Aluminum nitride, a compound semiconductor, has a Wurtzite structure; good material properties such as high thermal conductivity, great electric conductivity, high dielectric breakdown strength, a wide energy band gap (6.2eV), a fast elastic wave speed; and excellent in thermal and chemical stability. Furthermore, the thermal expansion coefficient of the aluminum nitride is similar to those of Si and GaAs. Due to these characteristics, aluminum nitride can be applied to electric packaging components, dielectric materials, SAW (surface acoustic wave) devices, and photoelectric devices. In this study, we surveyed the crystallization and preferred orientation of AlN thin films with an X-ray diffractometer. To fabricate the AlN thin film, we used the magnetron sputtering method with N2, NH3 and Ar. According to an increase in the partial pressures of N2 and NH3, Al was nitrified and deposited onto a substrate in a molecular form. When AlN was fabricated with N2, it showed a c-axis orientation and tended toward a high orientation with an increase in the temperature. On the other hand, when AlN was fabricated with NH3, it showed a-axis orientation. This result is coincident with the proposed mechanism. We fabricated AlN thin films with an a-axis orientation by controlling the sputtering electric power, NH3 pressure, deposition speed, and substrate temperature. According to the proposed mechanism, we also fabricated AlN thin films which demonstrated high aaxis and c-axis orientations.

Tin oxide thin films were prepared on borosilicate glass by rf reactive sputtering at different deposition powers, process pressures and substrate temperatures. The ratio of oxygen/argon gas flow was fixed as 10 sccm / 60 sccm in this study. The structural, electrical and optical properties were examined by the design of experiment to evaluate the optimized processing conditions. The Taguchi method was used in this study. The films were characterized by X-ray diffraction, UV-Vis spectrometer, Hall effect measurements and atomic force microscope. Tin oxide thin films exhibited three types of crystal structures, namely, amorphous, SnO and SnO2. In the case of amorphous thin films the optical band gap was widely spread from 2.30 to 3.36 eV and showed n-type conductivity. While the SnO thin films had an optical band gap of 2.24-2.49 eV and revealed p-type conductivity, the SnO2 thin films showed an optical band gap of 3.33-3.63 eV and n-type conductivity. Among the three process parameters, the plasma power had the most impact on changing the structural, electrical and optical properties of the tin oxide thin films. It was also found that the grain size of the tin oxide thin films was dependent on the substrate temperature. However, the substrate temperature has very little effect on electrical and optical properties.

Ti과 Si의 비가 서로 다른 종류의 타 을 Ar/N2의 혼합기체를 사용하여 rf magnetron sputtering방법으로 증착된 Ti-Si-N박막의 증착특성에 대해 연구하였다. Ti-Si-N박막의 조성과 증착률은 각 타 Ti/Si의 비율과 증착시의 질소기체의 유량에 따라 크게 변하였다. 이것은 Ti과 Si의 nitriding 정도의 차이로 인한 서로 다른 sputter yield에 의한 것으로 나타났다. Si이 비교적 적게 포함된 Ti-Si-N박막은 증착시부터 박막내 TiN의 결정화가 일어났으며, 낮은 비저항을 나타내었다. N의 함량의 증가는 박막의 밀도와 압축응력을 증가시켜 Ti-Si-N박막의 확산방지 능력에 큰 영향을 미치는 인자로 나타났다. 본 연구에서 N2의 유략과 타 의 Ti/Si비율을 조절함으로써 효율적인 확산방지막인 Ti-Si-N 박막의 공정조건을 확립할 수 있었다. 박막의 공정조건을 확립할 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.

Ti-6Al-4V 합금을 타겟트로 사용하여 유리 기판위에 dc reactive magnetron sputtering법으로 N2/(Ar+N2) 비, 기전력 및 시간등의 여러 가지 증착 조건에서 Ti-6Al-4V-N 필름을 증착하였고, 각각의 증착 조건에 따른 결정구조 및 우선방위 거동은 X-선 회절장치를 사용하여 조사하였다. Ti-6Al-4V-N 필름은 본질적으로 fcc 결정구조의 δ-TiN에 Al과 V이 결함으로서 고용된 변형된 형태의 δ-TiN구조이고, TiN의 격자상수(4.240 )보다 작은 값을 나타내었는데, 이는 Ti(1.47 )에 비하여 상대적으로 원자반경이 작은 Al(1.43 )과 V (1.32 )이 Ti의 격자위치에 치환된 결과이다. 그리고 Ti-6Al-4V-N 필름은 N2가스 분압이 감소됨에 따라 (111) 우선방위 성장거동을 하였을 뿐만아니라 증착시간의 증가에 따라 뚜렷한 (111) 우선방위 성장거동을 나타내었다. 그리고 증착속도 및 결정입도의 거동 또한 여러 가지 증착 조건에 크게 의존한다

현재 전기, 전자, 우주, 자동차, 무기 등의 여러 분야에서 응용되고 있는 TaNx 다층박막저항체의 특성을 개선하기 위하여 magnetron sputtering법으로 TaNx박막을 제조한 후, 온도와 질소분압에 따른 전기저항 및 TCR특성 변화를 조사하였고, 미세조직이 이들 전기적 성질에 미치는 영향을알아보기 위해 상분석과 morphology를 관찰하였다. 그 결과, TaNx을 코팅한 박막의 전기저항은 N2Ar이 0.4 이상에서, 금속전도특성에서 이온전도특성으로 변화하였으며,Cr이 TCR효과를 안정시키는 역할은 하여 TaNx/A I2 O3보다 TaNx/Cr/A i2 O3박막의 TCR특성이 더 안정하게 나타났다. 또한 TaNx/A I2 O3박막과 TaNx/Cr/A i2 O3박막의 경우 모두 N2/Ar이 0-0.4정도에서 TCR효과에 좋은 특성을 나타내었다. X-선회절 실험 결과 N2/Ar비가 1일 경우에 T a2 N.8이 생성되었고, 분압이 증가함에 따라 비정질이 생성되었다. morphology가 N2/Ar이 증가함에 따라 입자의 모양이 불연속아일랜드 형태로 변화하였으며, 이것은 질소분압에 따른 전기저항 변화와 일치하였다.다.

고주파 마그네트론 반응성 스퍼터링(rf magnetron reactive sputtering)으로 티타늄산화물 박막을 제조하여 산소비율에 따른 반응성 스퍼터링의 증착기구를 조사하고 산소비율 및 기판온도에 따른 산화물 조성의 변화, 미세조직, 광학적 특성의 변화를 연구하였다. 기존의 진공기상증착법으로 증착만 박막에 비해, 금속타겟을 사용하여 높은 증착속도를 얻을 수 있는 반응성 마그네트론 스퍼터링으로 성막한 티타늄산화물 박막은 치밀도가 우수하여 높은 굴절률(2.06)과 높은 광투과율을 보였다. 상온에서 성막된 티타늄 산화물박막의 경우, 산소비율이 낮은 조건에서는 다결정형의조직을 보였으나 산소비율이 높은 경우에는 비정질조직을 나타냈으며, 기판온도가 300˚C 이상에서는 산소비율에 상관없이 다결정형의 조직을 나타냈다. 하지만 산소비율이 임계값이상에서는 박막의 조성, 증착속도 등이 거의 변하지 않는 안정된 증착조건을 보였다. 30% 이상의 산소비율의 반응성 스퍼터링의 조건에서는 TiO2의 조성의 박막으로 성장하여 약 3.82-3.87 eV의 band gap을 나타냈으며 기판온도의 증가에 따라 비정질 TiO2에서 다결정 TiO2으로 조직의 변화를 보여 광투과도도 약간 증가하는 경향을 나타냈다.

비휘발성 메모리 소자에의 적용을 위한 SrBi2Ta2O9(SBT)박막이 고순도의 Sr, Bi, Ti 금속타겟을 사용하여 Pt/Ti/SiO2/Si 기판 위에 reactive sputtering 법에 의해 증착되었다. 조성의 영향을 평가하기 위하여 Bi 타겟에 인가되는 전원의 변화와 열처리에 따른 C-F(capacitance-frequency), P-E(polarization-electric field), I-V(current-voltage)등의 전기적 특성이 조사되었다. Bi의 양이 증가함에 따라 Bi layer 구조를 나타내는 (105)회절 피크가 증가하였고 700˚C, 산소분위기에서 1시간 동안 열처리후 Sr과 Bi가 심하게 휘발되었으며 박막의 미세구조는 다공질이 되었다. 이러한 이유로 열처리된 박막의 누설 전류 밀도는 증가하였다. 열처리된 시편의 조성은 거의 화학양론비를 이루었으며 4.5μC/cm2의 Pr값을 갖는 강유전(ferroelectric)특성을 나타내었다.

Rf 마그네트론 반응성 스퍼터링법을 이용하여 Si, SiO2/Si 가판의에 전도성 RuO2 박막을 증착하고, 공정변수가 증착되는 박막의 특성에 미치는 영향을 고찰하였다. 대부분의증착조건에서 주상정 구조의 단일상 RuO2 박막이 증착되었으며, 부착원자들의 표면이동도가 낮은 영역에서는 (101) 우선배향성이 관찰되었고, 높은 영역에서는 (200) 우선배향성이 관찰되었다. 증착조건에 따른 박막의 우선배향성 변화는 박막의 결정구조와연관지어 논의되었다. 기판온도 350˚C에서 증착된 박막은 치밀하고 표면이 평탄하며, 비저항이 90㏁-cm 정도로 낮아서 고유전율 박막의 전극물질로 이용하기에 적합하였다. 450˚C 이상의 기판온도에서 증착된 박막은 46㏁-cm 정도로 매우 낮은 비저항을 갖니만 표면이 거칠었다.

대향타겟트형 스파터기에서 BaO-l2Fe 복합타겟트를 사용하고 50% O2+Ar 스파터가스를 사용한 반응성 프라즈마를 스펙트로스포프법으로 검진하였다. 프라즈마의 스펙트럼은 Ba, Ba+, Fe, FeO, Fe+, Ar, Ar+, O, O+의 피크로 이루어져 있었으며 타겟트로 부터 멀어짐에 따라 이온의 상대강도는 중성원소의 그것에 비하여 더 감소하였다.