폐기물 용액의 pH 변화에 따른 고정층에서 우라늄 및 코발트 이온의 흡착거동을 다성분 흡착시스템으로 가정하여 이론적으로 예측하였다. 즉 pH 변화에 따라 존재 분율이 달라지는 각 이온 성분들이 상호 경쟁적으로 흡착한다는 가정 하에서, 평형실험에서 얻어진 결과와 우라늄 및 코발트 이온의 용액특성 (Solution chemistry)을 상호 결합하여 각 이온 성분들의 Langmuir 평형상수 값을 Ideal Adsorbed Solution Theory를 도입하여 구하였으며, 이상의 결과를 이용하여 고정층 파과곡선을 이론적으로 계산한 결과 pH 변화에 따른 흡착거동을 비교적 잘 예측할 수 있었다 따라서 본 연구에서 시도한 방법은 이온 농도와 pH가 높은 경우를 제외하고 pH 변화에 따라 용액 내에 이온의 형태가 다양하게 존재하는 흡착 시스템을 이론적으로 예측하는 데 비교적 유용하게 사용할 수 있을 것으로 판단된다.

코발트 산화물 박막을 전극으로 하여 Pt/Ti/Si 기판위에 Co3O4/LiPON/Co3O4로 구성된 전고상의 박막형 슈퍼캐패시터를 제작하였다. 각각의 Co3O4박막은 반응성 dc 마그네트론 스퍼터를 이용하여 O2/[Ar+O2] 비를 증가 시키며 성장시켰고, 비정질 LiPON 고체전해질 박막은 순수한 질소분위기 하에서 rf 스퍼터링으로 성장시켰다. 비록 벌크 타입의 슈퍼캐패시터에 비해 낮은 전기용량 (5-25mF/cm2-μm)을 가졌지만, Co3O4/LiPON/Co3O4 구조로 제작된 전고상 박막형 슈퍼캐패시터는 벌크 타입과 비슷한 거동을 나타내었다 0-2V의 전압구간, 50μA/cm2의 전류밀도에서 약 400사이클 까지 안정한 방전용량을 유지함을 관찰할 수 있었다 이러한 전고상 박막형 슈퍼캐패시터의 전기화학적 특성은 O2/[Ar+O2] 비에 의존하는데, 이러한 의존성을 구조적, 전기적 특성 및 표면특성을 분석하여 설명하였다.

5~10nm 두께의 얇은 산화막 위에 α-실리콘과 Co/Ti 이중막을 순차적으로 증착하고 급속열처리하여 코발트 폴리사이드 전극을 만든 후, SADS법으로 다결정 Si을 도핑하여 MOS 커패시터를 제작하였다. 이때 drive-in 열처리조건에 따른 커패시터의 C-V 특성과 누설전류를 측정하여, CoSi2의 열적안정성과 도판트 (B 및 As)의 재분포가 Co-폴리사이드 게이트의 전기적 특성에 미치는 영향을 연구하였다. 700˚C에서 60~80초간 열처리시, 다결정 Si층의 도핑으로 우수한 C-V 특성과 낮은 누설전류를 나타냈으나, 그 이상 장시간 또는 900˚C의 고온에서는 CoSi2의 분해에 따른 Co의 확산으로 전기적 특성이 저하되었다. SADS법으로 Co-폴리사이드 게이트 전극을 형성할 때, 도판트가 다결정 Si층으로 충분히 확산되는 것뿐만 아니라, CoSi2의 분해를 억제하는 것이 매우 중요하다.

코발트 폴리사이드 게이트 전극을 형성할 때, 원주형(columnar)과 입자형(granular)다결정 Si 및 비정질 Si 기판위에 Co 단일막(Co monolayer)또는 Co/Ti 이중막(Co/Ti bilayer)을 사용하여 형성한 CoSi2의 열정안정을 비교하여 기판의 결정성과 CoSi/ sub 2/ 형성방법이 열적안정성에 미치는 영향을 연구하였다. 900˚C에서 600초까지 급속열처리하였을 때 , 기판을 비정질을 사용하거나 기판에 관계없이 Co/Ti 이중막을 사용하면 열적안정성이 향상되었다, 이는 평탄하고 깨끗한 기판 Si표면과 지연된 Co확산으로 인해,조성이 균일하고 계면이 평탄한 CoSi2가 형성되었기 때문이다. CoSi2의 열적안정성에 가장 중요한 인자는 열처리 초기 처음 형성된 실리사이드의 조성 균일성과 기판과의 계면 평탄성이었다.

단결정 Si기판위의 Co/Ti 이중층으로부터 형성된 Co 실리사이드의 에피텍셜 성장기구에 대하여 조사하였다. 실리사이드화 과정중 Ti원자들이 저온상의 CoSi결정구조의 tetrahedral site들을 미리 점유해 있음으로 인하여, CoSi2 결정구조로 바뀌는 과정에서 Si원자들이 나중에 제위치를 차지하기 어렵게 되는 효과 때문이다. 그리고 Ti중간층은 반응의 초기단계에 Co-Ti-O 삼원계 화합물을 형성하는데, 이 화합물은 실리사이드화 과정중 반응 제어층으로 작용하여 에피텍셜 실리사이드 형성에 중요한 역할을 한다. 최종 열처리 층구조 Ti oxide/Co-Ti-Si/epi/Cosi2(100) Si 이었다.

Co 단일층과 Co/Ti 이중층으로부터 형성된 코발트 실리사이드를 최종 막의 구조와 에피텍셜 성장 측면에서 조사하였다. Co 단일층은 그 두께와는 관계없이 전체 막이 CoSi2로 변화된 반면에, Co/Ti 이중층 구조에서는 Co와 Ti 막의 두께비가 최종막 구조에 상당한 영향을 주었다. 그리고 CoSi2막의 에피 성장이 Co 단일층에서 보다는 Co/Ti 이중층에서 보다 용이하였다.

(100) Si 기판위에 전자 빔 증착법을 이용하여 90Å두께의 Ti과 120Å두께의 Co를 순차적으로 증착시켰다. 그 후 질소분위기하의 350-900˚C온도구간에서 급속열처리함으로써 (100) Si 기판위의 Co/Ti 이중 박막의 실리사이드화 반응이 일어나게 했으며 이를 XRD, AES, TEM을 이용하여 분석하였다. 500˚C이하의 온도에서는 Co원자들이 Ti층쪽으로 빠르게 확산하여 Si와 반응하기 이전에 Ti원자들과 상호 혼합되어 어떠한 실리사이드도 형성되지 않았다. 500˚C에서 열처리된 시편의 고분해능전자현미경 영상을 통해 Co-Ti 혼합층과 실리콘 기판과의 계면에서 (100)Si 기판과 정합관계를 가지는 CoSi2가 형성되었음을 확인했다. 600˚C열처리에 의해 Co-Ti-Sitka성분 실리사이드가 형성되기 시작하였으며, 형성된 삼성분 실리사이드는 Ti의 out-diffusion에 의해 900˚C 이상의 온도에서는 불안정하였다. Co/Ti이중 박막에 의해 형성된 CoSi2는 실리콘 기판과 평탄한 계면을 가지며 실리콘 기판에 대해 (100)우선성장방위를 가졌다.