• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.338-338
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• 2013

Monolithic three-dimensional integrated circuits (3D-ICs) 구현 시 bonding 과정에서 발생되는 aluminum (Al) 이나 copper (Cu) 등의 interconnect metal의 확산, 열적 스트레스, 결함의 발생, 도펀트 재분포와 같은 문제들을 피하기 위해서는 저온 공정이 필수적이다. 지금까지는 polymer 기반의 bonding이나 Cu/Cu와 같은 metal 기반의 bonding 등과 같은 저온 bonding 방법이 연구되어 왔다. 그러나 이와 같은 bonding 공정들은 공정 시 void와 같은 문제가 발생하거나 공정을 위한 특수한 장비가 필수적이다. 반면, 두 물질의 합금을 이용해 녹는점을 낮추는 eutectic bonding 공정은 저온에서 공정이 가능할 뿐만 아니라 void의 발생 없이 강한 bonding 강도를 얻을 수 있다. Aluminum-germanium (Al-Ge) 및 aluminum-indium (Al-In) 등의 조합이 eutectic bonding에 이용되어 각각 $424^{\circ}C$ 및 $454^{\circ}C$의 저온 공정을 성취하였으나 여전히 $400^{\circ}C$이상의 eutectic 온도로 인해 3D-ICs의 구현 시에는 적용이 불가능하다. 이러한 metal 조합들에 비해 indium (In)과 tin (Sn)은 각각 $156^{\circ}C$ 및 $232^{\circ}C$로 굉장히 낮은 녹는점을 가지고 있기 때문에 In-Sn 조합은 약 $120^{\circ}C$ 정도의 상당히 낮은eutectic 온도를 갖는다. 따라서 본 연구팀은 In-Sn 조합을 이용하여 $200^{\circ}C$ 이하에서monolithic 3D-IC 구현 시 사용될 eutectic bonding 공정을 개발하였다. 100 nm SiO2가 증착된 Si wafer 위에 50 nm Ti 및 410 nm In을 증착하고, 다른Si wafer 위에 50 nm Ti 및 500 nm Sn을 증착하였다. Ti는 adhesion 향상 및 diffusion barrier 역할을 위해 증착되었다. In과 Sn의 두께는 binary phase diagram을 통해 In-Sn의 eutectic 온도인 $120^{\circ}C$ 지점의 조성 비율인 48 at% Sn과 52 at% In에 해당되는 410 nm (In) 그리고 500 nm (Sn)로 결정되었다. Bonding은 Tbon-100 장비를 이용하여 $140^{\circ}C$, $170^{\circ}C$ 그리고 $200^{\circ}C$에서 2,000 N의 압력으로 진행되었으며 각각의 샘플들은 scanning electron microscope (SEM)을 통해 확인된 후, 접합 강도 테스트를 진행하였다. 추가로 bonding 층의 In 및 Sn 분포를 확인하기 위하여 Si wafer 위에 Ti/In/Sn/Ti를 차례로 증착시킨 뒤 bonding 조건과 같은 온도에서 열처리하고secondary ion mass spectrometry (SIMS) profile 분석을 시행하였다. 결론적으로 본 연구를 통하여 충분히 높은 접합 강도를 갖는 In-Sn eutectic bonding 공정을 $140^{\circ}C$의 낮은 공정온도에서 성공적으로 개발하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.591-591
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• 2012

본 연구는 Transparent conducting oxide (TCO, 산화물투명전극)를 이용한 박막태양전지 효율향상에 관한 것으로, 이중의 TCO층(Double-stacked TCO layer)의 효과적인 광학 및 전기적 설계에 관한 것이다. 기존 박막 태양전지에서는 투명전극 TCO layer로서, ITO (Indium-Tin-Oxide), FTO (Fluorine- Tin-Oxide), 및 AZO(Aluminum-doped Zinc Oxide) 등을 사용해 왔다. 각 TCO layer마다 장점이 있지만 단점 또한 존재한다. ITO의 경우 높은 전기적 특성을 가지는 반면 수소 플라즈마에 취약하고 기계적 강도에 취약해 ITO 단일층만으로 박막 태양전지에 적용하는 것에 제한을 받는다. 한편, AZO의 경우 전기적 특성도 우수할 뿐만 아니라 수소 플라즈마에도 내구성이 강한 장점이 있지만, 일함수가 p형 반도체보다 낮아 Schottky junction이 되어, 높은 전위장벽이 형성된다. 이는 정공의 이동을 방해하고, 정공의 축적이 일어나서 순방향 전압을 인가할 때 많은 전류의 감소를 가져온다. 또한, AZO와 p형 반도체 사이의 높은 직렬저항으로 인해 광전압(Voc, Open circuit voltage)와 충실률 (FF, Fill factor)가 떨어진다는 단점이 있다. 본 실험에서는 ITO/AZO 2중구조의 TCO층을 적용하여 상기의 문제점을 해결하고자 한다. 이중 구조 TCO층은 Magnetron sputter system을 이용하여, 단계적으로 증착되었다. 빛이 입사하는 유리에 ITO를 제1전도층으로 증착하였는데, ITO는 입사광의 투과도와 전기전도성이 우수하다. 제2전도층으로는 AZO층을 이용하였으며, 실리콘 반도체층과 접하게 된다. AZO는 실리콘 증착시 발생하는 수소 플라즈마에 안정적이고, 물리적 강도 또한 우수한 장점이 있다. 이중 구조층위에 실리콘 광흡수층(Si absorber)을 증착하였으며, pin 구조를 가진다. 기존, 단일막 TCO층과 2중구조 TCO층을 이용하여, 실리콘 박막 태양전지를 구성하였다. 이때, ITO/AZO의 2중구조를 적용하였을 때 태양 전지 특성이 크게 향상된 결과를 얻을 수가 있었다. 특히, 전류밀도의 경우 ITO, FTO, AZO 각각 14.5 mA/cm2, 11.2 mA/cm2, 8.18 mA/cm2를 나타낸 반면 ITO/AZO 2중구조의 경우 약 17mA/cm2 로 크게 향상 되었고, 태양전지 변환 효율도 각각 7.5%, 6.9%, 4%에서 ITO/AZO 2중 구조의 경우 8.05%로 크게 향상되었다. 본 발표에서는 2중구조 TCO를 이용한 현공정에 적용 가능한 박막태양전지 효율향상 기법에 대해 논의하고자 한다.

• 한국진공학회지
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• 제15권1호
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• pp.64-72
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• 2006

우리는 tris-(8-hydroxyquinoline) aluminum (Alq3)와 같은 단분자 유기물 박막을 사용하여 유기물 발광 소자(OLEDs)를 제작하였다. OLEDs는 ITO가 증착된 유기 기판 위에서 제조되었고, 수명 측정 이후의 OLEDs에 대한 발광, 축전 용량, 유전 손실 특성 등을 측정하였다. 여기서, 수명 측정을 위하여 사용한 인가 전류는 0.5mA 에서 9mA까지 였고, 수명의 인가 전류 의존성은 약 2 mA 부근에서 다르게 관찰되었다. C-V 특성 곡선에서 나타난 축전 용량의 봉우리들은 유기물 내의 분극과 유기물과 금속의 경계에서 나타난 분극의 영향으로 추측된다. 그리고, 2 mA 보다 낮은 전류 하에서 수명 측정 후 발광특성이 저하된 OLEDs에서는 소자 내의 분극 크기의 감소와 전하 유입 장벽의 낮아짐이 같이 관찰되었다.

• 한국표면공학회지
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• 제42권6호
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• pp.267-271
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• 2009

Multicomponent transparent conducting oxide films were deposited on glass substrates at 150 by dual magnetron sputtering of AZO and ITO targets. In the case of mixing a limited amount of ITO (10W), resistivity of TCO films was significantly increased compared to the AZO film; from $3.5{\times}10^{-3}$ to $9.7{\times}10^{-3}{\Omega}{\cdot}cm$. Deterioration of the electrical conductivity is attributed to the decreases in carrier concentration and Hall mobility. Improvement of the conductivity could be obtained for the films prepared with ITO powers larger than 40 W. The lowest resistivity ($\rho$) of $7.3{\times}10^{-4}{\Omega}{\cdot}cm$ was achieved when ITO power was 100 W. Effects of $H_2$ incorporation on the electrical and optical properties of AZO-ITO films were investigated in this work. Addition of small amount of hydrogen resulted in the increase of carrier concentration and the improvement of electrical conductivity. It is apparent that the roughness of AZO-ITO films decreases dramatically after the transition of microstructure from polycrystalline to amorphous phase, which gives practical advantages such as an excellent uniformity of surface and a high etching rate. AZO-ITO films grown at sputtering ambient with hydrogen gas are expected to be applicable to optoelectronic devices such as organic light emitting diodes and flexible displays due to their sufficient electrical and structural properties.

• 전자공학회논문지D
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• 제35D권11호
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• pp.55-61
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• 1998

정공 전달 중합체인 Poly(N-vinylcarbazole) (PVK)와 전자전달 유기물 재료인 2-(4-biphenyl)-5-(t-butyl-phenyl)-1,3,4-oxadiazole (Bu-PBD)에 발광 유기물 색소 Coumurine 6, TPB, Rhodamine B를 각각 도핑한 단층박막 유기물 전기발광 소자를 제작하였다. 스핀 코팅 방법에 의한 단층 구조와 가용성 재료의 사용으로부터 소자제작이 간단하였다. 활성영역은 인듐주석산화물(ITO) 과 알루미늄 전극 사이에 놓인 단층으로 구성하고 있다. 이러한 구조에서 전자와 정공의 전하가 각 전극에서 PVK : Bu-PBD 활성층으로 주입된다. 전압을 인가한 후 발광된 빛의 색은 각각 TPB, C6, Rhodamine B의 유기물 색소에 의해 481nm, 500nm, 585nm 파장을 갖는 푸른색, 초록색 및 오렌지색을 나타내었다. PVK유기물은 다른 발광색을 갖는 유기물 색소를 분자 적으로 도핑 함으로서 주요한 중합체로서 사용될 수 있다. 그리고 전기발광색은 전체 가시광선 파장 내로 조절될 수 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.162.2-162.2
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• 2015

플렉서블 디스플레이에 사용되는 투명전극은 벤딩에 의한 인장(tensile) 및 압축(compressive) 스트레스 하에서도 전극의 특성이 지속적으로 유지되어야 한다. 기존 OLED소자의 투명전극으로 사용되던 인듐산화물(ITO, Indium Tin Oxide)는 인듐(Indium)의 희소성 문제뿐만 아니라 벤딩에 대한 복원력이 나쁜 것으로 알려져 플렉서블 디스플레이에는 적합하지 않은 것으로 알려져 있다. 벤딩에 강하고 복원력이 우수한 투명전극 재료가 필요하게 되었다. 본 연구에서는 PEN (Polyethylene Naphthalate) 유연기판 상에 그래핀(Graphene)전극을 구현하여 벤딩에 대한 저항특성을 관찰하였고 일반적으로 많이 사용하는 Aluminum 전극과의 비교를 통해 광효율을 지속적으로 유지할 수 있는 플렉서블 OLED용 전극구현 가능성을 연구하였다. 일반적으로 Al금속은 인장 스트레스를 받음에 따라 저항이 증가하고 다시 복원되면 저항이 감소하는 특성을 갖고 있는데 인장 스트레스에 따라 저항과 늘어난 길이와의 관계는 다음과 같다. $R/R0=(L/L0)^2$ ----------------------------------------- (1) 그러나 반복된 스트레스가 가해질 경우 Al 금속 전극은 복원력을 잃고 저항이 원래대로 돌아가지 않는 문제가 발생하는데 반해 그래핀은 벌집모양의 구조를 갖고 있어 벤딩에 대한 강도가 셀 뿐만 아니라 고탄력으로 인해 복원력이 우수하여 여러 싸이클(cycle)의 벤딩 실험에 의해서도 복원력이 지속적으로 유지되었다. Al 금속 전극의 경우 벤딩 각도 또는 정도에 따라 복원력이 유지되는 구간이 있으나 반복적인 벤딩 싸이클에 의해 복원력이 감소하여 인장 스트레스에 의한 저항 증가 후 스트레스 제거 시 저항 감소가 되지 않는데 24시간 동안 전기 저항 변화를 관찰하면 수시간 후에나 저항이 어느 수준까지만 복원되는 것을 확인할 수 있었으나 복원에 오랜 시간이 소요된다는 점에서 그래핀과 비교가 된다. SEM(Scanning electron microscopy) 분석을 통해 인장 스트레스 인가/제거를 반복함에 따라 Al 금속표면이 표면에 열화되는 것을 확인하였으나 그래핀에서는 나타나지 않았다. 본 연구에서는 높은 투과도와 우수한 전기적 특성을 가지는 그래핀 투명 전도성 전극이 다양한벤딩 조건에서도 뛰어난 복원 특성을 보이는 것을 밝혀내어 차세대 투명 전극 물질로 개발하고자 하였다.

• 한국재료학회지
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• 제21권3호
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• pp.174-179
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• 2011

Ultra-thin aluminum (Al) and tin (Sn) films were grown by dc magnetron sputtering on a glass substrate. The electrical resistance R of films was measured in-situ method during the film growth. Also transmission electron microscopy (TEM) study was carried out to observe the microstructure of the films. In the ultra-thin film study, an exact determination of a coalescence thickness and a continuous film thickness is very important. Therefore, we tried to measure the minimum thickness for continuous film (dmin) by means of a graphical method using a number of different y-values as a function of film thickness. The raw date obtained in this study provides a graph of in-situ resistance of metal film as a function of film thickness. For the Al film, there occurs a maximum value in a graph of in-situ electrical resistance versus film thickness. Using the results in this study, we could define clearly the minimum thickness for continuous film where the position of minimum values in the graph when we put the value of Rd3 to y-axis and the film thickness to x-axis. The measured values for the minimum thickness for continuous film are 21 nm and 16 nm for sputtered Al and Sn films, respectively. The new method for defining the minimum thickness for continuous film in this study can be utilized in a basic data when we design an ultra-thin film for the metallization application in nano-scale devices.

• 한국재료학회지
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• 제23권9호
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• pp.477-482
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• 2013

We investigated the detection properties of nitrogen monoxide (NO) gas using transparent p-type $CuAlO_2$ thin film gas sensors. The $CuAlO_2$ film was fabricated on an indium tin oxide (ITO)/glass substrate by pulsed laser deposition (PLD), and then the transparent p-type $CuAlO_2$ active layer was formed by annealing. Structural and optical characterizations revealed that the transparent p-type $CuAlO_2$ layer with a thickness of around 200 nm had a non-crystalline structure, showing a quite flat surface and a high transparency above 65 % in the range of visible light. From the NO gas sensing measurements, it was found that the transparent p-type $CuAlO_2$ thin film gas sensors exhibited the maximum sensitivity to NO gas in dry air at an operating temperature of $180^{\circ}C$. We also found that these $CuAlO_2$ thin film gas sensors showed reversible and reliable electrical resistance-response to NO gas in the operating temperature range. These results indicate that the transparent p-type semiconductor $CuAlO_2$ thin films are very promising for application as sensing materials for gas sensors, in particular, various types of transparent p-n junction gas sensors. Also, these transparent p-type semiconductor $CuAlO_2$ thin films could be combined with an n-type oxide semiconductor to fabricate p-n heterojunction oxide semiconductor gas sensors.

• 한국해양공학회지
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• 제24권5호
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• pp.67-74
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• 2010

Chromate conversion coating is a coating technique used to passivate aluminum, zinc, cadmium, copper, silver, magnesium, tin, and their alloys to slow corrosion. The process uses various toxic chromium compounds, which may include hexavalent chromium. The industry is developing less toxic alternatives in order to comply with substance restriction legislation, such as RoHS. One alternative is to develop a Cr-free coating solution. In this study, eco-friendly, Cr-free solutions (urethane solution S-700, organic/inorganic solution with Si LRO-317) were used. Test specimens were dried in a drying oven at $190^{\circ}C$ for 3, 5, 7, and 9 minutes. Corrosion resistance was evaluated using a salt spray test for 72 hours. The results show that the optimum corrosion resistance was achieved at $190^{\circ}C$ for five minutes for EGI and three or five minutes for HDGI, respectively. The adhesive properties of the two types of coating solutions were superior regardless of drying time.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제6권2호
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• pp.35-40
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• 1995

목적 : 필름배지를 이용하여 개인 피폭 선량을 측정하는 방법을 개발하고 그 특성을 알아보고자 한다. 재료 및 방법 : 필름으로는 Agfagaevart Personal monitoring 2/10 을 사용하였고, 필터로는 구리 0.3mm, 플라스틱 1.5mm, 알루미늄 0.6mm, 주석 0.8mm를 사용하였으며, 필름은 표준기관에서 교정하였다. 사용에너지는 ANSI N13.11 Category III, IV였고, 현상기는 수동현상기를, 농도계는 Xrite 농도계를 사용하였다. H＆D 곡선을 선량에 따라 구한 뒤 다항식 전개를 이용하여 선량에 대해 직선성을 갖도록 변환하였다. 이후 필터와 방사선 에너지 관계를 구하여 선량 및 에너지를 추정할 수 있는 알고리즘을 개발하였다. 결과 : 본 연구에서 개발된 선량 평가 알고리즘은 해당 Category 의 전에너지에 대해 30% 이내의 정확도를 만족시켜 이 알고리즘이 개인 피폭 선량 측정에 이용될 수 있음을 알았다. Category I, II , V에 대하여 보완한다면 완벽한 선량 평가 알고리즘이 될 것으로 기대된다.