질화철(Fe-N) 박막을 DC magenetron sputtering 방법으로 증착하였다. 스퍼터링 기체중의 질소유량비와 스퍼터링 power가 박막의 구조와 조성, 자기적 특성에 미치는 영향을 조사하였다. 증착 박막중의 질소원자 함유량은 박막의 구조, 생성상 및 자기적 특성을 결정짓는 지배적인 인자이다. 낮 은 질소 유량비에서 증착하였을 경우 박막은 질소 침입형 $\alpha$-Fe 결정구조를 갖으며, 질소원자 함유량에 비례하여 격자변형은 증가하고 포화자화값은 감소하였다. 격자변형이 어느 정도 심하게 일어 나면 주상정으로의 성장이 억제되어 평탄한 표면형상과 균일한 미세구조를 갖게되며, 자구벽의 이동이 용이하게 되어 보자력의 급격한 감소를 가져왔다. 질소유량비가 증가하여 박막내의 질소함유량이 15 at.%가 되면 격자정수 d(110)이 5% 증가하게 되며 이때 $Fe_{2-3}N$ 상으로의 상변화가 일어나 포화 자화값은 급격히 감소한다.
Ti-Si-N coating layers were codeposited on silicon wafer substrates by a DC reactive magnetron sputtering technique using separate titanium and silicon targets in $N_2$/Ar gas mixtures. The oxidation behavior of Ti-Si-N coating layers containing 4.0 at.%, 10.0 at.%, and 27.3 at.% Si was investigated at temperatures ranging from 600 to $960^{\circ}C$. The coating layers containing 4.0 at.% Si became fast oxidized from $600^{\circ}C$ while the coating layers containing 10.0 at.% Si had oxidation resistance up to $800^{\circ}C$. It was concluded that an increase in Si content to a level of 10.0 at.% led to the formation of finer TiN grains and a uniformly distributed amorphous Si3N4 phase along grain boundaries, which acted as efficient diffusion barriers against oxidation. However, the coating layers containing 27.3 at.% Si showed relatively low oxidation resistance compared with those containing 10.0 at.% Si. This phenomenon would be explained by the existence of free Si which was not nitrified in the coating layers containing 27.3 at.% Si.
Various thicknesses of Al-doped ZnO (AZO) films were deposited on glass substrate using pulsed dc magnetron sputtering with a cylindrical target designed for large-area high-speed deposition. The structural, electrical, and optical properties of the films of various thicknesses were characterized. All deposited AZO films have (0002) preferred orientation with the c-axis perpendicular to the substrate. Crystal quality and surface morphology of the films changed according to the film thickness. The samples with higher surface roughness exhibited lower Hall mobility. Analysis of the measured data of the optical band gap and the carrier concentration revealed that there were no changes for all the film thicknesses. The optical transmittances were more than 85% regardless of film thickness within the visible wavelength region. The lowest resistivity, $4.13\times10^{-4}\Omega{\cdot}cm^{-1}$ was found in 750 nm films with an electron mobility $(\mu)$ of $10.6 cm^2V^{-1} s^{-1}$ and a carrier concentration (n) of $1.42\times10^{21} cm^{-3}$.
Ir-Re thin films with Ti interlayer were deposited onto the tungsten carbide substrate by ion beam assisted DC magnetron sputtering. The Ir-Re films were prepared with targets of having two atomic percent of 7:3 and 5:5. The microstructure and surface analysis of the specimen were conducted by using SEM, XRD and AFM. Mechanical properties such as hardness and adhesion strength of Ir-Re thin film also were examined. The interlayer of pure titanium was formed with 100 nm thickness. The film growth of Ir-30at.%Re was faster than that of Ir-50at.%Re in the same deposition conditions. Ir-Re thin films consisted of dense and columnar structure irrespective of the different target compositions. The values of hardness and adhesion strength of Ir-30at.%Re thin film coated on WC substrate were higher than those of Ir-50at.%Re thin film.
HiPIMS(High Power Impulse Magnetron Sputtering)를 이용하여 탄소 박막을 증착하였다. 파워, 압력, 바이어스 전압, duty cycle에 따른 탄소 박막의 특성과 미세조직을 조사하였다. HiPIMS 파워가 증가할수록 증착 두께는 증가하였으며 표면이 거칠어지는 경향을 보였다. 압력의 증가 또한 표면이 거칠어지는 경향을 보였으나 증착 두께는 압력에 비례하지 않았다. 바이어스 전압이 증가함에 따라 조도가 나빠졌고 증착 두께는 증가하다가 임계 바이어스 전압부터는 감소하는 경향을 보였다. 듀티 사이클의 변화는 아크 발생과 같은 문제를 유발했으며 이는 챔버 구조나 타겟의 크기 등에 영향을 받는다. XPS로 $sp^2/sp^3$ 분율을 확인하였으며 $sp^2/sp^3$ 분율이 DC 스퍼터링의 경우보다 HiPIMS의 경우가 더 큰 것을 확인하였다.
특정 광 파장 영역대역에서 광 반사율을 갖는 다층 박막을 DC펄스 스퍼터링 공정으로 제작하기 위하여 공정변수가 다층 박막의 광학 특성에 미치는 영향이 연구되었다. 다층 박막 필름을 제작하기위한 시뮬레이션이 이루어졌으며, DC펄스 스퍼터링 공정을 이용한 저 굴절률의 $SiO_2$와 고 굴절률의 $TiO_2$ 박막의 광학 특성에 미치는 공정 변수 파라미터가 연구되었다. DC펄스 스퍼터링 파워 2kW, 아르곤 가스 200sccm(standard cubic centimeter per minute)기준조건에서 산소가스 비율 12% 범위에서 제작한 $SiO_2$박막은 굴절률 1.46이었고 산소가스 1% 비율에서 제작한 $TiO_2$박막은 굴절률 2.27이었다. 이들 박막으로 구성된 고 굴절률 박막/저 굴절률 박막/고 굴절률 박막의 3층 다층 박막 구조의 광학설계 시뮬레이션 결과와 측정된 광 반사율 특성결과는 파장 대역에 걸쳐 유사한 경향이 있는 것으로 측정되었다. 근적외선 780nm에서 1200nm파장 대역 영역에서 광 반사율 45%이상의 성능을 갖는 다층 박막 필름을 제작할 수 있었고 근적외선 차단 기능 박막으로 사용될 것으로 기대된다.
본 연구에서는 DC 마그네트론 스퍼터링을 이용해 MgO 단결정 기판 위에 성장된 Ag/CoFeB 박막의 스퍼터링 조건에 따른 박막 미세구조의 변화를 연구하였다. Ag 박막의 결정성 및 표면 거칠기는 인가전력(sputtering power) 및 증착온도의 변화에 따라 증착온도가 증가하는 경우 (200) 방향의 결정성이 향상되는 것을 확인하였으며, 인가전력이 증가되는 경우 표면 거칠기가 감소하는 것을 확인하였다. 또한 고분해능 TEM(transmission electron microscopy) 및 XRR(X-ray reflectivity) 측정을 통해 MgO 기판 위 Ag층의 켜쌓기 성장 및 MgO 기판과 Ag층 사이에 산화층에 해당하는 계면층이 존재하는 것을 알 수 있었으며, 증착온도의 증가에 따른 Ag의 섬상구조 형성 및 intermixing 효과에 의한 Ag/CoFeB 계면층의 변화 및 자기적 특성의 변화를 연구하였다.
We have fabricated thin films using the DC/RF magnetron sputtering of 74wt%Ni-l8wt%Cr-4wt%Al-4wt%Cu alloy target and studied the effect of the process parameters on the electrical properties for low TCR(Temperature Coefficient of Resistance) films. In sputtering process, pressure, power and substrate temperature, are varied as controllable parameter. The films are annealed to 400$^{\circ}C$ in air and nitrogen atmosphere. The sheet resistance, TCR of the films increases with increasing annealing temperature. It abruptly increased as annealing temperature increased over 300$^{\circ}C$ in air atmosphere. From XRD, it is found that these results are due to the existence of NiO on film surface formed by annealing. As a results of them, TCR can be controlled by variation of sputter process parameter and annealing of thin film.
Recently, Silicon Germanium (SiGe) alloys have been received considerable attention for their great potentials in advanced electronic and optoelectronic devices. Especially, microcrystalline SiGe is a good channel material for thin film transistor due to its advantages such as narrow and variable band gap and process compatibility with Si based integrated circuits. In this work, microcrystalline silicon-germanium films (${\mu}c$-SiGe) were deposited by DC/RF magnetron co-sputtering method using Si and Ge target on Corning glass substrates. The film composition was controlled by changing DC and RF powers applied to each target. The substrate temperatures were changed from $100^{\circ}C$ to $450^{\circ}C$. The microstructure of the thin films was analyzed by x-ray diffraction (XRD) and Raman spectroscopy. The analysis results showed that the crystallinity of the films enhances with increasing Ge mole fraction. Also, crystallization temperature was reduced to $300^{\circ}C$ with $H_2$ dilution. Hall measurements indicated that the electrical properties were improved by Ge alloying.
한국정보디스플레이학회 2008년도 International Meeting on Information Display
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pp.254-257
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2008
We have investigated the effect of source/drain electrode deposition method on a performance of top gate structured ZnO TFT performance. TFT using S/D of ITO film, consisted of bi-layer which deposited by ion beam assisted sputtering at the initial stage then deposited by DC magnetron sputtering, showed better performance compared to that using S/D of ITO deposited by just DC magnetron sputtering. Two ITO films exhibited different grain shapes and these resulted in different etching properties. We also suspect that charge trapping on the glass substrate (back channel) during the ITO film deposition may influence the characteristics of top gate structured ZnO TFT.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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