• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2016.11a
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• pp.96-96
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• 2016

나노섬유(nanofiber), 나노선(nanowire), 그리고 나노튜브(nanotube)와 같은 1차원 구조의(one-dimensional structure) 나노재료는 벌크(bulk) 및 박막(film) 재료와는 다르게 물리적, 화학적으로 특이한 성질을 가지고 있으며, 이러한 성질은 나노재료의 구조, 형상, 크기 등에 큰 영향을 받는다. 첫 째, 전기방사(electrospinning) 공정을 이용한 나노섬유의 합성; 용액의 특성, 전기장 세기, 방사시간 등의 변수를 조절하게 되면 방출되는 재료의 형상을 입자 혹은 섬유상의 형태로 얻을 수 있으며, 전기방사를 통해 합성된 나노재료의 소결 온도 및 시간을 달리함으로써 나노입자의 크기를 조절할 수 있다. 또한, 템플레이트 합성법(template synthesis) 및 이중노즐(coaxial nozzle)을 이용해 속이 빈 형태인 중공(hollow) 구조의 나노섬유를 얻을 수 있으며, 전기방사에 사용되는 전구물질에 원하는 금속 및 산화물을 첨가함으로써 복합체(composite) 나노섬유를 얻을 수 있다. 둘 째, VLS(Vapor-Liquid-Solid) 공정을 이용한 나노선의 성장; 온도, 압력, 전구물질의 양, 그리고 시간 등의 변수를 조절하게 되면 원하는 직경 및 길이를 갖는 나노선을 성장시킬 수 있다. 그리고 ALD(Atomic Layer Deposition)를 이용해 나노선에 추가적인 층을 형성함으로써 코어-셀 구조를 형성할 수 있으며, 감마선, UV와 같은 공정을 이용해 귀금속 촉매를 나노선에 기능화 시킬 수도 있다. 코어-셀 구조를 갖는 나노선/나노섬유는 코어 혹은 셀 층의 전자나 홀의 이동을 유발하여 전자공핍층(electron depletion layer) 또는 정공축적층(hole accumulation layer)을 확대 및 축소시켜 센서의 초기저항을 증가시키거나 감소시키는 역할로써 이용되고 있으며, 특히, 셀 층의 두께가 셀 층 재료의 Debye length와 유사한 크기를 갖게 되면, 셀 층은 완전공핍층(fully depleted layer)을 형성해 최대의 감도를 나타낼 수 있다. 본 연구에서는 다양한 제조 공정을 통해 제작될 수 있는 1차원 나노-구조물을 가스센서에 적용하는 사례들을 소개하고, 이러한 가스센서의 감응성능을 향상시키기 위한 방법의 한 가지로 원자층증착법으로 나노선/나노섬유의 표면에 셀층을 형성하여 감응성 향상 메커니즘 및 관련 주요 변수들을 조사하고자 한다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• v.14 no.1
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• pp.40-47
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• 2014

In this paper, $Al_2O_3$ film deposited by thermal atomic layer deposition (ALD) with diluted $NH_4OH$ instead of $H_2O$ was suggested for passivation layer and anti-reflection (AR) coating of the p-type crystalline Si (c-Si) solar cell application. It was confirmed that the deposition rate and refractive index of $Al_2O_3$ film was proportional to the $NH_4OH$ concentration. $Al_2O_3$ film deposited with 5 % $NH_4OH$ has the greatest negative fixed oxide charge density ($Q_f$), which can be explained by aluminum vacancies ($V_{Al}$) or oxygen interstitials ($O_i$) under O-rich condition. $Al_2O_3$ film deposited with $NH_4OH$ 5 % condition also shows lower interface trap density ($D_{it}$) distribution than those of other conditions. At $NH_4OH$ 5 % condition, moreover, $Al_2O_3$ film shows the highest excess carrier lifetime (${\tau}_{PCD}$) and the lowest surface recombination velocity ($S_{eff}$), which are linked with its passivation properties. The proposed $Al_2O_3$ film deposited with diluted $NH_4OH$ is very promising for passivation layer and AR coating of the p-type c-Si solar cell.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.16 no.2
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• pp.21-25
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• 2009

The organic-inorganic thin film transistors (OITFTs) with ZnO channel layer and the cross-linked PVP (Poly-4-vinylphenol) gate insulator were fabricated on the patterned ITO gate/glass substrate. ZnO channel layer was deposited by using atomic layer deposition (ALD). In order to improve the electrical properties, $O_2$ plasma treatment onto PVP film was introduced and investigated the effect of the plasma treatments on the electrical properties of the OITFTs. The field effect mobility and sub-threshold slope (SS) values of the OITFT decreased slightly from 0.24 to 0.16 $cm^2/V{\cdot}s$ and from 9.7 to 9.2 V/dec, respectively with increasing RF power from 30 to 50 Watt. The $I_{on/off}$ ratio was about $10^3$ for all samples with $O_2$ plasma treatment.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.19 no.1
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• pp.14-21
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• 2010

Ge is one of the attractive channel materials for the next generation high speed metal oxide semiconductor field effect transistors (MOSFETs) due to its higher carrier mobility than Si. But the absence of a chemically stable thermal oxide has been the main obstacle hindering the use of Ge channels in MOS devices. Especially, the fabrication of gate oxide on Ge with high quality interface is essential requirement. In this study, $HfO_xN_y$ thin films were prepared by plasma-enhanced atomic layer deposition on Ge substrate. The nitrogen was incorporated in situ during PE-ALD by using the mixture of nitrogen and oxygen plasma as a reactant. The effects of nitrogen to oxygen gas ratio were studied focusing on the improvements on the electrical and interface properties. When the nitrogen to oxygen gas flow ratio was 1, we obtained good quality with 10% EOT reduction. Additional analysis techniques including X-ray photoemission spectroscopy and high resolution transmission electron microscopy were used for chemical and microstructural analysis.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2012.05a
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• pp.110.1-110.1
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• 2012

Recently, advances in ZnO based oxide semiconductor materials have accelerated the development of thin-film transistors (TFTs), which are the building blocks for active matrix flat-panel displays including liquid crystal displays (LCD) and organic light-emitting diodes (OLED). However, the electrical performances of oxide semiconductors are significantly affected by interactions with the ambient atmosphere. Jeong et al. reported that the channel of the IGZO-TFT is very sensitive to water vapor adsorption. Thus, water vapor passivation layers are necessary for long-term current stability in the operation of the oxide-based TFTs. In the present work, $Al_2O_3$ and $TiO_2$ thin films were deposited on poly ether sulfon (PES) and $SnO_x$-based TFTs by electron cyclotron resonance atomic layer deposition (ECR-ALD). And enhancing the WVTR (water vapor transmission rate) characteristics, barrier layer structure was modified to $Al_2O_3/TiO_2$ layered structure. For example, $Al_2O_3$, $TiO_2$ single layer, $Al_2O_3/TiO_2$ double layer and $Al_2O_3/TiO_2/Al_2O_3/TiO_2$ multilayer were studied for enhancement of water vapor barrier properties. After thin film water vapor barrier deposited on PES substrate and $SnO_x$-based TFT, thin film permeation characteristics were three orders of magnitude smaller than that without water vapor barrier layer of PES substrate, stability of $SnO_x$-based TFT devices were significantly improved. Therefore, the results indicate that $Al_2O_3/TiO_2$ water vapor barrier layers are highly proper for use as a passivation layer in $SnO_x$-based TFT devices.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.538-539
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• 2013

여러 장점으로 인해 OLED는 디스플레이 및 조명 등 적용분야가 넓어지고 있지만, 수분 및 산소에 취약하여 그 수명이 제한되는 단점이 있다. 이를 해결하고자 현재까지는 glass cap을 이용한 encapsulation 기술이 적용되고 있지만, flexible 기판에 적용하지 못하는 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하고자 여러 가지 thin film encapsulation 기술이 적용되고 있으나 보다 신뢰성이 높은 기술의 개발이 절실한 때이다. Encapsulation 무기 박막 물질로서 $Si_3N_4$ 박막은 PE-CVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 등의 박막 증착법을 사용한 많은 연구가 진행되어, 저온에서의 좋은 품질의 박막 증착이 가능하지만, 100도 이하의 thermal budget을 갖는 OLED Encapsulation에 사용하기에는 충분하지 않았다. CVD 박막의 특성을 더욱 개선하기 위해 최근 ALD (Atomic Layer Deposition) 방법을 통한 $Al_2O_3$ film 증착 방법이 연구되고 있지만, 낮은 증착 속도로 인해 양산에 걸림돌이 되고 있다. 본 연구에서는 또 다른 해결책으로서 Digital CVD 방법을 이용한 양질의 $Si_3N_4$ 박막의 증착을 연구하였다. 이것은 ALD 증착법과 유사하며, 1st step에서 PECVD 방법으로 4~5 ${\AA}$의 얇은 silicon 박막을 증착하고, 2nd step에서 nitrogen plasma를 이용하여 질화 반응을 진행하고, 이러한 cycle을 원하는 두께가 될 때까지 반복적으로 진행된다. 이 때 1 cycle 당 증착속도는 7 ${\AA}$/cycle 정도였다. 최적의 증착 방법과 조건으로 기존의 CVD $Si_3N_4$ 박막 대비 1/5 이하로 pinhole을 최소화 할 수는 있지만 완벽하게 제거하기는 힘든 문제가 있고, 이를 해결하기 위한 개선을 위한 접근 방법이 필요하다고 판단하였다. 본 연구에서는 무기물 박막인 carbon nitride를 이용한 SiN/C:N multilayer 증착 연구를 진행하였다. Fig. 1은 CVD 조건으로 증착된 두께 750 nm SiN film에서 여러 층의 C:N film layer를 삽입했을 때, 38 시간의 85%/$85^{\circ}C$ 가속실험에 따라 OLED의 발광 사진이다. 그림에서 볼 수 있듯이 C:N 층을 삽입하고 또한 그 박막의 수가 증가함에 따라서 OLED에 대한 encapsulation 특성이 크게 개선됨을 확인할 수 있다.

• Membrane Journal
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• v.30 no.2
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• pp.97-110
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• 2020

CO₂ capture and storage (CCS) is one of the promising technologies that can mitigate ever-growing emission of anthropogenic carbon dioxide and resultant climate change. Among them, chemical looping combustion (CLC) and calcium looping (CaL) are getting increasing attention recently as the prospective alternatives to the existing amine scrubbing. Both methods use metal oxides in the process and consist of cyclic reactions. Yet, due to their cyclic nature, they both need to resolve sintering-induced cyclic stability deterioration. Moreover, the structure of the metal oxides needs to be optimized to enhance the overall performance of CO₂ capture and storage. Deposition of thin film coating on the metal oxide is another way to get rid of wear and tear during the sintering process. Chemical vapor deposition or atomic layer deposition are the well-known, established methods to form thin film membranes, which will be discussed in this review. Various effective recent developments on structural modification of metal oxide and incorporation of stabilizers for cyclic stability are also discussed.

• Korean Journal of Metals and Materials
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• v.50 no.2
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• pp.159-163
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• 2012

A TCO-less ruthenium (Ru) catalytic layer on glass substrate instead of conventional Ru/TCO/ glass substrate was assessed as counter electrode (CE) material in dye sensitized solar cells (DSSCs) by examining the effect of the Ru thickness on the DSSC performance. Ru films with different thicknesses (34, 46, 69, and 90 nm) were deposited by atomic layer deposition (ALD) on glass substrates to replace both existing catalyst and electrode layer. In order to make our comparison, we also prepared an Ru catalytic layer by a similar method on FTO/glass substrate. Finally, we prepared the $0.45cm^2$ DSSC device the properties of the DSSCs were examined by cyclic voltammetry (CV), impedance spectroscopy (EIS), and current-voltage (I-V) method. CV measurements revealed an increase in catalytic activity with increasing film thickness. The charge transfer resistance at the interface between the electrolyte and Rudecreased with increasing Ru thickness. I-V results showed that the energy conversion efficiency increased up to 1.96%. Our results imply that TCO-less Ru/glass might perform as both catalyst and electrode layer when it is used in counter electrodes in DSSCs.

• Journal of the Semiconductor & Display Technology
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• v.22 no.4
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• pp.103-107
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• 2023

To solve the reliability problem of organic devices that are often used outdoors, multifunctional gas barriers that block reactive gases such as moisture and oxygen and reflect harmful light such as ultraviolet rays are needed. In this study, ALD nanolaminate-based optically functional n-DBR was developed to overcome the poor gas permeability of polymer substrates and protect organic devices from harmful light. n-DBR not only achieved a WVTR of 8.76 × 10^-6 g·m^-2·day^-1, but also showed a visible light transmittance of 94.3% and an ultraviolet ray blocking ability of 2.67%. In particular, n-DBR based on a nanolaminate structure maintained its permeability characteristics even in a high temperature and high humidity environment despite being used as a layer of Al₂O₃. This functional barrier Structure can not only be used as a functional encapsulation barrier for the reliability of organic devices, but can also be used as a tinting film for vehicles.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.196-197
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• 2010

NAND형 charge trap flash (CTF) non-volatile memory (NVM) 소자가 30nm node 이하로 고집적화 되면서, 기존의 SONOS형 CTF NVM의 tunnel barrier로 쓰이는 SiO2는 direct tunneling과 stress induced leakage current (SILC)등의 효과로 인해 data retention의 감소 등 물리적인 한계에 이르렀다. 이에 따라 개선된 retention과 빠른 쓰기/지우기 속도를 만족시키기 위해서 tunnel barrier engineering (TBE)가 제안되었다. TBE NVM은 tunnel layer의 전위장벽을 엔지니어드함으로써 낮은 전압에서 전계의 민감도를 향상 시켜 동일한 두께의 단일 SiO2 터널베리어 보다 빠른 쓰기/지우기 속도를 확보할 수 있다. 또한 최근에 각광받는 high-k 물질을 TBE NVM에 적용시키는 연구가 활발히 진행 중이다. 본 연구에서는 Si3N4와 HfAlO (HfO2 : Al2O3 = 1:3)을 적층시켜 staggered의 새로운 구조의 tunnel barrier Capacitor를 제작하여 전기적 특성을 후속 열처리 온도와 방법에 따라 평가하였다. 실험은 n-type Si (100) wafer를 RCA 클리닝 실시한 후 Low pressure chemical vapor deposition (LPCVD)를 이용하여 Si3N4 3 nm 증착 후, Atomic layer deposition (ALD)를 이용하여 HfAlO를 3 nm 증착하였다. 게이트 전극은 e-beam evaporation을 이용하여 Al를 150 nm 증착하였다. 후속 열처리는 수소가 2% 함유된 질소 분위기에서 $300^{\circ}C$와 $450^{\circ}C$에서 Forming gas annealing (FGA) 실시하였고 질소 분위기에서 $600^{\circ}C{\sim}1000^{\circ}C$까지 Rapid thermal annealing (RTA)을 각각 실시하였다. 전기적 특성 분석은 후속 열처리 공정의 온도와 열처리 방법에 따라 Current-voltage와 Capacitance-voltage 특성을 조사하였다.