• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2012년도 춘계학술발표대회
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• pp.84-84
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• 2012

소자가 고집적화 됨에 따라, 비저항이 낮고 electro migration (EM), Stress Migration (SM) 특성이 우수한 구리(Cu)를 배선재료로서 사용하고 있다. 그러나, 구리는 Si과 $SiO_2$의 내부로 확산이 빠르게 일어나, Si 소자 내부에 deep donor level을 형성하고, 누설 전류를 증가시키는 등 소자의 성능을 저하시킬 수 있는 문제점을 가지고 있다. 그러나, electroplating 을 이용하여 증착한 Cu 박막은 일반적으로 확산 방지막으로 쓰이는 TiN, TaN, 등의 물질과의 접착 (adhesion) 특성이 나쁘다. 따라서, Cu CMP 에서 증착된 Cu 박막의 벗겨지거나(peeling), EM or SM 저항성 저하 등의 배선에서의 reliability 문제를 야기하게된다. 따라서 Cu 와 접착 특성이 좋은 새로운 확산방지막 또는 adhesion layer의 필요성이 대두되고 있다. 본 연구에서는 이러한 Cu 배선에서의 접착성 문제를 해결하고자 Metal organic chemical vapor deposition (MOCVD)을 이용하여 제조한 코발트(Co) 박막을 $Cu/TaN_x$ 사이의 접착력 개선을 위한 adhesion layer로 적용하려는 시도를 하였다. Co는 비저항이 낮고, Cu 와 adhesion이 좋으며, Cu direct electroplating 이 가능하다는 장점을 가지고 있다. 하지만, 수소 분위기에서 $C_{12}H_{10}O_6(Co)_2$ (dicobalt hexacarbonyl tert-butylacetylene, CCTBA) 전구체에 의한 MOCVD Co 박막의 경우 탄소, 산소와 같은 불순물이 다량 함유되어 있어, 비저항, surface roughness 가 높아지게 된다. 따라서 구리 전착 초기에 구리의 핵 생성(nucleation)을 저해하고 핵 생성 후에도 응집(agglomeration)이 발생하여 연속적이고 얇은 구리막 형성을 방해한다. 이를 해결하기 위해, MOCVD Co 박막 증착 시 수소 반응 가스에 암모니아를 추가로 주입하여, 수소/암모니아의 분압을 1:1, 1:6, 1:10으로 변화시켜 $Co/TaN_x$ 박막의 특성을 비교 분석하였다. 각각의 수소/암모니아 분압에 따른 $Co/TaN_x$ 박막을 TEM (Transmission electron microscopy), XRD (X-ray diffraction), AES (Auger electron spectroscopy)를 통해 물성 및 조성을 분석하였고, AFM (Atomic force microscopy)를 이용하여, surface roughness를 측정하였다. 실험 결과, $Co/TaN_x$ 박막은 수소/암모니아 분압 1:6에서 90 ${\mu}{\Omega}-cm$의 낮은 비저항과 0.97 nm 의 낮은 surface roughness 를 가졌다. 뿐만 아니라, MOCVD 에 의해 증착된 Co 박막이4-6 % concentration 의 탄소 및 산소 함량을 가지는 것으로 나타났고, 24nm 크기의 trench 기판 위에 약 6nm의 $Co/TaN_x$ 박막이 매우 균일하게 형성된 것을 확인 할 수 있었다. 이러한 결과들은, 향후 $Co/TaN_x$ 박막이 Cu direct electroplating 공정이 가능한 diffusion barrier로서 성공적으로 사용될 수 있음을 보여준다.

• 대한환경공학회지
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• 제31권10호
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• pp.855-864
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• 2009

본 연구에서는 질산화 반응이 활발히 진행되고 있는 기존 하수처리장 슬러지를 이용하여 3개월 이상 농축 배양한 후에 부착 및 부유성장 상태로 적응시킨 질화균을 이용하여 독성물질에 대한 영향을 조사하였다. 본 실험의 목적은 부유 및 부착성장 질화균을 이용하여 이들의 비표면적에 따른 독성물질의 영향을 상호비교하기 위한 것이다. 이를 위하여 부유 및 부착상태의 농축 질화균의 비표면적을 다르게 하여 각각에 대한 독성물질의 영향을 조사하였다. 연구 결과 부착성장 질화균 및 부유성장 질화균의 경우 비표면적이 클수록 독성에 대한 영향을 더 많이 받는 것으로 나타났다. 부착상태와 탈착상태의 질화균을 사용한 실험에서, 독성물질에 대한 영향은 탈착상태보다 부착상태에서 독성의 영향을 적게 받았으며, Nitrosomonas의 경우에는 1.12배, Nitrobacter의 경우에는 1.09배 독성의 영향을 적게 받았다. 부유성장 질화균을 사용한 경우에는 분쇄 전보다 분쇄 후에 독성의 영향을 더 크게 받았으며, Nitrosomonas의 경우에 1.46배, Nitrobacter의 경우에 1.35배 독성의 영향을 적게 받았다. 또한, 기질에 아질산염을 주입하지 않고 실험한 결과에서도 유사한 결과를 얻었다. 부착상태와 탈착상태의 질화균을 사용한 실험에서, 독성물질에 대한 영향은 탈착상태보다 부착상태에서 독성의 영향을 적게 받았으며, Nitrosomonas의 경우에는 1.83배, Nitrobacter의 경우에는 1.78배 독성의 영향을 적게 받았다. 부유성장 질화균을 사용한 경우에는 분쇄 전보다 분쇄 후에 독성의 영향을 더 크게 받았으며, Nitrosomonas의 경우에 1.27배, Nitrobacter의 경우에 1.32배 독성의 영향을 적게 받았다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.249-249
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• 2013

Surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) is a sensitive approach to detect and to identify a variety of molecules. To enhance the Raman signal, optimization of the gap between nanostructures is quite important. One-dimensional materials such as nanowires, nanotubes, and nanograsses have great potential to be used in SERS due to their unique sizes and shape dependent characteristics. In this study we investigate a simple way to fabricate SERS substrates based on randomly grown copper oxide (CuO) nanowires. CuO nanograss is fabricated on pre-cleaned Cu foils. Cu oxidized in an ammonium ambient solution of 2.5 M NaOH and 0.1 M $(NH_4)_2S_2O_8$ at $4^{\circ}C$ for 10, 30, and 60 minutes. Then, Cu(OH)2 nanostructures are formed and dried at $180^{\circ}C$ for 2 h. With the drying process, the Cu(OH)2 nanostructure is transformed to CuO nanograss by dehydration reaction. CuO nanograss are grown randomly on Cu foil with the average length of 10 ${\mu}m$ and the average diameter of a 100 nm. CuO nanograsses are covered by Ag with various thicknesses from 10 to 30 nm using a thermal evaporator. Then, we immerse uncoated and Ag coated CuO nanowire samples of various oxidation times in a 0.001M methanol-based 4-mercaptopyridine (4-Mpy) in order to evaluate SERS enhancement. Raman shift and SERS enhancement are measured using a Raman spectrometer (Horiba, LabRAM ARAMIS Spectrometer) with the laser wavelength of 532 nm. Raman scattering is believed to be enhanced by the interaction between CuO nanograss and Ag island film. The gaps between Ag covered CuO nanograsses are diverse from <10 nm at the bottom to ~200 nm at the top of nanograsses. SERS signal are improved where the gaps are minimized to near 10s of nanometers. There are many spots that provide sufficiently narrow gap between the structures on randomly grown CuO nanograss surface. Then we may find optimal enhancement of Raman signal using the mapping data of average results. Fabrication of CuO nanograss based on a solution method is relatively simple and fast so this result can potentially provide a path toward cost effective fabrication of SERS substrate for sensing applications.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제54권3호
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• pp.394-403
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• 2016

매체 순환식 수소제조공정은 직접 고순도의 수소를 생산하는 동시에 $CO_2$ 포집 비용을 최소화할 수 있는 고효율/친환경적인 공정이다. 본 공정은 레독스 반응을 통하여 산소를 전달하고 이때 철 산화물계 산소전달입자를 이용하게 된다. 구리 산화물이 첨가된 철-구리 산화물계 산소전달입자는 반응성 향상이 보고되어 왔으나 철 산화물과 구리 산화물 간 상호작용에 대한 이해가 부족한 실정이다. 본 연구에서는 여러 기기 분석법(SEM/EDX, XRD, BET, TPR, XPS, TGA)을 통하여 철-구리 산화물계 산소전달입자의 레독스 반응성 향상을 지배하는 주요인을 연구하였다. 첨가된 구리 산화물은 철 산화물 성장 억제제 역할 뿐만 아니라 화학적 환경 변화를 일으키는 화학적 촉매제(chemical promoter) 역할도 하는 것이 발견되었다. 철-구리 산화물계 산소전달입자의 우수한 환원 반응성은 구리 산화물의 도입으로 $Fe^{2+}$ 농도 증가 및 표면 특성 변화 때문이며, 우수한 물분해 특성은 산화 과정에서 일어나는 철 산화물의 응집을 구리 산화물이 억제시킨 것으로 판단되었다.

• 한국재료학회지
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• 제2권4호
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• pp.241-247
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• 1992

본 연구에서는 $Cu-Cu_2$O의 공정반응에 의한 구리와 알루미나의 직접접합에 대하여 연구 하였다. $1.5{\times}10^{-1}$torr, $1015^{\circ}C$에서 산화시킨 후 $10_{-3}$torr, 107$5^{\circ}C$에서 접합시킨 시편의 접합력과 계면특성을 인장시험, SEM, EDS 및 XRD를 통하여 분석하였다. 3분 산화시켜 접합하면 우수한 접합강도를 보이며 산화시간이 이보다 짧거나 길면 결합력은 저하하였다. 과단은 알루미나 공정조직 계면에서 발생하였으며 파단후 $Al_2O_3$표면에는 Cu쪽에서 빠져나간 $Cu_2$O nodule의 존재하였는 바 접합력은 $Cu_2$O-A$l_2O_3$계면보다는 $Cu-Cu_2$O계면에 좌우됨을 보여주고 있다. 접합력은 접합시간에 따라 완만한 증가를 보였으며 CuA$l_2O_4$및 $CuAlO_2$의 반응생성물이 접합중 형성되었다.

• 전기화학회지
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• 제14권4호
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• pp.225-230
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• 2011

Copper indium gallium selenide (CIGS) 기반 박막 태양전지는 저렴한 제작 단가 및 다른 박막 태양전지에 비해 높은 효율을 보여 실리콘 기반 태양전지의 차세대 태양전지로 각광을 받고 있다. 구성 요소 중 buffer 층은 window 층과 absorber 층 사이의 높은 밴드 갭(band gap)을 해소 해주는 역할을 한다. 기존의 cadmium sulfide(CdS)의 인체 유해성 때문에 이를 대신할 indium sulfide(In2S3)를 이용한 buffer 층의 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 전기화학적인 방법을 통해 값싸고 간편하게 indium sulfide buffer 층을 전극 표면에 합성하는 연구를 진행하였다. Indium-Tin-Oxide(ITO) 전극표면을 sodium thiosulfate 및 indium sulfate의 혼합물 용액에 담그고 환원 전위를 인가하여 indium sulfide를 합성하였다. 크기가 다른 두 전압을 교대로 인가하여 확산 한계(diffusion limit)를 최소화 함으로써 표면에 균일한 조성을 가지는 buffer 층을 합성해 낼 수 있었다. 또한 합성 중 온도의 조절을 통해 buffer 층의 밴드 갭을 최적화 할 수 있었다. 이렇게 전기화학적으로 합성된 buffer 층은 X-선 광전자 분광법과 회절법의 분석을 통해 ${\beta}$-indium sulfide 결정구조를 가짐을 확인 하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제24권3호
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• pp.57-62
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• 2017

하이드로퀴논 환원제를 사용하는 무전해 은도금 방법으로 은(Ag)코팅 구리(Cu) 플레이크를 제조하는 공정에서 전처리 용액, 반응온도, pH, Ag 도금액 조성 및 주입속도, 펄프농도 등 여러 변수를 변화시켜가며 우수한 품질의 Ag 코팅이 형성되는 공정조건들을 확보하였다. Cu 플레이크 표면의 산화층을 제거하기 위한 효과적인 전처리 용액이 제시되었고, 낮은 반응온도, 4.34 수준의 pH값, 느린 Ag 도금액 주입속도, Ag 도금액에서 증류수 제거, 높은 펄프농도 조건에서 분리형 미세 Ag 입자들의 생성이 억제되고, Cu 표면 커버리지가 우수한 Ag 코팅층이 형성됨을 확인할 수 있었다.

• 한국재료학회지
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• 제19권2호
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• pp.73-78
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• 2009

This study investigated the dependence of the various sputtering conditions (Ar pressure: $2{\sim}10\;mTorr$, Power: $50{\sim}150\;W$) and thickness ($50{\sim}1200\;nm$) of Si thin film on the electrochemical properties, microstructural properties and the capacity fading of a Si thin film anode. A Si layer and a Ti buffer layer were deposited on Copper foil by RF-magnetron sputtering. At 10 mTorr, the 50 W sample showed the best capacity of 3323 mAh/g, while the 100 W sample showed the best capacity retention of 91.7%, also at 10 mTorr. The initial capacities and capacity retention in the samples apart from the 50W sample at 10 mTorr were enhanced as the Ar pressure and power increased. This was considered to be related to the change of the microstructure and the surface morphology by various sputtering conditions. In addition, thinner Si film anodes showed better cycling performance. This phenomenon is caused by the structural stress and peeling off of the Si layer by the high volume change of Si during the charge/discharge process.

• 대한전자공학회논문지TE
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• 제39권1호
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• pp.22-30
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• 2002

Si, SiO/sup 2/, TiN, W/sup 2/N 기판 위에 (hfac)Cu(VTMS) 유기금속 전구체로 증착된 구리 핵을 조사하였다. 증착온도가 증가함에 따라, 기판 종류에 상관없이 180。C에서 구리 핵이 클러스터링으로 성장하는 메커니즘을 관찰하였다. 또한, HF용액으로 세척한 TiN 과 SiO/sup 2/가 공존하는 기판에서 구리 핵의 선택성이 향상됨을 관찰하였다. TiN을 H/sup 2/O/sup 2/로 세척한 후 Dimethyldichlorosilane 처리했을 때 표면이 passivation됨을 확인하였다.

• Journal of Ecology and Environment
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• 제43권2호
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• pp.129-160
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• 2019

Background: Characterizing and describing soils and land use and make a suggestion for sustainable utilization of land resources in the Ethiopian Rift valley flat plain areas of Lake Chamo Sub-Basin (CSB) are essential. Objectives: To (1) characterize soils of experimental area according to World Reference Base Legend and assess the nature and extent of salinity problems; (2) characterize land use systems and their role in soil properties; and (3) identify best land use practices used for both environmental management and improve agricultural productivity. Methods: Twelve randomly collected soil samples were prepared from the above land uses into 120 composites and analyzed. Results: Organic carbon (OC) and total nitrogen (TN) were varied along different land uses and depleted from the surface soils. The soil units include Chernozems (41.67%), Kastanozems (25%), Solonchaks (16.67%), and Cambisols (16.67%). The identified land uses are annual crops (AA), perennial crops (PA), and natural forest (NF). Generally, organic carbon, total nitrogen, percentage base saturation (PBS), exchangeable (potassium, calcium, and magnesium), available phosphorus (P₂O₅), manganese, copper, and iron contents were decreased in cultivated soils. Soil salinity problem was observed in annuals. Annuals have less nutrient content compared to perennials in irrigated agriculture while it is greater in annuals under rainfed. Clay, total nitrogen, available phosphorus, and available potassium (K₂O) contents were correlated positively and highly significantly with organic carbon and electrical conductivity. Conclusion: Management practices that improve soil quality should be integrated with leguminous crops when the land is used for annual crops production.