• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.16 no.4
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• pp.298-304
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• 2007

We have studied the effect of $N_2$ flow rate on the structural and optical properties of GaN nanorods grown on (111) Si substrates by radio-frequency plasma-assisted molecular-beam epitaxy. The hexagonal shape nanorods with lateral diameters from 80 to 190 nm with increasing $N_2$ flow rate from 1.1 to 2.0 sccm are obtained. However, the ratio of length (thickness) and compact region increases with increasing $N_2$ flow rate up to 1.7 sccm and then saturate. From the photoluminescence, free exciton transition is clearly observed for GaN nanorods with low $N_2$ flow rate. And the PL peak energies are blue-shifted with decreasing diameter of the GaN nanorods due to size effect. Temperature-dependent photoluminescence spectra for the nanorods with $N_2$ flow rate of 1.7 sccm show an abnormal behavior like "S-shape" with increasing temperature.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.238-239
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• 2011

최근 반도체 산업은 더 높은 성능의 회로 제작을 통해 초고집적화를 추구하고 있다. 이를 위해서 회로 설계의 최소 선폭과 소자 크기는 지속적으로 감소하고 있고 이를 위한 배선 기술들은 플라즈마 공정을 이용한 식각공정에 크게 의존하고 있다. 식각공정에 있어서 반응가스의 조성은 식각 속도와 선택도를 결정하는 중요한 요소이다. 본 연구에서는 CIS QMS (closed ion source quadrupole mass spectrometer)를 이용하여 CF4+Ar를 이용한 실리콘 산화막의 플라즈마 식각 공정 시 생성되는 라디칼과 이온 종들을 측정하였다. Ar 이온이 기판표면과 충돌하여 기판물질간의 결합을 깨놓으면, 반응성 기체 및 라디칼과의 반응성이 커져서 식각 속도를 향상 시키게 된다. 본 실험에서는 2 MHz의 RPS (remote plasma source)를 이용하여 플라즈마를 발생시키고 13.56 MHz의 rf 전력을 기판에 인가하여 식각할 웨이퍼에 바이어스 전압을 유도하였다. CF4/(CF4+Ar)의 가스 혼합비가 커질수록 식각 부산물인 SiF3의 양은 증가 하였으며, CF4 혼합비가 0일 때(Ar 100%) 비하여 1일 때(CF4 100%) SiF3의 QMS 이온 전류는 106배 증가하였다. 이때의 Si와 결합하여 SiF3를 형성하는 F라디칼의 소모는 0.5배로 감소하였다. 또한 RPS power가 800 W일 때 플라즈마에 의해서 CF4는 CF3, CF2, CF로 해리 되며 SiO2 식각 시 라디칼의 직접적인 식각과 Si_F2의 흡착에 관여되는 F라디칼의 양은 CF3 대비 7%로 검출되었고, 식각 부산물인 SiF3는 13%로 측정되었다. Ar의 혼합비를 0 %에서 100%까지 증가시켜 가면서 측정한 결과 F/CF3는 $1.0{\times}105$에서 $2.8{\times}102$로 변화하였다. SiF3/CF3는 1.8에서 6.3으로 증가하여 Ar을 25% 이상 혼합하는 것은 이온 충돌 효과에 의한 식각 속도의 증진 기대와는 반대로 작용하는 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.402-402
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• 2012

최근 반도체 공정 중 fluorocarbon (CxHyFz) 가스와 함께 플라즈마 밀도가 큰 유도결합형 플라즈마을 사용한 식각장비가 많이 사용되고 있다. 특히 저 유전상수 값을 가지는 박막을 밀도가 큰 플라즈마와 함께 fluorocarbon 가스를 이용하여 식각을 하게 되면 매우 복잡한 현상이 생긴다. 따라서 식각률에 대한 모델을 세우고 적용하는 일이 매우 어렵다. 본 연구에서는 CF4가스를 Ar가스와 함께 혼합하고 기판 플라즈마와 유도결합형 플라즈마를 동시에 가진 식각장비를 사용하여, 저 유전상수 값을 갖는 박막을 식각하였다. 또한, 간단한 식각모델인 Langmuir adsorption model를 이용하여 식각률(Etch rate)에 대한 합리적인 이해를 얻기 위해, 기판과 유도결합형 플라즈마의 파워에 따른 식각률을 계산하고, 식각모델에서 사용되는 매개변수인 이온플럭스(Ion Flux)와 식각수율(Etch yield)을 연구하였다. 기판의 플라즈마 파워가 20에서 100 W 증가하면서 식각률이 269에서 478 nm/min로 증가하였으며, 식각수율이 0.4에서 0.59로 증가하는 것을 관찰하였다. 반면에 기판의 플라즈마 파워 증가에 따라 이온 플럭스는 3.8에서 $4.7mA/cm^2$로 변화가 크지 않았다. 또한, 유도결합형 플라즈마의 파워가 100에서 500 W 증가하면서, 식각률이 117에서 563 nm/min로 증가하였으며, 이온플럭스가 1.5에서 $6.8mA/cm^2$으로 변화하였다. 그러나, 식각수율은 0.46에서 0.48로 거의 변화하지 않았다. 그러므로 저 유전상수 값을 가지는 박막 식각의 경우, 기판의 플라즈마는 식각수율을 증가시키며 유도결합형 플라즈마는 이온 플럭스를 증가시켜 박막 식각에 기여하는 것으로 사료된다.

• Current Photovoltaic Research
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• v.3 no.3
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• pp.80-84
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• 2015

We suggest new emitter formation method using solid-phase epitaxy (SPE); solid-phase epitaxy emitter (SEE). This method expect simplification and cost reduction of process compared with furnace process (POCl3 or BBr3). The solid-phase epitaxy emitter (SEE) deposited a-Si:H layer by radio-frequency plasma-enhanced chemical vapor deposition (RF-PECVD) on substrate (c-Si), then thin layer growth solid-phase epitaxy (SPE) using rapid thermal process (RTP). This is possible in various emitter profile formation through dopant gas ($PH_3$) control at deposited a-Si:H layer. We fabricated solar cell to apply solid-phase epitaxy emitter (SEE). Its performance have an effect on crystallinity of phase transition layer (a-Si to c-Si). We confirmed crystallinity of this with a-Si:H layer thickness and annealing temperature by using raman spectroscopy, spectroscopic ellipsometry and transmission electron microscope. The crystallinity is excellent as the thickness of a-Si layer is thin (~50 nm) and annealing temperature is high (<$900^{\circ}C$). We fabricated a 16.7% solid-phase epitaxy emitter (SEE) cell. We anticipate its performance improvement applying thin tunnel oxide (<2nm).

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2012.11a
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• pp.35-50
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• 2012

$900^{\circ}C$이상 초고온 He-gas 분위기 또는 용융불화염 (molten salts, FLINAK) 환경에서 사용될 VHTR(Very High Temperature Reactor)의 IHX(Intermediate heat exchanger)용 열수송 구조재료로 가장 가능성이 높은 합금인 Inconel 617 및 Hastelloy X 상에 습식화학적, 물리적기상합성법(Vacuum arc-plasma과 RF magnetron sputtering) 및 pack cementation에 의한 표면개질 및 마이크로 초내열(refractory ceramics) 코팅층(TiN, TiCN, TiAlN, $Al_2O_3$, $TiO_2$)을 형성시켰다. 고온 장기사용 시 문제가 될 수 있는 고온에서의 조직변화, 미세구조와 상(phase)형성, 고온 부식 및 그에 따른 마모(wear resistance) 손상 등 이들 소재의 내열, 내식 및 내마모 물성을 개선하는 연구를 수행하였다. TiAlN 박막의 경우 공기분위기에서 N이 분해되나 치밀한 산화물($TiO_2/Al_2O_3$ layer)을 형성하여 내식성 있는 보호피막을 형성함으로 기판과의 열팽창 계수로 인한 박리가 발생하지 않아 보호피막으로 적합하였다. Pack cementation법에 의한 aluminiding(Al-Ni합금)도 He 및 공기분위기에서 고온물성의 저하를 가져오는 $Cr_2O_3$의 생성을 충분히 억제하고 있었으며 He 및 air 분위기에서 사용이 가능한 박막으로 여겨진다. 내열 및 내식성에 대한 실험을 종합한 결과, 공기분위기에서 사용할 수 없는 박막은 He-gas 및 FLINAK(LiF-NaF-KF) 용융염 분위기에서도 사용할 수 없었으며, He-gas, FLINAK 및 air 분위기에서 모두 사용이 가능한 박막으로는 Inconel 617에서는 $(TiO_2-)Al_2O_3$, TiAlN 및 Al-Ni이었고 Hastelloy에서는 Al-Ni 및 $Al_2O_3$가 가장 적당하였다.

• ETRI Journal
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• v.24 no.3
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• pp.211-220
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• 2002

This study characterizes an oxide etching process in a magnetically enhanced reactive ion etching (MERIE) reactor with a $CHF_3/CF_4$ gas chemistry. We use a statistical $2^{4-1}$ experimental design plus one center point to characterize the relationships between the process factors and etch responses. The factors that we varied in the design include RF power, pressure, and gas composition, and the modeled etch responses were the etch rate, etch selectivity to TiN, and uniformity. The developed models produced 3D response plots. Etching of $SiO_2$ mainly depends on F density and ion bombardment. $SiO_2$ etch selectivity to TiN sensitively depends on the F density in the plasma and the effects of ion bombardment. The process conditions for a high etch selectivity are a 0.3 to 0.5 $CF_4$ flow ratio and a -600 V to -650 V DC bias voltage according to the process pressure in our experiment. Etching uniformity was improved with an increase in the $CF_4$ flow ratio in the gas mixture, an increase in the source power, and a higher pressure. Our characterization of via etching in a $CHF_3/CF_4$ MERIE using neural networks was successful, economical, and effective. The results provide highly valuable information about etching mechanisms and optimum etching conditions.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.24 no.1
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• pp.33-40
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• 2014

Poly vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene (PVdF-HFP) membrane were prepared by the electrospinning technique. We had applied a DLC coating process and then the surface of the membrane and the contact angle change was investigated. Electrospun fibrous PVdF-HFP membrane surface became to wrinkled shape by Ar plasma treatment and treatment conditions. The wrinkled surface of PVdF-HFP membrane became super-hydrophilic. However, after DLC coating process, it became super-hydrophobic. The resulting surfaces were characterized by water contact angle measurement, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and field emission scanning electron microscopy (FE-SEM). Resultantly it was recognized that the wettability characteristics of the membrane surfaces depended on the chemical composition and surface morphology.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.7 no.s1
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• pp.15-19
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• 1998

Structural and optical properties of $In_xGa_{1-X}N$ as well as $In_{0.1}Ga_{0.9}N$/GaN single quantum we11 (SQW) grown on sapphire (0001) substrate with an based GaN using rf-plasma assisted MBE have been investigated. The quality of the InXGal.,N fdm was improved as the growth temperature increased. In PL measurements at low temperatures, the band edge emission peaks of $In_xGa_{1-X}N$ was shifted to red region as an indium cell and substrate temperature increased. For $In_{0.1}Ga_{0.9}N$/GaN SQW, the optical emission energy has blue shift about 15meV in PL peak, due to the confined energy level in the well region. And, the FWHM of the $In_{0.1}Ga_{0.9}N$/GaN SQW was larger than that of the bulk Ino,la.9N films. The broadening of FWHM can be explained either as non-uniformity of Indium composition or the potential fluctuation in the well region. Photoconductivity (PC) decay measurement reveals that the optical transition lifetimes of the SQW measured gradually increased with temperatures.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.1 no.2
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• pp.93-98
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• 1991

The as-grown $YBa_2Cu_3O_{7-x}$ superconducting thin films on MgO(100) substrate have been prepared by a reactive coevaporation method. The superconducting transition temperature, surface morphology and crystalline quality were examined as a function of the substrate temperature ranging from $450^{\circ}C$ to $590^{\circ}C$. From the reflection high energy electron diffraction (RHEED) analysis, it was found the film consisted of almost amorphous phase with a halo pattern deposited at the substrate temperature of $450^{\circ}C$. The film deposited at the substrate temperature of $510^{\circ}C$ consisted of polycrystalline phase, showing a broad ring pattern. On the other hand, for the film deposited at $590^{\circ}C$, RHEED showed spotty pattern indicating that this film consisted of single crystal phase. It has rough film surface due to the surface outgrowth. The surface outgrowth increased as the substrate temperature increased from $510^{\circ}C$ to $590^{\circ}C$. the surface outgrowth may be due to the anisotropic growth rate. The highest transition temperature obtained in this study was $Tc_{zero}$ of 83K with $Tc_{onset}$ of 88K for the film deposited at $590^{\circ}C$ using activated RF oxygen plasma.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2003.07c
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• pp.1574-1576
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• 2003

Carbon nanotubes (CNTs) were grown on the TiN-coated silicon substrate with different thickness of Ni and Co catalysts layer at $600^{\circ}C$ using inductively coupled plasma-chemical vapor deposition (ICP-CVD). The Ni and Co catalysts were formed using the RF magnetron sputtering system with various deposition times. It was found that the growth of CNTs was strongly influenced by the surface morphology of Ni and Co catalysts. With increasing deposition time, the thickness of catalysts increased and the grain boundary size of catalysts increased. The surface morphology of catalysts and CNTs were elucidated by SEM. The Raman spectrum further confirmed the graphitic structure of the CNTs. The turn-on field of CNTs grown on Ni and Co catalysts was about 2.7V/pm and 1.9V/pm respectively. Field emission current density of CNTs grown on Ni and Co catalysts was measured as $11.67mA/cm^2$ at $5.5V/{\mu}m$ and $1.5mA/cm^2$ at $5.5V/{\mu}m$ respectively.