LaMnO3, and gel films were deposited by spin-coating technique on scandium-doped zirconia (YSZ) substrate using the precursor solution prepared from , or ,2-methoxyethanol, and polyethylene glycol. By heat-treating the gel films, the electrochemical cells, were fabricated. The effect of polyethylene glycol on the microstructure evolution of and thin films was investigated, and NOx decomposition characteristics of the electrochemical cells were investigated at to . By applying a direct current to the electrochemical cell, good NOx conversion rate could be obtained relatively at low current value even if excess oxygen is included in the reaction gas mixture.

RuO2 박막을 전극으로 하여 Pt/Ti/Si 기판 위에 RuO2 /LiPON/RuO2의 다층 구조로 이루어진 전고상의 박막형 마이크로 슈퍼캐패시터를 제작하였다. 전극용 RuO2박막은 반응성 dc 마그네트론 스퍼터를 이용하여 O2/[Ar+O2]비를 증가시키며 성장시켰고, 비정질 LiPON 고체전해질 박막은 순수한 질소분위기 하에서 rf 스퍼터링으로 성장시켰다. 상온에서의 충-방전 측정을 통해 RuO2 박막의 미세구조에 따라 슈퍼캐패시터의 사이클 특성이 영향을 받는 것을 알 수 있었다. Glancing angle x-ray diffraction(GXRD)과 transmission electron microscopy (TEM) 분석을 통해 산소 유량의 증가가 RuO2박막의 미세 구조의 영향을 주는 것을 알 수 있었고, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) 분석을 통해 산소 유량 비의 증가가 Ru과 산소간의 결합에도 영향을 줌을 알 수 있었다. 또한 사이클 후 슈퍼캐패시터의 TEM 및 AES depth profiling 분석을 통해, 충-방전 시 RuO2와 LiPON과의 계면반응에 의해 형성된 계면 층이 사이클 특성에 영향을 줌을 알 수 있었다.

TiO2광촉매릉 반응성 스퍼터링법을 이웅하여 박막으로 제조하고 유기물 및 살균실험을 통하여 미세조직이 광촉매 효율에 미치는 영향을 조사하고자 하였다. 광촉매 효율측정을 위하여 페놀분해실험 및 E.coli 078을 이용한 살균실험을 행하였다. TiO2박막에 의한 페놀분해실험 시, 전자수용체인 산소의 공급에 의하여 분해효율이 2배까지 증가하였다. E.coli 078분해실험의 경우, 광촉매 TiO2박막을 사웅하여 살균하였을때 UV만 조사하여 살균하였을 경우 보다 분해효율이 최고 70% 이상 증가하였다. 페놀분해실험과 E.coli 078 살균실험 결과 저결정성 박막의 경우 분해능이 매우 미약하였으며, 표면조도가 높고 결정성이 우수한 박막의 경우에 높은 광촉매 효율을 나타내어TiO2박막의 광촉매 효과는 표면형상과 결정성이 매우 중요한 인자로 작용하였다.

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.

50/50 vol% LSM-YSZ (La1-xSrxMnO3-yttria stabilized zirconia)의 복합공기극이 콜로이드 증착법에 의해 연마된 YSZ 전해질상에 증착되었다. 그 전극 특성은 주사전자현미경, X선회절과 임피던스 분석기에 의해 연구되어졌다. 900˚C에서 공기/LSM -YSZ/YSZ/Pt/공기 셀에 대해 측정된 전형적인 임피던스 스펙트럼들은 2개의 불완전한 호(depressed arc)로 구성되었다. LSM 전극에 대한 YSZ의 첨가는 전극내의 삼상계(TPB) 영역을 증가시켰으며, 이것이 LSM-YSZ 복합공기극의 비저항을 감소시켰다. 또한 전해질 표면의 불순물 제거와 TPB 길이의 증가를 위한 전해질 표면연마는 공기극의 비저항을 훨씬 더 감소시켰다. LSM-YSZ 공기극의 비저항은 작동온도, 공기극의 조성과 입자크기, 인가전류 및 전해질의 표면거칠기에 의해 큰 영향을 받았다.

상부전극, Pt, Ir, 그리고 IrO2, 에 따라 수소 열처리전과 후, 그리고 회복열처리시 누설전류특성을 고찰하였다. Pt/PLZT/Pt 케페시터는 수소열처리 후에 다시 회복열처리를 수행하면 완전히 이력곡선의 회복을 보이며 또한 피로특성도 거의 회복 된다. Pt과 IrO2 상부전극의 경우의 진 누설전류 특성은 열처리조건에 관계없이 강한 시간 의존성을 갖는 space-charge influenced injection모델에 적합하다. 반면에 Ir 상부전극의 경우는 Ir과 PLZT 사이의 계면에 헝성된 전도성 상인 IrO2로 인해 높은 누설전류 밀도를 보이면서 relaxation current 영역이 없이 steady state 영역을 보이는, 주로 Schottky barrier 모델에 의해 설명된다.

Carbonaceous thin films were prepared from acetylene and argon gases by plasma assisted chemical vapor deposition (Plasma CVD) at 873 K. The carbonaceous thin films were characterized by mainly Raman spectroscopy, and their electrochemical properties were studied by cyclic voltammetry and charge-discharge measurements in propylene carbonate (PC) solution. Raman spectra showed that crystallinity of carbonaceous thin films is correlated by the applied RF power. The difference of the applied RF power also affected on the results of cyclic voltammetry and charge-discharge measurements. In PC solution, intercalation and de-intercalation of lithium ion can occur as well as in the mixed solution of EC and DEC.

본 연구에서는 Electron Cyclotron Resonance plasma etching system 을 이용한 Ta 박막의 미세 식각 특성을 연구하였다. 염소 plasma를 사용하여 microwave power, RF Power, working pressure, gas chemistry 등의 변화에 따른 식각 profile의 영향을 조사하였고, pattern density가 증가함에 따라 발생하는 microloading 현상을 0.2μm 이하의 패턴에서 확인 하였다. 이를 개선하기 위하여 식각 과정을 두 단계로 분리하는 2단계 식각 공정을 수행하였으며 이를 통해 우수한 식각 profile을 얻을 수 있었다.

고주파 스피터 방법으로 제조된 SnO2감지막 위에 에어로졸 화염 증착법으로 알루미나 표면 보호층을 증착하여 SnO2박막 가스 센서의 감지 특성에 미치는 영향에 대햐여 조사하였고, 표면 보호층에 귀금속 Pt를 도핑하여 Pt의 함량이 CO 및 CH(sub)4 가스들의 선택성에 미치는 영향에 대하여 조사하였다. SnO2박막은 R.F power 50 W, 공정 압력 4 mtorr, 기판온도 200˚C에서 30분간 0.3μm 두께로 Pt 전극 위에 제조하였고, 질산알루미늄(Al(NO3).9H2O) 용액을 희석하여 에어로졸 화염증착법으로 알루미나 표면 보호층을 만든후 600˚C에서 6시간동안 산소분위기에서 열처리하였다. 알루미나 표면 보호층이 증착된 SnO2가스 센서소자의 경우 보호층이 없는 가스 센서와 비교하여 CO 가스에 대한 감도는 매우 감소하였으나 CH4가스에 대한 감도 특성은 순수한 SnO2센서 소자와 비슷하였다. 결과적으로 보호층을 이용하여 CH4가스에 대한 상대적인 선택성 증가를 이룰 수 있었다. 특히 표면 보호층에 Pt가 첨가된 센서 소자의 경우 CO 가스에 대해서는 낮은 감도 특성을 나타내었으나 CH4에 대한 감도는 매우 증가하여 CH4가스의 선택성을 더욱 증대시킬 수 있었다. CH4가스 선택성 향상에 미치는 알루미나 표면 보호층과 Pt의 역할에 대하여 고찰해 보았다.

자외선 검출소자로 응용될 수 있는 우수한 특성을 지진 AlxGa1-xN 박막을 MOCVD 법으로 성장시킨 후 박막의 구조적인 특성을 조사하였다. 사파이어 기판 위에 성장된 AlxGa1-xN의 물리적인 특성을 평가하기 위해 Synchrotron Radiation XRD를 사용하였다. AlxGa1-xN의 두께가 커질수록 박막의 결정성은 증가하였으며 아래층은 Undoped GaN의 결정성과 성장된 AlxGa1-xN의 결정성이 서로 비례적인 상관관계를 가지고 있음을 알아내었다. Al 조성비는 막질에 크게 영향을 주었으며 조성비가 높아질수록 표면 형상은 매우 나빠졌다.

표면 탄성과 디바이스의 전극재료로 사용되는 Al-%Cu(4000Å)/tungsten nitride 박막을 magnetron sputtering 법으로 제조하고 전기저항을 평가한 비정질상의 tungsten nitride 박막을 제조할 수 있었고, 비정질 형성을 위해 질소비(R =N2/(Ar+N2)가 10~40% 정도 필요하다. Tungsten nitride 박막의 잔류응력은 비정질이 형성되면서 급격히 감소되었다. 이러한 비정질 박막위에 Al-1%Cu 합금막이 형성되었다. 다층막은 453K에서 4시간 동안 열처리함으로써 3.6μΩ-cm의 저항을 나타냈는데, 이는 박막내 결정립 성장과 결함의 감소에 기인하였다.

Reactive DC magnetron sputtering 법으로 AISI 304 스테인레스강 기판 위에 TiN 극박막을 50nm∼700nm 두께로 증착한 후, 경화된 AISI 52100 강과 알루미나를 마모 상대재로 하여 박막의 미끄럼마모 시험을 상온 대기 중에서 행하고, 마모 상대재에 따른 TiN 극박막의 마찰과 마모 거동을 연구하였다. AISI 52100 강구를 마모 상대재로 한 경우, TiN 박막은 200g 이하의 마모 하중과 0.035m/sec의 낮은 미끄럼 속도 조건에서 500nm 내외의 극박으로도 마찰계수가 0.1 내외로 유지되는 우수한 내마모성을 보였다. 이같이 우수한 내마모성은 AISI 52100 강으로부터 천이된 Fe가 산화되어 TiN 박막 표면에 Fe 산화층을 형성한 때문으로 설명되었다. 그러나, 마모 상대재를 알루미나 볼로 한 경우에는 TiN 박막 위에 산화층이 형성되지 않고, 마모가 거의 되지 않는 알루미나 볼과 박막층 사이에 국부적 응력집중 등이 발생하여 시험된 전 조건 하에서 박막층의 박리 현상이 관찰되었고 높은 마찰계수가 측정되었다. 또한 기판의 평균 표면조도, Ra가 박막의 두께와 유사할 때 마찰계수가 급격히 상승하는 현상이 관찰되었다.

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.

플라즈마 화학증착 (PECVD) 장비를 이용하여 SnO2 투명전도막이 피막된 유리기판 위에 p-SiC/i-Si/n-Si 이종접합 태양전지를 제작하였다. p-SiC 층의 증착중에 기체조성 x=CH4/ (SiH4+CH4)의 변화에 대한 태양전지의 광기전 특성을 관찰하였다. 기체조성(x)이 0~0.4의 범위에서 p-SiC 창층의 광학적 밴드갭의 증가로 인하여 태양전지의 효율은 증가하였으나, 그 이상의 기체조성에서는 p-SiC/i-Si 계면에서의 조성불일치가 증가하여 태양전지의 효율이 감소하였다. 이러한 계면문제는 p-SiC 층과 i-Si 계면에서의 조성불일치가 증가하여 태양전지의 효율이 감소하였다. 이러한 계면문제는 p-SiC 층과 I-Si 층 사이에 I-SiC 완충층을 삽입함으로써 크게 감소하였다. 그 결과 유효면적이 1cm2인 glass/SnO2/p-SiC/i-SiC/i-Si/n-Si/Ag 구조의 박막 태양전지는 100mW/cm2 조도 하에서 8.6%의 효율을 나타내었다. (Voc=0.85V, Jsc=16.42mA/cm2, FF=0.615)