• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.300.1-300.1
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• 2016

최근 반도체 회로의 미세화로 인해 디자인 공정이 20 nm 이하로 내려갔다. 그 결과 회로간의 간격이 줄었으며 많은 문제가 발생 한다. 첫 번째 문제는 미세하게 여러 박막 층들을 쌓기 때문에 박막 층이 그전 50 nm 공정에 비해선 쉽게 무너질 수 있다. 따라서 하나의 박막 층은 다른 여러 박막들의 하중을 잘 견뎌야 할 것이다. 결과적으로 회로의 미세화에 따라 박막의 기계적 특성이 좋아야 될 것이다. 또 다른 문제는 너무 좁은 회로의 간격으로 인해 다른 회로에 영향을 미치는 크로스토크라는 전기적 문제이다. 크로스토크가 크다는 것은 회로간의 누설 전류가 크다는 것을 의미하며 그만큼 신호 전달 능력이 감소 한다는 것을 뜻한다. 크로스토크의 문제점을 해결하기 위해 회로 사이에 절연 막을 만들어 누설전류를 막아야 한다. 이러한 문제를 바탕으로 본 연구는 Zirconium nitride (ZrN) 박막이 이러한 문제점을 해결 할 수 있는 지연구해 보았다. 박막 제작 시 변화 요인은 질소유량 과 열처리 온도 이며 질소유량 변화는 2 sccm 과 8 sccm 두 경우로 하였다. 또한 열처리는 As-deposited state, $600^{\circ}C$ 와 $800^{\circ}C$로 열처리 하였다. 박막 증착은 RF magnetron sputtering을 이용하였으며 열처리는 질소 분위기에서 furnace를 이용하였다. 기계적 특성분석 결과 질소유량이 2 sccm 인 박막의 hardness는 as-deposited stste에서 18.8 GPa이고 $600^{\circ}C$에선 18.4 GPa로 거의 비슷하고 $800^{\circ}C$ 열처리한 경우는 15.4 GPa 으로 hardness가 감소하는 것을 알 수 있었다. 질소 유량을 8 sccm 흘려주며 증착한 박막의 경우는 as-deposited state, $600^{\circ}C$, $800^{\circ}C$에서의 hardness가 각각 17.5, 16.4, 21.1 GPa 으로 감소하다가 증가하는 경향을 보였다. 또한 zrN 박막의 전기적 특성인 누설 전류 밀도도 측정하였다. 결과적으로 본 연구는 ZrN 박막의 질소 유량 변화와 열처리에 따른 기계적, 전기적 특성변화를 확인 하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.267.1-267.1
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• 2016

본 연구에서는 nematic 액정의 종류 중 하나인 5CB (4-Cyano-4'-pentylbiphenyl) 물질을 박막 트랜지스터 (TFT)의 passivation 층으로 사용했을 때 그 전기적 특성향상을 확인하였다. RF-magnetron sputtering법으로 증착된 비정질 InGaZnO 박막을 활성층으로 사용한 TFT를 제작하여 그 활성층 위에 drop형식으로 passivation 하였다. 그 결과, drain current (I_DS)가 약 10배 정도 증가하고, linear region(V_D=0.5V)에서 mobility와 subthreshold slope(SS)이 각각 6.7에서 12.2, 0.3에서 0.2로 향상되는 것이 보였다. 이것은 gate bias가 인가되었을 때 freedericksz 전이를 통한 액정의 배향과 이때 형성된 dipole 형성에 의한 것으로 보이며, 이러한 LC의 배향은 편광현미경을 통하여 표면과 수직으로 배향한다는 사실을 확인 할 수 있었고 이 LC-passivation된 a-IGZO TFT의 전기적 특성의 향상에 대한 mechanism을 제시하였다. 그리고 배향한 LC가 가지는 dipole에 의해 bias stress 상황에서 독특한 electron trapping과 recovery의 증폭효과가 나타났다. V_G=+20V의 positive gate bias stress를 1000s동안 가했을 때, passivation되지 않은 a-IGZO TFT의 경우 +4V의 threshold voltage shift(${\Delta}V$_TH)가 발생되었고, 바로 -20V의 negative gate bias를 30s간 가해주었을 때 -2.5V의 ${\Delta}V$_TH가 발생하였다. 반면 LC-passivation된 a-IGZO TFT의 경우 각각 +5V와 -4V의 ${\Delta}V$_TH로 더 큰 변화를 가져왔다. 이러한 LC에 의한 electron trapping/recovery 증폭효과에 대한 model을 제시하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.399.1-399.1
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• 2016

p-type 반도체 물질로 알려진 $Cu_2O$에 Li 이온을 doping하면 Cu 이온 자리에 Li이온이 치환되어 p-type의 특성이 더욱 강하게 나타내는 것으로 알려져 있다. 이에 본 연구에서는 RF magnetron sputtering방법으로 성막한 p-type형 $Li:Cu_2O$박막의 특성을 연구하고 이를 $Li:Cu_2O-ZnO$ pn 접합 유연 나노제너레이터에 적용하였다. $Li:Cu_2O$ 성막시 $O_2$ 분압을 변수로 100nm 두께의 $Li:Cu_2O$ 박막을 성막하여 전기적, 광학적, 구조적, 표면 특성을 분석하였다. Hall measurement 측정 결과 $Li:Cu_2O$ 박막은 정공을 Major Carrier로 갖는 p-type 반도체임을 확인하였고, $O_2$의 분압이 증가할수록 Mobility 및 Carrier Concentration이 증가함을 확인하였다. 최적조건에서 광학적 투과도는 약 45%를 보였으며, 투과도를 통해 계산한 band gap은 약 2.03eV로써 일반적인 산화물 반도체의 작은 밴드갭을 가지고 있음을 알 수 있었다. 또한 Ellipsometer분석을 통해 $Ar:O_2$ 비가 $Li:Cu_2O$ 굴절률 및 흡광도에 미치는 영향을 연구하였으며, FE-SEM(Field Emission Scanning Electron Microscope)을 통해 표면을 분석하였다. 또한 XRD(X-ray diffractometer), TEM(Transmission Electron Microscope) 분석을 통하여 상온에서 성막한 $Li:Cu_2O$ 박막의 미세구조를 연구하였다. UPS(Ultraviolet Photoelectron Spectroscopy) 분석을 통해 일함수를 측정하였다. 이렇게 제작된 p 타입 $Li:Cu_2O$ 박막을 이용하여 $Li:Cu_2O-ZnO$ pn 접합을 구현하고 이를 이용해 유연 나노제너레이터를 제작하였다. 다양한 특성 분석을 통해p-type을 이용한 산화물 박막 기반 유연 나노 제너레이터 특성 향상 메커니즘을 제시하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.254-254
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• 2016

Tin dioxide (SnO2) thin film is one of the most important n-type semiconducting materials having a high transparency and chemical stability. Due to their favorable properties, it has been widely used as a base materials in the transparent conducting substrates, gas sensors, and other various electronic applications. Up to now, SnO2 thin film has been extensively studied by a various deposition techniques such as RF magnetron sputtering, sol-gel process, a solution process, pulsed laser deposition (PLD), chemical vapor deposition (CVD), and atomic layer deposition (ALD) [1-6]. Among them, ALD or plasma-enhanced ALD (PEALD) has recently been focused in diverse applications due to its inherent capability for nanotechnologies. SnO2 thin films can be prepared by ALD or PEALD using halide precursors or using various metal-organic (MO) precursors. In the literature, there are many reports on the ALD and PEALD processes for depositing SnO2 thin films using MO precursors [7-8]. However, only ALD-SnO2 processes has been reported for halide precursors and PEALD-SnO2 process has not been reported yet. Herein, therefore, we report the first PEALD process of SnO2 thin films using SnCl4 and oxygen plasma. In this work, the growth kinetics of PEALD-SnO2 as well as their physical and chemical properties were systemically investigated. Moreover, some promising applications of this process will be shown at the end of presentation.

• Journal of the Korean Society for Heat Treatment
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• v.28 no.3
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• pp.121-125
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• 2015

GZO single layer, Ni buffered GZO(GZO/Ni), Ni intermediated GZO (GZO/Ni/GZO) and Ni capped GZO (Ni/GZO) films were prepared on poly-carbonate (PC) substrates by RF and DC magnetron sputtering without intentional substrate heating and then the influence of the Ni (2 nm thick) thin film on the optical, electrical and structural properties of GZO films were investigated. As deposited GZO single layer films show the optical transmittance of 81.3% in the visible wavelength region and a resistivity of $1.0{\times}10^{-2}{\Omega}cm$, while GZO/Ni/GZO trilayer films show a lower resistivity of $6.4{\times}10^{-4}{\Omega}cm$ and an optical transmittance of 74.5% in this study. Based on the figure of merit, it can be concluded that the intermediated Ni thin film effectively enhances the opto-electrical performance of GZO films for use as transparent conducting oxides in flexible display applications.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.28 no.11
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• pp.715-720
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• 2015

The photoinduced hydrophilicity of $TiO_2/WO_3$ double layer films was fabricated by using a conventional rf-magnetron sputtering method. The photoinduced hydrophilic reaction of the $TiO_2$ surface was enhanced by the presence of $WO_3$ under the $TiO_2$ layer by irradiation of a 10 W cylindrical fluorescent light bulb. However, when the $TiO_2$ and $WO_3$ layers were separated by an insulating layer, the surface did not appeared high hydrophilic, under the same light bulb. The enhanced photoinduced hydrophilic reaction can be explained by the charge transfer between $TiO_2$ and $WO_3$ layers. It was also demonstrated that visible light passing through the $TiO_2$ layer could excite $WO_3$. Thus, visible light can be used for the hydrophilic reaction in the present $TiO_2/WO_3$ system.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• v.16 no.6
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• pp.303-307
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• 2015

Multilayered films of ITO (In₂O₃:SnO₂ = 9:1)/SiO₂ were deposited on soda-lime glass by RF/DC magnetron sputtering at 500℃ to improve the energy conversion efficiency of dye-sensitized solar cells (DSSCs). The light absorption of the dye was improved by decrease in light reflectance from the surface of the DSSCs by using an ITO film. In order to estimate the optical characteristics and compare them with experimental results, a simulation program named EMP (essential macleod program) was used. EMP results revealed that the multilayered thin films showed high transmittance (approximate average transmittance of 79%) by adjusting the SiO₂ layer thickness. XRD results revealed that the ITO and TiO₂ films exhibited a crystalline phase with (400) and (101) preferred orientations at 2 θ = 26.24° and 35.18°, respectively. The photocurrent-voltage (I-V) characteristics of the DSSCs were measured under AM 1.5 and 100 mW/cm² (1 sun) by using a solar simulator. The DSSC fabricated on the ITO film with a 0.1-nm-thick SiO₂ film showed a Voc of 0.697 V, J_sc of 10.596 mA/cm² , FF of 66.423, and calculated power conversion efficiency (η_AM1.5) of 5.259%, which was the maximum value observed in this study.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.235.2-235.2
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• 2015

The front transparent conductive oxide (TCO) films must exhibit good transparency, low resistivity and excellent light scattering properties for high efficiency amorphous silicon (a-Si) thin film solar cells. The light trapping phenomenon is limited due to non-uniform and low aspect ratio of the textured glass [1]. We present the low cost electrochemically deposited uniform zinc oxide (ZnO) nanorods with various aspect ratios for a-Si thin film solar cells. Since the major drawback of the electrochemically deposited ZnO nanorods was the high sheet resistance and low transmittance that was overcome by depositing the RF magnetron sputtered AZO films as a seed layer with various thicknesses [2]. The length and diameters of the ZnO nanorods was controlled by varying the deposition conditions. The length of ZnO nanorods were varied from 400 nm to $2{\mu}m$ while diameter was kept higher than 200 nm to obtain different aspect ratios. The uniform ZnO nanorods showed higher haze ratio as compared to the commercially available FTO films. We also observed that the scattering in the longer wavelength region was favored for the high aspect ratio of ZnO nanorods and much higher aspect ratios degraded the light scattering phenomenon. Therefore, we proposed our low cost and uniform ZnO nanorods for the high efficiency of thin film solar cells.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.236.1-236.1
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• 2015

The surface morphology of front transparent conductive oxide (TCO) films is very important to achieve high current density in amorphous silicon (a-Si) thin film solar cells since it can scatter the light in a better way. In this study, we present the low cost hydrothermal deposited uniform zinc oxide (ZnO) nano-flower structure with various aspect ratios for a-Si thin film solar cells. The ZnO nano-flower structures with various aspect ratios were grown on the RF magnetron sputtered AZO films. The diameters and length of the ZnO nano-flowers was controlled by varying the annealing time. The length of ZnO nano-flowers were varied from 400 nm to $2{\mu}m$ while diameter was kept higher than 200 nm to obtain different aspect ratios. The ZnO nano-flowers with higher surface area as compared to conventional ZnO nano structure are preferred for the better light scattering. The conductivity and crystallinity of ZnO nano-flowers can be enhanced by annealing in hydrogen atmosphere at 350 oC. The vertical aligned ZnO nano-flowers showed higher haze ratio as compared to the commercially available FTO films. We also observed that the scattering in the longer wavelength region was favored for the high aspect ratio of ZnO nano-flowers. Therefore, we proposed low cost and vertically aligned ZnO nano-flowers for the high performance of thin film solar cells.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.176.2-176.2
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• 2015

기존의 트라이볼로지 분석 기법은 macro 영역에서 시료의 강도 및 탄성 등의 물성을 분석하는 정도였으나 Nano-Indenter 분석 기법은 macro 영역보다 더 미세한 nano 영역에서의 시료 물성 분석을 가능하게 해주었다. 따라서 본 연구에서는 시료들의 결정 배양 방향에 따른 Nano-Indenter 압입 각도 차이에 대한 nano 영역에서의 연구를 진행하였다. Si 기판 외에 본 연구에 사용 된 HfN 및 Zr 박막의 시료들은 rf magnetron sputter를 이용하여 약 100 nm 두께로 증착하였다. 각각 시료들에 대한 결정성 확인을 위해 XRD 분석을 실시하였다. 이후 Nano-Indenter를 이용하여 압입 인가력 대비 압입 깊이를 측정하였다. 이 과정에서 Nano-Indenter 압입 각도를 $0^{\circ}$와 $90^{\circ}$로 변화함에 따라 압입 인가력 - 압입 깊이 그래프의 차이를 확인하였고 이를 기준점으로 부터 $10{\mu}m$ 이격시켜 16회 반복 측정과 Weilbull distribution을 통해 신뢰도를 향상시켰다. 측정 결과 Zirconium(Zr) 박막의 경우 21.53 GPa과 22.18 GPa 측정되었으나 Si 기판은 17.46 GPa 16.33 GPa으로, 그리고 HfN 박막의 경우 25.18 GPa과 27.75 GPa으로 상대적으로 큰 차이를 확인하였다. Si 기판과 HfN의 측정결과 Weibull distribution는 75.02와 70.23인 반면 Zr 박막은 30.94로 상대적으로 불균일한 특성을 확인하였다. 이 결과들로부터 각각의 박막 결정 배양 방향에 따른 분석의 한가지 방법으로 Nano-Indenter 분석 기법을 사용할 수 있는 가능성을 확인하였다.