• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.218-218
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• 2010

기존의 비휘발성 메모리 소자는 터널 절연막으로 $SiO_2$ 단일 절연막을 이용하였다. 그러나 소자의 축소화와 함께 비휘발성 메모리 소자의 동작 전압을 낮추기 위해서 $SiO_2$ 단일 절연막의 두께도 감소 시켜야만 하였다. 하지만 $SiO_2$ 단일 절연막의 두께 감소에 따라, 메모리의 동작 횟수와 데이터 보존 시간의 감소등의 문제점들로 인해 기술적인 한계점에 이르렀다. 이러한 문제점들을 해결하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있는 가운데, 최근 high-k 물질을 기반으로 하는 Tunnel Barrier Engineered (TEB) 기술이 주목 받고 있다. TBE 기술이란, 터널 절연막을 위해 서로 다른 유전율을 갖는 유전체를 적층함으로써 쓰기/지우기 속도의 향상과 함께, 물리적인 두께 증가로 인한 데이터 보존 시간을 향상 시킬 수 있는 기술이다. 따라서, 본 연구에서는 적층된 터널 절연막에 이용되는 $HfO_2$를 FGA (Forming Gas Annealing)와 RTA (Rapid Thermal Annealing) 공정에 의한 열처리 효과를 알아보기 위해, 온도에 따른 전기적인 특성을 MIS-Capacitor 제작을 통하여 분석하였다. 이를 위해 먼저 Si 기판 위에 $SiO_2$를 약 3 nm 성장시킨 후, $HfO_2$를 Atomic Layer Deposition (ALD) 방법으로 약 8 nm를 증착 하였고, Aluminum을 약 150 nm 증착 하여 게이트 전극으로 이용하였다. 이를 C-V와 I-V 특성을 이용하여 분석함으로 써, 열처리 공정을 통한 $HfO_2$의 터널 절연막 특성이 향상됨을 확인 하였다. 특히, $450^{\circ}C$ $H_2/N_2$(98%/2%) 분위기에서 진행한 FGA 공정은 $HfO_2$의 전하 트랩핑 현상을 줄일 뿐 만 아니라, 낮은 전계에서는 낮은 누설 전류를, 높은 전계에서는 높은 터널링 전류가 흐르는 것을 확인 하였다. 이와 같은 전압에 대한 터널링 전류의 민감도의 향상은 비휘발성 메모리 소자의 쓰기/지우기 특성을 개선할 수 있음을 의미한다. 반면 $N_2$ 분위기에서 실시한 RTA 공정에서는, 전하 트랩핑 현상은 감소 하였지만 FGA 공정 후 보다는 전하 트랩핑 현상이 더 크게 나타났다. 따라서, 적층된 터널 절연막은 적절한 열처리 공정을 통하여 비휘발성 메모리 소자의 성능을 향상 시킬 수 있음이 기대된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.129-129
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• 2010

적외선 검출소자(Infrared Photodetector)는 근적외선에서 원적외선 영역에 이르는 광범위한 파장 범위의 적외선을 이용하는 기기로서 대상물이 방사하는 적외선 영역의 에너지를 흡수하여 이를 영상화할 수 있는 장비이다. 적외선 관련 기술은 2차 세계대전 기간에 태동하였으며, 현재에는 원거리 감지기술 등과 접목되면서 그 활용 분야가 다양해지고 있다. 특히 능동형 정밀 타격무기를 비롯한 감시 정찰 장비 및 지능형 전투 장비 시스템 등에 대한 요구를 바탕으로 보다 정밀하고 신속한 표적 감지 및 정보처리 기술에 관한 연구가 선진국을 통해서 활발히 진행되고 있다. 기존의 Bolometer 형식의 열 감지 소자는 반응 속도가 느리고 측정 감도가 낮은 단점이 있으며, MCT(HgCdTe)를 이용한 적외선 검출기의 경우 높은 기계적 결함과 77K 저온에서 동작해야하기 때문에 발생하는 추가 비용 등이 문제점으로 지적되고 있다[1]. 이에 반해 화합물 반도체 자기조립 양자점(self-assembled quantum dot)을 이용한 적외선 수광소자는 양자점이 가지는 불연속적인 내부 에너지 준위로 인하여, 높은 내부 양자 효율과 온도 안정성을 기대할 수 있으며, 고성능, 고속처리, 저소비전력 및 저소음의 실현이 가능하다. 본 연구에서는 적층 InAs/InGaAs dot-in-a-well 구조를 유기금속화학기상증착법을 이용하여 성장하고 이를 소자에 응용하였다. 균일한 적층 양자점의 성장을 위해서 원자현미경(atomic force microscopy)을 이용하여, 각 층의 양자점의 크기와 밀도를 관찰하였고, photoluminescence (PL)를 이용하여 발광특성을 연구하였다. 각 층간의 GaAs space layer의 두께와 온도 조절 과정을 조절함으로써 균일한 적층 양자점 구조를 얻을 수 있었다. 이를 이용하여 양자점의 전도대 내부의 에너지 준위간 천이(intersubband transition)를 이용하는 n-type GaAs/intrinsic InAs 양자점/n-type GaAs 구조의 양자점 적외선수광소자 구조를 성장하였다. 이 과정에서 상부 n-type GaAs의 성장 온도가 600도 이상이 되는 경우 발광효율이 급격히 감소하고, 암전류가 크게 증가하는 것을 관찰하였다. 이는 InAs 양자점과 주변 GaAs 간의 열에 의한 상호 확산에 의하여 양자점의 전자 구속 효과를 저해하는 것으로 설명된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.397-397
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• 2010

Bone is considered as hierarchically organized biocomposites of organic (collagen) and inorganic (hydroxyapatite) materials. The precise structural dependence between hydroxyapatite (HAp, $Ca_{10}(PO_4)_6(OH)_2)$ crystals and collagen fibril is critical to unique characteristics of bone. To meet those conditions and obtain optimal properties, it is essential to understand and control the initial growth mechanisms of hydroxyapatite at the molecular level, such as other nano-structured materials. In this study, collagen fibrils were prepared by adsorbing native type I collagen molecules onto hydrophobic surface. Hydrophobicity was introduced on the Si wafer surface by using PECVD (plasma enhanced chemical vapor deposition) method and cyclohexane as a precursor. Biomimetic nucleation and growth of HAp on the self-assembled collagen nanofibrils were occurred through incubation of the sample in SBF (simulated body fluid). Chemical and morphological evolution of HAp nanocrystals was investigated by surface-sensitive analytical techniques such as ToF-SIMS (Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry) and AFM (Atomic Force Microscopy) in the early growth stages (< 24 hrs). The very initial stages (< 12 hrs) of mineralization could be clearly demonstrated by ToF-SIMS chemical mapping of surface. In addition to ToF-SIMS and AFM measurement, scanning electron microscopy, energy dispersive spectroscopy and X-ray diffraction analysis were conducted to characterize the HAp layer in the late stages. This study is of great importance in the growth of real bone-like materials with a structure analogous to that of natural bones and the development of biomimetic nanomaterials.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.262.2-262.2
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• 2013

ZnO는 광학적 및 전기적 성질의 여러 가지 장점 때문에 메모리, 나노발전기, 트랜지스터, 태양전지, 광탐지기 및 레이저와 같은 전자소자 및 광소자로 여러 분야에서 다양하게 사용되고 있다. Al이 도핑된 ZnO 나노결정체를 전기화학적 증착법을 이용하여 형성하고, 형성시간의 변화에 따른 구조적 및 광학적 성질을 관찰했다. ITO로 코팅된 유리 기판에 전기화학증착법을 이용해 Al 도핑된 ZnO를 성장시켰다. Sputtering, pulsed laser vapor deposition, 화학기상증착, atomic layer epitaxy, 전자빔증발법 등으로 Al 도핑된 ZnO 나노구조를 형성할 수 있지만, 본 연구에서는 간단한 공정과정, 저온증착, 고속, 저가의 특성 등으로 경제적인 면에서 효율적인 전기화학증착법을 이용했다. 반복실험을 통하여 Al의 도핑 농도는 Zn와 Al의 비율이 98:2이 되도록, ITO 양극과 Pt 음극의 전위차가 -2.25 V가 되도록 실험조건을 고정했고, 성장시간을 각각 1분, 5분, 10분으로 변화하였다. 주사전자현미경 사진을 보면 Al 도핑된 ZnO는 성장 시간이 증가함에 따라 나노구조의 직경이 커지는 것을 알 수 있다. 광루미네센스 측정 결과는 산소 공핍의 증가로 보이는 500~600 nm대의 파장에서 나타난 피크의 위치가 에너지가 큰 쪽으로 증가했다. 위 결과로부터 성장 시간에 따른 Al 도핑된 ZnO의 구조적 및 광학적 특성변화를 관찰했고, 이 연구 결과는 Al 도핑된 ZnO 나노구조 기반 전자소자 및 광소자에 응용 가능성을 보여주고 있다.

• 대한금속재료학회지
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• 제48권12호
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• pp.1097-1102
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• 2010

Silver coated copper powders were prepared by a chemical reduction method with controlling the deposition process variables such as the feeding rate of the silver ionic solution and concentration of the reductants at room temperature. The characteristics of the products were evaluated by scanning electron microscope (SEM), X-ray diffractometer (XRD), atomic absorption spectrophotometer (AA) and a 4 probe resistivity measurement system. The optimum condition of the preparation of Ag coated Cu powders was at 0.05 M of potassium sodium tartrate and 2 ml/min of the feeding rate of the silver ionic solution. Our method successfully produced dense, uniform, and well-dispersed Ag coated Cu powder of $2{\sim}2.5{\mu}m$ witha silver layer of 100~200 nm. Additionally, we found that thespecific resistivity of the 30 wt.% Ag coated Cu powder was similar to that of pure silver, so that the composite powder could be used as an alternative electromagnetic shielding material for silver.

• 반도체디스플레이기술학회지
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• 제8권2호
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• pp.55-58
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• 2009

Density functional theory was used to investigate the adsorption and reaction of $HfCl_4$ with two hydroxyls on Si (001)-$2{\times}1$ surface in atomic layer deposition (ALD) process. We prepared a reasonable Si substrate which consisted of six inter-dimer dissociated $H_2O$ molecules and two intra-dimer dissociated $H_2O$ molecules. The $HfCl_4$must react with two hydroxyls to be a bulk-like structure. When $HfCl_4$ was adsorbed on a hydroxyl, there was energy benefit of -0.55 eV. Though there was energy loss for $HfCl_4$ to react with H of hydroxyl, thermal energy of ALD chamber would be enough to pass the energy barriers. There were five reaction pathways for $HfCl_4$ to react with two hydroxyls; inter-dimer, intra-dimer, cross-dimer, inter-row, and cross-row. Inter-row, inter-dimer and intra-dimer were relatively favorable among the five reaction pathways based on the energy difference. The electron densities between O and Hf in these three reactions were higher than the others and they had shorter Hf-O and O-O bond lengths than the other two reaction pathways.

• 한국재료학회지
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• 제29권8호
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• pp.463-468
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• 2019

The electrical and interfacial properties of $HfO_2/Al_2O_3$ and $Al_2O_3/HfO_2$ dielectrics on AlN/p-Ge interface prepared by thermal atomic layer deposition are investigated by capacitance-voltage(C-V) and current-voltage(I-V) measurements. In the C-V measurements, humps related to mid-gap states are observed when the ac frequency is below 100 kHz, revealing lower mid-gap states for the $HfO_2/Al_2O_3$ sample. Higher frequency dispersion in the inversion region is observed for the $Al_2O_3/HfO_2$ sample, indicating the presence of slow interface states A higher interface trap density calculated from the high-low frequency method is observed for the $Al_2O_3/HfO_2$ sample. The parallel conductance method, applied to the accumulation region, shows border traps at 0.3~0.32 eV for the $Al_2O_3/HfO_2$ sample, which are not observed for the $Al_2O_3/HfO_2$ sample. I-V measurements show a reduction of leakage current of about three orders of magnitude for the $HfO_2/Al_2O_3$ sample. Using the Fowler-Nordheim emission, the barrier height is calculated and found to be about 1.08 eV for the $HfO_2/Al_2O_3$ sample. Based on these results, it is suggested that $HfO_2/Al_2O_3$ is a better dielectric stack than $Al_2O_3/HfO_2$ on AlN/p-Ge interface.

• 대한금속재료학회지
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• 제49권6호
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• pp.498-504
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• 2011

We examined the microstructure and optical properties of crystallized ~30 nm-ZnO/~10 nm amorphous $TiO_2$ nano bilayered films as nano electrodes were deposited at extremely low substrate temperatures of $150-210^{\circ}C$. The bilayered films were deposited on silicon substrates with 10 cm diameters by ALD (atomic layer deposition) using DEZn (diethyl zinc(Zn(C2H5)2)) and TDMAT (tetrakis dimethyl-amid $titanium(Ti(N(CH_3)_2)_4)$ as the ZnO and $TiO_2$ precursors, respectively, and $H_2O$ as the oxidant. The microstructure, phase, and optical properties of the bilayered films were examined by FE-SEM, TEM, XRD, AES, and UV-VIS-NIR spectroscopy. FE-SEM and TEM showed that all bilayered films were deposited very uniformly and showed crystallized ZnO and amorphous $TiO_2$ layers. AES depth profiling showed that the ZnO and $TiO_2$ films had a stoichiometric composition of 1:1 and 1:2, respectively. These bilayered films have optical absorption properties in a wide range of ultraviolet wavelengths, 250-390 nm, whereas the single ZnO and $TiO_2$ films showed an absorption range of 350-380nm.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제36권2호
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• pp.125-128
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• 2023

Recently, as the process of the MOS device becomes more detailed, and the degree of integration thereof increases, many problems such as leakage current due to an increase in electron tunneling due to the thickness of SiO₂ used as a gate oxide have occurred. In order to overcome the limitation of SiO₂, many studies have been conducted on HfO₂ that has a thermodynamic stability with silicon during processing, has a higher dielectric constant than SiO₂, and has an appropriate band gap. In this study, HfO₂, which is attracting attention in various fields, was doped with Al and the change in properties according to its concentration was studied. Al-doped HfO₂ thin film was deposited using Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition (PEALD), and the structural and electrical characteristics of the fabricated MIM device were evaluated. The results of this study are expected to make an essential cornerstone in the future field of next-generation semiconductor device materials.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제27권4호
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• pp.119-125
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• 2020

1.1~2.1eV의 직접 천이형 밴드갭을 가지는 전이금속 칼코게나이드(Transition Metal Dichalcogenide, TMDC)는 빛에 대한 반응성이 크고 구조적 특징상 2차원 물질들과의 수직 이종접합구조를 형성하기 용이하다는 장점으로 차세대 광전소자와 반도체소자 물질로서 대두되고 있다. 하지만 TMDC를 얻는 공정들의 한계로 인해 고품질, 대면적의 수직이종접합구조의 형성에 어려움이 존재한다. 본 연구에서는 MOCVD 시스템을 제작하고, 단일층 TMDC 및 이들의 이종구조에 제조에 대한 연구를 수행하였다. 특히, 버블러 타입의 유기금속화합물 소스를 활용하여, 반응기 내로 유입되는 소스의 농도와 유량을 정밀하게 조절함으로써 전면적으로 균일한 박막을 얻을 수 있다. MOCVD로 MoS2, WS2 박막을 성장시키고 주사전자현미경, UV-visible spectrophotometer, Raman spectroscopy, photoluminescence 분석을 진행하여 균일한 박막을 성장시켰음을 확인하였다. 또한, MoS2 박막에 WS2 박막을 직접 성장시킴으로써 MoS2/WS2 수직 이종접합구조를 형성하였다.