소 혼합 플라즈마를 이용한 in situ 질화법에 의하여 첨가되었다. 산소 플라즈마에 대한 질소 플라즈마의 첨가로 성분비를 조절함으로써 전기적 특성과 계면 성질을 향상시키는데 초점을 맞추어서 연구를 진행하였다. 질소 산소의 비가 1：1이었을 때, EOT의 값의 10% 감소를 갖는 고품질의 소자특성을 보여주었다. X-ray photoemission spectroscopy (XPS)와 high resolution transmission electron microscopy (HR-TEM)를 사용하여 박막의 화학적 결합 구조와 미세구조를 분석하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2000년도 제18회 학술발표회 논문개요집
• /
• pp.188-188
• /
• 2000

DLC (Diamond-Like Carbon) 박막은 높은 경도와 가시광선 및 적외선 영역에서의 광 투과도, 전기적 절연성, 화학적 안정성 및 저마찰.내마모 특성 등의 우수한 물리.화학적인 물성을 갖고 있기 때문에 여러 분야의 응용연구가 이루어지고 있다. 이러한 DLC 박막을 제작하는 과정에는 여러 가지가 있으나, 본 연구에서는 ECR-PECVD electron cyclotron resonance plasma enhanced chemical vapor deposition) 방법을 사용하였다. 이것은 최근에 많이 이용되고 있는 방법으로, 이온화률이 높을뿐만 아니라 상온에서도 성막이 가능하고 넓은 진공도 영역에서 플라즈마 공정이 가능한 장점이 있다. 기판으로는 4" 크기의 S(100)를 사용하였고, 박막을 제작하기 전에 진공 중에서 플라즈마 전처리를 하였다. 플라즈마 전처리는 Ar 가스를 150SCCM 주입시켜 5$\times$10-1 torr 의 진공도를 유지시키면서, ECR power를 700W로 고정하고, 기판 bias 전압을 -300 V로 하여 5분 동안 기판을 청정하였다. DLC 박막은 ECR power를 700W. 가스혼합비와 유량을 CH4/H2 : 10/100 SCCM, 증착시간을 2시간으로 고정하고, 기판 bias 전압을 0, -50, -75, -100, -150, -200V로 변화시켜가면서 제작하였다. 이때 ECR 소스로부터 기판까지의 거리는 150mm로 하였고, 진공도는 2$\times$10-2torr 였으며, 기판 bias 전압은 기판에 13.56 MHz의 RF power를 연결하여 RF power에 의해서 유도되는 negative DC self bias 전압을 이용하였다. 제작된 박막을 Auger electron spectroscopy, elastic recoil detection, Rutherford backscattering spectroscopy, X-ray diffraction, secondary electron microscopy, atomic force microscoy, $\alpha$-step, Raman scattering spectroscopu, Fourier transform infrared spectroscopy 및 micro hardness tester를 이용하여 기판 bias 전압이 DLC 박막의 특성에 미치는 영향을 조사하였다. 분석결과 본 연구에서 제작된 DLC 박막은 탄소와 수소만으로 구성되어 있으며, 비정질 상태임을 알 수 있었다. 기판 bias 전압의 증가에 따라 박막의 두께가 감소됨을 알 수 있었고, -150V에서는 박막이 거의 만들어지지 않았으며, -200V에서는 기판 표면이 식각되었다. 이것은 기판 bias 전압과 ECR 플라즈마에 의한 이온충돌 효과 때문으로 판단되며, 150V 이하에서는 증착되는 양보다 re-sputtering 되는 양이 더 많을 것으로 생각된다. 기판 bias 전압을 증가시킬수록 플라즈마에 의한 이온충돌 현상이 두드러져 탄소와 결합하고 있던 수소원자들이 떨어져 나가는 탈수소화 (dehydrogenation) 현상을 확인할 수 있었으며, 이것은 C-H 결합에너지가 C-C 결합이나 C=C 결합보다 약하여 수소 원자가 비교적 해리가 잘되므로 이러한 현상이 일어난다고 판단된다. 결합이 끊어진 탄소 원자들은 다른 탄소원자들과 결합하여 3차원적 cross-link를 형성시켜 나가면서 내부 압축응력을 증가시키는 것으로 알려져 있으며, hardness 시험 결과로 이것을 확인할 수 있었다. 그리고 표면거칠기는 기판 bias 전압을 증가시킬수록 더 smooth 해짐을 확인하였다.인하였다.