• Journal of the Korean institute of surface engineering
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• v.42 no.3
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• pp.133-138
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• 2009

Effects of bipolar pulse driving frequency between 50 kHz and 250 kHz on the discharge shapes were analyzed by measuring plasma characteristics by OES (Optical Emission Spectroscopy) and Langmuir probe. Plasma characteristics were modeled by a simple electric field analysis and fluid plasma modeling. Discharge shapes by a continuous dc and bipolar pulsed dc were different as a dome-type and a vertical column-type at the cathode. From OES, the intensity of 811.5 nm wavelength, the one of the main peaks of Ar, decreased to about 43% from a continuous dc to 100 kHz. For increasing from 100 kHz to 250 kHz, the intensity of 811.5 nm wavelength also decreased by 46%. The electron density decreased by 74% and the electron temperature increased by 36% at the specific position due to the smaller and denser discharge shape for increasing pulse frequency. Through the numerical analysis, the negative glow shape of a continuous dc were similar to the electric potential distribution by FEM (Finite Element Method). For the bipolar pulsed dc, we found that the electron temperature increased to maximum 10 eV due to the voltage spikes by the fast electron acceleration generated in pre-sheath. This may induce the electrons and ions from plasma to increase the energetic substrate bombardment for the dense thin film growth.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.232-232
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• 1999

교류형 플라즈마 방전 표시기(AC Plasma Display Panel, AC PDP)에 사용되는 플라즈마는 그 부피가 너무 작아서 플라즈마에 변화를 일으키지 않고 그 물성을 관측하기란 쉬운일이 아니다. 그래서 주로 PDP 내의 물성을 관측하는 데 시뮬레이션에 의존하게 된다. 그 물성중에 PDP내의 전계 분포에 대한 정보는 방전의 형성 및 소멸에 대한 많은 단서를 제공하고 있다. 특히 AC PDP의 경우, 유전체에 형성되는 벽적하(wall charge)가 방전의 형성 및 PDP 구동에 중요한 역할을 하는데, 이는 PDP 내의 전계 분포를 살펴봄으로써 대략 예측할 수 있다. 본 연구에서는 시뮬레이션에 의존하지 않고, 직접 레이저 유도 형광법을 이용하여 AC PDP 내의 전계를 측정하였다. 방전 가스인 헬륨(He)의 에너지 준위는 전계의 크기에 따라 에너지 준위가 변화하여, Rydberg(n$\geq$8) 준위가 여러 개의 준위로 나누어지는 현상이 일어나는데, 이를 Stack 효과라고 한다. 따라서 전계의 세기가 커짐에 따라서 각 준위와 준위 사이 값(splitting)이 커지는데, 이를 이용하면 전계를 측정할 수 있다. 즉, 헬륨 원자를 여기시키는 레이저 파장을 변화시키면서 관측되는 레이저 유도 형광 신호를 관측하면, 준위의 splitting을 관측할 수 있다. 본 연구에서는 PDP 내의 전계의 시간적 변화를 관측하였다. 50%, 40kHz의 구형파를 PDP의 두 전극에 가하였을 때, 플라즈마가 켜진 상태뿐만 아니라 플라즈마가 꺼진 후에도 전계에 의한 Splitting 신호가 관측이 되었는데, 전계로 환산하였을 때, 그 값은 대략 수 kV/cm의 값을 갖았는데, 이는 wall charge에 의한 값으로 사료된다.결과로 생각되어진다.플라즈마의 강도값을 입력하여 플라즈마의 radiation을 검출하고, 스퍼터링 공정중 실질적인 in-situ 정보로 이용하였다. PEM을 통하여 In/Sn의 플라즈마 강도변화를 조사하였다. 초기 In/Sn의 플라즈마 강도(intensity)는 강도를 100하여, 산소를 주입한 결과, plasma intensity가 35 줄어들었고, 이때 우수한 ITO 박막을 얻을 수 있었다. Pulsed DC power를 사용하여 아크 현상을 방지하였다. PET 상에 coating 된 ITO 박막의 표면저항과 광투과도는 4-point prove와 spectrophotometer를 이용하여 분석하였고, AES로 박막의 두께에 따른 성분비를 확인하였다. ITO 박막의 광투과도는 산소의 유량과 sputter 된 In/Sn ion의 plasma emission peak에 따라 72%-92%까지 변화하였으며, 저항은 37$\Omega$/$\square$ 이상을 나타내었다. 박막의 Sn/In atomic ratio는 0.12, O/In의 비율은 In2O3의 화학양론적 비율인 1.5보다 작은 1.3을 나타내었다.로 보인다.하면 수평축과 수직축의 분산 장벽의 비에 따라 cluster의 두께비가 달라지는 성장을 볼 수 있었고, 한 축 방향으로의 팔 넓이는 fcc(100) 표면의 경우 동일한 Ed+Ep값에 대응하는 팔 넓이와 거의 동일한 결과가 나타나는 것을 볼 수 있다. 따라서 이러한 비대칭적인 모양을 가지는 성장의 경우도 cluster 밀도, cluster 모양, cluster의 양 축 방향 길이 비, 양 축 방향의 평균 팔 넓이로부터 각 축 방향의 분산 장벽을 얻어낼 수 있을 것으로 보인다. 기대할 수 있는 여러

• Journal of the Korean institute of surface engineering
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• v.45 no.3
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• pp.123-129
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• 2012

Nanocrystalline CrN coatings were fabricated by DC and ICP (inductively coupled plasma) assisted magnetron sputtering techniques. The effect of ICP power, ranging from 0 to 500 W, on coating microstructure, preferred orientation mechanical properties were systematically investigated with HR-XRD, SEM, AFM and nanoindentation. The results show that ICP power has an significant influence on coating microstructure and mechanical properties of CrN coatings. With the increasing of ICP power, coating microstructure evolves from the columnar structure of DC process to a highly dense one. Grain size of CrN coatings were decreased from 11.7 nm to 6.6 nm with increase of ICP power. The maximum nanohardness of 23.0 GPa was obtained for the coatings deposited at ICP power of 500 W. Preferred orientation in CrN coatings also vary with ICP power, exerting an effective influence on film nanohardness.

• Journal of the Korean institute of surface engineering
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• v.55 no.2
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• pp.70-76
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• 2022

In this paper, we compared the properties of the chromium nitride (CrN) films prepared by inductively coupled plasma magnetron sputtering (ICPMS). As a comparison, CrN film prepared by a direct current magnetron sputtering (dcMS) is also studied. The crystal structure, surface and cross-sectional microstructure and composite properties of the as-deposited CrN films are compared by x-ray diffraction, field emission scanning electron microscopy, nanoindentation tester and corrosion resistance tester, respectively. It is found that the as-deposited CrN films by ICPMS grew preferentially on (200) plane when compared with that by dcMS on (111) plane. As a result, the films deposited by ICPMS have a very compact microstructure with high hardness: the nanoindentation hardness reached 19.8 GPa and 13.5 GPa by dcMS, respectively. Besides, the residual stress of CrN films prepared by ICPMS is also relatively large. After measuring the corrosion resistance, the corrosion current of films prepared by ICPMS was three order of magnitude smaller than that of CrN films deposited by dcMS.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.20 no.3
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• pp.54-62
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• 2016

Micro plasma thruster (${\mu}PT$) was studied experimentally with a dual-stage micro-hollow cathode discharge (MHCD) plasma. Electrostatic-like acceleration exhibiting more directional and elongated exhaust plume was achieved by a dual layer MHCD at the total input power less than 10 W with argon flow rate of 40 sccm. V-I characteristic indicated that there was an optimal regime for dual-stage operation where the acceleration voltage across the second stage remained constant. Estimated exhaust plume length showed a similar trend to the analytic estimate of exhaust velocity which scales with an acceleration voltage. ${\mu}PT$ with multiple holes exhibited similar performance with single-hole thruster indicating that higher power loading is possible owing to decreased power through each hole. Boltzmann plot of atomic argon spectral lines showed average electron excitation temperature of about 2.6 eV (~30,170 K) in the exhaust plume.

• Journal of the Korean Magnetics Society
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• v.13 no.1
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• pp.29-35
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• 2003

Anisotropic Sr-ferrites were prepared by the spark plasma sintering process (SPS). The Ferrite particles were oriented and densified during sintering process, and the anisotropic ferrites were manufactured at low sintering temperature and a remarkable short time processing by SPS method. It was showed that the anisotropy of ferrite particles at the specimen outer side was more higher than that at the specimen center, and it seems possible that the orientation of ferrite particles was related to DC current. Magnetic and physical properties of sintered Sr-ferrites are Br = 3.15 kG, iHc : 2.67 kOe, and density : 5.033 g/cm$^3$ when the samples were sintered for 8 minutes at 106$0^{\circ}C$.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.70-70
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• 2017

TSV(through silicon via)는 긴 종횡비를 갖는 패턴에 Cu, Ta, Ti을 높은 conformality를 갖도록 증착하는 공정이다. Magnetron cathode의 자석 배열 설계는 target 물질 종류에 따라서 multitrack, water drop type등이 있으며 target과 substrate 사이의 공간에 플라즈마를 형성시켜서 기판에 이온 입사량을 늘린 후 기판 바이어스를 이용하여 이온 충돌, re-sputtering을 통한 재증착 과정을 통해 치밀한 금속 박막을 연속적으로 형성할 수 있도록 하는 것이 목적이다. 또한 sputter가 사용되고 있는 분야에 효율을 증대시키고, 증착되는 막의 품질향상을 위해 UBMS를 사용하고 있으며, 산업에 사용되어 지는 300 mm wafer용 시스템은 제작비가 약 10억 원 정도 소요되며 다양한 테스트를 진행하기 위해선 많은 비용이 소요된다. 따라서 비용과 소요시간을 줄여 다양한 테스트를 위해 소규모 플라즈마 시스템을 설계하게 되었다. 61 l/sec 터보 분자 펌프와 다이아프램 펌프를 기초로한 TMP station에 2.75 인치 CF flange가 장착된 6 way cross를 main 챔버로 활용하고, 작은 size의 unbalanced magnetron cathode를 제작, 장착한 다음 6 way cross 주변에 전자석을 적절히 배치하여 300 mm wafer system에서와 동일한 물리적 현상을 테스트 할 수 있도록 하였다. Fig1. (a) UBMS system의 사진을 나타내었고, (b)에는 6 way cross 내부에 발생된 플라즈마의 형상을 나타내었다. 전원 장치는 Advanced Energy사의 MDX-1.5K DC power supply를 사용하였고, 방전 전압 - 전류 관계의 가스 압력에 따른 plasma 현상과 magnetron 배율에 따른 plasma 현상 그리고 전자석에 의한 영향을 주로 관찰 하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.54.2-54.2
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• 2011

야금학적 정련 공정 중 슬래그 처리, 일방향 응고, 플라즈마-전자기유도용해 공정을 적용한 태양전지용 실리콘 제조 기술에 관한 연구를 수행하였다. 원소재인 금속급 실리콘을 제조하기 위해원재료로 규석, 코크스(Cokes), 숯, 그리고 우드칩(Wood chip)을 사용하였으며, 150kW급 DC 아크로(Arc furnace)를 이용하여 순도 99.8% 금속급 실리콘을 제조하였다. 제조된 용융 상태의 금속급 실리콘은 슬래그와 반응시켜 불순물을 제거하였다. SiO2-CaO-CaF2 계의 슬래그를 이용하였으며, 금속급 실리콘과 슬래그의 질량비 및 반응 시간에 따른 실리콘 불순물 특성을 평가하였다. 이후 고액 계면이 제어 가능한 일방향 응고 장치를 이용하여 금속불순물을 제거하였다. 고액상태의 온도 조건 및 응고 시간에 따른 불순물 농도 변화를 평가하였으며, 순도 6N급의 실리콘을 제조하였다. 마지막 공정으로 스팀 플라즈마 토치와 냉도가니가 적용된 전자기 유도 용해장치를 이용하여 붕소와 인을 제거하였다. 플라즈마 토치 가스로는 아르곤, 스팀, 수소를 이용하였다. 붕소와 인의 제거율은 각각 94%와 96%를 달성하였으며, 최종 순도 6N급의 실리콘을 제조하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.169.1-169.1
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• 2013

산업 및 기술의 발전에 의해 많은 신소재들이 개발되고 있다. 그 중에서 SiC는 고온재료, LED, 반도체 등의 우주선 표면재료, 핵융합로 구조재료, 고온 씰, 히터 등 여러 산업분야에서 관심을 가지면서 다양한 가스를 이용한 합성법이 개발되어 있다. 최근에는 분말의 형태 및 크기를 용도에 맞게 개발해서 사용하고 있는 상황이다. 그런데 각 합성법에 따른 합성원리에 대해서는 여러 가지 주장이 있다. 그 중에서 몇 가지 합성법에 대해서 고찰하고 합성의 원리를 추론한다. 그리고 그 중의 한 가지인 CH3SiCl3 가스를 이용한 SiC 나노분말 합성과 SiC의 결정성장 과정에서 나타나는 whisker의 형성을 확인했다. 정교한 SiC 분말합성은 일반적으로 sol-gel, 플라즈마(DC, AC 및 ICP 등) 등을 이용한 방법이 개발되어 있다. 이와 같이 정교한 SiC 나노분말 등은 실리콘 유기 화합물 중합체(trichloromethylsilane, polycarbosilane 등)의 열분해를 통해 합성 할 수 있으며, 열분해 는 약 1,000{\sim}1,500^{\circ}C의 온도 영역에서 일어난다. 이 과정에서 고분자의 열분해 및 재결합 이 동반되고 부산물로서 HCl, CH4 등의 유해가스를 같이 생성한다. 합성된 SiC 나노분말은 전형적인 ${\beta}-SiC$로 XRD의 관찰결과 (111), (220), (311)의 방향성을 갖는 것을 확인했으며 평균입자의 크기는 약 30 nm 정도다.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 2005.06a
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• pp.1236-1239
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• 2005

Aligned carbon nanotubes(CNTs) array were synthesized using DC plasma-enhanced chemical vapor deposition. Silicon substrate Ni-coated of 5nm thickness were pretreated by $NH_3$ gas with a flow rate of 180sccm, for 10min. CNTs were grown on the pretreated substrates at $30%\;C_2H_2:NH_3$ flow ratios for 10min. Carbon nanotubes with diameters from 60 to 80 nanometers and lengths about 2.7 micrometers were obtained. Vertical alignment of carbon nanotubes were observed by FESEM.