국제학술회의 참관기 - 제3회 국제 질화물 반도체 학술회의

부진효,Bu, Jin-Hyo 한국과학기술단체총연합회 1999 과학과 기술 Vol.32 No.9

제3회 국제 질화물 반도체 학술회의가 지난 7월5일부터 5일동안 프랑스 남부 지중해 연안에 있는 몽펠리에서 열렸다. 이번 학술회의에 한국대표로 참가한 성균관대 부진효교수는 '우리나라가 시급히 해결할 문제는 화합물 반도체의 박막성장기술을 빠른 시일내에 제품으로 연결시켜야하며 이를 위해서는 독자적인 연구에서 벗어나 산ㆍ학ㆍ연연구그룹을 형성하여 국가의 전략과제로 연구를 진행시켜야 한다"고 주장했다.

Ordered Ni3Al(111) 합금표면과 산소와의 상호작용 : 800 K와 1000 K에서의 흡착과 oxide islands 형성연구

부진효,강병창 한국진공학회 2007 Applied Science and Convergence Technology Vol.16 No.5

The interaction of oxygen with the ordered Ni3Al(111) alloy surface at 800 K and 1000 K has been investigated using LEED, STM, HREELS, UPS, and PAX. The clean Ni3Al(111) surface exhibits a “2×2” LEED pattern corresponding to the ordered bulk-like terminated surface structure. For an adsorption of oxygen at 800 K, LEED shows an unrotated oxygen induced superstructure with a lattice spacing of 2.93 Å in addition to the (1×1) substrate spots. The combined HREELS and the UPS data point to an oxygen chemisorption on threefold aluminum sites while PAX confirms an islands growth of the overlayer. Since such sites are not available on the Ni3Al(111) surface, we conclude the buildup of an oxygen covered aluminum overlayer. During oxygen exposure at 1000 K, however, we observe the growth of γ'-Al2O3 structure on the reordered Ni3Al(111) substrate surface. This structure has been identified by means of HREELS and STM. The HREELS data will show that at 800 K the oxidation shows a very characteristic behavior that cannot be described by the formation of an Al2O3 overlayer. Moreover, the STM image shows a “Strawberry” structure due to the oxide islands formation at 1000 K. Conclusively, from the oxygen interaction with Ni3Al(111) alloy surface at 800 K and 1000 K an islands growth of the aluminum oxide overlayer has been found. 800 K와1000 K에서 ordered Ni3Al(111) 합금표면과 산소기체와의 상호작용을 LEED, STM, HREELS, UPS, 그리고 PAX를 이용 고찰하였다. 산소가 없는 깨끗한 Ni3Al(111) 표면에 대한 LEED 측정결과 어떤 "2×2" 패턴이 관측되었는데, 이는 규칙적인 벌크와 같은 terminated 표면구조를 가짐을 의미한다. 그러나 800 K로 유지된 같은 표면에 산소를 흡착시킨 후 LEED를 관찰하면 (1×1) substrate spots 외에 산소에 의해 유발된 lattice spacing이 2.93 Å인 어떤 회전되지 않은 superstructure가 얻어졌다. 이를 자세히 규명하기 위해 HREELS와 UPS를 측정한 결과 threefold aluminum 자리에 산소들이 화학흡착됨을 알 수 있었고, 아울러 PAX 측정결과 흡착된 overlayer들이 어떤 oxide island 형태로 성장됨을 보여주었다. 그러나 실질적으로 Ni3Al(111) 표면에서는 그러한 자리들이 유효하지 않기 때문에 우리들은 oxide island 생성은 Ni3Al(111) 표면에 있는 aluminum overlayer들을 덮음으로써 성장되고 있다고 결론을 내렸다. 한편, 1000 K로 유지된 Ni3Al(111) 표면에 산소를 노출하면 γ'-Al2O3 구조가 성장됨을 HREELS와 STM 측정결과로부터 알 수 있었다. 그리고 HREELS 측정결과, 800 K에서 산화는 매우 특이한 양상을 띄며 일어나고 있으나 정확하게 Al2O3 overlayer가 형성되는 경우와는 일치하지 않음을 알 수 있었고, 1000 K에서 산소노출 후 얻은 STM 영상 역시 oxide island 들이 형성에 기인된 어떤 "Strawberry" 구조를 보여주었으나 정확하게 Al2O3 overlayer가 형성되었는지는 규명할 수 없었다. 결론적으로, 800 K와 1000 K에서 Ni3Al(111) 합금표면위의 산소 상호작용결과 어떤 aluminum oxide overlayer의 island들이 성장됨을 확인할 수 있었다.

우리는 반드시 21세기 내에 친환경 대체에너지를 개발해야 한다

부진효 한국진공학회 2021 진공 이야기 Vol.8 No.2

Study on the Plasma-Polymer Thin Films Deposited by Using PECVD and Application Tests for Low-k Insulator

부진효,S.-J. Cho,배인섭,박용섭,홍병유 한국물리학회 2008 THE JOURNAL OF THE KOREAN PHYSICAL SOCIETY Vol.53 No.3

Plasma-polymer pure ethylcyclohexane thin lms were deposited on Si(100) substrates at room temperature by using PECVD (plasma enhanced chemical vapor deposition). Hydrogen and argon gases were used as precursor bubbler and carrier gases, respectively. We also investigated the electrical and the physical properties of the plasma-polymer thin films at various deposition RF powers and annealing temperatures. The as-grown and the annealed plasma-polymer thin lms were analyzed by using FT-IR (Fourier transform infrared spectroscopy) and SEM (scanning electron microscopy). The IR spectra showed that the plasma-polymer thin lms had totally different chemical functionalities from those of the ethylcyclohexane precursor and that the chemical functionalities of the thin lms changed with the RF power and annealing temperature. From the SEM results, we determined the thicknesses of the thin films before and after the annealing, with the thickness shrinkage (%) being measured by using SEM cross-sectional images. An impedance analyzer was used to measure the capacitance and from the electrical property measurements, the lowest dielectric constant obtained was 1.71.

플라즈마 보조 유기금속 화학기상 증착법에 의한 MCN(M=Ti, Hf) 코팅막의 저온성장과 그들의 특성연구

부진효,허철호,조용기,윤주선,한전건,Boo, Jin-Hyo,Heo, Cheol-Ho,Cho, Yong-Ki,Yoon, Joo-Sun,Han, Jeon-G. 한국진공학회 2006 Applied Science and Convergence Technology Vol.15 No.6

Ti(C,N) 박막을 온도범위 $200-300^{\circ}C$에서 tetrakis diethylamido titanium유기금속 화합물을 전구체로 이용하여 pulsed DC 플라즈마 보조 유기금속 화학기상 증착법 (PEMOCVD)으로 합성하였다. 본 연구에서는 플라즈마 특성을 서로 비교하기 위하여 수소$(N_2)$와 헬륨/수소$(He/H_2)$ 혼합기체를 각각 운반기체로 사용하였으며 전구체 이외에 질소$(N_2)$와 암모니아$(NH_3)$ 기체를 반응기체로 사용하여 서로 다른 플라즈마 화학조건에서 얻어지는 박막내의 탄소함유량(C Content)의 변화를 비교하여 탄소가 가장 적게 함유된 저온 코팅막 합성공정을 찾으려고 하였다. 이를 위하여 증착시 서로 다른 pulsed bias 전압과 기체종류 하에서 여기된 플라즈마 상태의 라디칼종들과 이온화 경향을 in-situ optical emission spectroscopy(OES)법으로 플라즈마 진단분석을 실시하였다. 그 결과 $(He/H_2)$ 혼합기체를 $N_2$와 함께 사용할 경우 라디칼 종들의 이온화를 매우 효과적으로 향상시킴을 관찰하였다. 아울러 $NH_3$ 기체를 $H_2$ 또는 $He/H_2$ 혼합기체와 같이 사용할 경우는 CN 라디칼의 생성을 억제하여 결과적으로 Ti(C, N) 박막내의 탄소함량을 크게 낮춤을 알 수 있었고, CN 라디칼의 농도가 탄소 함유량과 많은 관련이 있음을 알았다. 이 결과는 바로 박막의 미세경도와도 연관이 되며, bias전압과 기체종류에 크게 의존하여 Ti(C, N) 박막의 미세경도가 1250 - 1760 Hk0.01 사이에서 나타났고, 최대치$(1760\;Hk_{0.01})$는 600 V bias 전압과 $H_2$와 $N_2$ 기체를 사용한 경우에 얻어졌다. HF(C, N) 박막 역시 tetrakis diethylamido hafnium 전구체와 $N_2/He-H_2$ 혼합기체를 이용하여 pulsed DC PEMOCVD 법으로 기판온도 $300^{\circ}C$ 이하, 공정압력 1 Torr, 그리고 bias전압과 기체 혼합비를 변화시키면서 증착하였다. 증착시 in-situ OES 분석결과 플라즈마 내의 질소종의 함유량 변화에 따라 증착속도가 크게 변화됨을 알 수 있었고, 많은 질소기체를 인입하면 질소종이 많아지지만 증착률은 급격히 감소하였고 박막내 탄소의 함량이 커지면서 막질이 비정질로 바뀌고 미세경도 또한 감소함을 알 수 있었다. 이는 in-situ 플라즈마 진단분석이 전체 PEMOCVD 공정에 있어서 대단히 중요하고, Ti(C,N)과 Hf(C,N) 코팅막의 탄소함량과 미세경도는 플라즈마내의 CH과 CN radical종의 세기에 크게 의존함을 의미한다. 그리고 Hf(C,N) 박막의 경우도 Ti(C,N) 박막의 경우와 유사하게 최대 미세경도값$(2460\;Hk_{0.025})$이 -600 V bias 전압과 10% 질소기체 혼합비를 사용한 경우에 얻어졌고, 이는 박막이 주로(111) 방향으로 성장됨에 기인한 것으로 사료된다. Ti(C,N) films are synthesized by pulsed DC plasma enhanced chemical vapor deposition (PEMOCVD) using metal-organic compounds of tetrakis diethylamide titanium at $200-300^{\circ}C$. To compare plasma parameter, in this study, $H_2$ and $He/H_2$ gases are used as carrier gas. The effect of $N_2\;and\;NH_3$ gases as reactive gas is also evaluated in reduction of C content of the films. Radical formation and ionization behaviors in plasma are analyzed in-situ by optical emission spectroscopy (OES) at various pulsed bias voltages and gas species. He and $H_2$ mixture is very effective in enhancing ionization of radicals, especially for the $N_2$. Ammonia $(NH_3)$ gas also highly reduces the formation of CN radical, thereby decreasing C content of Ti(C, N) films in a great deal. The microhardness of film is obtained to be $1,250\;Hk_{0.01}\;to\;1,760\;Hk_{0.01}$ depending on gas species and bias voltage. Higher hardness can be obtained under the conditions of $H_2\;and\;N_2$ gases as well as bias voltage of 600 V. Hf(C, N) films were also obtained by pulsed DC PEMOCYB from tetrakis diethyl-amide hafnium and $N_2/He-H_2$ mixture. The depositions were carried out at temperature of below $300^{\circ}C$, total chamber pressure of 1 Torr and varying the deposition parameters. Influences of the nitrogen contents in the plasma decreased the growth rate and attributed to amorphous components, to the high carbon content of the film. In XRD analysis the domain lattice plain was (111) direction and the maximum microhardness was observed to be $2,460\;Hk_{0.025}$ for a Hf(C,N) film grown under -600 V and 0.1 flow rate of nitrogen. The optical emission spectra measured during PEMOCVD processes of Hf(C, N) film growth were also discussed. $N_2,\;N_2^+$, H, He, CH, CN radicals and metal species(Hf) were detected and CH, CN radicals that make an important role of total PEMOCVD process increased carbon content.

The Effects of Defect Sites on the Dissociation of NO on Pt(111) Surface

부진효(J. H. Boo),강용철(Y. C. Kang),송명철(M. C. Song),박종윤(C. Y. Park),곽현태(H. T. Kwak),이순보(S. B. Lee) 한국진공학회(ASCT) 1993 Applied Science and Convergence Technology Vol.2 No.4

열탈착 분광법과 Auger 전자분광법을 이용하여 Ar-이온에 스퍼터링된 Pt(111) 표면에 NO의 흡착이 연구되었다. Pt(111) 표면에 Ar-이온에 의해서 생성된 결함자리들은 NO의 해리를 촉진시켰으며 이러한 해리는 결함자리에 흡착되는 NO(β-상태)의 선구상태를 거쳐서 일어났다. 그리고 이들 상태에 흡착된 NO는 이전에 보고된 굽힘진동을 하는 화학종이라고 규정하였다. NO의 낮은 덮힘율에서는 흡착되는 NO의 대부분이 해리되며, 덮힘율이 증가함에 따라 해리되는 분율은 약 80%로 일정하였다. Adsorption of nitric oxide on the Pt(Ⅲ) surface sputtered by Ar-ion has been studied using thermal desorption spectroscopy and Auger electron spectroscopy. Ar-ion sputtering creates defect sites on the Pt(111) surface to promote dissociation of NO. Dissociation of NO occurs through a precursor state of NO (β state) adsorbed at defect sites. The precursor state is characterized by the terminal bent species. At low coverage most of adsorbed NO dissociates. And as increasing the coverage, the fraction of dissociation remains about 80%.

Properties of SiOxNy Thin Films Deposited with a Single Molecular Precursor by Using RF PECVD

정충경,부진효,배인섭,S.-H. Jeong,W. S. Choi 한국물리학회 2007 THE JOURNAL OF THE KOREAN PHYSICAL SOCIETY Vol.51 No.3

We have deposited SiOxNy thin films on both Si(100) and glass substrates by using a tetraethyl orthosilicate (TEOS) single precursor at nitrogen flow rates of 0 100 sccm by using a radiofrequency Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD) method. The film growth orientation and microstructural characteristics were analyzed by scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM). Deposition at higher nitrogen flow rates results in finer clusters with smaller grain sizes. Moreover, we used UV/Vis and FT-IR spectroscopy and ellipsometry to investigate the optical properties for various nitrogen flow ratios. As-deposited SiO2 films showed an amorphous structure, but samples annealed in an O2 ambient at 900 C showed increased crystallinity. Also, the leakage current densities of the SiO2 and the SiOxNy films annealed at 900 C in an O2 ambient were about 4.0 × 10.8 and 1.5 × 10.7 A/cm2.

Surface Properties of Photocatalytic TiO2 Thin Films with Microwave Discharged Plasma Surface Treatment

정충경,부진효,배인섭,S. H. Jeong,S.-J. Cho,Y.-H. Song 한국물리학회 2007 THE JOURNAL OF THE KOREAN PHYSICAL SOCIETY Vol.51 No.3

We have deposited titanium dioxide (TiO2) thin films on glass using a single molecular precursor such as titanium (IV) iso-propoxide (Ti[OCH(CH3)2] 4, 97 %) by sol-gel process. In order to elevate photocatalytic activity of the as-grown TiO2 films, argon and oxygen plasmas ignited by microwave (MW) discharge at 300 W under vacuum condition were also used within 5 min. at room temperature. Photocatalytic activity was evaluated by the measurements of the contact angle, FT-IR, XPS, and AFM analysis. In this work, the effect of the plasma on the improvement of hydrophilic property of TiO2 photocatalyst has mainly been investigated. Superhydrophilic property and smooth surface morphology appeared in the UV light irradiation with O2 plasma treatment more than Argon plasma treatment. Based on this work, we confirmed that the oxygen MW plasma treatment method was very reliable method for the synthesis of TiO2 thin films with high catalytic performance.

TiO2 박막의 원자층성장에 관한 연구

조성민,부진효 한국화학공학회 1999 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.37 No.4

원자층성장 반응기를 사용하여 TiO₂ 박막을 성장하였다. 사용된 원자층성장 반응기는 분리된 원료주입구를 가진 기판이 회전하는 형태의 반응기이다. 370℃와 430℃의 온도영역에서 원자층성장이 이루어지는 것으로 관찰되었으며 이 온도에서 성장된 TiO₂ 박막은 rutile 결정상을 보였다. 이러한 온도영역에서는 매 cycle당 0.5 monolayer의 성장, 즉 1.78Å/cycle의 성장속도를 나타내었다. Ti(OPr^i)₄ 원료를 위한 이송기체의 유속이 10-20sccm 영역에서 원자층성장을 보였다. Using an atomic layer growth reactor, thin films of TiO₂ were obtained. The reactor was composed of separate feed lines with the rotating substrate. In the temperature range of 370-430℃ the atomic layer growth of rutile TiO₂ was observed with the growth rate of 1.78Å/cycle. The atomic layer growth was found to be possible at the carrier gas flow rate of 10-20 sccm.

XPS Studies of Oxygen Adsorption on Polycrystalline Nickel Surface (II)

이순보,부진효,함경희,안운선,이광순,Lee Soon-Bo,Boo Jin-Hyo,Ham Kyoung-Hee,Ahn Woon-Sun,Lee Kwang-Soon Korean Chemical Society 1988 Bulletin of the Korean Chemical Society Vol.9 No.1

The isotherms of oxygen chemisorption on polycrystaline nickel surface are obtained at various temperatures between 298K and 523K from intensity measurernent of O 1s xps peaks, and the activation energy of the chemisorption is estimated as a function of the coverage. The activation energy extrapolated to zero coverage is found to be -5.9 kJ/mol. The negative activation energy can be taken as a strong implication of the propriety of a currently accepted chemisorption model, in which molecularly adsorbed precursor state is assumed to exist. The residence time of this precursor state is estimated by assuming a molecularly physisorbed state for the precursor state and assuming a pairwise interaction energy of Lennard-Jones 12-6 potential between an admolecule and each substrate nickel atom. The sticking coefficients are also calculated from the isotherms. The calculated results agree well with those obtained by others with different methods.