• 제목/요약/키워드: Rf reactive magnetron sputtering

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광전기화학 전지를 위한 질소 도핑된 $WO_3$ 박막의 후열처리 효과 (Post-annealing Effect of N-incorporated $WO_3$ Films for Photoelectrochemical Cells)

  • 안광순
    • 청정기술
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    • 제15권3호
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    • pp.202-209
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    • 2009
  • 질소 도핑된 $WO_3$ ($WO_3$:N) 막을 반응성 RF 마그네트론 스퍼터링을 이용하여 상온에서 증착한 다음, $300^{\circ}C$에서부터 $500^{\circ}C$의 온도 구간에서 후열처리(post-annealing)하였다. $WO_3$ 내 질소 음이온은 O 2p valence state와의 mixing effect 의해 광학적 밴드갭을 줄임으로써 장파장 영역의 빛을 흡수할 수 있었다. 더욱이 $350^{\circ}C$ 이상의 후열처리에 의해 $WO_3$:N의 결정성이 크게 향상됨을 발견하였으며, 동일 온도에서 열처리된 순수한 $WO_3$ 막보다 광전기화학 특성이 휠씬 우수한 셀 성능을 가짐을 알 수 있었다.

[TiO2|Ti|Ag|TiO2] 다층구조를 이용한 전도성 투과필터의 설계 및 특성분석 (Design and characterization of conductive transparent filter using [TiO2|Ti|Ag|TiO2] multilayer)

  • 이승휴;이장훈;황보창권
    • 한국광학회지
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    • 제13권4호
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    • pp.363-369
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    • 2002
  • 디스플레이 기기에 사용할 수 있는 전도성 투과필터를 저방출(low-emissivity) 코팅인 [유전체|Ag|유전체] 구조를 이용하여 설계하였다. [$TiO_{2}$|Ti|Ag|$TiO_{2}$] 구조를 반복하고 어드미턴스 방법을 이용하여 가시광선 영역의 투과율을 높이고, 근적외선의 투과율은 낮게 하였다. 전도성 투과필터를 radio frequency(RF) 마그네트론 스퍼터링 방법으로 증착하고 설계한 스펙트럼과 비교하였으며, 필터의 광학적, 구조적, 전기적 특성들을 조사하였다. Ag 박막의 두께는 전기전도성을 높이기 위해 13㎚ 이상으로 증착하고, $TiO_{2}$박막은 가시광선 영역에서 투과율이 최대가 되는 24㎚로 증착하였다. 또한 Ag 박막의 산화를 막기 위해 매우 얇은 Ti 산화방지막을 증착하였으며, 다층구조로 갈수록 산화방지막의 두께를 더 두껍게 증착해야 하는 것을 확인하였다. 최종적으로 [$TiO_{2}$|Ti|Ag|$TiO_{2}$] 기본구조를 3번 반복하여 증착한 필터는 근적외선 차단 효과가 우수하고, 전자파 장해(electromagnetic interference; EMI)를 효과적으로 방지할 수 있는 2Ω/□ 이하의 낮은 면저항을 보였다.

강유전체 메모리 소자 응용을 위한 $RuO_2$ 박막의 제작과 특성에 관한 연구 (A Study on the Preparation and Properties of $RuO_2$ Thin Films for Ferroelectric Memory Device Applications)

  • 강성준;정양희
    • 한국정보통신학회:학술대회논문집
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    • 한국해양정보통신학회 2000년도 추계종합학술대회
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    • pp.494-498
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    • 2000
  • RuO$_2$ thin films are prepared by RF magnetron reactive sputtering and their characteristics of crystallization, microstructure, surface roughness and resistivity are studied with various $O_2$/ (Ar+O$_2$) ratios and substrate temperatures. As $O_2$/(Ar+O$_2$) ratio decreases and substrate temperature increases, the preferred growing plane of RuO$_2$ thin films are changed from (110) to (101) plane. With increase of the $O_2$/(Ar+O$_2$) ratio from 20% to 50%, the surface roughness and the resistivity of RuO$_2$ thin films increase from 2.38nm to 7.81 nm, and from 103.6 $\mu$$\Omega$-cm to 227 $\mu$$\Omega$-cm, respectively, but the deposition rate decreases from 47 nm/min to 17 nm/min. On the other hand, as the substrate temperature increases from room temperature to 500 $^{\circ}C$, resistivity decreases from 210.5 $\mu$$\Omega$-cm to 93.7 $\mu$$\Omega$-cm. RuO$_2$ thin film deposited at 300 $^{\circ}C$ shows a excellent surface roughness of 2.38 nm. As the annealing temperature increases in the range between 400 $^{\circ}C$ and 650 $^{\circ}C$, the resistivity decreases because of the improvement of crystallinity. We find that RuO$_2$ thin film deposited at 20% of $O_2$/(Ar+O$_2$) ratio and 300 t of substrate temperature shows excellent combination of surface smoothness and low resistivity so that it is well Qualified for bottom electrodes for ferroelectric thin films.

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구리배선용 베리어메탈로 쓰이는 Ta-N/Ta/Si(001)박막에 관한 X-선 산란연구 (X-ray Scattering Study of Reactive Sputtered Ta-N/Ta/Si(001)Film as a Barrier Metal for Cu Interconnection)

  • 김상수;강현철;노도영
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2001년도 춘계학술대회 논문집 반도체재료
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    • pp.79-83
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    • 2001
  • In order to compare the barrier properties of Ta-N/Si(001) with those of Ta-N/Ta/Si(001), we studied structural properties of films grown by RF magnetron sputtering with various $Ar/N_2$ ratios. To evaluate the barrier properties, the samples were annealed in a vacuum chamber. Ex-situ x-ray scattering measurements were done using an in-house x-ray system. With increasing nitrogen ratio in Ta-N/Si(001), the barrier property of Ta-N/Si(001) was enhanced, finally failed at $750^{\circ}C$ due to the crystallization and silicide formation. Compared with Ta-N/Si(001), Ta-N/Ta/Si(001) forms silicides at $650^{\circ}C$. However it does not crystallize even at $750^{\circ}C$. With increasing nitrogen composition in Ta-N/Ta/Si(001), the formation of tantalum silicide was reduced and the surface roughness was improved. To observe the surface morphology of Ta-N/Ta/Si(001) during annealing, we performed an in-situ x-ray scattering experiment using synchrotron radiation of the 5C2 at Pohang Light Source(PLS). Addition of Ta layer between Ta-N and Si(001) improved the surface morphology and reduced the surface degradation at high temperatures. In addition, increasing $N_2/Ar$ flow ratio reduced the formation of tantalum silicide and enhanced the barrier properties.

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Enhancement of Methanol Gas Sensitivity of Cu Intermediate ITO Film Gas Sensors

  • Shin, Chang-Ho;Chae, Joo-Hyun;Kim, Yu-Sung;Jeong, Cheol-Woo;Kim, Dae-Il
    • 한국재료학회지
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    • 제20권5호
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    • pp.267-270
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    • 2010
  • Sn doped $In_2O_3$ (ITO) and ITO/Cu/ITO (ICI) multilayer films were prepared on glass substrates with a reactive radio frequency (RF) magnetron sputter without intentional substrate heating, and then the influence of the Cu interlayer on the methanol gas sensitivity of the ICI films were considered. Although both ITO and ICI film sensors had the same thickness of 100 nm, the ICI sensors had a sandwich structure of ITO 50 nm/Cu 5 nm/ITO 45 nm. The ICI films showed a ten times higher carrier density than that of the pure ITO films. However, the Cu interlayer may also have caused the decrement of carrier mobility because the interfaces between the ITO and Cu interlayer acted as a barrier to carrier movement. Although the ICI films had two times a lower mobility than that of the pure ITO films, the ICI films had a higher conductivity of $3.6{\cdot}10^{-4}\;{\Omega}cm$ due to a higher carrier density. The changes in the sensitivity of the film sensors caused by methanol gas ranging from 50 to 500 ppm were measured at room temperature. The ICI sensors showed a higher gas sensitivity than that of the ITO single layer sensors. Finally, it can be concluded that the ICI film sensors have the potential to be used as improved methanol gas sensors.

조성변화에 따른 Fe-Sm-O계 박막의 연자기적 성질 (Influence of Composition on Soft Magnetic Properties of As-Deposited Fe-Sm-O Thin Films)

  • 윤대식;조완식;고은수;이영;박종봉;김종오
    • 한국재료학회지
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    • 제11권1호
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    • pp.39-43
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    • 2001
  • Nanocrystalline Fe-Sm-O thin films were prepared by RF magnetron reactive sputtering method in $Ar+O_2$mixed atmosphere with the $O_2$content of 5%. The compositions of the thin films were changed by changing the number of $Sm_2O_3$ chips. The best soft magnetic properties of the thin film with the composition of $Fe_{83.4}Sm_{3.4}O_{13.2}$ were saturation flux density of 18 kG, coercivity of 0.82 Oe and effective permeability about 2,600 at 0.5~100 MHz, respectively. The electrical resistivity of Fe-Sm-O thin films was increased with increasing the amount of Sm and O elements which combined each other, the electrical resistivity of$Fe_{83.4}Sm_{3.4}O_{13.2}$ thin film was $130{\mu}{\Omega}cm$. In case of the small amount of Sm and O elements, the microstructures of Fe-Sm-O thin films showed a precipitated phase of $Sm_2O_3$ on the ${\alpha}-Fe$ phase. With the increase of the amount of Sm and O elements, the microstructures of the Fe- Sm-O thin films were changed into a mixed structure of ${\alpha}-Fe$ crystal-phase and Sm-oxide amorphous phase. The Fe-Sm-O thin films with Fe content in the range of 72~94 at% exhibited the quality factor (Q = $\mu$′/$\mu$") of 7~75 up to 50 MHz.

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Al2O3 기판위에 형성된 Ti-O 완충층을 가진 Ta/Ta2O5커패시티의 특성 (The Characteristics of Ti-O Buffer Layered Ta/Ta2O5Capacitors on the Al2O3 substrate)

  • 김현주;송재성;김인성;김상수
    • 한국전기전자재료학회논문지
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    • 제16권9호
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    • pp.807-811
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    • 2003
  • We investigated the electrical characterisitics of T $a_2$ $O_{5}$ (tantalum pentoxide) film and Ti-O/T $a_2$ $O_{5}$ film deposited on $Al_2$ $O_3$based substrate. Ta (tantalum) electrode and $Al_2$ $O_3$ substrate was used for the purpose of simplifying the manufacturing process in IPD's (integrated passive devices). Dielectric materials (T $a_2$ $O_{5}$ and Ti-O/T $a_2$ $O_{5}$ films) deposited on Ta/Ti/A $l_2$ $O_3$ were annealed at 700 $^{\circ}C$ for 60 sec. in vacuum. The XRD results showed that as-deposited T $a_2$ $O_{5}$ film possessed amorphous structure, which was transformed to crystallines by rapid thermal heat treatment. We compared the lnJ- $E^{{\frac}{1}{2}}$, C-V, C-F of both as-deposited and annealed dielectric thin films deposited on Ta bottom electrode. From this results, we concluded that the leakage current could be reduced by introducing Ti-O buffer layer and conduction mechanisms of T $a_2$ $O_{5}$ and Ti-O/T $a_2$ $O_{5}$ could be interpreted appropriately by Schottky emission effect.

$TiO_2$ 유전체 박막의 마이크로파 유전특성 (Microwave Dielectric Properties of Anatase and Rutile $TiO_2$ Thin Films)

  • 오정민;김태석;박병우;홍국선;이상영
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2000년도 제18회 학술발표회 논문개요집
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    • pp.105-105
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    • 2000
  • 현재 급격히발전하는 이동통신기술로 미루어 보아 앞으로는 모든 정보통신이 무선통신으로 이루어질 것이다. 그런데 무선통신은 이동성과 대용량의 정보전송에 초점을 맞추어 발전하고 있다. 많은 정보량을 전달하기 위해서 현재 사용되는 주파수 대역보다 고주파의 전파가 사용되어야 한다. 또한 이동성을 향상시키기 위해서는 통신기기의 소형화를 이루어야 하고 그러기 위해서 궁극적으로 모든 소자를 하나의 칩(chip)으로 집적화하는 것이 필요하다. 따라서 벌크상태로 사용되고 있는 유전체 공진기를 소형화, 즉 박막화해야만 한다. 결국 유전체 박막의 마이크로파 대역에서의 유전특성을 연구하고 그 특성을 향상시켜야만 한다. 통신기기에서 사용되는 유전체 공진기는 소형화를 위해 높은 유전율과 낮은 유전손실(tan$\delta$), 즉 높은 품질계수 (Q)를 가져야 한다. 마이크로파 대역에서 사용되고 있는 유전체 중에서 TiO2는 벌크 상태의 rutile 상에서 100정도의 높은 유전율과, 4 GHz에서 10,000 정도의 높은 품질계수를 나타낸다고 보고되어 있다. 따라서 본 연궁서는 TiO2 박막의 마이크로파 유전특성을 연구하였고 anatase 박막의 유전특성도 측정하였다. TiO2 박막을 RF magnetron reactive sputtering 방법으로 Ar (15 sccm)과 O2 (1.5 sccm) 기체를 사용하여 상온에서 증착하였다. 4mTorr의 증착압력에서 안정한 rutile 박막을 얻었고, 15 mTorrdo서 준안정한 anatase 박막을 얻을 수 있었다. 그리고 그 중간의 압력에서 두 상이 혼합된 박막이 증착되었다. 위와 같은 방법으로 형성한 TiO2 박막의 마이크로파 유전특성을 측정하기 위해 마이크로스트립 링공진기 (microstrip ring resonator)를 제작하였다. 마이크로스트립 링 공진기는 링의 원주길이가 전자기파 파장길이의 정수배가 되면 공진이 일어나는 구조이다. Fused quartz를 기판으로 하여 증착압력을 변수로 하여 TiO2 박막을 증착하였다. 그리고 그 위에 은 (silver)을 사용하여 링 패턴을 형성하였다. 이와 같이 공진기를 제작하여 network analyzer (HP 8510C)로 마이크로파 대역에서의 공진특서을 측정하였다. 공진특성으로부터 전체 품질계수와 유효유전율, 그리고 TiO2 박막의 품질계수를 얻어내었다. 측정결과 rutile에서 anatase로 박막의 상이 변할수록 유전율은 감소하고 유전손실은 증가하는 결과를 나타내었다.

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The Magnetic Properties of Co-Ni-Fe-N Soft Magnetic Thin Films

  • Kim, Y. M.;Park, D.;Kim, K. H.;Kim, J.;S. H. Han;Kim, H. J.
    • Journal of Magnetics
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    • 제5권4호
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    • pp.120-123
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    • 2000
  • Co-Ni-Fe-N thin films were fabricated by a $N_2$ reactive rf magnetron sputtering method. The nitrogen partial pressure ($P_{N2}$) was varied in the range 0~10% . As$P_{N2}$ increases in this range, the saturation magnetization $B_s$ linearly decreases from 19.8 kG to 14 kG and the electrical resistivity ($\rho$) increases from 27 to 155 $\mu\Omegacm$. The coercivity $H_c$ exhibits the minimum value at 4% $P_{N2}$. The magnetic anisotropy fields ($H_k$) are in the range of 20$\sim$50 Oe. High frequency characteristics of $(Co_{22.2}Ni_{27.6}Fe_{50.2})_{100-x}N_x$ films are excellent in the range of 3$\sim$5% of $P_{N2}$. In particular, the effective permeability of the film fabricated at 4% $P_{N2}$ is 800, which is maintained up to 600 MHz. This film also shows Bs of 17.5 kG, $H_c$/ of 1.4 Oe, resistivity of 98$\mu\Omegacm$ and $H_k$ of about 25 Oe. Also, the corrosion resistance of $(Co_{22.2}Ni_{27.6}Fe_{50.2})_{100-x}N_x$ films was imp roved with increasing N concentration.

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THE MAGNETIC PROPERTIES OF Co-Ni-Fe-N SOFT MAGNETIC THIN FILMS

  • Kim, Y. M.;Park, D.;Kim, K. H.;Kim, J.;S. H. Han;Kim, H. J.
    • 한국자기학회:학술대회 개요집
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    • 한국자기학회 2000년도 International Symposium on Magnetics The 2000 Fall Conference
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    • pp.492-499
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    • 2000
  • Co-Ni-Fe-N thin films were fabricated by a N$\sub$2/ reactive rf magnetron sputtering method. The nitrogen partial pressure (P$\sub$N2/) was varied in the range of 0∼10%. As P$\sub$N2/ increases in this range, the saturation magnetization (B$\sub$s/) linearly decreases from 19.8 kG to 14 kG and the electrical resistivity ($\rho$) increased from 27 to 155 ${\mu}$$\Omega$cm. The coercivity (H$\sub$c/) exhibits the minimum value at 4% of P$\sub$N2/. The magnetic anisotropy (H$\sub$k/) are in the range of 20∼50 Oe. High frequency characteristics of (Co$\sub$22.2/Ni$\sub$27.6/Fe$\sub$50.2/)$\sub$100-x/N$\sub$x/ films are excellent in the range of 3∼5% of P$\sub$N2/. Especially the effective permeability of the film fabricated at 4% of P$\sub$N2/ is 800, which is maintained up to 600 MHz. This film also shows Bs of 17.5 kG, H$\sub$c/ of 1.4 Oe, resistivity of 98 $\Omega$cm and H$\sub$k/ of about 25 Oe. Also, the corrosion resistance of (Co$\sub$22.2/Ni$\sub$27.6/Fe$\sub$50.2/)$\sub$100-x/N$\sub$x/ were improved with the increase in N concentration.

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