• 한국재료학회지
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• 제9권5호
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• pp.509-514
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• 1999

Interest in the integrated capacitors, which make it possible to reduce the size of and to obtain improved electrical performance of an electronic system, is expanding. In this study, $Ta_2$O\ulcorner thin film capacitors for MCM integrated capacitors were fabricated on a Upilex-S polymer film by DC magnetron reactive sputtering and the effects of low temperature annealing at various atmospheres and substrate surface morphology on the capacitor characteristics were discussed. The low temperature($150^{\circ}C$) annealing produced improved capacitor yield irrespective of the annealing at mosphere. But the leakage current of the $O_2$-annealed film was larger than that of any other films. This is presumably mosphere. But the leakage current of the $O_2$-annealed film was larger than that of any other films. This is presumably due to the change of the $Ta_2$O\ulcorner film surface by oxygen, which was explained by conduction mechanism study. Leakage current and breakdown field strength of the capacitors fabricated on the Upilex-S film were 7.27$\times$10\ulcornerA/$\textrm{cm}^2$ and 1.0 MV/cm respectively. These capacitor characteristics were inferior to those of the capacitors fabricated on the Si substrate but enough to be used for decoupling capacitors in multilayer package. Roughness Analysis of each layer by AFM demonstrated that the properties of the capacitors fabricated on the polymer film were affected by the surface morphology of the substrate. This substrate effect could be classified into two factors. One is the surface morphology of the polymer film and the other is the surface morphology of the metal bottom electrode determined by the deposition process. Therefore, the control of the two factors is important to obtain improved electrical of capacitors deposited on a polymer film.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.394-394
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• 2011

급속한 산업의 발달은 심각한 환경오염 및 에너지 문제를 가져왔다. 이를 해결하기 위하여 무한한 에너지원인 태양에너지를 원천으로 하는 친환경 정화소재로서의 광촉매(photocatalyst)를 통하여 인류의 에너지를 확보하는 것에 대한 관심이 급격하게 증가하고 있는 추세이다. 현재 광촉매로 가장 많이 사용되는 $TiO_2$의 경우 뛰어난 광활성과 저렴한 가격, 광 안정성, 화학적 안정성을 가짐에도 불구하고, 3.2 eV라는 상대적으로 넓은 band gap을 가지기 때문에 약 386 nm보다 짧은 파장을 갖는 자외선만 흡수할 수 있다. 이로 인한 가시광 응답성의 부재를 해결하기 위해 수십년간 많은 연구가 진행되어 왔다. 따라서 본 연구에서는 ICP assisted pulsed DC reactive magnetron sputtering을 이용하여 $TiO_2$를 기반으로 하면서 가시광영역의 빛을 흡수하여 높은 효율을 얻을 수 있도록 Nitrogen doping, Low band gap semi-conductor sensitization 등의 방법을 사용하여 광촉매를 제작하였다. 시료의 chemical state와 crystallinity를 확인하기 위하여 X-ray photoelectron spectroscopy와 X-ray diffraction method를 이용하여 분석을 수행하였으며, 이러한 공정을 통해 제작된 $TiO_2$기반 광촉매의 가시광 응답성을 확인하기 위하여 UV/Vis 스펙트럼을 측정하였다. 또한 물 분해 장치(water splitting device)를 제작하여 수소와 산소 생성시 흐르는 전류를 측정하여 광특성을 평가하였다.

• 한국재료학회지
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• 제8권12호
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• pp.1152-1157
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• 1998

금속 타겟들을 이용한 반응성 스퍼터링법으로 $460~540^{\circ}C$범위에서 $Pt/Ti/SiO_2$/Si 기판위에 PZT 박막을 증착하였다. Perovskite상의 핵형성을 위해 Pb 휘발이 적은 저온($480^{\circ}C$)에서 짧은 시간 동안 PZT 박막을 증착한 후 Pb가 PBT 박막내에 과잉으로 함유되는 것을 억제하기 위하여 증착 온도를 증가시켜 박막을 증착하는 2단계 증착법을 사용한 결과 54$0^{\circ}C$의 고온에서도 perovskite 단일상과 화학양론비에 가까운 조성을 얻을 수 있었다. 2단계 증착법으로 제조된 PZT 박막은 우수한 전기적 특성을 나타내었으며 후속 RTA 처리로 더욱 특성을 향상시킬 수 있었는데 $17\mu$C/$\textrm{cm}^2$의 잔류분극, 45kv/cm의 coercive field, 그러고 -500kv/cm의 높은 전기장에서도 $10^{-4}$ A/$\textrm{cm}^2$의 양호한 누설전류 특성을 나타내었다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제35권3호
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• pp.275-280
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• 2022

An all-solid-state electrochromic film was fabricated by laminating tungsten oxide (WO₃) and nickel oxide (NiO) thin films deposited by a reactive DC magnetron sputtering on flexible ITO films. The influence of oxygen partial pressure on the crystal structure, microstructure, optical properties, and electrochromic properties of WO₃ and NiO thin films were investigated. WO₃ and NiO films showed the best electrochromic properties under the flow of Ar:O₂=80:20 and Ar:O₂=90:10, respectively. The EC film fabricated with an optimized WO₃ and NiO films showed a high coloration efficiency, a fast response time, and a stable optical modulation. It is expected that flexible EC window films will pave the way for the next-generation energy-saving windows.

• 공업화학
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• 제16권6호
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• pp.768-771
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• 2005

Silicon nitride ($SiN_x$) 박막이 상온에서 $SiO_2/Si$ 기판 위에 반응성 직류 마그네트론 스퍼터링 방법에 의하여 증착되었다. 증착된 $SiN_x$ 박막의 조성은 x-ray photoelectron spectroscopy를 이용하여 분석되었으며 Si가 풍부한 $SiN_x$ 박막이 증착되었음을 확인할 수 있었다. 증착된 $SiN_x$ 박막은 annealing 온도와 시간을 변화하여 annealing 되었다. X-ray diffraction (XRD) 분석이 $SiN_x$ 박막 내에 Si의 결정화를 조사하기 위해서 수행되었고, 박막의 광학적 특성과 전기적 특성들이 Si nanodot의 형성을 확인하기 위하여 측정되었다. 그 결과로써, XRD 분석에서 Si으로 예상되어지는 peak을 관찰할 수 있었으며 annealing 시간과 온도가 증가함에 따라서 $SiN_x$ 박막의 photoluminescence intensity는 점진적으로 증가하는 것이 관찰되었다. Annealing 전과 후에 측정된 $SiN_x$ 박막의 capacitance-voltage 특성으로부터 $SiN_x$ 박막 내에 존재하는 Si nanodot에 의하여 electron이나 hole의 trap 효과가 나타남을 예상할 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.129-129
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• 2016

Graphene, as a single layer of $sp^2$-bonded carbon atoms packed into a 2D honeycomb crystal lattice, has attracted much attention due to its outstanding properties. In order to synthesize high quality graphene, transition metals, such as nickel and copper, have been widely employed as catalysts, which needs transfer to desired substrates for various applications. However, the transfer steps are not only complicated but also inevitably induce defects, impurities, wrinkles, and cracks of graphene. Furthermore, the direct synthesis of graphene on dielectric surfaces has still been a premature field for practical applications. Therefore, cost effective and concise methods for transfer-free graphene are essentially required for commercialization. Here, we report a facile transfer-free graphene synthesis method through nickel and carbon co-deposited layer. In order to fabricate 100 nm thick NiC layer on the top of $SiO_2/Si$ substrates, DC reactive magnetron sputtering was performed at a gas pressure of 2 mTorr with various Ar : $CH_4$ gas flow ratio and the 200 W DC input power was applied to a Ni target at room temperature. Then, the sample was annealed under 200 sccm Ar flow and pressure of 1 Torr at $1000^{\circ}C$ for 4 min employing a rapid thermal annealing (RTA) equipment. During the RTA process, the carbon atoms diffused through the NiC layer and deposited on both sides of the NiC layer to form graphene upon cooling. The remained NiC layer was removed by using a 0.5 M $FeCl_3$ aqueous solution, and graphene was then directly obtained on $SiO_2/Si$ without any transfer process. In order to confirm the quality of resulted graphene layer, Raman spectroscopy was implemented. Raman mapping revealed that the resulted graphene was at high quality with low degree of $sp^3$-type structural defects. Additionally, sheet resistance and transmittance of the produced graphene were analyzed by a four-point probe method and UV-vis spectroscopy, respectively. This facile non-transfer process would consequently facilitate the future graphene research and industrial applications.

• 한국결정학회:학술대회논문집
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• 한국결정학회 2002년도 정기총회 및 추계학술연구발표회
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• pp.45-47
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• 2002

반도체 소자의 고집적화 및 고속화가 요구됨에 따라 MOSFET 구조의 게이트 절연막으로 사용되고 있는 SiO₂ 박막의 두께를 감소시키려는 노력이 이루어지고 있다. 0.1㎛ 이하의 소자를 위해서는 15Å 이하의 두께를 갖는 SiO₂가 요구된다. 하지만 두께감소는 절연체의 두께와 지수적인 관계가 있는 누설전류를 증가시킨다[1-3]. 따라서 같은 게이트 개패시턴스를 유지하면서 누설전류를 감소시키기 위해서는 높은 유전상수를 갖는 두꺼운 박막이 요구되는 것이다. 그러므로 약 25정도의 높은 유전상수를 갖고 5.2～7.8 eV 정도의 비교적 높은 bandgap을 갖으며, 실리콘과 열역학적으로 안정한 물질로 알려진 HfO2[4-5]가 최근 큰 관심을 끌고 있다. 본 연구에서는 HfO₂ 박막을 실제 소자에 적용하기 위하여 전극 및 열처리에 따른 HfO₂ 박막의 미세구조 및 전기적 특성에 관한 연구를 수행하였다. 이를 위해, HfO₂ 박막을 reactive DC magnetron sputtering 방법으로 증착하고, XRD, TEM, XPS를 사용하여 ZrO₂ 박막의 미세구조를 관찰하였으며, MOS 캐패시터 구조의 C-V 및 I-V 특성을 측정하여 HfO₂ 박막의 전기적 특성을 관찰하였다. HfO₂ 타겟을 스퍼터링하면 Ar 스퍼터링에 의해 에너지를 가진 산소가 기판에 스퍼터링되어 Si 기판과 반응하기 때문에 HfO₂ 박막 형성과 더불어 Si 기판이 산화된다[6]. 그래서 HfO₂같은 금속 산화물 타겟 대신에 순수 금속인 Hf 타겟을 사용하고 반응성 기체로 O₂를 유입시켜 타겟이나 시편위에서 high-k 산화물을 만들면 SiO/sub X/ 계면층을 제어할 수 있다. 이때 저유전율을 갖는 계면층은 증착과 열처리 과정에서 형성되고 특히 500℃ 이상에서 high-k/Si를 열처리하면 계면 SiO₂층은 증가하는 데, 이것은 산소가 HfO₂의 high-k 박막층을 뚫고 확산하여 Si 기판을 급속히 산화시키기 때문이다. 본 방법은 증착에 앞서 Si 표면을 희석된 HF를 이용해 자연 산화막과 오염원을 제거한 후 Hf 금속층과 HfO₂ 박막을 직류 스퍼터링으로 증착하였다. 우선 Hf 긍속층이 Ar 가스 만의 분위기에서 증착되고 난 후 공기중에 노출되지 않고 연속으로 Ar/O₂ 가스 혼합 분위기에서 반응 스퍼터링 방법으로 HfO₂를 형성하였다. 일반적으로 Si 기판의 표면 위에 자연적으로 생기는 비정질 자연 산화막의 두께는 10～15Å이다. 그러나 Hf을 증착한 후 단면 TEM으로 HfO₂/Si 계면을 관찰하면 자연 산화막이 Hf 환원으로 제거되기 때문에 비정질 SiO₂ 층은 관찰되지 않았다. 본 실험에서는 HfO2의 두께를 고정하고 Hf층의 두께를 변수로 한 게이트 stack의 물리적 특성을 살펴보았다. 선증착되는 Hf 금속층을 0, 10, 25Å의 두께 (TEM 기준으로 한 실제 물리적 두께) 로 증착시키고 미세구조를 관찰하였다. Fig. 1(a)에서 볼 수 있듯이 Hf 금속층의 두께가 0Å일때 13Å의 HfO₂를 반응성 스퍼터링 방법으로 증착하면 HfO₂와 Si 기판 사이에는 25Å의 계면층이 생기며, 이것은 Ar/O₂의 혼합 분위기에서의 스퍼터링으로 인한 Si-rich 산화막 또는 SiO₂ 박막일 것이다. Hf 금속층의 두께를 증가시키면 계면층의 성장은 억제되는데 25Å의 Hf 금속을 증착시키면 HfO₂ 계면층은 10Å미만으로 관찰된다. 그러므로 Hf 금속층이 충분히 얇으면 플라즈마내 산소 라디칼, 이온, 그리고 분자가 HfO₂ 층을 뚫고 Si 기판으로 확산되어 SiO₂의 계면층을 성장시키고 Hf 금속층이 두꺼우면 SiO/sub X/ 계면층을 환원시키면서 Si 기판으로의 산소의 확산은 막기 때문에 계면층의 성장은 억제된다. 따라서 HfO₂/Hf(Variable)/Si 계에서 HfO₂ 박막이 Si 기판위에 직접 증착되면, 순수 HfO₂ 박막의 두께보다 높은 CET값을 보이고 Hf 금속층의 두께를 증가시키면 CET는 급격하게 감소한다. 그러므로 HfO₂/Hf 박막의 유효 유전율은 단순 반응성 스퍼터링에 의해 형성된 HfO₂ 박막의 유전율보다 크다. Fig. 2에서 볼 수 있듯이 Hf 금속층이 너무 얇으면 계면층의 두께가 두꺼워 지고 Hf 금속층이 두꺼우면 HfO₂층의 물리적 두께가 두꺼워지므로 CET나 EOT 곡선은 U자 형태를 그린다. Fig. 3에서 Hf 10초 (THf=25Å) 에서 정전 용량이 최대가 되고 CET가 20Å 이상일 때는 high-k 두께를 제어해야 하지만 20Å 미만의 두께를 유지하려면 계면층의 두께를 제어해야 한다.