• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.284-284
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• 2011

Ion sensitive field effect transistor (ISFET)는 용액 중의 각종 이온 농도를 측정하는 반도체 이온 센서이다. ISFET는 작은 소자 크기, 견고한 구조, 즉각적인 반응속도, 기존의 CMOS공정과 호환이 가능하다는 장점이 있다. ISFET의 기본 구조는 기존의 metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET)에서 고안되었으며, ISFET는 기존의 MOSFET의 게이트 전극 부분이 기준전극과 전해질로 대체되어진 구조를 가지고 있다. ISFET소자의 pH 감지 메커니즘은 감지막의 표면에서 pH용액의 수소이온이 막의 표면에 속박되어 표면전위의 변화를 유발하는 것에 기인한다. 그 결과, 수소이온의 농도에 따라 ISFET의 문턱전압의 변화를 일으키게 되고 드레인 전류의 양 또한 달라지게 된다. 한편, ISFET의 좋은 pH감지특성과 높은 출력특성을 얻기 위하여 high-k물질들이 감지막으로써 지속적으로 연구되어져 왔다. 그 중 Al2O3와 HfO2는 높은 유전상수와 좋은 pH 감지능력으로 인하여 많은 연구가 이루어져온 물질이다. 하지만 HfO2는 높은 유전상수를 갖음에도 불구하고 화학용액에 대한 non-ideal 효과에 취약하다는 보고가 있다. 반면에 Al2O3의 유전상수는 HfO2보다 작지만 화학용액으로 인한 손상에 대하여 강한 immunity가 있는 재료이다. 본 연구에서는, 이러한 각각의 high-k 물질들의 단점을 보안하기 위하여 SiO2/HfO2/Al2O3(OHA) 적층막을 이용한 ISFET pH 센서를 제작하였으며 SOI 기판에서 구현되었다. SOI기판에서 OHA 적층막을 이용한 ISFET 제작이 이루어짐에 따라서 소자의 signal to noise 비율을 증대 시킬것으로 기대된다. 실제로 SOI-ISFET와 같이 제작된 SOI-MOSFET는 1.8${\times}$1010의 높은 on/off 전류 비율을을 보였으며 65 mV/dec의 subthreshold swing 값을 갖음으로써, 우수한 전기적 특성을 보이는 ISFET가 제작이 되었음을 확인 하였다. OHA 감지 적층막의 각 층은 양호한 계면상태, 높은 출력특성, 화학용액에 대한non-ideal 효과에 강한 immunity을 위하여 적층되었다. 결론적으로 SOI과 OHA 적층감지막을 이용하여 우수한 pH 감지 특성을 보이는 pH 센서가 제작되었다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제25권2호
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• pp.125-128
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• 2012

We fabricated the electrolyte-insulator-semiconductor (EIS) devices with various high-k sensing membranes to realize a high quality pH sensor. The sensing properties of each high-k dielectric material were compared with those of conventional $SiO_2$ (O) and $SiO_2/Si_3N_4$ (ON) membranes. As a result, the high-k sensing membranes demonstrated better sensitivity and stability than the O and ON membranes. Especially, the $SiO_2/HfO_2$ (OH) stacked layer showed a high sensitivity and the $SiO_2/Al_2O_3$ (OA) stacked layer exhibited an excellent chemical stability. In conclusion, the high-k sensing membranes are expected to have excellent operating characteristics in terms of sensitivity and chemical stability for the biosensor application.

• 한국세라믹학회지
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• 제41권7호
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• pp.528-533
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• 2004

입자크기가 20∼700nm인 구형 실리카입자의 자연침강 혹은 원심분리법으로 제조한 주형체에 탄화규소 전구체 polymethyl-silane (PMS) 혹은 polycarbosilane (PCS) 고분자 용액을 함침한다음, 가교 및 1000∼140$0^{\circ}C$ 열분해하고 마지막으로 불산 (HF)으로 실리카를 식각하여 84∼658nm 기공이 3차원으로 정렬된 메크로다공성(macroporous) 탄화규소 세라믹과 불규칙적인 15∼65nm 기공을 가진 메조다공성(mesoporous) 탄화규소 세라믹을 제조하였다. 전자는 112nm 실리카 입자 주형체를 사용하여 140$0^{\circ}C$로 처리했을 때, 표면적 584.64$m^2$g$^{-1}$을 나타낸 반면, 후자는 20-30nm 실리카 주형체를 사용하여 100$0^{\circ}C$로 처리하였을때, 최대의 표면적 619.4$m^2$g$^{-1}$를 나타내었다, 이와 같이 사용된 실리카 입자, 고분자 전구체, 그리고 열처리 조건에 따른 기공특성을 SEM. TEM 및 BET으로 분석 설명하였다.

• 한국세라믹학회지
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• 제46권6호
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• pp.685-688
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• 2009

Surface Texturing is very important process for high cell efficiency in crystalline silicon solar cell. Anisotropic texturing with an alkali etchant was known not to be able to produce uniform surface morphology in multi-crystalline silicon (mc-Si), because of its different etching rate with random crystal orientation. In order to reduce surface reflectance of mc-Si wafer, the general etching tendency was studied with HF/HN$O_3$/De-ionized Water acidic solution. And the surface structures of textured mc-Si in various HF/HN$O_3$ ratios were compared. The surface morphology and reflectance of textured silicon wafers were measured by FE-SEM and UVvisible spectrophotometer, respectively. We obtained average reflectance of $16{\sim}19$% for wavelength between 400 nm and 900 nm depending on different etching conditions.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제8권2호
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• pp.101-106
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• 2017

$Li_2SiO_3$ was used as a coating material to improve the electrochemical performance of $Li[Ni_{0.8}Co_{0.15}Al_{0.05}]O_2$. $Li_2SiO_3$ is not only a stable oxide but also an ionic conductor and can, therefore, facilitate the movement of lithium ions at the cathode/electrolyte interface. The surface of the $Li_2SiO_3$-coated $Li[Ni_{0.8}Co_{0.15}Al_{0.05}]O_2$ was covered with island-type $Li_2SiO_3$ particles, and the coating process did not affect the structural integrity of the $Li[Ni_{0.8}Co_{0.15}Al_{0.05}]O_2$ powder. The $Li_2SiO_3$ coating improved the discharge capacity and rate capability; moreover, the $Li_2SiO_3$-coated electrodes showed reduced impedance values. The surface of the lithium-ion battery cathode is typically attacked by the HF-containing electrolyte, which forms an undesired surface layer that hinders the movement of lithium ions and electrons. However, the $Li_2SiO_3$ coating layer can prevent the undesired side reactions between the cathode surface and the electrolyte, thus enhancing the rate capability and discharge capacity. The thermal stability of $Li[Ni_{0.8}Co_{0.15}Al_{0.05}]O_2$ was also improved by the $Li_2SiO_3$ coating.

• 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.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.262-262
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• 2016

최근 고해상도 디스플레이가 주목받으면서 기존 비정질 실리콘(a-Si)을 대체할 수 있는 재료에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. a-Si의 경우 간단한 공정 과정, 적은 생산비용, 대면적화가 가능하다는 장점이 있지만 전자 이동도가 매우 낮은 단점이 있다. 반면, 산화물 반도체는 비정질 상태에서 전자 이동도가 높으며 큰 밴드갭을 가지고 있어 투명한 특성을 나타낼 뿐만 아니라, 저온공정이 가능하여 기판의 제한이 없는 장점을 가지고 있다. 대표적으로 가장 널리 연구되고 있는 산화물 반도체는 a-IGZO(amorphous indium-gallium-zinc oxide)이다. 그러나 InZnO(IZO) 기반의 산화물 반도체에서 carrier suppressor 역할을 하는 Ga(gallium)은 수요에 대한 공급이 원활하지 못하여 비싸다는 단점이 있다. 그러므로 경제적이면서 a-IGZO와 유사한 전기적 특성을 나타낼 수 있는 suppressor 물질이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 IZO 기반의 산화물 반도체에서 Ga을 Hf(hafnium), Zr(zirconium), Si(silicon)으로 대체하여 용액증착(solution-deposition) 공정으로 각각의 채널층을 형성한 back-gate type의 박막 트랜지스터(thin-film transistor, TFT) 소자를 제작하였다. 용액증착 공정은 물질의 비율을 자유롭게 조절할 수 있고, 대기압의 조건에서도 공정이 가능하기 때문에 짧은 공정시간과 저비용의 장점이 있다. 제작된 소자는 p-type Si 위에 게이트 절연막으로 100 nm의 열산화막이 성장된 기판을 사용하였다. 표준 RCA 클리닝 후에 각 solution 물질을 spin coating 방식으로 증착하였다. 이후, photolithography, develop, wet etching의 과정을 거쳐 채널층 패턴을 형성하였다. 또한, 산화물 반도체의 전기적 특성을 향상시키기 위해서 후속 열처리 과정(post deposition annealing, PDA)은 필수적이다. CTA 방식은 높은 열처리 온도와 긴 열처리 시간의 단점이 있다. 따라서, 본 연구에서는 $100^{\circ}C$ 이하의 낮은 온도와 짧은 열처리 시간의 장점을 가지는 MWI (microwave irradiation)를 후속 열처리로 진행하였다. 그 결과, 각 물질로 구현된 소자들은 기존 a-IGZO와 비교하여 적은 양의 carrier suppressor로도 우수한 전기적 특성 및 안정성을 얻을 수 있었다. 따라서, Si, Hf, Zr 기반의 산화물 반도체는 기존의 Ga을 대체하여 저비용으로 디스플레이를 구현할 수 있는 IZO 기반 재료로 기대된다.

• Macromolecular Research
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• 제8권5호
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• pp.238-242
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• 2000

The new trisiloxane-bridged heterometallic dinuclear metallocenes, hexamethyltrisiloxanediyl(cyclopentadienyltitanium trichloride) (cyclopentadienylindenyl zirconium dichloride) , $C_3ITi-Cp(CH_3)_2Si-O-Si(CH_3)_2-O-Si(CH_3)_2-Cp-ZrIndCI_2$ (1) and hexamethyltrisiloxanediyl (cyclopentadienylindenylhafnium dichloride) (cyclopentadienylindenyl zirconium dichloride), $C_2IndHf-Cp(CH_3)_2Si-O-Si(CH_3)_2-Cp-ZrIndCl_2$ 2) connecting two dissimilar metallocenes were synthesized and used for ethylene polymerization in the presence of modified methylaluminoxane (MMAO) cocatalyst. The catalytic activity of heterometallic dinuclear metallocenes, 1 and 2 was lower than that of corresponding mononuclear metal-locene as well as two physically mixed catalysts, $CpTiCl_2/Cp_2ZrCl_2 and Cp_2HfCl_2/Cp_2ZrCl_2$. On the tither hand, MWD of PE obtained with 1 and 2 was remarkably broader ($M_w/M_n$) became up to 9.4) than those of PEs prepared with the corresponding mononuclear metallocenes and mixed catalysts. With analysis by GPC and CFC, it was found that PE produced by the heterometallic dinuclear metallocenes exhibited the definite bimodal GPC curves that should cause the broadening of MWD.

• 한국지구과학회지
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• 제27권1호
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• pp.49-60
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• 2006

본 연구는 나주지역 하상퇴적물에 대한 지구화학적 특성 연구이다. 이를 위해 1차 수계를 대상으로 139개의 하상퇴적물 시료를 채취하였다. 채취된 시료는 실험실에서 자연 건조시켰으며, XRF, ICP-AES, NAA를 이용하여 화학분석을 실시하였다. 기반암에 따른 지구화학적 특성을 알아보기 위하여, 화강암질편마암 지역, 편암류 지역, 화강암류 지역, 사질암 지역, 응회암 지역, 안산암 지역, 유문암 지역으로 분류하였다. 나주지역 하상퇴적물의 지질집단별 주성분원소 평균함량은 $SiO_2\;58.37{\sim}66.06wt.%,\;Al_2O_3\;13.98{\sim}18.41wt.%,\;Fe_2O_3\;4.09{\sim}6.10wt.%,\;CaO\;0.54{\sim}1.33wt.%,\;MgO\;0.86{\sim}1.34wt.%,\;K_2O\;2.38{\sim}4.01wt.%,\;Na_2O\;0.90{\sim}1.32wt.%,\;TiO_2\;0.82{\sim}1.03wt.%,\;MnO\;0.09{\sim}0.15wt.%,\;P_2O_5\;0.11{\sim}0.18wt.%$이다. 주성분원소의 평균함량 비교에서 $Al_2O_3$와 $K_2O$는 화강암질편마암 지역에서, $Fe_2O_3,\;CaO,\;P_2O_5$는 응회암 지역에서, MgO와 $TiO_2$는 안산암 지역에서, $Na_2O$는 유문암 지역에서 높고, $SiO_2$와 MnO 함량은 사질암 지역에서 약간 높다. 미량성분 및 희토류원소의 지질집단별 평균함량은 $Ba\;1278{\sim}1469ppm,\;Be\;1.1{\sim}1.5ppm,\;Cu\;18{\sim}25ppm,\;Nb\;25{\sim}37ppm,\;Ni\;16{\sim}25ppm,\;Pb\;21{\sim}28ppm,\;Sr\;83{\sim}155ppm,\;V\;64{\sim}98ppm,\;Zr\;83{\sim}146ppm,\;Li\;32{\sim}45ppm,\;Co\;7.2{\sim}12.7ppm,\;Cr\;37{\sim}76ppm,\;Cs\;4.8{\sim}9.1ppm,\;Hf\;7.5{\sim}25ppm,\;Rb\;88{\sim}178ppm,\;Sc\;7.7{\sim}12.6ppm,\;Zn\;83{\sim}143ppm,\;Pa\;11.3{\sim}37ppm,\;Ce\;69{\sim}206ppm,\;Eu\;1.1{\sim}1.5ppm,\;Yb\;1.8{\sim}4.4ppm$이다. Pb, Li, Cs, Hf, Rb, Sb, Pa, Ce, Eu, Yb 평균함량은 화강암질편마암 지역에서, Ba, Co, Cr 평균함량은 편암류 지역에서, Nb, Ni, Zr 평균함량은 사질암 지역에서, Sr 평균함량은 응회암 지역에서 높고, Be, Cu, V, Sc, Zn 평균함량은 안산암 지역에서 다른 지질집단에서 보다 높다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.238-238
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• 2011

Ion sensitive field effect transistor (ISFET)는 용액의 이온 농도를 측정하는 반도체 센서로, 1970년 Bergveld에 의해 처음으로 제안되었다. ISFET가 제안된 이래로, 제조공정이 간단하고 감지막의 감지 특성 평가가 용이한 electrolyte-insulator-semiconductor (EIS) pH센서 또한 지속적으로 연구되었다. EIS pH센서는 작은 소자 크기, 견고한 구조, 빠른 응답속도와 CMOS공정과의 호환성이 좋다는 장점이 있다. EIS 또는 ISFET 센서를 이용하여 생물학적 요소의 신호 감지 특성을 평가함에 있어 소자의 signal to noise 비율이 우수해야 한다. EIS pH센서의 높은 signal to noise 비율을 얻기 위해, 소자의 표면적을 증가시키거나 감지막으로 유전상수가 높은 물질을 사용하여 출력 특성을 향상시켜야 한다. 본 연구에서는 trench구조와 SiO2/HfO2/Al2O3 (OHA) 적층 감지막을 갖는 EIS pH센서를 제작하여 출력 특성을 증가시키는 실험을 실시하였다. 120 nm, 380 nm, 780 nm의 다양한 깊이를 가진 trench를 형성하였으며, trench 깊이에 따른 출력특성을 비교하였다. 또한, 제작된 EIS 소자의 pH감지 특성을 분석하였다. 제작된 EIS소자의 감지막 중 SiO2는 Si와 high-k물질의 계면 상태를 보완하기 위한 완충막으로 성장되었고, HfO2는 높은 유전상수를 가지고 있어 signal to noise 비율을 향상시키는 물질로 증착되었다. 최종적으로 Al2O3는 pH용액과의 화학적 손상을 막기 위한 물질로 증착되었다. 실험 결과, trench 깊이가 깊어질수록 출력값이 증가하였고 이는 signal to noise 비율이 향상되는 것을 의미한다. 결론적으로 trench 형성을 통한 표면적 증가와 high-k물질을 적층한 감지막으로 인해 높은 출력 특성을 갖는 우수한 EIS 바이오센서를 제작할 수 있었다.