Cu 기판위에 성장한 MgO, MgAl₂O₄와 MgAl₂O₄/MgO 박막의 집속이온빔을 이용한 스퍼터링수율 측정과 이차전자방출계수 측정

정강원(K. W. Jung),이혜정(H. J. Lee),정원희(W. H. Jung),오현주(H. J. Oh),박철우(C. W. Park),최은하(E. H. Choi),서윤호(Y. H. Seo),강승언(S. O. Kang) 한국진공학회(ASCT) 2006 Applied Science and Convergence Technology Vol.15 No.4

MgAl₂O₄ 막은 MgO 보호막 보다 단단하며 수분 흡착 오염문제에 상당히 강한 특성을 가진다. 본 연구에서 AC-PDP의 유전체보호막으로 사용되는 MgO 보호막의 특성을 개선하기 위해 MgAl₂O₄/MgO 이중층 보호막을 제작하여 특성을 조사하였다. 전자빔 증착기를 사용하여 Cu 기판에 MgO와 MgAl₂O₄을 각각 1000 Å 두께로 증착, MgAl₂O₄/MgO을 200/800 Å 두께로 적층 증착 후, 이온빔에 의한 충전현상을 제거하기 위해 Al을 1000 Å 두께로 증착하였다. 집속 이온빔(focused ion beam ; FIB)장치를 이용하여 10 ㎸에서 14 ㎸까지 이온빔 에너지에 따라 MgO는 0.364 ~ 0.449 값의 스퍼터링 수율에서 MgAl₂O₄/MgO을 적층함으로 24 ~ 30 % 낮아진 0.244 ~ 0.357 값의 스퍼터링 수율이 측정되었으며, MgAl₂O₄는 가장 낮은 0.088 ~ 0.109 값의 스퍼터링 수율이 측정되었다. g-집속이온빔(g-FIB)장치를 이용하여 Ne? 이온 에너지를 50 V에서 200 V까지 변화 시켜 MgAl₂O₄/MgO와 MgO는 0.09 ~ 0.12의 비슷한 이차전자방출 계수를 측정 하였다. AC-PDP셀의 72시간 열화실험 후 SEM 및 AFM으로 열화된 보호막의 표면을 관찰하여 기존의 단일 MgO 보호막과 MgAl₂O₄/MgO의 적층보호막의 열화특성을 살펴보았다. It is known that MgAl₂O₄ has higher resistance to moisture than MgO, in humid ambient MgO is chemically unstable. It reacts very easily with moisture in the air. In this study, the characteristic of MgAl₂O₄ and MgAl₂O₄/MgO layers as dielectric protection layers for AC-PDP (Plasma Display Panel) have been investigated and analysed in comparison for conventional MgO layers. MgO and MgAl₂O₄ films both with a thickness of 1000 Å and MgAl₂O₄/MgO film with a thickness of 200/800 Å were grown on the Cu substrates using the electron beam evaporation. 1000 Å thick aluminium layers were deposited on the protective layes in order to avoid the charging effect of Ga? ion beam while the focused ion beam(FIB)is being used. We obtained sputtering yieds for the MgO, MgAl₂O₄ and MgAl₂O₄/MgO films using the FIB system. MgAl₂O₄/MgO protective layers have been found th show 24 ~ 30% lower sputtering yield values from 0.244 up to 0.357 than MgO layers with the values from 0.364 up to 0.449 for irradiated Ga? ion beam with energies ranged from 10 ㎸ to 14 ㎸. And MgAl₂O₄ layers have been found to show lowest sputtering yield values from 0.88 up to 0.109. Secondary electron emission coefficient(g) using the γ-FIB. MgAl₂O₄/MgO and MgO have been found to have similar g values from 0.09 up to 0.12 for indicated Ne+ ion with energies ranged from 50 V to 200 V. Observed images for the surfaces of MgO and MgAl₂O₄/MgO protective layers, after discharge degradation process for 72 hours by SEM and AFM. It is found that MgAl₂O₄/MgO protective layer has superior hardness and degradation resistance properties to MgO protective layer.

RF-O₂ Plasma 처리한 MgO 박막의 스퍼터링 수율 측정

정원희(W. H .Jeoung),정강원(K. W. Jeong),임연찬(Y. C. Lim),오현주(H. J. Oh),박철우(C. W. Park),최은하(E. H. Choi),서윤호(Y. H. Seo),김윤기(Y. K. Kim),강승언(S. O. Kang) 한국진공학회(ASCT) 2006 Applied Science and Convergence Technology Vol.15 No.3

RF-O₂ plasma 처리한 MgO 박막의 스퍼터링 수율을 집속이온빔 장치를 이용하여 측정하였다. 가속 전압 10 ㎸의 Ga 이온빔을 주사했을 때 plasma 처리하지 않은 MgO 박막의 스퍼터링 수율은 0.33 atoms/ion, RF-O₂ plasma 처리한 MgO 박막의 스퍼터링 수율은 0.20 atoms/ion 으로 RF-O₂ plasma 처리한 경우 스퍼터링 수율이 낮아졌다. 또한 XPS, AFM을 통해 plasma 처리로 인한 MgO 표면의 변화를 관찰하였다. MgO 박막에 RF-O₂ plasma 처리 한 후 XPS O 1s spectra의 binding energy와 FWHM 값이 각각 2.36 eV와 0.6167 eV 작아졌고 표면거칠기의 RMS 값 또한 0.32 ㎚ 작아졌다. We measured sputtering yield of RF O₂-plasma treated MgO protective layer for AC-PDP(plasma display panel) using a Focused Ion Beam System(FIB). A 10 ㎸ acceleration voltage was applied. The sputtering yield of the untreated sample and the treated sample were 0.33 atoms/ion and 0.20 atoms/ion, respectively. The influence of the plasma-treatment of MgO thin film was characterized by XPS and AFM analysis. We observed that the binding energy of the O 1s spectra, the FWHM of O 1s spectra and the RMS(root-mean-square) of surface roughness decreased to 2.36 eV, 0.6167 eV and 0.32 ㎚, respectively.

집속이온빔 장치를 위한 액체갈륨이온원의 빔에너지 분포 및 퍼짐특성

최은하,조광섭,강승언 光云大學校 1993 論文集 Vol.22 No.-

Energy distribution, Energy deficit and its spread of ions emitted from liquid gallium ion source were investigated with a retarding potential analyzer under the source temperature of 670K. It is found that the energy distributions of liquid gallium ion source are shown to be the Maxwellian and its most probable ion energies are shifted toward positive values with respect to beam extraction energies as the total emission current is increased from 7 to 50㎂. However, at the lower emission currents less than 7㎂, it s most probable ion energies are shown to e shifted toward negative values with respect to beam extraction energies. The cluster ??+ion beam is believed to be generated mainly by field ionization mechanism from energy deficit measurements in this experiment. The energy spread of ions are shown to be broadened form 5 to 40 eV as the total emission current is increased from 5 to 50㎂, respectively.

MOCVD에 의하여 성장된 Al/Al₂O₃/Si 와 Al/Al₂O₃/InP의 전기적인 수송에 관한 연구

김태환,조광섭,강승언 光云大學校 1991 論文集 Vol.20 No.-

Metalorganic chemical vapor deposition via pyrolysis at low temperature of Al₂O₃from Al(O-C₃H?)₃as well as other possible insulators from metalorganic sources will be investigated with the goal of producing high quality Al₂O₃/Si and Al₂O₃/InP interfaces. Room temperature capacitance-voltage measurements dependent on several frequencies were used to characterize the electrical properties of the structures after metal gate electrodes have been deposited.

AlχGal- χAs/GaAs(χ=0.3)한개의 양자샘들과 헤테르 구조체들의 슈브니코브-디 하스 측정

김태환,조광섭,강승언 光云大學校 1990 論文集 Vol.19 No.-

진동하는 자기적 저항(슈브니코브-디 하스) 효과가 분자빔을 투사하여 얇은 박막을 만드는 방법에 의하여 성장된 알류미늄 가륨아세나이드/가륨 아세나이드 양자샘과 헤테르 구조체의 2차원적인 전자 가스를 조사하기 위하여 행하여 졌다. 부띠의 전자 반송 밀도의 측정은 컴퓨터에 의하여 자료를 1/B에 선형적으로 디지타이즈하여 빠른 퓨리어 변환에 의하여 분명하게 얻어질 수 있다. 이 시료들에 대하여 이러한 분석들과 역 자기장대 진동 최고점들의 수를 제도한 기울기로부터 얻어진 각각의 작은 띠의 진동주기와 비교가 논의될 것이며, 그리고 진동들의 시작위치와 로그(진폭) 대 1/B의 제도를 사용한 작은 띠의 유동성의 측정이 논의될 것이다.

Ga+ 이온의 발생과 그 특성에 관한 연구

강승언,조광섭,김태환 光云大學校 1990 論文集 Vol.19 No.-

액체금속 이온원의 이온형성과 관련하여 field ionization과 field evaporation에 대한 근본적인 이론을 검토한다. 아울러 Cone apex의 형태 및 크기와 가해지는 전압과 관련하여 얻어진 기존의 실험 data를 토대로 이온 형성의 주된 mechanism을 조사한다. 결론적으로 LMIS의 형태인 protrusion model을 가정하여 field evaporation이 전체 전류의 주된 기여를 하지만 동시에 source에 가해지는 충분한 power에 의한 열적으로 기화(evaporation)된 원자들의 field ionization도 중요한 역할을 하는 것으로 보여진다. The theory of the ion formation mechanism such as the field ionization and the field evaporation is reviewed. With the shape and the size of the cone apex which are variable to the applied voltage, the ion formation mechanism is investigated according to the experimental data. The field evaporation is the most dominant effects with the assumption of the protrusion model, and the field ionization from the thermally evaporated atoms by the power applied by the power applied to the source gives also important roles.

전기장 방출 전자빔을 위한 초미세 바늘 전극의 제작 및 빔 특성

강승언 광운대학교 기초과학연구소 1997 기초과학연구소논문집 Vol.26 No.-

전기 화학적 식각 방법을 이용하여 전기장 방출 전자빔을 위한 초미세 텅스텐 바늘 전극을 제작하였으며, 전자빔의 전류-전압 특성을 조사하였다. 바늘 전극은 수산화나트륨(NaOH)과 수산화칼륨(KOH) 전해 용액을 사용하여 제작하였으며, 전압의 크기와 용액의 농도 등에 따라 바늘 전극의 테이퍼(taper) 길이가 150 ㎛에서 250 ㎛ 까지 변화하는 결과를 얻었다. 전기장 방출 전자빔의 전류 안정성은 전체 전류에 대하여 4시간의 실험 결과에서 5%이하로 측정되었다. 또한 전기장 방출 전자빔의 특성에서 임계 전압이 ∼300 V로 매우 낮게 측정되었으며, Fowler-Nordheim 곡선을 선형 맞춤법을 이용하여 실험적으로 구한 바늘 전극의 곡률 반경은 약 220 ? 이었으며, 이는 이온 현미경을 사용하여 측정한 바늘 전극의 곡률 반경과 매우 잘 일치함을 보였다. The ultra sharpness tungsten electrode for field emission is manufactured by electro-chemical etching method, and also its beam characteristics are investigated. Electrolyte employed in this research were usually KOH and NaOH, which taper lengths of the tip are varied from 150 ㎛ to 250 ㎛ according to applied voltage and concentration of electrolyte. Electron beam stability were measured within 5% for total emission current during 4 hours operation, where the ignition voltages were about ∼300 V. The tip radius was experimentally found to be 220 ? from linear fitting of Fowler-Nordheim plots, which is in remarkably good agreement with that of image size from scanning ion microscopy.

10keV 加速器의 設計 및 製作

金榮成,康勝彦,楊寅祺 동국대학교 재료과학연구소 1981 材料科學硏究所 論文集 Vol.1 No.-

本 硏究에서는 20keV 小型 加速器를 設計 製作하여 Li^+ 이온의 電流密度, 加速電壓, Einzel텐즈 및 加速電極 사이의 거리에 대한 관계에 대해 조사하였다. Li^+ 이온의 電流特性은 J=CV^3/2/d^2이며 기하학적 인자는 f=1.4×10^-4임을 알 수 있었으며, 이들은 실험결과와 잘 일치하였다. A 20keV small accelerator is designed and constructed in this research. The relations between Li^+ ion current density, accelerating voltage, gap distance and Einzel lens are studied. The characteristics of Li^+ ion current reveals that J=CV^3/2/d^2, and the geometrical factor is found to be f=1.4×10^-4. The experimental results for ion current are in good agreement with theoretical results. The possibility of application to polymer physics and ion implantation is also investigated.

Aberration Characteristics of Einzel Lenses

조광섭,강승언,서윤호,김태환 光云大學校 1992 論文集 Vol.21 No.-

We discuss the aberration characteristics of the unipotential electrostatic lenses for ion focusing. From the general field structure inside the lens the chromatic aberration characteristics are investigated using the paraxial ray equation. It is concluded that the minimal spot size at the focusing point is quite independent of the concrete geometry of the lens structure assuming that the focal length is long enough so that the spherical aberration may not be important. An approximate spot size is given with an analytical calculation, and a simple formalism for an exact solution suitable for a numerical calculation is presented.

전기화학적 에칭방법을 이용한 초미세 바늘 전극 제작

오현주,장동영,강승언 한국공작기계학회 2004 한국공작기계학회 춘계학술대회논문집 Vol.2004 No.-

To obtain the ultra-sharp tungsten tip, an analog to digital converter circuit aided by a personal computer has been setup. At the moment the lower part of the needle drops off during the etching process, a maximum current change across the reference resistor is detected by the PC interface card and the applied voltage is then cut off within a few milliseconds. Our experiment has been able to fabricate an ultra-sharp tungsten tip ~200 A˚ radius with a higher reproduction rate and reliability than the conventional method.