• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.190.1-190.1
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• 2013

현재 자동차 분야에서 차량 경량화를 통해 연비 향상 및 에너지 효율 향상을 기대하고 있으며, 차량 경량화의 한 수단으로 자동차용 유리를 고강도 투명 플라스틱 소재인 PC(Polycarbonate)로 대체하고자 하는 연구가 활발히 이루어지고 있다. 그러나, PC의 낮은 내마모 특성과 자외선에 의한 열화 및 변색 현상은 해결하여야 할 중요한 문제점으로 지적되고 있다. 본 연구에서는, PC의 내마모 특성을 향상시키기 위하여 transmittance가 확보되고, 고경도 특성을 갖는 Al-Si-N 박막 증착에 대한 연구를 하였고, 자외선 차단을 위하여 SiN:H 박막을 증착 하였다. 박막 증착을 위하여 ICP-assisted reactive magnetron sputtering 장비를 이용하였으며, 고경도 특성을 갖는 Al-Si-N 박막을 제조하였다. 그리고 300 nm 파장 이하의 자외선 차단을 위하여 SiN:H 박막을 증착하였다. 분석 장비로는 박막의 chemical state와 crystallinity를 확인하기 위하여 XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy), XRD(X-ray diffraction)를 이용하여 분석을 수행하였으며, Knoop ${\mu}$-hardness tester와 Pin-on-disk를 이용하여 경도 및 내마모 특성을 평가하였다. SiN:H 박막 위에 Al-Si-N 박막을 증착하였고 총 두께는 ~5000 $\AA$을 증착하였으며, 가시광 영역에서 평균 70% 이상의 transmittance를 나타내었다. 박막의 Si/(Al+Si) 비율에 따라 다른 경도 특성을 나타냈는데, Si/(Al+Si) 비율이 26~32% 부근에서 최대 31 GPa의 경도 값을 확인하였고 SiN:H 박막은 300nm 이하의 파장에서 2% 이하의 transmittance를 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.130-130
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• 2018

산업 발전으로 특수합금들이 발달함에 따라 가공할 수 있는 새로운 절삭공구소재들이 개발되어지고 있다. 또한 공구소재보다 코팅개발이 상대적으로 더욱 효과적이기 때문에 코팅 기술 개발이 활발히 진행되고 있다. 일본에서는 새로운 코팅층 물질 개발보다는 기존의 코팅물질을 조합하거나 개량하여 성능을 향상시키는 추세이다. TiAlSiN 박막은 스퍼터링과 음극 아크 소스를 이용한 hybrid 공정을 이용하여 코팅 후 특성을 평가하였다. Ti-50at.%Al의 조성을 갖는 TiAl 합금 타겟은 음극 아크 소스를 이용하여 코팅하였다. 공정 가스는 Ar과 N2의 혼합 가스를 사용하였으며 공정 압력은 $1.0{\times}10^{-2}Torr$이었다. 음극 아크 소스에 인가된 전류는 70 A이었다. TiAlSiN 박막의 Si 함량을 조절하기 위해서 Si은 스퍼터링으로 코팅하였으며 스퍼터링 소스에 인가되는 전력의 세기를 0.29 kW ~ 1.05 kW까지 변화시켰다. 코팅 공정에 사용된 Si 타겟의 순도는 4N이다. TiAlSiN 박막의 Si 함량은 스퍼터링 전력에 따라 3.4 ~ 14.4at%까지 변화하는 것을 확인하였다. TiAlSiN 코팅층의 경도는 초미소 경도계를 이용하여 측정하였으며, Si 함량이 증가하면 TiAlSiN 박막의 경도도 증가하는 것을 확인할 수 있다. TiAlSiN 박막의 Si 함량이 9.2at.%일 때 3000 Hv 이상의 경도를 보였다. TiAlSiN 코팅층의 Si 함량이 14.4at%로 높아지면 경도가 낮아지는 현상을 보였다. TiAlSiN 박막의 Si 함량이 증가하면 내산화성이 향상되는 현상을 확인할 수 있었다.

• Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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• v.7 no.3
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• pp.468-473
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• 2003

In this paper, for enhancement of property on a-Si:H TFTs We measure interface characteristics of ferroelectrics thin film and a-Si:H thin film. First, SrTiO$_3$ thin film is deposited bye-beam evaporation. Deposited films are annealed for 1 hour in N2 ambient at $150^{\circ}C∼600^{\circ}C$. Dielectric characteristics of deposited SrTiO$_3$ films are very good because dielectric constant shows 50∼100 and breakdown electric field are 1 ∼ 1.5 MV/cm. a-SiN:H,a-Si:H(n-type a-Si:H) are deposited onto SrTiO$_3$ film to make MFNS(Meta1/ferroelectric/a-SiN:H/a-Si:H) by PECVD. After the C-V measurement for interface characteristics, MFNS structure shows no difference with MNS(Metal/a-SiN:H/a-Si:H) structure in C-V characteristics but the insulator capacitance value of MFNS structure is much higher than the MNS because of high dielectric constant of ferroelectric.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.16 no.6
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• pp.768-771
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• 2005

The deposition of silicon nitride ($SiN_x$) thin films was carried out on $SiO_2/Si$ substrate at room temperature by reactive dc magnetron sputtering. The analysis of deposited $SiN_x$ films using x-ray photoelectron spectroscopy indicated that the composition of $SiN_x$ films was Si-rich. The deposited $SiN_x$ thin films were annealed by varying annealing temperature and time. X-ray diffraction (XRD) analysis was performed in order to examine the crystallization of Si in $SiN_x$ thin films. The optical and electrical properties of $SiN_x$ thin films were measured for the observation of Si nanodot. As a result, we observed the XRD peaks that might be the Si crystals. As the annealing time and annealing temperature increased, the photoluminescence intensity of $SiN_x$ films gradually increased. The capacitance-voltage characteristics of $SiN_x$ film measured before and after annealing indicated that the trap effect of electrons or holes occurred due to the existence Si nanodots in the $SiN_x$ thin films.

• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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• 2003.05a
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• pp.501-504
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• 2003

In this paper, for enhancement of property on a-Si:H TFTs We measure interface characteristics of ferroelectrics thin film and a-Si:H thin film. First, SrTiO$_3$ thin film is deposited bye-beam evaporation. Deposited films are annealed for 1 hour in N2 ambient at 150$^{\circ}C$ ∼ 600$^{\circ}C$. Dielectric characteristics of deposited SrTiO$_3$ films are very good because dielectric constant shows 50∼100 and breakdown electric field are 1∼1.5MV/cm. a-SiN:H,a-Si:H(n-type a-Si:H) are deposited onto SrTiO$_3$ film to make MFNS(Metal/ferroelectric/a-SiN:H/a-Si:H) by PECVD. After the C-V measurement for interface characteristics, MFNS structure shows no difference with MNS(Metal/a-SiN:H/a-Si:H) structure in C-V characteristics but the insulator capacitance value of MFNS structure is much higher than the MNS because of high dielectric constant of ferroelectrics.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.12 no.6
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• pp.283-287
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• 2002

We have studied Zr(Si)N film as a diffusion barrier between Cu metal and Si substrate for application of interconnection metal in ULSI circuits. Zr(Si)N film was deposited with reactive DC magnetron sputtering system using $Ar/N_2$mixed gas. The value of the resistivity was the lowest for the ZrN film using 29 : 1 of Ar : $N_2$reactant gas ratio at room temperature and decreased with increasing of Si substrate temperature. As the value of ZrN film resistivity was decreased, the direction of crystal growth was toward to (002) plane. The barrier property of ZrN film added with Si was improved. But Si was added too much in ZrN film, the barrier property was degraded. The adhesive property was improved with increasing of Si in ZrN. For the analysis of the film, XRD, Optical microscopy, Scretch tester, so on were used.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.193.1-193.1
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• 2015

실리콘 (Si) 기판 위에 고품질의 갈륨질화물 (GaN) 박막을 성장시키기 위한 노력이 계속되고 있다. 실리콘 기판은 사파이어 기판 보다 경제적인 측면에서 유리하고, 실리콘 직접화 공정에 GaN 소자를 쉽게 접목 가능하다는 장점이 있다. GaN 박막은 2차원 전자 가스형성을 통한 고속소자, 직접 천이형 밴드갭을 이용한 발광소자 및 고전압 소자로써 활용 가능한 물질이다. 종래에는 Si(100) 및 Si(111) 기판 위에 GaN 박막 성장에 대한 연구가 주로 진행되었다. 하지만 대칭성과 격자 불일치도 등 결정학적 특성을 고려할 때 Si(100) 기판 위에 고품질의 GaN 박막을 성장시키는 것은 쉽지 않다. Si(111) 기판은 실리콘 소자 직접화 공정에 적합하지 못한 단점을 가지고 있다. 반면, 최근 Si(110) 기판 위에서 비등방적 변형 제어를 통한 고품질 GaN 박막 성장이 보고 되어 실리콘 집적 소자와 결합한 고전압 소자 및 고속소자 구현에 관한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 투과전자현미경 연구를 바탕으로 Si(110) 기판 위에 성장된 GaN의 미세구조에 관한 연구를 소개한다. 열팽창계수의 차이에 의한 GaN 박막 내 결함 생성을 줄이기 위하여 AlN 완충층이 사용되었다. GaN 박막을 암모니아 ($NH_3$) 유량이 다른 조건에서 성장시킴으로써 GaN 박막 미세구조의 암모니아 유량 의존성에 관한 연구를 진행하였다. GaN 박막에서 투과전자현미경 연구와 X-ray 회절 연구를 통하여 결함 거동 및 결정성을 확인하였다. $NH_3$ 유랑이 증가함에 따라 GaN의 성장 거동이 3차원에서 2차원으로 변화됨을 관찰하였다. 또한, 전위밀도의 증가도 확인되었다. $NH_3$ 유량이 낮은 경우 GaN 전위는 AlN와 GaN 경계에 주로 위치하고 GaN 표면 근처에는 전위밀도가 감소하였으나, $NH_3$ 유량이 높을 경우 GaN 박막 표면까지 전위가 관통됨을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.100-102
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• 2013

Magnetron-sputtering법을 사용하여 기존에 연구하였던 CrAlN (Cr 7：Al 3)박막에 Si를 첨가하여 Si의 함량 변화에 따라 미세구조와 화학적 결합상태, 온도저항계수(TCR) 및 산화저항의 영향과 기계적특성 개선을 통한 multi-functional heater resistor layer로써의 가능성을 연구하였다. CrAlSiN 박막의 Si 함량에 변화에 따라 온도저항계수 변화를 확인하였으며 X-선 회절 분석(XRD) 패턴 분석결과 CrAlSiN 박막의 결정구조가 Bl-NaCl 구조를 가지고 있는 것을 확인하였으며 SEM과 AFM을 통한 표면 및 미세구조 분석결과 Si의 함량이 증가할수록 입자가 조밀해짐을 알 수 있었다. 최근 digital priting technology의 핵심 기술로 부각되고 있는 inkjet priting technology는 널리 태양전지뿐만 아니라 thin film process, lithography와 같은 반도체 공정 기술에 활용 할 수 있기 때문에 반도체 제조장비에도 사용되고 있으며, 현재 thermal inkjet 방식을 사용하고 있다. Inkjet printing technology는 전기 에너지를 잉크를 배출하기 위해 열에너지로 변환하는 thermal inkjet 방식을 사용하고 있는데, 이러한 thermal inkjet 방식은 기본적으로 전기저항이 필요하지만 electrical resistor layer는 잉크를 높은 온도에서 순간적으로 가열하기 때문에 부식이나 산화 등의 문제가 발생할 수 있어 이에 대한 보호층을 필요로 한다. 하지만, 고해상도, 고속 잉크젯 프린터, 대형 인쇄 등을 요구되고 있어 저 전력 중심의 잉크젯 프린터의 열효율을 방해하는 보호층 제거에 필요성이 제기되고 있다. 본 연구는 magnetron-sputtering을 사용하여 기존의 CrAlN 박막에 Si를 합성하여 anti-oxidation, corrosion resistance 그리고 low temperature coefficient of resistance 값을 갖는 multi-functional heater resistor layer로써 CrAlSiN 박막의 Si 함량에 따른 효과에 초점을 두었다. 본 실험은 CrAlN 박막에 Si 함량을 4~11 at%까지 첨가시켜 함량의 변화에 따른 특성변화를 확인하였다. 함량이 증가할수록 amorphous silicon nitride phase의 영향으로 박막의 roughness는 감소하였으며 XRD 분석결과 (111) peak의 Intensity가 감소함을 확인하였으며 SEM 관찰시 모든 박막이 columnar structure를 나타내었으며 Si함량이 증가할수록 입자가 치밀해짐을 보여주었다.Si함량이 증가할수록 CrAlN 박막에 비하여 면저항은 증가하였으며 TCR 측정결과 Si함량이 6.5 at%일 때 가장 안정한 TCR값을 나타내었다. Multi-functional heater resistor layer 역할을 하기 위해서, CrAlSiN 박막의 원소 분포, 표면 거칠기, 미세조직, 전기적 특성 등을 조사하였다. CrAlN 박막의 Si의 첨가는 크게 XRD 분석결과 주상 성장을 억제 할 수 있으며 SEM 분석을 통하여 Si 함량이 증가할수록 Si3N4 형성이 감소하며 입자크기가 작아짐을 확인하였다. 면저항의 경우 Si 함량이 증가함에 따라 높은 면저항을 나타내었으며 Si함량이 6.5 at%일 때 가장 낮은 TCR 값인 3120.53 ppm/K값을 보였다. 이 값은 상용되고 있는 heater resistor보다 높지만, CrAlSiN 박막이 더 우수한 기계적 특성을 가지고 있기 때문에 hybrid heater resistor로 적용할 수 있을 것으로 기대된다.

• Solar Energy
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• v.11 no.3
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• pp.74-83
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• 1991

In this study, the (p)ZnTe/(n)Si solar cell and (n)CdS-(p)ZnTe/(n)Si poly-junction thin film are fabricated by vaccum deposition method at the substrate temperature of $200{\pm}1^{\circ}C$ and then their electrical properties are investigated and compared each other. The test results from the (p)ZnTe/(n)Si solar cell the (n)CdS-(p)ZnTe/(n)Si poly-junction thin fiim under the irradiation of solar energy $100[mW/cm^2]$ are as follows; Short circuit current$[mA/cm^2]$ (p)ZnTe/(n)Si:28 (n)CdS-(p)ZnTe/(n)Si:6.5 Open circuit voltage[mV] (p)ZnTe/(n)Si:450 (n)CdS-(p)ZnTe/(n)Si:250 Fill factor (p)ZnTe/(n)Si:0.65 (n)CdS-(p)ZnTe/(n)Si:0.27 Efficiency[%] (p)ZnTe/(n)Si:8.19 (n)CdS-(p)ZnTe/(n)Si:2.3 The thin film characteristics can be improved by annealing. But the (p)ZnTe/(n)Si solar cell are deteriorated at temperatures above $470^{\circ}C$ for annealing time longer than 15[min] and the (n)CdS-(p)ZnTe/(n)Si thin film are deteriorated at temperature about $580^{\circ}C$ for longer than 15[min]. It is found that the sheet resistance decreases with the increase of annealing temperature.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.11 no.7
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• pp.580-584
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• 2001

We have investigated the deposition characteristics of Ti-Si-N films obtained by rf magnetron sputtering with ratios of Ti/Si targets in an $Ar/N_2$ gas mixture. The growth rate and stoichiometry dependence of the Ti-Si-N films on the ratio of Ti/Si and $N_2$ flow rate ratio were found to be due to the different nitriding rate of Ti and Si targets. Additionally, their different sputtering yield of nitrified Ti and Si make a reason as well. Lowering Si content in the film favored the formation of crystalline TiN, leading to the low resistivity. Increasing N content led to the Ti-Si-N films having a higher density and compressive stress, suggesting that the N content in the film is one of the most important factors determining the diffusion barrier characteristics. In the current work, the optimum process conditions for the formation of efficient diffusion barrier of Ti-Si-N film has successfully obtained by manipulating the Ti/Si ratio of target and $N_2$ flow rate ratio.