• 센서학회지
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• 제23권1호
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• pp.15-18
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• 2014

We present gas sensing performance based on $2{\times}2$ sensor array with four different elements ($TiO_2$, $SnO_2$, $WO_3$ and $In_2O_3$ thin films) fabricated by rf sputter. Each thin film was deposited onto the selected $SiO_2$/Si substrate with Pt interdigitated electrodes (IDEs) of $5{\mu}m$ spacing which were fabricated on a $SiO_2$/Si substrate using photolithography and dry etching. For 5 ppm $NO_2$ and 50 ppm CO, each thin film sensor has a different response to offers the distinguishable response pattern for different gas molecules. Compared with the conventional micro-fabrication technology, $2{\times}2$ sensor array with such remarkable response pattern will be open a new foundation for monolithic integration of high-performance chemoresistive sensors with simplicity in fabrication, low cost, high reliablity, and multifunctional smart sensors for environmental monitoring.

• 한국재료학회지
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• 제21권9호
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• pp.491-496
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• 2011

Transparent conducting oxides (TCOs) used in the antireflection layer and current spreading layer of heterojunction solar cells should have excellent optical and electrical properties. Furthermore, TCOs need a high work function over 5.2 eV to prevent the effect of emitter band-bending caused by the difference in work function between emitter and TCOs. Sn-doped $In_2O_3$ (ITO) film is a highly promising material as a TCO due to its excellent optical and electrical properties. However, ITO films have a low work function of about 4.8 eV. This low work function of ITO films leads to deterioration of the conversion efficiency of solar cells. In this work, ITO films with various Zn contents of 0, 6.9, 12.7, 28.8, and 36.6 at.% were fabricated by a co-sputtering method using ITO and AZO targets at room temperature. The optical and electrical properties of Zn-doped ITO thin films were analyzed. Then, silicon heterojunction solar cells with these films were fabricated. The 12.7 at% Zn-doped ITO films show the highest hall mobility of 35.71 $cm^2$/Vsec. With increasing Zn content over 12.7, the hall mobility decreases. Although a small addition of Zn content increased the work function, further addition of Zn content over 12.7 at.% led to decreasing electrical properties because of the decrease in the carrier concentration and hall mobility. Silicon heterojunction solar cells with 12.7 at% Zn-doped ITO thin films showed the highest conversion efficiency of 15.8%.

• Current Photovoltaic Research
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• 제3권3호
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• pp.101-105
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• 2015

ZnO is gathering great interest for large square optoelectrical devices of flat panel display (FHD) and solar cell as a transparent conductive oxide (TCO). Herewith, Mg and IIIA (Al, In) co-doped ZnO films were prepared on SLG substrate using RF magnetron sputtering system. The effect of variation of atomic weight % of Mg and ZnO have been investigated. The atomic weight % Al and In are of 3% and kept constant throughout. The numbers of samples were prepared according to their different contents, which are $M_{3%}AZO_{94%}$, $M_{4%}AZO_{93%}-(MAZO)$ and $M_{3%}IZO_{94%}$, $M_{4%}IZO_{93%}-(MIZO)$ respectively. A RF power of 225 W and working pressure of 6 m Torr was used for the deposition at $300^{\circ}C$. All of the two thin film show good uniformity in field emission scanning electron microscopy image. $M_{3%}AZO_{94%}$ thin film shows overall better performance among the all. The film shows the best lowest resistivity, carrier concentration, mobility and Sheet resistance and is found to be are of $8.16{\times}10^{-4}{\Omega}cm$, $4.372{\times}10^{20}/cm^3$, $17.5cm^2/vs$ and $8.9{\Omega}/sq$ respectively. Also $M_{3%}AZO_{94%}$ thin film shows the relatively high optical band gap energy of 3.7 eV with high transmittance more than 80% in visible region required for the better solar cell performance.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.99-99
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• 2013

나노결정질 다이아몬드(Nanocrystalline Diamond: NCD) 박막은 고경도와 낮은 마찰계수를 가지고 있어 초경합금이나 고속도강과 같은 절삭공구 위에 코팅하여 공구의 성능 향상을 도모하려는 노력이 있어 왔다. 그러나 NCD 박막의 잔류응력이 크고, 초경합금과 철계 금속에 NCD가 증착되지 않는다는 문제점이 있다. 따라서 잔류응력 완화와 다이아몬드 핵생성을 위하여 제3의 중간층 재료가 필요하다. 본 연구에서는 W과 Ti을 중간층으로 하여 초경합금(WC-Co)과 고속도강(SKH51)에 NCD 박막을 코팅하고 기계적 특성을 비교하였다. 초경합금 또는 고속도강기판 위에 W 또는 Ti 중간층을 DC magnetron sputter를 이용해 각 1 ${\mu}m$의 두께로 증착하고 그 위에 MPCVD (Microwave Plasma Chemical Vapor Deposition)를 이용해 NCD 박막을 2${\mu}m$의 두께로 코팅하였다. FESEM을 이용하여 표면과 단면의 형상을 관찰하였고, XRD와 Raman spectroscopy를 통해 NCD 박막의 결정성을 확인하였다. 그리고 tribology test를 실시하여 코팅된 박막의 내마모성을 비교하였으며, Rockwell C indentation test를 이용하여 밀착력을 비교하였다. 초경합금에 적용 시, W이 Ti보다 중간층으로서 더 우수한 것으로 나타났으며 이는 열팽창계수 차이에 의한 잔류응력의 차이에 의한 것으로 여겨진다. 중간층 두께에 따른 박막의 기계적 특성 변화를 알아보기 위해 W 중간층의 두께를 1, 2, 4 ${\mu}m$로 변화를 주었다. 중간층 두께가 2 ${\mu}m$ 이상일 때 박막의 밀착력이 증가되는 것으로 나타났다. 고속도강 위에 같은 방법으로 1 ${\mu}m$의 W 또는 Ti 중간층 위에 2 ${\mu}m$의 NCD 박막을 코팅한 시편들은 초경합금에 코팅한 것과 달리 두 시편 모두 낮은 밀착력을 나타내었다. 열팽창계수 차이에 의한 잔류응력을 완화하기 위해 고속도강에 W/Ti 복합박막을 중간층으로 Ti, W순으로 각각 1 ${\mu}m$ 두께로 증착 후 그 위에 NCD 박막을 2 ${\mu}m$ 두께로 코팅 한 후 특성을 비교하였다. Ti/W 복합 중간층 위에 코팅된 NCD 박막의 밀착력이 W 혹은 Ti 단일 중간층에 코팅된 박막에 비해 우수한 것으로 나타났다. 그러나 실제 공구에 적용하기에는 박막의 밀착력 개선이 요구되며 이를 위해서 더 연구가 필요하다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2006년도 학술대회 및 기술세미나 논문집 디스플레이 광소자
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• pp.56-57
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• 2006

In this paper, the inorganic multi-layer thin film encapsulation was newly adopted to protect the organic layer from moisture and oxygen. Using the electron beam, Sputter, inorganic multi-layer thin-film encapsulation was deposited onto the Ethylene Terephthalate(PET) and their interface properties between inorganic and organic layer were investigated. In this investigation, the SiON SiO2 and parylene layer showed the most suitable properties. Under these conditions, the WVTR for PET can be reduced from a level of $0.57\;g/m^2/day$ (bare subtrate) to 1*10-5 g/$m^2$/day after application of a SiON and SiO2 layer. These results indicates that the PET/SiO2/SiON/Parylene barrier coatings have high potential for flexible organic light-emitting diode(OLED) applications.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.24-24
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• 2010

Chalcopyrite $Cu(In,Ga)Se_2$ (CIGS) 화합물 반도체는 고효율 박막태양전지의 광 흡수층으로 사용되는 물질 중 가장 우수한 효율 (19.9%, NREL 2008)을 보유하고 있다. CIGS는 직접천이형 에너지밴드갭 (direct bandgap)을 가지고 있고, 광흡수계수가 $1{\times}10^5\;cm^{-1}$로서 반도체 중 서 가장 흡수율이 높은 재료에 속하여 두께 $1{\sim}2\;{\mu}m$의 박막으로도 고효율의 태양전지 제조가 가능하고, 또한 장기적으로 전기광학적 안정성이 매우 우수한 특성을 지니고 있다. 현재 고효율 CIGS 셀생성을 위해 널리 사용되고 있는 CIGS 흡수층 성장공정은 "co-evaporation(동시증발법)"과 2-step 공정이라 불리는 "sputter-selenization(스퍼터-셀렌화)" 방법이다. 동시증발법은 개별원소 Cu, In, Ga, Se 들을 고진공 분위기에서 고온 ($550{\sim}600^{\circ}C$)기판위에 증착하는 방법으로 소면적에서 가장 좋은 효율(~20%)을 보이는 공정이다. 하지만, 고온, 고진공 공정조건과 대면적 증착시 온도 및 조성 불균일 등의 문제점 등으로 상용화에 어려움이 있다. 스퍼터-셀렌화 공정은 1단계에서 스퍼터링 방식으로 CuGaIn 전구체를 증착하고, 2단계에서 고온($550{\sim}600^{\circ}C$)하에 $H_2Se$ 혹은 Se vapor와 반응시켜 CIGS를 생성한다. 일본의 Showa Shell와 Honda Soltec 등에 의해 이미 상업화 되었듯이, 저비용 대면적으로 상업화 가능성이 높은 공정으로 평가되고 있다. 하지만, 2단계에서 사용되는 $H_2Se$ 및 Se vapor의 유독성, 기상 Se과 금속전구체 간의 느린 셀렌화 반응속도, 셀렌화반응 후 생성된 CIGS 박막 두께방향으로의 Ga 불균일분포, 생성된 CIGS/Mo 계면 접착력 저하등의 문제점들이 해결되어야만 상업화에 성공할 수 있을 것이다. 본 Tutorial에서는 CIGS 물질의 열역학 상평형과 반응메카니즘에 대해 설명하고, 다양한 생성 공정들을 소개할 것이다.

• 한국진공학회지
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• 제21권5호
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• pp.233-241
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• 2012

단결정 MgO (001) 기판에 DC 마그네트론 스퍼터로 하지층과 상지층으로 구성된 이중층을 증착, 열처리 온도와 시간을 고정시키고 이중층의 두께를 변화시켜 응집현상을 제어하여 자기구조화, 나노 구조화된 박막을 제작하였다. 진행한 실험에선 기존에 연구되었던 단층에서의 응집현상이 아닌 하지층과 상지층으로 구성된 이중층의 응집현상으로 나노 점을 형성하였다. 하지층은 Ti, Cr, Co 그리고 상지층은 Ag를 증착하였다. Atomic force microscopy를 통하여 하지층의 물질에 따라 나노 점의 형성 여부가 관찰되었고 형성된 나노 점의 형상이 다르게 나타난 것을 확인하였다. 결과적으로 이중층의 응집현상을 이용하여 나노 점을 제작할 때 가장 적합한 하지층의 물질은 Ti로 확인하였다. 또한 Ti/Ag 시료는 X-ray Diffraction 분광법을 통하여 Ag는 기판으로 사용된 MgO의 (001) 방향을 따라서 에피택셜하게 성장한 것을 확인하였다.

• 한국재료학회지
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• 제10권6호
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• pp.437-444
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• 2000

기판온도, 박막조성 및 증착후 열처리 등의 조건에 따른 ${La_{1-x}}{Sr_x}{MnO_{3-{\delta}}}$(0.19$\leq$x$\leq$0.31) 박막의 결절구조와 전기전도 특성을 조사하였다. 스퍼터법을 이용하여 $500^{\circ}C$에서 증착된 박막은 강한 <001> 우선배향성과 유사정방정(pseudo-tetrag-onal, a/c-=0.97) 결정체를 나타냈다. 이러한 박막의 단위포는 산소분위기 내에서 증착후 열처리에 의하여 입장정 결정계로 변하였다. $La_{0.67}Sr_{0.33}MnO_3$ 조성의 주타겟과 $La_{0.3}Sr_{0.7}MnO_3$조성의 보조타겟을 동시에 이용하여 박막의 조성을 조절하였다. 보조타겟의 개수에 따라 박막내의 Sr 함량(x)은 0.19-0.31 범위의 값을 나타내었으며, x값이 0.19로부터 0.31로 증가시 금소-반도체의 전이 온도가 상승하였고, 전지비저항이 대체로 감소하였다. 0.18 T의 자기장 하에서, $La_{0.69}Sr_{0.31}MnO_3$조성의 박막의 자기저항변화 MR((%) = (${\rho}_o-{\rho}_H/{\rho}_H$)는 약 390% 이었다.

• 센서학회지
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• 제4권3호
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• pp.80-88
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• 1995

본 논문에서는 Al 및 TiW 금속을 상하층 전극으로 사용하고 이들 금속사이에 절연물이 존재하는 금속-절연물-금속(metal-insulator- metal : MIM) 구조의 안티휴즈 소자를 만들고 금속층간 절연물의 성질에 따른 안티휴즈 특성에 대하여 연구하였다. 금속층간 절연물로는 R.F 스퍼터링법에의해 형성된 실리콘 산화막과 탄탈륨 산화막으로 구성된 이층 절연물을 사용하였다. 이러한 안티휴즈 구조에서 실리콘 산화막은 프로그램 전의 안티휴즈 소자를 통해 흐르는 누설전류를 감소시켰으며, 실리콘 산화막에 비해 절연 강도가 낮은 탄탈륨 산화막은 안티휴즈 소자의 절연파괴전압을 저 전압으로 낮추는 역할을 하였다. 최종적으로 제조된 $Al/Ta_{2}O_{5}(10nm)/SiO_{2}(10nm)/TiW$ 구조에서 1 nA 이하의 누설전류와 약 9V의 프로그래밍 전압을 갖고 수 초내에 프로그램이 완성되는 전기적 특성이 안정된 안티휴즈 소자를 제조하였다. 그리고 이때 소자의 OFF 및 ON 저항은 각각 $3.65M{\Omega}$ 및 $7.26{\Omega}$이었다. 이와 같은 $Ta_{2}O_{5}/SiO_{2}$ 구조에서 각 절연물의 두께를 조절함으로써 측정 전압에 민감하고 재현성 있는 안티휴즈 소자를 제조할 수 있었다.

• 한국재료학회지
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• 제9권11호
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• pp.1083-1087
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• 1999

마그네트론 스퍼터로 알루미나 기판위에 $\textrm{SnO}_2$박막을 증착하여 증착온도, rf 전력, 공정기체 중 산소분율(O$_2$/Ar)등 공정변수에 따른 박막의 미세구조와 가스검지 특성을 조사하였다. 증착된 박막의 미세구조는 결정성이 없는 비정질 구조(A), 비정질 기지 중에 결정이 분산된 구조(A=P), 방향성이 거의 없는 다결정 구조(P), 미세 기둥구조(FC), 조대한 기둥구조(CC), 고밀도 특성을 보이는 섬유상 구조(Zone T)의 6가지로 분류되었다. 공정 중 산소를 첨가하지 않았을 때, 저온, 낮은 rf 전력에서 A 구조가, 저온, 높은 rf 전력에서 A+P 구조가, 고온, 높은 rf 전력에서 P 구조가 형성되었고, 산소 첨가 시는 낮은 rf 전력, 저온에서 FC 구조가, 낮은 rf 전력, 고온에서 CC 구조, 높은 rf 전력, 저온에서 Zone T 구조가 형성되었다. 위의 미세구조를 가진 박막들을 센서로 제작하여 $200^{\circ}C$, $300^{\circ}C$, $400^{\circ}C$에서 CO 가스에 대한 민감도를 측정한 결과$200^{\circ}C$에서는 감도가 나타나지 않으며, $300^{\circ}C$, $400^{\circ}C$에서는 FC 구조를 가진 센서가 다른 미세구조를 가진 센서에 비해 우수한 감도를 나타냈다. 이는 미세한 column 들로 이루어진 FC 구조의 높은 비표면적으로 인해 산소와 피검가스의 흡착이 많아지게 되고, 가스흡착에 의한 저항변화, 즉 감도가 높게 나타나는 것으로 판단된다.