• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2011.08a
• /
• pp.133-133
• /
• 2011

최근 연구중인 소자들의 크기가 점차 나노 크기를 가짐에 따라서 나노 영역에 대한 물성 분석 연구의 필요성이 대두되고 있다. 특히 나노 크기를 가지는 소자에 대한 기계적 특성은 기존의 마이크로 이상의 소자와는 다른 특성을 보이는 것으로 보고되고 있다. 그러나 이러한 나노 크기에 대한 연구에서 대부분을 차지하는 분광학적, 전기적 방법은 측정 영역 한계와 일정 깊이에 대한 평균적인 정보를 제공하게 된다. 본 연구에서는 나노트라이볼로지 분석의 대표적인 Nano-indenter와 Scanning Probe Microscopy(SPM) 분석을 통하여 박막의 수 혹은 수십 나노 미만의 영역과 깊이에 대한 기계적 물성을 연구하였고, 이를 기반으로 수십 나노 이하 두께를 가지는 W-N 확산박지막에 대한 연구를 실시하였다. 연구 결과에 의하면, 박막의 표면 hardness는 박막의 두께가 감소함에 따라서 4.19 GPa에서 3.51 GPa로 감소하였고, Weibull modulus를 통한 박막의 균일도는 2.75에서 7.91로 급격히 증가하는 현상을 나타내었다. 또한 SPM의 Kelvin probe force microscopy (KPFM), Force modulation microscopy (FMM) mode를 활용하여 표면에서의 Nitrogen 흡착에 의한 영상, 전기적 및 표면 탄성에 대한 연구를 실시하였다.

• Applied Microscopy
• /
• v.51
• /
• pp.7.1-7.9
• /
• 2021

Neuromorphic systems require integrated structures with high-density memory and selector devices to avoid interference and recognition errors between neighboring memory cells. To improve the performance of a selector device, it is important to understand the characteristics of the switching process. As changes by switching cycle occur at local nanoscale areas, a high-resolution analysis method is needed to investigate this phenomenon. Atomic force microscopy (AFM) is used to analyze the local changes because it offers nanoscale detection with high-resolution capabilities. This review introduces various types of AFM such as conductive AFM (C-AFM), electrostatic force microscopy (EFM), and Kelvin probe force microscopy (KPFM) to study switching behaviors.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2013.08a
• /
• pp.182.1-182.1
• /
• 2013

Silver (Ag)는 높은 반사율을 가지고 있어 Top-Emission Organic Light Emitting Diode (T-OLED)의 반사전극으로 사용하기 적합하지만 일함수가 낮은 단점 (4.3 eV)을 가지고 있다. 이런 낮은 일함수를 증가시키기 위하여 Ag 박막 표면을 산화시켜 일함수를 증가시키기 위한 연구가 진행중에 있으며, 이 연구에서는 UV로 $O_3$을 발생시켜 Ag 박막 표면을 산화시키기 위한 연구를 진행하였다. 특히, Ag 박막 표면의 일함수 변화를 측정하기 위하여 SPM (Scanning Probe Microscopy)의 KPFM (Kelvin Probe Force Microscopy) mode를 적용하여 nano 영역에서의 일함수 변화를 surface potential로 측정하여 UV 표면 산화에 의한 표면 일함수 형상을 확인하였다. Ag 박막은 rf magnetron sputter를 사용하여, Si 기판위에 300nm 두께로 증착시켰다. 이후 $O_3$ 발생되는 UV 램프로 Ag 박막 표면 30초 간격으로 최대 5분간 산화시켰으며, 이후 KPFM mode를 사용하여 산화 시간에 따른 Ag 박막 표면의 potential 변화를 측정하였다. 0~3분간 산화된 Ag 박막 표면의 potential은 약 6 mV로 일정하였으나 3분 이후 최대 110 mV까지 급격하게 변화하는 것을 확인할 수 있었다. Ag 박막 표면의 RMS roughness는 UV 산화처리 전0.7 nm였으나, potential이 급격하게 증가하는 시점인 3분 이후 2.83 nm로 약 400% 이상 증가하였다. 이를 통해 $O_3$ 발생 UV 램프로 산화된 Ag 박막의 표면 물성은 처리 시간에 따라 급격히 변하는 것을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2011.02a
• /
• pp.446-446
• /
• 2011

One dimensional (1-D) structures of ZnO nanorods are promising elements for future optoelectronic devices. However there are still many obstacles in fabricating high-quality p-type ZnO up to now. In addition, it is limited to measure the degree of the doping concentration and carrier transport of the doped 1-D ZnO with conventional methods such as Hall measurement. Here we demonstrate the measurement of the electronic properties of p- and n-doped ZnO nanorods by the Kelvin probe force microscopy (KPFM). Vertically aligned ZnO nanorods with intrinsic n-doped, As-doped p-type, and p-n junction were grown by vapor phase epitaxy (VPE). Individual nanowires were then transferred onto Au films deposited on Si substrates. The morphology and surface potentials were measured simultaneously by the KPFM. The work function of the individual nanorods was estimated by comparing with that of gold film as a reference, and the doping concentration of each ZnO nanorods was deduced. Our KPFM results show that the average work function difference between the p-type and n-type regions of p-n junction ZnO nanorod is about ~85meV. This value is in good agreement with the difference in the work function between As-doped p- and n-type ZnO nanorods (96meV) measured with the same conditions. This value is smaller than the expected values estimated from the energy band diagram. However it is explained in terms of surface state and surface band bending.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2013.08a
• /
• pp.216.1-216.1
• /
• 2013

PZT 박막은 강유전 특성과 압전소자 특성을 나타내는 물질로 DRAM (dynamic random acess memory)과 FRAM (ferroelectric RAM) 등의 기억소자용 capacitor와 MEMS (micro electro mechanical system) 소자의 압전 물질로 사용하기 위한 연구가 진행중에 있다. 하지만 이러한 연구에서는 PZT 박막의 전기적 특성 향상을 주목적으로 연구가 진행되어 왔다. 특히, 박막 공정중 발생하는 plasma에 의한 PZT의 전기적 특성 변화가 박막 표면의 물리적 변화에 기인할 것으로 추정하고 있지만 이에 대한 구체적인 연구는 미비하다. 이 연구에서는 plasma에 의한 PZT 박막 표면의 물리적 특성 변화를 연구하기 위하여 PZT 박막을 sol-gel을 이용하여 Si 기판위에 약 100 nm의 두께로 증착하였으며, 이후 최대 300 W의 Ar plasma로 plasma power을 증가시켜 각각 10분간 plasma처리를 실시하였다. PZT 박막 표면의 nano-mechanics 특성을 분석하기 위하여 Nano-indenter와 Kelvin Probe Force Microscopy (KPFM)을 사용하여 surface hardness, surface morphology를 확인하였고 특히, surface potential 분석을 통하여 PZT 박막 표면의 plasma에 의한 박막 극 표면의 전기적 특성 변화를 연구하였다. 이 연구로 plasma에 의한 PZT 박막은 표면으로부터 최대 43 nm 깊이에서의 hardness는 최대 5.1 GPa에서 최소 4.3 GPa의 분포로 plasma power 변화에 의한 특성은 측정 불가능하였다. 이는 plasma에 의한 영향이 시료 극 표면에 국한되어 나타나기 때문으로 추정되며 이를 보완하기 위하여 surface potential을 분석하였다. 결과에 의하면 plasma power가 0 W에서 300 W로 증가함에 따라 potential이 30 mV에서 -20 mV로 감소하였으나 potential의 분산은 100 W에서 최대인 17 mV로 측정되었으며, 이때 RMS roughness역시 가장 높은 20.145 nm로 측정되었다. 특히, 100 W에서 potential에서는 물결 모양과 같은 일정한 패턴의 potential 무늬가 확인되었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2011.08a
• /
• pp.224-224
• /
• 2011

OLED (Organic Light-Emitting Diode) 디스플레이에서는 반사율이 가장 높은 silver (Ag)가 쓰이고 있지만, 소자에서 요구되는 일함수의 불일치 때문에 전극과 유기물간에 에너지 장벽이 발생하여 발광효율을 낮추는 요인이 되고 있다. 본 논문에서는 Ag 전극의 work function을 조절하기 위한 연구를 진행하였다. Ag를 rf magnetron sputter를 이용해 glass위에 증착한 후 furnace에서 300$^{\circ}C$, 30분간 공기중에서 열처리 하였고. 또 다른 샘플은 산소분위기에서 표면에 상압플라즈마로 처리 시간(30, 60, 90, 120 sec)을 각기 다르게 하여 샘플을 제조하였다. Ag전극은 Nanoindentation을 통해 국부 영역에 대한 물리적 특성의 변화를 측정하였고 Kelvin Probe Force Microscopy (KPFM)을 이용해 샘플의 포텐셜을 측정했다. 그 결과 열처리한 샘플은 포텐셜값은 가장 커졌지만 균일도가 낮아졌다. 30 sec, 120 sec 플라즈마 처리한 샘플은 탄성계수, 경도값, 및 Weibull modulus를 극히 낮게 만들었지만 60s, 90s 플라즈마 처리는 샘플의 경도값 균일도를 증가시켰다.

• 한국태양에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2012.03a
• /
• pp.400-403
• /
• 2012

$Cu_2ZnSnSe_4$(CZTSe) is emerged as a promising material for thin-film solar cells because of non-toxic, inexpensive and earth abundant more than $Cu(In,Ga)Se_2$ materials. For fabricating compound semiconductor thin-film solar cells, CdS is widely used for a buffer layer which fabricated by a chemical bath deposition method (CBD). Through the experiment, we controlled deposition temperature and mol ratio of solution conditions to find the proper grain 크기 and exact composition. The optimum CdS layers were characterized in terms of surface morphology by using a scanning electron microscope (SEM) and atomic force microscope (AFM). The optimized CdS layer process was applied on CZTSe thin-films. The thickness of buffer layer related with device performance of solar cells which controlled by deposition time. Local surface potential of CdS/CZTSe thin-films was investigated by Kelvin probe force microscopy (KPFM). From these results, we can deduce local electric properties with different thickness of buffer layer on CZTSe thin-films. Therefore, we investigated the effect of CdS buffer layer thickness on the CZTSe thin-films for decreasing device losses. From this study, we can suggest buffer layer thickness which contributes to efficiencies and device performance of CZTSe thin-film solar cells.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2014.02a
• /
• pp.207.1-207.1
• /
• 2014

High-mobility and two dimensional conduction at the interface between two band insulators, LaAlO3 (LAO) and SrTiO3 (STO), have attracted considerable research interest for both applications and fundamental understanding. Several groups have reported the photoconductivity of LAO/STO, which give us lots of potential development of optoelectronic applications using the oxide interface. Recently, a giant photo response of Pd nano particles/LAO/STO is observed in UV illumination compared with LAO/STO sample. These phenomena have been suggested that the correlation between the interface and the surface states significantly affect local charge modification and resulting electrical transport. Water and gas adsorption/desorption can alter the band alignment and surface workfunction. Therefore, characterizing and manipulating the electric charges in these materials (electrons and ions) are crucial for investigating the physics of metal oxide. Proposed mechanism do not well explain the experimental data in various ambient and there has been no quantitative work to confirm these mechanism. Here, we have investigated UV photo response in various ambient by performing transport and Kelvin probe force microscopy measurements simultaneously. We found that Pd nano particles on LAO can form Schottky contact, it cause interface carrier density and characteristics of persistence photo conductance depending on gas environment. Our studies will help to improve our understanding on the intriguing physical properties providing an important role in many enhanced light sensing and gas sensing applications as a catalytic material in different kinds of metal oxide systems.

• Korean Journal of Materials Research
• /
• v.20 no.8
• /
• pp.401-407
• /
• 2010

We studied the influence of different types of metal electrodes on the performance of solution-processed zinc tin oxide (ZTO) thin-film transistors. The ZTO thin-film was obtained by spin-coating the sol-gel solution made from zinc acetate and tin acetate dissolved in 2-methoxyethanol. Various metals, Al, Au, Ag and Cu, were used to make contacts with the solution-deposited ZTO layers by selective deposition through a metal shadow mask. Contact resistance between the metal electrode and the semiconductor was obtained by a transmission line method (TLM). The device based on an Al electrode exhibited superior performance as compared to those based on other metals. Kelvin probe force microscopy (KPFM) allowed us to measure the work function of the oxide semiconductor to understand the variation of the device performance as a function of the types metal electrode. The solution-processed ZTO contained nanopores that resulted from the burnout of the organic species during the annealing. This different surface structure associated with the solution-processed ZTO gave a rise to a different work function value as compared to the vacuum-deposited counterpart. More oxygen could be adsorbed on the nanoporous solution-processed ZTO with large accessible surface areas, which increased its work function. This observation explained why the solution-processed ZTO makes an ohmic contact with the Al electrode.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2014.02a
• /
• pp.196.1-196.1
• /
• 2014

VO2 exhibits metal-insulator transition (MIT), of which critical temperature (TC) is about 340 K. There have been many reports that MIT can be induced by UV light as well as heat. Clear mechanism regarding such photo-induced MIT has not been clarified. We have compared the MIT behaviors of VO2 thin film during heating-cooling cycles with and without light. We tried several light sources with different wavelengths (red, blue, and UV). Tc and hysteresis width of the resistance change were influenced by the illumination of the samples. We performed Kelvin probe force microscopy (KPFM) studies, which can reveal the evolution of the local sample work function. In this presentation, we will discuss possible physical origins for the photo-induced effects on the MIT behaviors of the VO2 samples.