순수한 동적 결합반응이고 전하 누적이 없는 이온 임플란테이션, 새로운 재료 개발 등에 음이온을 직접 사용하는 새로운 연구가 진행되고 있으며, 이러한 관점에서 새로운 고체상의 Cs이온 법이 실험실 규모로 연구되고 있다. 본 논문에서는 음이온 Cs gun으로 DLC 박막을 실리콘 위에 제조하였다. 이 시스템은 가스가 필요없으므로, 고 진공에서 증착이 일어난다. C(sup)-빔 에너지는 80~150eV 사이에서 조절이 우수하였다. Raman 분석결과 박막의 DLC 지수, 즉sp3비율은 이온 에너지 증가에 따라 증가하였으며, 미소 경도값 또한 7에서 14GPa로 증가하였다. DLC박막의 표면 평균거칠기(Ra)는 ~1Å정도로 아주 매끈하였으며, 불순물이 내재되지 않는 박막을 얻을 수 있었다.

기판온도, 박막조성 및 증착후 열처리 등의 조건에 따른 La1-xSrxMnO3-δ(0.19≤x≤0.31) 박막의 결절구조와 전기전도 특성을 조사하였다. 스퍼터법을 이용하여 500˚C에서 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. La0.67Sr0.33MnO3 조성의 주타겟과 La0.3Sr0.7MnO3조성의 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, La0.69Sr0.31MnO3조성의 박막의 자기저항변화 MR((%) = (ρo-ρH/ρH)는 약 390% 이었다.

다양한 Zr/Ti 비율을 갖고 있는 강유전체 PZT박막을 졸-겔 법으로 증착하였고 상부 백금전극의 제조방법과 열처리온도의 변화에 따라 강유전체 특성을 측정하여 이력곡선의 변형 원인을 조사하였다. Pt/PZT/Pt 캐패시터는 상부 백금전극을 반응성 이온 식각(RIE) 하는 과정에서 생성된 dc plasma 전압에 의하여 양의 방향으로 분극되었고 도메인 계면에 포획된 전하에 의해 내부전장이 발생되었다. PZT 박막은 sputtering으로 상부전극을 증착하는 과정에서 이력곡선의 중간에 잘룩하게 되는 시효현상이 관찰되었다. 상부전극을 제작한 후 열처리는 포획된 전하를 제거시켜 양호한 이력곡선 특성을 되찾게 하였다. Zr/Ti 비율이 감소함에 따라 내부전장이 증가하였으며 내부전장이 없어지는 열처리온도가 증가하였다.

전자싸이클로트론공명-플라즈마 화학기상증착법으로 PbTiO3박막을 증착하였다. RuO2 기판과 Pt 기판 위에 금속유기화합물 원료기체 유량 및 증착온도에 따라서 PbTiO3박막의 증착특성을 연구하였다. RuO2 기판 위에서 Pt 기판에 비하여 Pb-oxide 분자의 잔류시간이 상대적으로 크고, 페로브스카이트 핵생성 밀도는 상대적으로 작으며, 단일한 페로브스카이트 상의 PbTiO3 박막을 얻을 수 있는 공정범위가 Pt 기판보다 좁았다. PbTiO3 박막 증착 전 Ti-oxide 씨앗층을 도입함으로써 RuO2 기판에서도 페로브스카이트 핵생성 밀도를 증가시켜 단일한 페로브스카이트 박막을 얻을 수 있는 공정범위가 확장되었다. PbTiO3에서 Ti 성분을 Zr으로 일부 대체시킨 Pb(Zr,Ti)O3 (PZT) 박막의 경우에도 Ti-oxide 씨앗층을 도입함으로써 넓은 공정범위에서 단일한 페로브스카이트 PZT 박막을 RuO2기판 위에서도 제조할 수 있었다.

TiO2sol(30wt%, anatase)을 이용하여 스핀코팅으로 유리기판에 TiO2박막을 제조하였다. 박막의 두께는 코팅주기의 횟수가 조절하였다. 한 코팅주기는 스핀코팅, 건조, 열처리를 포함한다. 박막의 반응성은 막 위에서의 자외선강도가 0.44와 2.mW/cm2인 조건에서 벤젠기체의 광분해 속도를 통해 조사하였다. 박막의 두께가 증가할수록 표면적으로 증가로 인해 반응성은 증가하였으며, 0.44mW/cm2일 때 4μm정도 이상의 두께에서 반응성은 더 이상 증가되지 않았다. porous한 TiO2박막은 비교적 넓은 유효표면적을 가지고 있으며, 그것은 비교적 높은 자외선 강도하에서 박막두께에 따라 반응속도를 증가시키는 결과를 낳았다.

고온에서 증발된 금속 갈륨 (Ga)을 암모니아 (NH3) 기체와 직접 반응시켜 사파이어 (α-Al2O3) 기판 위에 GaN 후막을 성장하였다. 성장된 GaN는 주로 [0002] 방향으로 성장하였으나 낮은 성장온도에서는 [1011] 방향의 성장이 관찰되었으며 V-형태를 가진 매우 거친 표면을 보였다. 그러나 성장온도가 증가하면 [1010]와 [1011] 방향으로 성장이 관찰되었으며 피라미드면을 가진 육방정 결정이 성장되었다. 성장된 GaN의 두께는 온도가 증가할수록 증가하였으나, 1270˚C의 고온에서는 열분해를 일으켜 두께가 감소하였다. 공급된 NH3의 유량이 증가할수록 GaN의 결정성과 광특성은 향상되었다. X-선 회절기 (X-ray diffraction)와 광루미네센스(photoluminescence) 분석결과로 GaN 후막이 (1010) 면으로 성장되면 황색발광이 증가됨을 관찰할 수 있었다.

In this study, ultra-thin films of (N-docosyl quinolinium)-TCNQ(1:2) complex were prepared on the hydrophilic substrate by Langmuir-Blodgett(LB) technique. The characteristics of π-A isotherms were studied to find optimum conditions of deposition by varying temperature of subphase, compression speed of barrier and amount of spreading solution. Using UV-vis spectra, capacitance and thickness, deposition of LB films was confirmed together with the thickness of the naturally oxidized aluminum film inside a device and dielectric constant of (N-docosyl quinolinium)-TCNQ(1:2) complex. The dielectric constant of LB film was about 4.59~5.58. The electrical properties of (N-docosyl quinolinium)-TCNQ(1:2) complex were investigated at room temperature. The conductivity of this film measured by the direction of either vertical or horizontal axis was found to have a quite different value.

본 연구에서는 실리콘 wafer위에 sputtering방법으로 진공증착된 CoNbZr 비정질 박막을 Nd:YAG 레이저로 식각하기 위한 실험을 했는데, 금속의 경우 표면에서 빛의 반사율이 매우 크기 때문에 파장이 1.06μm인 Nd:YAG 레이저의 에너지를 흡수하는 것이 매우 어려우므로 식각이 거의 이루어지지 않았다. 그래서 이러한 문제를 해결하기 위한 새로운 시도로서 본 연구에서는 빛의 흡수율이 좋은 검은색의 polymer막을 금속박막의 표면에 도포하고 이 polymer막 위에 레이저를 조사해서 금속박막의 식각하는 실험을 실시하였다. 기존의 방법으로는 laser power가 332W나 되는데도 식각이 거의 일어나지 않았지만 본 연구의 방법을 이용했을 때는 laser power가 114W로 1/3정도 밖에 안 되는데도 레이저 식각이 비교적 양호하게 이루어졌다. 이는 검은색의 polymer층이 Nd:YAG 레이저 에너지의 흡수 및 전달 층의 역할을 하기 때문인 것으로 생각된다.

Underlayer의 종류 및 두께가 Al 박막의 배향성 및 면저항 변화에 미치는 영향을 연구하였다. Al의 underlayer로서 sputtering 방식으로 증착되는 Ti와 TiN이 적층된 구조인 Ti/TiN이 사용되었으며, 각각에 대해 두께를 변화시키면서 Al 박막의 배향성, 면저항을 조사하였고, 400˚C, N2 분위기에서 열처리하면서 면저항의 변화를 조사하였다. Ti만을 Al의 underlayer로 사용한 경우, Ti두께가 10nm 이상이면 우수한 Al<111> 배향성을 나타냈으며 Al-Ti 반응 때문에 열처리 후 Al 배선의 면저항이 크게 상승하였다. Ti와 Al사이에 TiN을 적용함에 의해 Al<111> 배향성은 나빠지나 Al-Ti 반응에 의한 면저항의 증가는 억제할 수 있었다. Ti/TiN underlayer의 경우, 우수한 Al<111> 배향성을 확보하기 위한 Ti의 최소두께는 20nm이었고, Al-Ti 반응을 억제하기 위한 TiN의 최소두께는 20nm이었다.

내열금속인 W, Ti와 이들의 질화물인 W2N, TiN 박막을 이용하여 탄화규소 ohmic 접촉을 연구하였다. 열처리 온도에 따른 고온 안정성과 전기적 특성 및 상호 확산 억제 특성을 고찰함으로써 이들 질화물의 고온에서 안정한 ohmic 접촉으로 이용가능성을 조사하였다. 새로운 유기화합물 원료인 bis-trimethylsilylmethane을 이용하여 화학기상 증착법으로 증착한 단결정 β-SiC 박막과 W이 가장 낮은 접촉 비저항, 2.17×10(sup)-5Ωcm2를 보였으며, Ti 계열은 상대적으로 높은 접촉 비저항 값을 나타내었다. 이들 전극 위에 산화 방지막으로 Pt 박막을 증착함으로써 전극의 산화를 막을 수 있었으며, 질화물 전극은 고온에서 금속접촉에 비해 안정한 전기적 특성을 나타내었고, 상호 확산 방지 특성 면에도 우수한 특성을 지니고 있음을 알 수 있었다.

상변화형 광디스크는 직접 반복기록에 의한 고속기록, 고밀도화가 가능하고 높은 전송속도, 재생신호의 C/N (carrier to noise) 비가 좋은 장점을 가지고 있으나 반복되는 열에너지에 의한 디스크의 변형과 소거도의 저하, 기록 반복성의 저하가 문제가 된다. 이러한 반복성의 저하를 개선하기 위해 적절한 디스크의 구조와 기록막의 상하부에 유전체 보호막인 ZnS-SiO2 박막층을 삽입하였다. 박막 제조시 많은 실험변수의 제어를 위해 다꾸찌 방법을 통하여 타겟 R.F. Power 200W, 기판 R.F. Power 20W, 아르곤 압력 4mTorr, 전극거리 6cm의 최적조건을 얻을수 있었다. TEM과 XRD분석 결과, 전극거리가 가까워질수록 높은 증착속도로 인하여 미세한 조직구조를 가지고 있으며, 일정거리 이상 가까워지면 막의 morphology에 나쁜 영향을 끼침을 알 수 있었다. 이러한 막의 morphology의 영향으로 투과율이 감소하는 것을 확인할 수 있었다. AFM과 SEM분석에서는 전극거리가 가까워질수록 높은 증착속도로 인하여 morphology에 나쁜 영향을 끼치고 있음을 확인할 수 있었다. 최적조건에서 증착한 박막은 우수한 morphology를 가진 초미세구조의 치밀하고 결함이 없는 박막이었다. 이 박막은 상변화형 광디스크에서 열적 변형을 억제하고, 열전도를 감소시켜 우수한 유전체 보호피막의 역할을 할 수 있다. 그리고, 전극거리가 ZnS결정립의 크기와 증착속도, morphology에 미치는 영향에 대해 고찰하였다.

본 연구에서는 (N-docosyl quinolinium)-TCNQ (1:2) 착물의 LB초박막을 제작하였다. LB막의 누적을 위한 최적조건을 구하기 위하여 subphase 온도, barrier 압축속도 및 분산량을 변화시키면서 표면압-면적(π-A) 등온선 특성을 측정하였다. 그리고 전이비, UV-vis의 최대 흡광도, 정전용량 및 두께를 측정하여 LB막의 누적상태를 확인하였다. 그 결과 분자수준으로 잘 제어된 양호한 LB막이 제작되었음을 알 수 있었다..

(hfac)Cu(vtmos) [C10H13O5CuF6Si: 1,1,1,5,5,5-hexafluoro-2,4- pentadionato (vinyltrimethoxysilane) copper (I)] 구리원을 액체분사법으로 공급하여 반응성 스퍼터 증착된 PVD-TiN과 급속열처리 변환된 RTP-TiN 기판상에 구리를 유기금속 화학증착법으로 성장시키고, 증착조건과 기판 종류가 박막의 증착율, 결정구조 및 미세조직, 전기비저항 등에 미치는 영향을 분석하였다. 구리원 유량 0.2ccm에서 증착반응은 Ar 유량 200sccm까지 물질전달 지배과정과 전압 1.0Torr 이상에서 기화기에서의 공급율속을 보였다. 전압 0.6Torr일 때 활성화에너지는 155~225˚C의 표면반응 지배영역에서 12.7~14.1kcal/mol의 값을 나타내었으며, 225˚C 이상의 기판온도에서는 H2 첨가에 따른 증착율 개선이 간응한 것으로 판단되었다. 증착층은 기판온도 증가에 따라 3차원 island 양식으로 성장하였으며, 증착초기 구리 핵생성밀도가 큰 RTP-TiN상 증착층이 PVD-TiN상보다 현저한 (111) 우선방위와 낮은 전기비저항값을 나타내었다. 구리박막의 전기비저항은 결정립간 연결성이 양호한 165˚C에서 가장 낮았으며, 증착온도에 따른 박막 미세구조 변화로 인해 그 거동은 3개의 영역으로 구분되어 나타났다.

Transparent films were prepared using the sol-gel process by mixing TEOS with PVA solution that was solved in EtOH and distilled water homogeneously. HCl, CH3COOH and NH4OH were used as catalysts of the sol-gel process, and for improving the flexibility of films glycerol was used as plasticizer. In case of each catalyst, transparency and tensile strength were increased, and glass transition temperature (Tg) was shifted to higher temperature with increasing TEOS ratio. Also, in case of adding the plasticizer, the flexibility of films was increased. On the contrary, transparency, thermal stability and tensile strength were decreased with increasing HCl and NH4OH ratio. Also, the range of being made of film type was expanded when CH3COOH was used than HCl and NH4OH.

본 연구에서는 기존에 알려진 구리 전구체와 새롭게 개발된 전구체인 hfac (hexafluoroacetylacetonate) Cu(I) DMB (3,3-dimethyl-1-butene)를 비교 평가해보았다. (Hfac)Cu(I) (DMB)의 증가압은 40˚C에서 3 torr 정도로 기존에 잘 알려진 (hfac)Cu(I) vinyltrimethylsilane (VTMS) 보다 10배 정도 높은 것으로 나타났으며 그럼에도 불구하고 상당히 안정하여 65˚C에서 일주일 이상 가열하여도 변하지 않았다. 이 전구체로 100-280˚C에서 구리 박막을 증착할 수 있었으며 150-250˚C온도 범위에서 2.0μΩ-cm의 순수한 구리 박막을 얻었다. 구리 박막의 증착 속도는 기존의 전구체보다 7~8배 정도 높은 것으로 나타났다.

광 변조량, 광학밀도, 응답시간, 순환전위전류특성을 조사하여 열처리 효과에 따른 MoO3박막의 일렉트로크로믹 특성을 연구하였다. XRD 분석 결과 as-deposited MoO3박막과 350˚C 이하로 열처리된 박막은 비정질로 밝혀졌으며, 450˚C에서열처리한 MoO3박막은 결정질로 나타났다. As-deposited MoO3박막을 사용한 일렉트로크로믹 소자가 열처리된 박막을 사용한 소자에비하여 광변조 특성과 전기화학적 특성에서 좋은 일렉트로크로믹 현상을 보여주었다. MoO3박막의 열처리 온도에 따른 효과는 일렉트로크로믹 특성과 가역변색에서 광변조특성과 전기화학적 특성을 감소시키며, 열화현상을 촉진하는 것으로 나타났다.

본 연구에서는 rf PECVD(13.56MHz)법을 이용하여 CH4가스에 소량의 보조가스(O2와 N2)를 혼합하여 a-C:H 박막을 얻었다. 이렇게 얻어진 박막의 증착속도는 rf power 증가에 따라서 증가하다가 200W에서는 다시 감소하였으며, 산소와 질소가스의 유량이 증가함에 따라 감소하였다. FT-IR분석으로 계산된 박막내의 수소함량은 rf power 증가와 산소 및 질소첨가량의 증가에 따라 감소하였다. 산소가스 첨가 시에는 C=O 결합이 생성되며, 질소가스 첨가 시에는 C=N 결합이 생성됨을 FT-IR 분석을 통하여 알 수 있었다. 이와 같이 산소와 질소를 보조가스로 첨가할 경우에 스퍼터링 효과로 박막내의 수소함량 감소와 더불어 a-C:H 박막의 구조 변화를 일으킬 수 있을 것으로 생각된다. Raman 분석결과 산소와 질소를 첨가함에 따라서 I(sub)D/I(sub)G비가 증가하였고, D line과 G line의 위치가 높은 파수 쪽으로 이동하였으며, D line의 폭은 넓어지는 반면에 G line의 폭은 감소됨을 보였다. 이것은 산소와 질소의 첨가로 박막내의 수소함량 감소, 결합각의 disorder 감소 및 micro-crystallite 흑연의 형성에 의한 것이라고 판단된다.

마그네트론 스퍼터로 알루미나 기판위에 SnO2박막을 증착하여 증착온도, rf 전력, 공정기체 중 산소분율(O2/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˚C, 300˚C, 400˚C에서 CO 가스에 대한 민감도를 측정한 결과200˚C에서는 감도가 나타나지 않으며, 300˚C, 400˚C에서는 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.