• Journal of the Semiconductor & Display Technology
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• v.8 no.2
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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.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.60 no.2
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• pp.313-319
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• 2022

AlGaN/GaN based HfO₂ MOSHEMT (metal oxide semiconductor high electron transistor) with different gate recess depth was simulate to demonstrate a successful normally-off operation of the transistor. Three types of the HEMT structures including a conventional HEMT, a gate-recessed HEMT with 3 nm thick AlGaN layer, and MIS-HEMT without AlGaN layer in the gate region. The conventional HEMT showed a normally-on characteristics with a drain current of 0.35 A at V_G = 0 V and V_DS = 15 V. The recessed HEMT with 3 nm AlGaN layer exhibited a decreased drain current of 0.15 A under the same bias condition due to the decrease of electron concentration in 2DEG (2-dimensional electron gas) channel. For the last HEMT structure, distinctive normally- off behavior of the transistor was observed, and the turn-on voltage was shifted to 0 V.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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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.

• Proceedings of the Korea Crystallographic Association Conference
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• 2002.11a
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• pp.42-43
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• 2002

반도체 디바이스의 발전은 높은 직접화 및 동작 속도를 추구하고 있으며, 이를 위해서 MOSFET의 scale down시 발생되는 문제를 해결해야만 한다. 특히, Channel이 짧아짐으로써 발생하는 device의 열화현상으로 동작전압의 조절이 어려워 짐을 해결해야만 하며, gate oxide 두께를 줄임으로써 억제할 수 있다고 알려져 왔다. 현재, gate oxide으로 사용되고 있는 SiO2박막은 비정질로써 ～8.7 eV의 높은 band gap과 Si기판 위에서 성장이 용이하며 안정하다는 장점이 있으나, 두께가 1.6 nm 이하로 얇아질 경우 전자의 direct Tunneling에 의한 leakage current 증가와 gate impurity인 Boron의 channel로의 확산, 그리고 poly Si gate의 depletion effect[1,2] 등의 문제점으로 더 이상 사용할 수 없게 된다. 2001년 ITRS에 의하면 ASIC제품의 경우 2004년부터 0.9～l.4 nm 이하의 EOT가 요구된다고 발표하였다. 따라서, gate oxide의 물리적인 두께를 증가시켜 전자의 Tunneling을 억제하는 동시에 유전막에 걸리는 capacitance를 크게 할 수 있다는 측면에서 high-k 재료를 적용하기 위한 연구가 진행되고 있다[3]. High-k 재료로 가능성 있는 절연체들로는 A1₂O₃, Y₂O₃, CeO₂, Ta₂O, TiO₂, HfO₂, ZrO₂,STO 그리고 BST등이 있으며, 이들 재료 중 gate oxide에 적용하기 위해 크게 두 가지 측면에서 고려해야 하는데, 첫째, Si과 열역학적으로 안정하여 후속 열처리 공정에서 계면층 형성을 배제하여야 하며 둘째, 일반적으로 high-k 재료들은 유전상수에 반비례하는 band gap을 갖는 것으로 알려줘 있는데 이 Barrier Height에 지수적으로 의존하는 leakage current때문에 절연체의 band gap이 낮아서는 안 된다는 점이다. 최근 20이상의 유전상수와 ～5 eV 이상의 Band Gap을 가지며 Si기판과 열역학적으로 안정한 ZrO₂[4], HfiO₂[5]가 관심을 끌고 있다. HfO₂은 ～30의 고유전상수, ～5.7 eV의 높은 band gap, 실리콘 기판과의 열역학적 안전성 그리고 poly-Si와 호환성등의 장점으로 최근 많이 연구가 진행되고 있다. 또한, Hf은 SiO₂를 환원시켜 HfO₂가 될 수 있으며, 다른 silicide와 다르게 Hf silicide는 쉽게 산화될 수 있는 점이 보고되고 있다.

• Journal of Sensor Science and Technology
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• v.29 no.4
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• pp.266-269
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• 2020

In this study, we investigated the effect of a sulfur passivation (S-passivation) process step on the electrical properties of surface-channel In_0.7Ga_0.3As quantum-well (QW) metal-oxide-semiconductor field-effect transistors (MOSFETs) with S/D regrowth contacts. We fabricated long-channel In_0.7Ga_0.3As QW MOSFETs with and without (NH₄)₂S treatment and then deposited 1/4 nm of Al₂O₃/HfO₂ through atomic layer deposition. The devices with S-passivation exhibited lower values of subthreshold swing (74 mV/decade) and drain-induced barrier lowering (19 mV/V) than the devices without S-passivation. A conductance method was applied, and a low value of interface trap density D_it (2.83×10¹² cm^-2eV^-1) was obtained for the devices with S-passivation. Based on these results, interface traps between InGaAs and high-κ are other defect sources that need to be considered in future studies to improve III-V microsensor sensing platforms.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2009.06a
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• pp.73-73
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• 2009

트렌지스터의 채널 길이가 줄어듦에 따라 절연층으로 쓰이는 $SiO_2$의 두께는 얇아져야 한다. 이에 따라 얇아진 절연층에서 터널링이 발생하여 누설전류가 증가하게 되어 소자의 오동작을 유발한다. 절연층에서의 터널링을 줄여주기 위해서는 High-K와 같은 유전율이 높은 물질을 이용하여 절연층의 두께를 높여주어야 한다. 최근에 각광 받고 있는 High-K의 대표적인 물질은 $HfO_2$, $ZrO_2$와 $Al_2O_3$등이 있다. $HfO_2$, $ZrO_2$와 $Al_2O_3$는 $SiO_2$보다 유전상 수는 높지만 밴드갭 에너지, 열역학적 안정성, 재결정 온도와 같은 특성 면에서 $SiO_2$를 완전히 대체하기는 어려운 실정이다. 최근 연구에 따르면 기존의 High-K물질에 금속을 첨가한 금속산화물의 경우 밴드갭 에너지, 열역학적 안정성, 재결정 온도의 특성이 향상되었다는 결과가 있다. 이 금속 산화물 중 $HfAlO_3$가 대표적이다. $HfAlO_3$는 유전상수 18.2, 밴드캡 에너지 6.5 eV, 재결정 온도 $900\;^{\circ}C$이고 열역학적 안전성이 개선되었다. 게이트 절연층으로 사용될 수 있는 $HfAlO_3$는 전극과 기판사이에 적층구조를 이루고 있어, 이방성 식각인 건식 식각에 대한 연구가 필요하다. 본 연구는 $BCl_3$/Ar 유도결합 플라즈마를 이용하여 $HfAlO_3$ 박막의 식각 특성을 알아보았다. RF Power 700 W, DC-bias -150 V, 공정압력 15 mTorr, 기판온도 $40\;^{\circ}C$를 기본 조건으로 하여, $BCl_3$/Ar 가스비율, RF Power, DC-bias 전압, 공정압력에 의한 식각율 조건과 마스크물질과의 선택비를 알아보았다. 플라즈마 분석은 Optical 이용하여 진행하였고, 식각 후 표면의 화학적 구조는 X-ray Photoelectron Spectroscoopy(XPS) 분석을 통하여 알아보았다.

• Korean Journal of Mineralogy and Petrology
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• v.36 no.3
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• pp.185-197
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• 2023

The Gubong Au-Ag deposit consists of eight lens-shaped quartz veins. These veins have filled fractures along fault zones within Precambrian metasedimentary rock. This has been one of the largest deposits in Korea, and is geologically a mix of orogenic-type and intrusion-related types. Korea Mining Promotion Corporation drilled into a quartz vein (referred to as the No. 6 vein) with a width of 0.9 m and a grade of 27.9 g/t Au at a depth of -728 ML by drilling (No. 90-12) in the southern site of the deposit, To further investigate the potential redevelopment of the No. 6 vein, another drilling (No. 04-1) was carried out in 2004. In 2004, samples (wallrock, wallrock alteration and quartz vein) were collected from the No. 04-1 drilling core site to study the occurrence and chemical composition of Ti-bearing minerals (ilmenite, rutile). Rutile from mineralized zone at a depth of -275 ML occur minerals including K-feldspar, biotite, quartz, calcite, chlorite, pyrite in wallrock alteration zone. Ilmenite and rutile from ore vein (No. 6 vein) at a depth of -779 ML occur minerals including white mica, chlorite, apatite, zircon, quartz, calcite, pyrrhotite, pyrite in wallrock alteration zone and quartz vein. Based on mineral assemblage, rutile was formed by hydrothermal alteration (chloritization) of Ti-rich biotite in the wallrock. Chemical composition of ilmenite has maximum values of 0.09 wt.% (HfO₂), 0.39 wt.% (V₂O₃) and 0.54 wt.% (BaO). Comparing the chemical composition of rutile at a depth -275 ML and -779 ML, Rutile at a depth of -779 ML is higher contents (WO₃, FeO and BaO) than rutile at a depth of -275 ML. The substitutions of rutile at a depth of -275 ML and -779 ML are as followed : rutile at a depth of -275 ML Ba²⁺ + Al³⁺ + Hf⁴⁺ + (Nb⁵⁺, Ta⁵⁺) ↔ 3Ti⁴⁺ + Fe²⁺, 2V⁴⁺ + (W⁵⁺, Ta⁵⁺, Nb⁵⁺) ↔ 2Ti⁴⁺ + Al³⁺ + (Fe²⁺, Ba²⁺), Al³⁺ + V⁴⁺+ (Nb⁵⁺, Ta⁵⁺) ↔ 2Ti⁴⁺ + 2Fe²⁺, rutile at a depth of -779 ML 2 (Fe²⁺, Ba²⁺) + Al³⁺ + (W⁵⁺, Nb⁵⁺, Ta⁵⁺) ↔ 2Ti⁴⁺ + (V⁴⁺, Hf⁴⁺), Fe²⁺ + Al³⁺ + Hf ⁴⁺ + (W⁵⁺, Nb⁵⁺, Ta⁵⁺) ↔ 2Ti⁴⁺ + V⁴⁺ + Ba²⁺, respectively. Based on these data and chemical composition of rutiles from orogenic-type deposits, rutiles from Gubong deposit was formed in a relatively oxidizing environment than the rutile from orogenictype deposits (Unsan deposit, Kori Kollo deposit, Big Bell deposit, Meguma gold-bearing quartz vein).

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2009.11a
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• pp.158-158
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• 2009

This paper focuses on improving organic thin film transistor (OTFT) characteristics by controlling the self-organization of pentacene molecules with an alignable high-dielectric-constant film. The process, based on the growth of pentacene film through high-vacuum sublimation, is a method of self-organization using ion-beam (IB) bombardment of the $HfO_2/Al_2O_3$ surface used as the gate dielectric layer. X-ray photoelectron spectroscopy indicates that the IB raises the rate of the structural anisotropy of the $HfO_2/Al_2O_3$film, and X-ray diffraction patterns show the possibility of increasing the anisotropy to create the self-organization of pentacene molecules in the first polarized monolayer. An effective mobility of $2.3{\times}10^{-3}cm^2V^{-1}s^{-1}$ was achieved, which is significantly different from that of pentacene films that are not aligned. The proposed OTFT devices with an ultrathin $HfO_2$ structure as the gate dielectric layer were operated at a gate voltage lower than 5 V.

• Economic and Environmental Geology
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• v.42 no.3
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• pp.195-206
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• 2009

We investigated natural background and enrichment characteristics and predicted geochemical disaster for stream sediments in the Hamyang-Sancheong area. Stream sediments samples were collected 95 ea in study area. The stream sediments were well known that had not possibility of contamination effect and represented drainage basins. We got the major and hazardous elements concentrations by XRF, ICP-AES and NAA analysis methods. Acid decomposition for the ICP-AES has been used $HClO_4$ and HF with $200^{\circ}C$ heating at 1st and after that $HClO_4$ HF and HCl with $200^{\circ}C$ heating at 2nd stage. We could know the characteristics that concentration of Cu and Co decreased when concentration of $SiO_2$ increased in correlation analysis. The enrichment factor of the stream sediments was below 2 in study area. This result indicated that study area belonged to moderate enrichment. The stream sediments of Hamyang area were enriched in order of Pb>Th>Cr>V>Co>Cu and those of Sancheong area were enriched in order of Pb>Th>Cr>Co>V>Cu. The enrichment factor(E.F.) of the Pb, Cr, Co and V was similar between Hamyang and Sancheong area. The enrichment factor of the Th was higher in Hamyang area and that of the Cu was higher in Sancheong area. The enrichment factor of the Pb was highly enriched in all study area than earth crust mean. But we could know that study area was not exposed to the pollution of the Pb through the tolerable level.

• Journal of the Korean Chemical Society
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• v.40 no.4
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• pp.219-228
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• 1996

An ab initio molecular orbital method has been applied to investigation of molecular properties and equilibrium geometries for hexahydroxybenzene triscarbonate (C9O9) and its analogous cyclic compounds (C9S9, C9O6S3, C9O3S6). In these works, the optimized geometry of each compound has been obtained at HF and MP2 levels. These results have shown that the optimized geometries of these compounds prefer D3h planar structure to C3v bowl structure. Calculations of harmonic vibrational frequencies have been also carried out at HF/3-21G* level to analyze normal modes of these compounds. Bonding characters of these compounds are studied by Mulliken and natural populations obtained at HF/6-31G* level. We have also studied the structures and the populations of C6O6 and C6S6 at HF and MP2 levels which are obtained by pyrolyses of C9O9 and analogous compounds. In addition, the single point calculations have been performed to predict the approximate energy barrier for pyrolysis of each compound.