• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.100-100
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• 2016

Among various two-dimensional (2D) materials, 2D semiconductors and insulators have attracted a great deal of interest from nanoscience community beyond graphene, due to their attractive and unique properties. Such excellent characteristics have triggered highly active researches on 2D materials, such as hexagonal boron nitride (hBN), molybdenum disulfide (MoS2), and tungsten diselenide (WSe2). New physics observed in 2D semiconductors allow for development of new-concept devices. Especially, these emerging 2D materials are promising candidates for flexible and transparent electronics. Recently, van der Waals heterostructures (vdWH) have been achieved by putting these 2D materials onto another, in the similar way to build Lego blocks. This enables us to investigate intrinsic physical properties of atomically-sharp heterostructure interfaces and fabricate high performance optoelectronic devices for advanced applications. In this talk, fundamental properties of various 2D materials will be introduced, including growth technique and influence of defects on properties of 2D materials. We also fabricate high performance electronic/optoelectronic devices of vdWH, such as transistors, memories, and solar cells. The device platform based on van der Waals heterostructures show huge improvement of devices performance, high stability and transparency/flexibility due to unique properties of 2D materials and ultra-sharp heterointerfaces. Our work paves a new way toward future advanced electronics based on 2D materials.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.282.1-282.1
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• 2016

The remarkable physical properties of two-dimensional (2D) semiconducting materials such as molybdenum disulfide ($MoS_2$) and tungsten disulfide ($WS_2$) etc. have attracted considerable attentions for future high-performance electronic and optoelectronic devices. The ongoing studies of $MoS_2$ based nonvolatile memories have been demonstrated by worldwide researchers. The opening hysteresis in transfer characteristics have been revealed by different charge confining layer, for instance, few-layer graphene, $MoS_2$, metallic nanocrystal, hafnium oxide, and guanine. However, limited works built their nonvolatile memories using entirely of assembled 2D crystals. This is important in aspect view of large-scale manufacture and vertical integration for future memory device engineering. We report $WS_2$ based nonvolatile memories utilizing functional van der Waals heterostructure in which multi-layered graphene is encapsulated between $SiO_2$ and hexagonal boron nitride (hBN). We experimentally observed that, large memory window (20 V) allows to reveal high on-/off-state ratio (>$10^3$). Moreover, the devices manifest perfect retention of 13% charge loss after 10 years due to large graphene/hBN barrier height. Interestingly, the performance of our memories is drastically better than ever published work related to $MoS_2$ and black phosphorus flash memory technology.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제7권2호
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• pp.250-254
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• 2003

본 논문에서는 2GHz 대역 RF 대역통과 필터 응용을 위한 FBAR 소자에 대한 연구를 발표한다. 본 연구의 FBAR 소자는 크게 상부 및 하부 전극 사이에 압전체(AlN)가 삽입되어 있는 공진부와 SiO2/W이 여러층으로 적층되어 있는 음향반사층 두 부분으로 구성되어 있다. RF sputtering 방법으로 증착된 AlN 박막은 c축이 기판에 수직한 정도가 우수한 c축 우선 배향성을 갖는다. 이때 결정립(grain)은 길고 얇은 주상형(columnar)을 보인다. 뿐만아니라, 우수한 품질계수(4300)와 반사손실(37.19 dB)도 얻어졌다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제33권1호
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• pp.49-53
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• 2015

An experimental study was conducted to investigate the effect of carbon nanotubes on the zinc corrosion resistance of sealing layer formed on the Tungsten Carbide spray coating. Using the nanotubes, a sealing agent in the form of solid-liquid suspensions was made and applied to the surface of spray coating. A series of experiments, consisted of three stages such as preparation of test piece, molten-pot immersion test, and evaluation of micro structure, were undertaken to demonstrate complicated interaction existing between zinc ions and sealing layer containing the nanotubes. Experimental results showed newly developed sealing layer were less susceptible to corrosion and thus coated layer was well protected even in the case of 10 days exposure. Comparison of the micro structure after molten pot test also indicated that carbon nanotubes still remained in the matrix and organized more reliable frame work constituted with boron nitride and chromium compound. It was revealed that carbon nanotubes in the sealing layer played positive role to enhance zinc corrosion resistance in the perspective of both fibrous structure and inherent chemical stability.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.145-145
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• 2012

반도체 집적회로의 집적도가 증가함에 따라 RC delay가 증가하며, 금속 배선의 spiking, electromigration 등의 문제로 인해 기존의 알루미늄 금속을 대체하기 위하여 구리를 배선재료로 사용하게 되었다. 하지만 구리는 실리콘 및 산화물 내에서 매우 빠른 확산도를 가지고 있으므로, 구리의 확산을 막아 줄 확산방지막이 필요로 하다. 이러한 확산방지막의 증착은, 소자의 크기가 작아짐에 따라 via/contact과 같은 고단차 구조에도 적용이 가능하도록 기존의 sputtering 증착 방법에서 이를 개선한 collimated sputter, long-throw sputter, ion-metal plasma 등의 방법으로 물리적인 증착법이 지속되어 왔지만, 근본적인 증착방법을 바꾸지 않는 한 한계에 도달하게 될 것이다. 원자층 증착법(ALD)은 CVD 증착법의 하나로, 소스와 반응물질을 주입하는 시간을 분리함으로써 증착하고자 하는 표면에서의 반응을 유도하여 원자층 단위로 원하는 박막을 얻을 수 있는 증착방법이다. 이를 이용하여 물리적 증기 증착법(PVD)보다 우수한 단차피복성과 함께 정교하게 증착두께를 컨트롤을 할 수 있다. 본 연구에서는 이러한 원자층 증착법을 이용하여 구리 배선을 위한 확산방지막으로 텅스텐질화막을 형성하였다. 텅스텐 질화막을 형성하기 위하여 금속-유기물 전구체와 함께 할라이드 계열인 WF6를 텅스텐 소스로 이용하였으며, 이에 대한 원자층 증착방법으로 이루어진 박막의 물성을 비교 평가하여 분석하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.300-300
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• 2011

알루미늄을 이용한 배선은 반도체 소자가 초집적화와 초소고속화 됨에 따라, 피로현상과 지연시간 등 배선으로서의 많은 문제점을 가지고 있어, 차세대 배선 재료로서 전기적인 특성 등이 우수한 구리에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 하지만, 구리는 낮은 온도에서 확산이 잘되어 배선 층간의 절연에 문제점을 야기 시킨다. 따라서, 구리를 배선에 적용하여 신뢰성 있는 제품을 만들기 위해서는 확산방지막이 필요하다. 확산방지막은 집적화와 더불어 배선의 두께가 줄어 듦에 따라 소자의 특성에 영향을 미치지 않는 범위 내에서 저항은 낮고, 두께는 얇아야 하며, 높은 종횡비를 갖는 구조에서도 균일한 박막을 형성하여야 하므로, 원자층 증착공정을 이용한 연구가 주를 이루고 있다. 텅스텐 질화막을 이용한 확산방지막은 WF6 전구체를 이용한 보고가 많지만, 높은 증착 온도와 부산물로 인한 부식가능성 이라는 문제점을 안고 있다. 따라서 본 연구에서는, 기존의 할라이드 계열을 이용한 원자층 증착공정의 단점을 보완하기 위하여, 아마이드 계열의 전구체를 사용하여 텅스텐 질화막을 형성하였으며, 이를 통해 공정온도를 낮출 수 있었다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2004년도 추계학술대회
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• pp.195-198
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• 2004

실리콘 산화막 위에 구리 확산 방지막으로서 W-N 박막을 $NH_3$ 펄스 플라즈마를 이용한 원자층 증착방법으로 형성하였다. 플라즈마 원자층 증착방법 (PPALD)은 일반적인 원자층 증착방법(ALD)의 성장 기구를 그대로 따라 간다. 그러나 일반적인 ALD 방법에 의해 증착한 W-N 박막에 비해 PPALD 방법으로 증착한 W-N 박막은 F 함유량과 비저항이 감소하였고 열적 안정성에 대한 특성도 향상되었다. 또한 $WF_6$ 가스는 실리콘 산화막과 반응을 하지 않기 때문에 $WF_6$ 가스와 $NH_3$ 가스를 사용해서 ALD 증착방법으로 실리콘 산화막 위에 W-N 박막을 증착하기 어려운 문제점(8,9)을 $NH_3$ 반응종으로 실리콘 산화막 표면을 먼저 변형시켜 $WF_6$ 가스가 산화막과 반응을 할 수 있게 함으로써 ALD 방법으로 W-N 박막을 실리콘 산화막 위에 증착 할 수 있었다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.173-174
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• 2007

반도체 소자가 발달함에 따라서 박막은 더욱 다층화 되고 그 두께는 줄어들고 있다. 따라서 소자의 초고집적화를 위해서는 각 박막의 두께를 더욱 작게 하여야 한다. 또한 반도체 소자 제조 공정에서는 Si 기판과 금속 박막간의 확산이 커다란 문제로 부각되어 왔다. 특히 Cu는 높은 확산성에 의하여 Si 기판과 접합에서 많은 확산에 의한 문제가 발생하게 되며, 또한 선폭이 줄어듦에 따라 고열이 발생하여 실리콘으로 spiking이 발생하게 된다. 이러한 확산을 방지하기 위하여 금속 배선과 Si기판 사이에는 필연적으로 확산방지막을 삽입하게 되었다. 기존의 연구에서는 $1000\;{\AA}$의 W-B-C-N 확산방지막을 제작하여 연구하였다. 이 논문에서는 Cu의 확산을 방지하기 위한 W-B-C-N 확산방지막을 다양한 두께로 제작하여 그 특성을 확인하여 초고집적화를 위한 더욱 얇은 두께의 W-B-C-N 확산방지막에 대하여 연구하였다. W-B-C-N 확산방지막의 두께 변화에 대한 특성을 확인하기 위하여 $900^{\circ}C$까지 열처리 한 후 그 면저항을 측정하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.222.2-222.2
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• 2016

트랜지스터 응용 등에 관한 연구가 활발해 지면서 에너지 밴드갭이 0 eV에 가까운 그래핀 이외의 밴드 갭 조절이 가능한 MoS2 (molybdenum disulfide), BN (boron nitride), Bi2Te3 (bismuth telluride), WS2 (tungsten disulfide) 등과 같은 이차원 Transition Metal DiChalcogenides (TMDC) 물질이 반도체 물질로 각광받고 있다. 특히 MoS2의 경우 단결정 덩어리 상태에서는 약 1.3 eV의 밴드갭을 가지나 두께가 줄어들어 두 층일 경우에는 약 1.65 eV, 단일층이 되면 약 1.9 eV의 밴드갭을 가져 박막 층수에 따라 에너지 밴드갭 조절이 가능한 것으로 알려져있다. 하지만 두께 조절이 가능하면서 대면적, 고품질을 가지는 MoS2 박막 합성은 아직 제한적이라 할 수 있으며 새로운 방법 및 물질에 대한 연구가 지속적으로 이루어 지고 있다. 따라서 본 연구에서는 다양한 층수를 지니는 MoS2 합성을 위해 나노 두께의 MoS2 박막을 CF4 plasma 를 이용하여 layer etching 진행하고 CF4 plasma 100초 etching 진행한 2 layer 두께의 MoS2를 기준으로 H2S plasma를 이용하여 treatment 진행하였다. 물리적, 화학적 분석은 Raman spectroscopy, XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy), AFM (Atomic Force Microscopy) 등을 이용해 진행하였고 이를 통해 MoS2 layer 감소 및 damage recovery 등을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.361.2-361.2
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• 2014

Transition metal dichalcogenides (MoS2, WS2, WSe2, MoSe2, NbS2, NbSe2, etc.) are layered materials that can exhibit semiconducting, metallic and even superconducting behavior. In the bulk form, the semiconducting phases (MoS2, WS2, WSe2, MoSe2) have an indirect band gap. Recently, these layered systems have attracted a great deal of attention mainly due to their complementary electronic properties when compared to other two-dimensional materials, such as graphene (a semimetal) and boron nitride (an insulator). However, these bulk properties could be significantly modified when the system becomes mono-layered; the indirect band gap becomes direct. Such changes in the band structure when reducing the thickness of a WS2 film have important implications for the development of novel applications, such as valleytronics. In this work, we report for the controlled synthesis of large-area (~cm2) single-, bi-, and few-layer WS2 using a two-step process. WOx thin films were deposited onto a Si/SiO2 substrate, and these films were then sulfurized under vacuum in a second step occurring at high temperatures ($750^{\circ}C$). Furthermore, we have developed an efficient route to transfer these WS2 films onto different substrates, using concentrated HF. WS2 films of different thicknesses have been analyzed by optical microscopy, Raman spectroscopy, and high-resolution transmission electron microscopy.