• Journal of the Optical Society of Korea
• /
• 제20권1호
• /
• pp.125-129
• /
• 2016

In this study, we have investigated a high-temperature AlN nucleation layer and AlGaN epilayers on c-plane sapphire substrate by low-pressure metal-organic chemical vapor deposition (LP-MOCVD). High resolution X-ray diffraction (HRXRD), atomic force microscopy (AFM), scanning electron microscope (SEM) and Raman scattering measurements have been exploited to study the crystal quality, surface morphology, and residual strain of the HT-AlN nucleation layer. These analyses reveal that the insertion of an LT-AlN nucleation layer can improve the crystal quality, smooth the surface morphology of the HT-AlN nucleation layer and further reduce the threading dislocation density of AlGaN epifilms. The mechanism of inserting an LT-AlN nucleation layer to enhance the optical properties of HT-AlN nucleation layer and AlGaN epifilm are discussed from the viewpoint of driving force of reaction in this paper.

• 센서학회지
• /
• 제9권5호
• /
• pp.389-395
• /
• 2000

본 논문에서는 보호용 실리콘 산화층과 Al 층을 이용한 $Al_2O_3$ 예비층의 형성을 제안하였다. 실리콘 기판 위의 보호용 산화막 위에 알루미늄을 증착하고 이를 $800^{\circ}C$에서 열처리함으로써 에피텍시 $Al_2O_3$ 예비층 형성시킬 수 있었다. 그리고 형성된 $Al_2O_3$ 예비층위에 ${\gamma}-Al_2O_3$ 층을 형성하였다. ${\gamma}-Al_2O_3$막 성장시 공정의 초기 상태에서 발생하는 $N_2O$ 가스에 의한 Si 기판의 식각을 $Al_2O_3$ 예비층을 이용함으로써 방지할 수 있었다. $Al_2O_3$ 예비층이 초박막 ${\gamma}-Al_2O_3$의 표면의 형태를 개선하는데 많은 효과가 있었다.

• 한국재료학회지
• /
• 제18권10호
• /
• pp.558-563
• /
• 2008

TiAlN films were deposited on WC-5Co substrates with different buffer layers by D.C. magnetron sputtering. The films were evaluated by microstructural observations and measuring of preferred orientation, hardness value, and adhesion force. As a process variable, various buffer layers were used such as TiAlN single layer, TiAlN/TiAl, TiAlN/TiN and TiAlN/CrN. TiAlN coating layer showed columnar structures which grew up at a right angle to the substrates. The thickness of the TiAlN coating layer was about $1.8{\mu}m$, which was formed for 200 minutes at $300^{\circ}$. XRD analysis showed that the preferred orientation of TiAlN layer with TiN buffer layer was (111) and (200), and the specimens of TiAlN/TiAl, TiAlN/CrN, TiAlN single layer have preferred orientation of (111), respectively. TiAlN single layer and TiAlN/TiAl showed good adhesion properties, showing an over 80N adhesion force, while TiAlN/TiN film showed approximately 13N and the TiAlN/CrN was the worst case, in which the layer was destroyed because of high internal residual stress. The value of micro vickers hardness of the TiAlN single layer, TiAlN/TiAl and TiAlN/TiN layers were 2711, 2548 and 2461 Hv, respectively.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
• /
• pp.260-260
• /
• 2016

최근 고화질 및 대용량 영상의 등장으로 메모리 디바이스에 대한 연구가 활발하다. 메모리 디바이스의 oxide 층은 tunnel layer, trap layer와 blocking layer로 나누어지며, tunnel layer와 trap layer 사이 계면의 상태는 메모리 특성에 큰 영향을 준다. 한편, AlOx는 메모리 디바이스의 tunnel layer에 주로 적용되는 물질로서, AlOx를 형성하는 방법에는 진공공정을 이용하여 증착하는 방법과 알루미늄을 산화시켜 형성하는 방법이 있다. 그 중, 진공공정 방법인 RF 스퍼터를 이용하는 방법은 증착시 sputtering으로 인하여 표면에 손상을 주게 되어, 산화시켜 형성한 AlOx에 비해 막질이 좋지 않다는 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 우수한 막질의 메모리 디바이스를 제작하기 위하여 산화시켜 형성한 AlOx를 tunnel layer로 적용시킨 MOSCAP을 제작하여 메모리 특성을 평가하였다. 제작된 소자는 n-Si (1-20 ohm-cm) 기판을 사용하였다. Tunnel layer는 e-beam evaporator를 이용하여 Al을 5 nm 두께로 증착하고 퍼니스를 이용하여 O2 분위기에서 $300^{\circ}C$의 온도로 1시간 동안 산화시켜 AlOx을 형성하였으며, 비교군으로 RF 스퍼터를 이용하여 AlOx를 10 nm 두께로 증착한 소자를 같이 제작하였다. 순차적으로, trap layer와 blocking layer는 RF 스퍼터를 이용하여 각각 HfOx 30 nm와 SiOx 30 nm를 증착하였다. 마지막으로 전극 물질로는 Al을 e-beam evaporator를 이용하여 150 nm 두께로 증착하였다. 제작된 소자에서 메모리 측정을 한 결과, 같은 크기의 윈도우를 비교하였을 때 산화시킨 AlOx를 tunnel layer로 적용한 MOSCAP에서 더 적은 전압으로도 program 동작이 나타나는 것을 확인하였다. 또한 내구성을 확인하기 위해 program/erase를 103회 반복하여 endurance를 측정한 결과, 스퍼터로 증착한 AlOx를 적용한 MOSCAP에서는 24 %의 메모리 윈도우 감소가 일어난 반면에, 산화시킨 AlOx를 적용한 MOSCAP에서는 메모리 윈도우 감소가 5 % 미만으로 일어났다. 결과적으로 산화시킨 AlOx를 메모리소자의 tunnel layer로 적용한 MOSCAP에서 더 뛰어난 내구성을 나타냈으며, 추후 최적의 oxide 두께와 열처리 조건을 통해 더 뛰어난 메모리 특성을 가지는 메모리 디바이스 제작이 가능할 것으로 기대된다.

• 한국결정성장학회지
• /
• 제30권1호
• /
• pp.1-6
• /
• 2020

본 연구에서는 패턴화된 사파이어 기판 위에 HVPE(Hydride Vapor Phase Epitaxy System) 법에 의해 50 nm 두께의 AlN thin film을 증착한 뒤, 에피층 구조가 MO CVD에서 성장되었다. AlN 버퍼층 박막의 표면형상이 SEM, AFM에 의해서, 에피층 구조의 GaN 박막의 결정성은 X-선 rocking curve에 의해 분석되었다. 패턴화된 사파이어 기판 위에 증착된 GaN 박막은, 사파이어 기판 위에 증착된 GaN 박막의 경우보다 XRD 피크 세기가 다소 높은 결과를 나타냈다. AFM 표면 형상에서 사파이어 기판 위에 AlN 박막이 증착된 경우, GaN 에피층 박막의 p-side 쪽의 v-pit 밀도가 상대적으로 낮았으며, 결함밀도가 낮게 관찰되었다. 또한, AlN 버퍼층이 증착된 에피층 구조는 AlN 박막이 없는 에피층의 광출력에 비해 높은 값을 나타냈다.

• Journal of Welding and Joining
• /
• 제15권3호
• /
• pp.128-135
• /
• 1997

Reaction diffusion and formation of $Ni_3Al$phase with $L1_2$ structure have been studied in temperature range of 1432K to 1573K using the diffusion couple of (Ni-40, 5at%Al)/(Ni-14, 1at%Al) and (Ni-49, 2at%Al)/ (Nickel). The layer growth of Ni$_{3}$Al pyhase in the annealed diffusion couple was measured by optical microscope and electron probe microanalyzer (EPMA). The layer growth of $Ni_3Al$phase in diffusion zone obeyed the parabolic law without any indication of grain boundary effects. The layer growth of $Ni_3Al$phase in temperature range of 1423K to 1573K was mainly controlled by the volume diffusion mechanism. The rate of layer growth of $Ni_3Al$phase was found to be colsely related to the composition of intermetallic compound NiAl phase. The activation energy for layer growth of $Ni_3Al$phase was calculated to be 127kJ/mol.

• 한국재료학회지
• /
• 제12권9호
• /
• pp.718-723
• /
• 2002

$Ti_{1-x}$ $Al_{ x}$N thin films as barrier layer for memory devices application were deposited by reactive magnetron sputtering. The crystallinity, micro-structure, oxidation resistance and oxidation mechanism of films were investigated as a function of Al content. Lattice parameter and grain size of thin films were decreased with increasing the Al content Oxidation of the film with higher Al content is slow and then, total oxide thickness is thinner than that of lower Al content film. Oxide layer formed on the surface is AlTiNO layer. Oxidation of $Ti_{1-x}$ /$Al_{x}$ N barrier layer is diffusion limited process and thickness of oxide layer with oxidation time increased with a parabolic law. The activation energy of oxygen diffusion, Ea and diffusion coefficient, D of $Ti_{0.74}$ /X$0.74_{0.26}$N film is 2.1eV and $10^{-16}$ ~$10^{-15}$ $\textrm{cm}^2$/s, respectively. $_Ti{1-x}$ /$Al_{x}$ XN barrier layer showed good oxidation resistance.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
• /
• pp.132-132
• /
• 2011

The sheet resistance (Rs) of undoped GaN films on AlN/c-plane sapphire substrate was investigated in which the AlN films were grown by R. F. magetron sputtering method. The Rs was strongly dependent on the AlN layer thickness and semi-insulating behavior was observed. To clarify the effect of crystalline property on Rs, the crystal structure of the GaN films has been studied using x-ray scattering and transmission electron microscopy. A compressive strain was introduced by the presence of AlN nucleation layer (NL) and was gradually relaxed as increasing AlN NL thickness. This relaxation produced more threading dislocations (TD) of edge-type. Moreover, the surface morphology of the GaN film was changed at thicker AlN layer condition, which was originated by the crossover from planar to island grains of AlN. Thus, rough surface might produce more dislocations. The edge and mixed dislocations propagating from the interface between the GaN film and the AlN buffer layer affected the electric resistance of GaN film.

• 한국표면공학회지
• /
• 제50권5호
• /
• pp.339-344
• /
• 2017

Highly corrosion resistance performance of CrAlSiN coatings were obtained by applying ultrathin $Al_2O_3$ thin films using atomic layer deposition (ALD) method. CrAlSiN coatings were prepared on Cr adhesion layer/SUS304 substrates by a hybrid coating system of arc ion plating and high power impulse magnetron sputtering (HiPIMS) method. And, ultrathin $Al_2O_3$ passivation layer was deposited on the CrAlSiN/Cr adhesion layer/SUS304 sample to protect CrAlSiN coatings by encapsulating the whole surface defects of coating using ALD. Here, the high-angle annular dark-field scanning transmission electron microscopy (HAADF-STEM) and energy dispersive X-ray spectrometry (EDX) analysis revealed that the ALD $Al_2O_3$ thin films uniformly covered the inner and outer surface of CrAlSiN coatings. Also, the potentiodynamic and potentiostatic polarization test revealed that the corrosion protection properties of CrAlSiN coatings/Cr/SUS304 sample was greatly improved by ALD encapsulation with 50 nm-thick $Al_2O_3$ thin films, which implies that ALD-$Al_2O_3$ passivation layer can be used as an effect barrier layer of corrosion.

• 한국결정성장학회지
• /
• 제27권6호
• /
• pp.282-288
• /
• 2017

본 논문에서는 광전 음극 이미지 센서로 사용될 수 있는 광소자용 재료로 III-V 족 화합물 반도체인 GaAs/AlGaAs 다층 구조를 LPE(Liquid Phase Epitaxy) 방법에 의해 성장하였다. n형 GaAs 기판 위에 수십 nm의 GaAs 완충층을 형성 한 후 Zn가 도핑된 p-AlGaAs 에칭 정지 층(etching stop layer)과 Zn가 도핑된 p-GaAs 층 그리고 Zn가 도핑된 p-AlGaAs 층을 성장하였다. 성장된 시료의 특성을 조사하기 위하여 주사전자현미경(SEM)과 이차이온질량분석기(SIMS) 그리고 홀(Hall) 측정 장치 등을 이용하여 GaAs/AlGaAs 다층 구조를 분석하였다. 그 결과 $1.25mm{\times}25mm$의 성장 기판에서 거울면(mirror surface)을 가지는 p-AlGaAs/p-GaAs/p-AlGaAs 다층 구조를 확인할 수 있었으며, Al 조성은 80 %로 측정 되었다. 또한 p-GaAs층의 캐리어 농도는 $8{\times}10^{18}/cm^2$ 범위까지 조절할 수 있음을 확인하였다. 이 결과로부터 LPE 방법에 의해 성장된 p-AlGaAs/p-GaAs/AlGaAs 다층 구조는 광전 음극 이미지 센서의 소자로서 이용될 수 있을 것으로 기대한다.