• 한국재료학회지
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• 제33권11호
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• pp.482-490
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• 2023

The purpose of this study was to analyze microstructural changes and evaluate the mechanical properties of TWIP steel subjected to variations in heat treatment, in order to identify optimal process conditions for enhancing the performance of TWIP steel. For this purpose, a homogenization heat treatment was conducted at 1,200 ℃ for 2 h, followed by hot rolling at temperature exceeding 1,100 ℃ and cold rolling. Annealing heat treatment is achieved using a muffle furnace in the range of 600 ℃ to 1,000 ℃. The microstructure characterization was performed with an optical microscope and X-ray diffraction. Mechanical properties are evaluated using micro Vickers hardness, tensile test, and ECO index (UTS × Elongation). The specimens annealed at 900 ℃ and 1,000 ℃ experienced a significant decrease in hardness and strength due to decarburization. Consequently, the decarburization phenomenon is closely related to the heat treatment process and mechanical properties of TWIP steel, and the effect of the microstructure change during annealing heat treatment.

• KIEE International Transactions on Electrophysics and Applications
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• 제3C권2호
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• pp.55-58
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• 2003

This paper examines the electrical characteristic of single oxide layer due to various diffusion conditions, substrate orientations, substrate resistivity and gas atmosphere in a diffusion furnace. The oxide quality was examined through the capacitance-voltage characteristic due to the annealing time after oxidation process, and the capacitance-voltage characteristics of the single oxide layer by will be described via semiconductor device simulation.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.210.1-210.1
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• 2015

최근 산화물 반도체에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 비정질 산화물 반도체인 In-Ga-Zn-O (IGZO)는 기존의 비정질 실리콘에 비해 공정 단가가 낮으며 넓은 밴드 갭으로 인한 투명성을 가지고 있고, 저온 공정이 가능하여 다양한 기판에 적용이 가능하다. 반도체의 공정 과정에서 열처리는 소자의 특성 개선을 위해 필요하다. 일반적인 열처리 방법으로 furnace 열처리 방식이 주로 이용된다. 그러나 furnace 열처리는 시간이 오래 걸리며 일반적으로 고온에서 이루어지기 때문에 최근 연구되고 있는 유리나 플라스틱, 종이 기판을 이용한 소자의 경우 기판이 손상을 받는 단점이 있다. 이러한 단점들을 극복하기 위하여 저온 공정인 마이크로웨이브를 이용한 열처리 방식이 제안되었다. 마이크로웨이브 열처리 기술은 소자에 에너지를 직접적으로 전달하기 때문에 기존의 다른 열처리 방식들과 비교하여 에너지 전달 효율이 높다. 또한 짧은 공정 시간으로 공정 단가를 절감하고 대량생산이 가능한 장점을 가지고 있으며, 저온의 열처리로 기판의 손상이 없기 때문에 기판의 종류에 국한되지 않은 공정이 가능할 수 있을 것으로 기대된다. 따라서 본 연구에서는 마이크로웨이브 열처리가 소자의 전기적 특성 개선에 미치는 영향을 확인하였다. 제작된 IGZO 박막트렌지스터는 p-type bulk silicon 위에 thermal SiO2 산화막이 100 nm 형성된 기판을 사용하였다. RCA 클리닝을 진행한 후 RF sputter를 사용하여 In-Ga-Zn-O (1:1:1)을 70 nm 증착하였다. 이후에 Photo-lithography 공정을 통하여 active 영역을 형성하였고, 전기적 특성 평가가 용이한 junctionless 트랜지스터 구조로 제작하였다. 후속 열처리 방식으로 마이크로웨이브 열처리를 1000 W에서 2분간 실시하였다. 그리고 기존 열처리 방식과의 비교를 위해 furnace를 이용하여 N2 가스 분위기에서 $600^{\circ}C$의 온도로 30분 동안 열처리를 실시하였다. 그 결과, 마이크로웨이브 열처리를 한 소자의 경우 기존의 furnace 열처리 소자와 비교하여 우수한 전기적 특성을 나타내는 것을 확인하였다. 따라서, 마이크로웨이브를 이용한 열처리 공정은 향후 저온 공정을 요구하는 소자 공정에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.347.2-347.2
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• 2014

최근, 비정질 산화물 반도체 thin film transistor (TFT)는 수소화된 비정질 실리콘 TFT와 비교하여 높은 이동도와 큰 on/off 전류비, 낮은 구동 전압을 가짐으로써 빠른 속도가 요구되는 차세대 투명 디스플레이의 TFT로 많은 연구가 진행되고 있다. 한편, 기존의 Thin-Film-Transistor 제작 시 우수한 박막을 얻기 위해서는 $500^{\circ}C$ 이상의 높은 열처리 온도가 필수적이며 이는 유리 기판과 플라스틱 기판에 적용하는 것이 적합하지 않고 높은 온도에서 수 시간 동안 열처리를 수행해야 하므로 공정 시간 및 비용이 증가하게 된다는 단점이 있다. 이러한 점을 극복하기 위해 본 연구에서는 간단하고, 낮은 제조비용과 대면적의 박막 증착이 가능한 용액공정을 통하여 박막 트랜지스터를 제작하였으며 thermal 열처리와 microwave 열처리 방식에 따른 전기적 특성을 비교 및 분석하고 각 열처리 방식의 열처리 온도 및 조건을 최적화하였다. P-type bulk silicon 위에 산화막이 100 nm 형성된 기판에 spin coater을 이용하여 Al-Zn-Sn-O 박막을 형성하였다. 그리고, baking 과정으로 $180^{\circ}C$의 온도에서 10분 동안의 열처리를 실시하였다. 연속해서 Photolithography 공정과 BOE (30:1) 습식 식각 과정을 이용해 활성화 영역을 형성하여 소자를 제작하였다. 제작 된 소자는 Junctionless TFT 구조이며, 프로브 탐침을 증착 된 채널층 표면에 직접 접촉시켜 소스와 드레인 역할을 대체하여 동작시킬 수 있어 전기적 특성을 간단하고 간략화 된 공정과정으로 분석할 수 있는 장점이 있다. 열처리 조건으로는 thermal 열처리의 경우, furnace를 이용하여 $500^{\circ}C$에서 30분 동안 N2 가스 분위기에서 열처리를 실시하였고, microwave 열처리는 microwave 장비를 이용하여 각각 400 W, 600 W, 800 W, 1000 W로 15분 동안 실시하였다. 그 결과, furnace를 이용하여 열처리한 소자와 비교하여 microwave를 통해 열처리한 소자에서 subthreshold swing (SS), threshold voltage (Vth), mobility 등이 비슷한 특성을 내는 것을 확인하였다. 따라서, microwave 열처리 공정은 향후 저온 공정을 요구하는 MOSFET 제작 시의 훌륭한 대안으로 사용 될 것으로 기대된다.

• 한국진공학회지
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• 제14권3호
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• pp.165-170
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• 2005

의료용 임플랜트의 혈액적합성 개선을 위하여 박막코팅에 대한 관심이 증대하고 있다. 특히 diamond-like carbon(DLC)과 titanium nitride(TiN) 박막은 우수한 화학, 물리적 성질은 물론 생체적합 특성까지 갖추고 있다. 따라서 이들 박막의 혈액 적합성과 물리적 특성과의 관개를 연구하기 위하여 박막표면의 모폴로지 및 젖음성과 fibrinogen흡착 특성을 비교 분석하였다. 혈액응고 원인이 되는 fibrinogen의 흡착량은 DLC보다 TiN의 경우가 적어, 보다 우수한 특성을 보였으며, 이것은 TiN박막 표면의 높은 친수성으로 인한 것으로 판단된다. 박막표면의 fibrinogen 흡착을 줄이기 위해 플라즈마 처리 및 노(爐) 열처리를 각각 수행하였다. 산소 플라즈마 및 열처리를 하였을 경우 DLC 박막은 큰 효과가 없는 반면 TiN 박막의 경우 fibrinogen 흡착량이 크게 줄어 보다 개선된 결과를 보였다.

• 전자공학회논문지
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• 제52권11호
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• pp.29-35
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• 2015

다결정 실리콘으로 구성된 금속-반도체-금속(MSM) 구조의 광검출기의 광 응답 특성을 개선시키기 위해 중수소를 사용한 후속 공정을 행하였다. 다결정 실리콘 내 중수소 결합 형성 방법에 따른 광검출기의 특성 변화를 전기적 측정을 통해 비교하였다. 광검출기는 Schottky 접합 특성을 갖기 위해 Al/Ti 전극 금속이 사용되었다. 본 연구에서는 광 흡수 영역인 다결정 실리콘 내에 중수소 결합을 형성시켜 다결정 실리콘 내에 존재하는 결함을 효과적으로 passivation하여 결함밀도를 감소시키고자 한다. 후속 중수소 공정으로는 열처리 확산 방법과 이온 주입 방법을 각각 사용하였다. 중수소 열처리 확산 방법을 통해서 중수소는 다결정 실리콘의 표면 근처에 대부분 존재하였다. 다결정 실리콘의 표면은 광 흡수가 일어나는 부분이므로 중수소의 결합을 통해 광 응답 특성이 개선됨을 확인하였다. 중수소 이온 주입 방법을 통해서는 중수소를 다결정 실리콘 내부로 쉽게 분포시킬 수 있지만 다결정 실리콘 표면 근처에 결함을 만들 수 있어 광 응답 특성을 저하시키는 원인이 되었다.

• 한국재료학회지
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• 제24권4호
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• pp.194-200
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• 2014

Metallic Cr film coatings of $1.2{\mu}m$ thickness were prepared by DC magnetron sputter deposition method on c-plane sapphire substrates. The thin Cr films were ammoniated during horizontal furnace thermal annealing for 10-240 min in $NH_3$ gas flow conditions between 400 and $900^{\circ}C$. After annealing, changes in the crystal phase and chemical constituents of the films were characterized using X-ray diffraction (XRD) and energy dispersive X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) surface analysis. Nitridation of the metallic Cr films begins at $500^{\circ}C$ and with further increases in annealing temperature not only chromium nitrides ($Cr_2N$ and CrN) but also chromium oxide ($Cr_2O_3$) was detected. The oxygen in the films originated from contamination during the film formation. With further increase of temperature above $800^{\circ}C$, the nitrogen species were sufficiently supplied to the film's surface and transformed to the single-phase of CrN. However, the CrN phase was only available in a very small process window owing to the oxygen contamination during the sputter deposition. From the XPS analysis, the atomic concentration of oxygen in the as-deposited film was about 40 at% and decreased to the value of 15 at% with increase in annealing temperature up to $900^{\circ}C$, while the nitrogen concentration was increased to 42 at%.

• 한국재료학회지
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• 제27권2호
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• pp.94-99
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• 2017

Dinickel-silicide $(Ni_2Si)/glass$ was employed as a counter electrode for a dye-sensitized solar cell (DSSC) device. $Ni_2Si$ was formed by rapid thermal annealing (RTA) at $700^{\circ}C$ for 15 seconds of a 50 nm-Ni/50 nm-Si/glass structure. For comparison, $Ni_2Si$ on quartz was also prepared through conventional electric furnace annealing (CEA) at $800^{\circ}C$ for 30 minutes. XRD, XPS, and EDS line scanning of TEM were used to confirm the formation of $Ni_2Si$. TEM and CV were employed to confirm the microstructure and catalytic activity. Photovoltaic properties were examined using a solar simulator and potentiostat. XRD, XPS, and EDS line scanning results showed that both CEA and RTA successfully led to tne formation of nano $thick-Ni_2Si$ phase. The catalytic activity of $CEA-Ni_2Si$ and $RTA-Ni_2Si$ with respect to Pt were 68 % and 56 %. Energy conversion efficiencies (ECEs) of DSSCs with $CEA-Ni_2Si$ and $RTA-Ni_2Si$catalysts were 3.66 % and 3.16 %, respectively. Our results imply that nano-thick $Ni_2Si$ may be used to replace Pt as a reduction catalytic layer for a DSSCs. Moreover, we show that nano-thick $Ni_2Si$ can be made available on a low-cost glass substrate via the RTA process.

• 한국재료학회지
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• 제12권5호
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• pp.382-386
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• 2002

We studied growth and characterization of $SrBi_2Ta_2O_9$ (SBT) thin films fabricated by low temperature process under vacuum and/or oxygen ambient. A metal organic decomposition (MOD) method based on a spin-on technique and annealing process using a rapid thermal annealing (RTA) method was used to prepare the SBT films. The crystallinity of a ferroelectric phase of SBT thin films is related to the oxygen partial pressure during RTA process. Under an oxygen partial pressure higher than 30 Torr, the crystallization temperature inducing the ferroelectric SBT phase can be lowered to $650^{\circ}C$. Those films annealed at $650^{\circ}C$ in vacuum and oxygen ambient showed good ferroelectric properties, that is, the memory window of 0.5~0.9 V at applied voltage of 3~7 V and the leakage current density of 1.80{\times}10^{-8}$ A/$\textrm{cm}^2$ at an applied voltage of 5V. In comparison with the SBT thin films prepared at 80$0^{\circ}C$ in $O_2$ ambient by furnace annealing process, the SBT thin films prepared at $650^{\circ}C$ in vacuum and oxygen ambient using the RTA process showed a good crystallization and electrical properties which would be able to apply to the virtul device fabrication precess.

• 한국소성가공학회:학술대회논문집
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• 한국소성가공학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.350-353
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• 2009

In the present study, the effect of initial microstructure, cold reduction ratio, and annealing temperature on the spherodization rate of SK85 high carbon steel sheet was investigated. High carbon steel sheet fabricated by POSCO was soaked at $800^{\circ}C$ for 2 hr in a box furnace and then treated at $570^{\circ}C$ for 5 min in a salt bath furnace followed by water quenching to obtain a fine pearlite structure. Cold rolling was conducted on the sheets of fine pearlite by reduction ratios of 20, 30, and 40% and heat treatment for spheroidization was carried out at 600 and $720^{\circ}C$ for the various time intervals from 0.1 to 32 hrs. Area fraction of spheroidized cementite was measured with an image analyzer as a function of cold reduction ratios and duration times.