RF magnetron sputtering 법으로 T a2 O5 세라믹 타겟과 S r2N b2 O7 세라믹 타겟을 동시 sputtering하여 저유전율 S r2(T a1-x , N bx)2 O7(STNO) 박막을 p-type Si (100) 기판 위에 증착하여 NDRO 강유전체 메모리 (Non-destructive read out ferro-electric random access memory)에 사용되는 Pt/STNO/Si (MFS) 구조의 응용 가능성을 확인하였다. Sr2Nb2 O7 (SN O) 타겟과 T a2 O5 타겟의 출력의 비를 100w/100w, 70w/100w, 그리고 50w/100w로 조절하면서 x 값을 달리하여 조성을 변화시켰다. 성장된 박막을 850˚C, 900˚C, 그리고 950˚C에서 1시간 동안 산소 분위기에서 열처리하였다. 조성과 열처리 온도에 따른 구조적 특징을 XRD에 의해 관찰하였으며 표면특성은 FE-SBM에 의해 관찰하였고, C-V 측정과 I-V 측정으로 박막의 전기적 특성을 조사하였다. SNO 타겟과 T a2 O5 타켓의 출력비에 따른 STNO 박막의 성장 결과 70W/170W의 출력비에서 성장된 STNO박막에서 Ta의 양이 상대적 맡은 x=0.4였으며 가장 우수한 C-V 특성 및 누설 전류 특성을 보였다. 이 조성에서 성장된 STNO박막은 3-9V외 인가전압에서 메모리 윈도우 갑이 0.5-8.3V였고 누설전류밀도는 -6V의 인가전압에서 7.9×10-8A /cm2였다.

세라믹 타겟인 Sr2Nb2O7 (SNO)과 Bi2O3을 장착한 RF-마그네트론 스퍼터링을 이용하여 SrBi2Nb2O9 (SBN) 박막을 p-type Si(100) 기판 위에 증착하였다. 증착시 두 타겟의 파워비를 조절하여 조성의 변화에 따른 SBN 박막의 구조적 및 전기적 특성을 조사하였다. 증착된 SBN 박막은 700˚C의 산소분위기에서 1시간 동안 열처리를 하였으며 상부전극으로 Pt를 증착한 후 산소분위기에서 30분 동안 700˚C에서 전극 후열처리를 실시하였다. 증착된 SBN 박막은 700˚C 열터리 후에 페로브스카이트 상을 나타냈으며 SNO 타겟과 Bi2O3타겟의 파워가 120 W/100 W 일 때 가장 좋은 전기적 특성을 나타내었다. 이때의 조성은 EPMA(Electron Probe X-ray Micro Analyzer) 분석을 통하여 확인하였으며 Sr:Bi:Nb의 비가 약 1:3:2임을 나타내었다. 이러한 과잉의 Bi조성을 가진 SBN 박막은 3-9 V의 인가전압에서 1.8 V-6.3 V의 우수한 메모리 윈도우 값을 나타내었으며 누설전류 값은 인가전압 5 V에서 1.54×10-7 A/cm2였다.

세라믹 타겟인 Ta2O(sub)5을 장착한 rf-마그네트론 스퍼터를 이용하여 Ta2O(sub)5 완충층을 증착하고, Sr(sub)0.8Bi(sub)2.4Ta2O(sbu)9 용액을 사용하여 MOD 법에 의해 SBT 막을 성장시킨 metal/ferroelectric/insulator/semiconductor (MFIS) 구조인 Pt/SBT/Ta2O(sub)5/Si 구조의 Ta2O(sub)5 완충층 증착시의 O2유량비, Ta2O(sub)5 완충층 두께에 따른 전기적 특성을 조사하였다. 그리고 Ta2O(sub)5 박막의 완충층으로써의 효과를 확인하기 위해 Pt/SBT/Ta2O(sub)5/Si 구조와 Pt/SBT/Si 구조의 전기적 특성을 비교하였다. Ta2O(sub)5 완충층 증착시의 O2유량비가 0%일 때는 전형적인 MFIS 구조의 C-V 특성을 얻지 못하였으며, 20%의 O2유량비일 때 가장 큰 메모리 윈도우 값을 얻었다. 그리고 O2유량비가 40%, 60%로 증가할수록 메모리 윈도우는 감소하였다. Ta2O(sub)5 완충층의 두께의 변화에 대한 C-V 특성에서는 36nm의 Ta2O(sub)5 두께에서 가장 큰 메모리 값을 얻었다. Pt/SBT/Si 구조의 메모리 윈도우 값과 누설전류 특성은 Pt/SBT/Ta2O(sub)5/Si 구조의 값에 비해 크게 떨어졌으며, 따라서 Ta2O(sub)5 막이 우수한 완충층으로써의 역할을 함을 알았다.

분자선증착법으로 (0001) 사파이어 기판 위에 AlxGa1-xN 에피층을 AlN 몰비를 변화시키면서 성장시켰다. AlN 몰비는 0.16에서 0.76까지 변화시켰으며 X선의 회절 실험과 Rutherford backscattering spectroscopy 방법을 이용하여 AlN 몰비를 결정하였다. AlxGa1-xN 에피층의 깊이 방향의 조성 변화를 관찰하였으며 스퍼터 시간에 대해 각 원소가 일정한 원자 농도를 가짐을 알 수 있었다. AlN 몰비의 증가에 따른 표면 특성의 변화를 관찰하기 위하여 atomic force microscopy 측정을 수행하였다. 표면에서의 입자 모양이 AlN 몰비가 변화함에 따라 원형에서 침상형태로 변화함을 알 수 있었다. 표면 입자에 대한 root mean square 값과 average roughness 값을 구하였으며 AlN 몰비를 바꿈에 따라 나타나는 변화를 관찰하였다.

n-InP(001)기판과 PECVD법으로 Si3N4(200nm)막이 성장된 InP 기판사이의 direct wafer bonding을 분석하였다. 두 기판을 접촉시켰을 때 이들 사이의 결합력에 크게 영향을 주는 표면 상태를 접촉각 측정과 AFM을 통해서 분석하였다. InP 기판은 50% 불산용액으로 에칭하였을 때 접촉각이 5˚, RMS roughness는 1.54Å이었다. Si3N4는 암모니아수 용액으로 에칭하였을 때 RMS roughness가 3.11Å이었다. Inp 기판과 Si3N4/InP를 각각 50% 불산 용액과 암모니아수 용액에 에칭한 후 접촉시켰을 때 상당한 크기의 초기 겹합력을 관찰할 수 있었다. 기계적으로 결합된 시편을 580˚C-680˚C, 1시간동안 수소 분위기와 질소분우기에서 열처리하였다. SAT(Scanning Acoustic Tomography)측정으로 두 기판 사이의 결합여부를 확인하였다. shear force로 측정한 InP 기판과 Si3N4/InP사이의 결합력은 Si3N4/InP 계면의 결합력만큼 증가되었다. TEM과 AES를 이용해서 di-rect water bonding 계면과 PECVD계면을 분석하였다.

매립형 InGaAnP/InP 레이저 다이오드 제작을 위한 질량 이동 현상의 최적화에 대한 연구를 수행하였다. Double heterostructure 레이저 다이오드 구조의 1차 성장은 액상 에피 성장 장치를 이용하였으며, 메사 에칭하였다. 활성층을 [110] 방향으로 선택적으로 에칭 한 후, 액상 에피 성장 장치를 이용하여 질량 이동 현상을 발생시켜 매립형 구조를 형성시켰다. 질량 이동 현상의 임계온도는 40분간 유지시켰을 때 670˚C로 나타났으며 재현성 있게 질량 이동 현상이 발생하였다. 질량 이동 현상에 의해 성장된 층의 폭은 온도증가에 따라 약간 증가하였다.