Diamond 박막 성장에 미치는 Si 표면 영향의 AES에 의한 연구

이철로(C. R. Lee),신용현(Y. H. Shin),임재영(J. Y. Leem),정광화(K. H. Chung),천병선(B. S. Chun) 한국진공학회(ASCT) 1993 Applied Science and Convergence Technology Vol.2 No.2

Si 기판 표면상태 변화와 관련된 핵생성 자유에너지 증가에 따른 다이아몬드 박막성장 거동을 관찰하였다. 표면 연마조건 변화에 따른 3가지 기판(A-Si, B-Si, C-Si) 위에 동일한 성장조건으로 다이아몬드를 성장하였으며, 이때 형상인자와 관련된 자유에너지 관계는 ΔG_(A-Si)<ΔG_(B-Si)<ΔG_(C-Si)이다. AES, SEM, XRD, RHEED에 의해 각각의 박막 A, B, C를 조사한 결과, 핵생성 자유에너지가 가장 적은 A 박막은 (100) (110) 면이 지배적인 고품위 다이아몬드 박막이다. 자유에너지가 A에 비해 다소 적은 B 박막은 (111) 면이 지배적인 8면체 다이아몬드 박막이고, 자유에너지가 가장 적은 C 박막은 흑연이 많이 함유된 구상의 다이아몬드이다. The effect of nucleation free energy related to Si surface states on diamond film growth behavior has been studied. At first, the three kinds of diamond thin films (A, B, C) were deposited on various Si substrates (A-Si, B-Si, C-Si) whose surfaces were polished with 1 ㎛ diamond paste, 6 ㎛ Al₂O₃ powder and 12 ㎛ Al₂O₃ powder respectively. And then, relative nucleation free energy calculated is ΔG_(A-Si)<ΔG_(B-Si)<ΔG_(c-Si) Although there are some difference in grain size, shape and nucleation site, the thin films on A-Si and B-Si were diamond including a small amount of DLC which was confirmed by AES, SEM, XRD and RHEED. Namely, the diamonds of films (B) were not nucleated in scratches but in dents and larger in grain size compare with the film (C) of which diamond were nucleated not only scratches but also dents. And, the sphere diamond which is not general shape was grown on C-Si. After all, the sphere was turned out to be the diamond including much graphite as a result of the AES in situ depth profiling. Consequently, the diamond shape and quality grown on Si were changed from the crystal which the (100) and (110) planes were predominent to the crystal in which (111) plane was predominent, and next to sphere shape diamond including much graphite according as the nucleation free energy increases.

EACVD로 Si 위에 성장한 다이아몬드 박막의 계면 접합강도

이철로(C. R. Lee),박재홍(J. H. Park),임재영(J. Y. Leem),김관식(K. S. Kim),천병선(B. S. Chun) 한국진공학회(ASCT) 1993 Applied Science and Convergence Technology Vol.2 No.3

필라멘트와 Si 기판 사이의 기전력을 20, 80, 140, 200V로 증가시키면서 EACVD에 의하여 성장된 다이아몬드 박막에 대하여 다이아몬드/Si 계면분석 및 계면강도를 측정하였다. 주사형전자현미경(SEM), 고분해능투과형전자현미경(HRTEM), 오제이전자분석기(AES)에 의해 계면상태를 분석한 결과, 기전력 증가에 따라 활성탄화수소 이온(C_mH_n^-) 에너지가 증가되어져 C_mH_n^-이 Si내로 침투(Impringement)가 증가되고 침투된 높은 에너지의 C_mH_n^-이 Si과 화학결합하여 생성되는 SiC층 깊이 및 농도 분포도 증가된다. 풀 시험(Pull test)에 의한 계면강도 측정 결과, SiC층 깊이 및 농도분포가 증가할수록 계면강도가 증가하였다. 관찰된 파면과 파면의 X-선 메핑 결과 및 HRTEM과 AES에 의한 분석 결과, 기전력 증가에 따라 공극율이 적고 치밀한 다이아몬드 박막이 성장된다. 그리고 생성되는 SiC층 농도 및 깊이 분포가 증가함에 따라 다이아몬드/Si 계면이 강화되고, 상대적으로 파괴는 다이아몬드/Si 계면이 아닌 SiC층이나 Si 내부에서 발생된다. 결국, 기전력을 증가하여 활성탄화수소 이온의 에너지를 증가함으로써 계면강도가 우수하며 공극율이 매우 적고 치밀한 다이아몬드 박막을 성장할 수 있다. The diamond thin films on Si which 20 V (Film A), 80 V (Film B), 140 V (Film C) and 200 V (Film D) had been applied respectively between filament and Si substrates during growth were analysed with SEM, HRTEM and AES. Judging from those results, the diffusion of carbon increased due to the increment of the energy of active hydrocarbon ion (C_mH_n^-) and also the SiC layers were formed as the result of chemical bonding of C_mH_n^- with Si. The amount and depth of SiC layer increased as the potentials increased. The interface adhesion of these films were also measured with Pull test which is the most accurate and general method in evaluation of thin film adhesion. The film (D) which SiC was formed most deeply and widely exhibited the most adhesion in diamond/Si interface. Meanwhiles, the film (A) which had most shallow SiC layer and low SiC concentration exhibited very weak adhesion compare to film (D). Judging from the observation and X-Ray Mapping of fracture surface, the film (D) was fractured in Si below interface and the film (A) was fractured in diamond thin film/Si interface. Also, there are many voids in film (A) and a little in film (D). Conclusively, it is possible to grow the high strength and condensed diamond thin film without pores because the energy of active hydrocarbon ion was increased by elevation of potentials during growth.

Al 2024를 이용한 Conflat Flange Gasket의 특성

이철로(C. R. Lee),박재홍(J. H. Park),홍승수(S. S. Hong),임재영(J. Y. Leem),신용현(Y. H. Sin),정광화(G. H. Chung) 한국진공학회(ASCT) 1992 Applied Science and Convergence Technology Vol.1 No.2

Al 2024-T4와 이것을 annealing한 Al 2024로써 2가지의 gasket을 제조하여, 이들을 XHV chamber에 이용하므로써 2×10¹²torr에 도달하였다. 그리하여 이 gasket들의 baking 전후 microstructure, 경도, 응력집중 등의 변화를 조사하였다. Al 2024-T4의 경우에는 edge 높이(H) 감소 및 edge angle(α) 증가 등과 같은 knife edge damage가 존재하나, Al 2024의 경우에는 전혀 damage가 없어서 완전한 capture seal을 할 수 있으리라 사료된다. Two gaskets of Al 2024-T4 and annealed Al 2024-T4 were made. We had acquired 2×10¹²torr in a chamber using them. Microstructures, hardness and stress concentration of the gaskets were examined before and after baking. Knife edge damages such as decrease of edge height(H) and increase of edge angle(α) were found on knife edges when the Al 2024-T4 gasket was used. But no damage was found with the annealed Al 2024 gasket.

수소함유 다이아몬드 박막과 MS 및 MIS 다이아몬드 다이오드의 전기적 특성

이철로(C. R. Lee),임재영(J. Y. Leem),천병선(B. S. Chun) 한국진공학회(ASCT) 1994 Applied Science and Convergence Technology Vol.3 No.1

기전력 증가에 따라 균일 두께로 4종류 다이아몬드 박막을 성장하였다. 이들에 대해 성장 직후 및 진공소둔 후 전기전도도를 조사한 결과 성장 중 기전력이 증가하면 다이아몬드 결정내에 원자상 수소의 혼입이 증가되어 높은 전기전도도를 나타낸다. 고진공소둔에 의해 탈가스를 하면 원자상 수소가 제거되어 전기전도도를 감소시킬 수 있다. 그러므로 다이아몬드 박막을 유전체 박막에 응용하기 위해서는 진공 탈가스가 필요하다. MS 및 MIS구조 다이아몬드 다이오드를 제조하여 정류특성을 평가한 결과 저농도 MS구조는 극히 낮은 정류특성을 나타내며 고농도는 Ohmic 거동을 하였다. MIS구조에서는 저농도 및 고농도 모두 우수한 정류특성을 나타냈다. 그러므로 다이아몬드 박막으로 MIS구조에 의한 다이오드를 제조하므로써 고속, 고출력 전자소자 및, 고온, 고방사, 원자로, 우주 등 열악한 환경하에서 사용될 수 있는 전자소자의 가능성이 높다고 사료된다. Four kinds of diamomd thin film of same thickness were grown as the potential between substrates and filament increases. The electrical conductivity increase as the potential increases due to the increment of atomic hydrogen content in the films. But it is possible to decrease the electrical conduction for using it to dielectric film by degassing of atomic hydrogens in high vacuum. The MS and MIS diamond semiconductor diodes were made with Schottky and Ohmic contacts in order to evaluate the rectifing characteristics. High and low doped MS diodes showed Ohmic behavior and low rectification respectively. But both high and low doped MIS diodes showed the excellent rectifing behaviors. Therefore, it is possible to obtain the MIS diode having excellent rectifing behavior using diamond thin film usable under high temperature, high radition, nuclear reactor, bad enviromental condition and etc.

하나의 대칭키이 알고리즘을 이용한 안전한 전송 메카니즘의 설계

정일용(I.Y. Chung),이철원(C.W. Lee),김창련(C.R.Kim),김석우(S.W.Kim),이대기(D.K.Lee) 한국정보과학회 1993 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.20 No.1

본 논문에서는 안전한 전송 메카니즘을 설계하기 위하여 X.400권 고안과 TNI에서 제시된 보안서비스 중에서 실환경에서 구현할 수 있는 서비스를 설계하였다. 송신시스템에서 수신 시스템의 전송키이를 이용하여 만든 메세지키이로 암호화하여 보낸 파일을 수신시스템에서는 자동적으로 복호화키이를 생성하여 전송된 파일을 복호화 하였다. 논문에서 제시된 하나의 대칭키이 알고리즘은 데이타 비밀성 기능과 메세지 출처 인증기능을 동시에 수행하였다.

부동 소숫점 연산을 위한 승산 알고리듬

최환종(H. J. Choi),신창섭(C. S. Shin),신금철(K. C. Shin),장홍종(H. J. Chang),김현숙(H. S. Kim),현승렬(S. R. Hyun),이철원(C. W. Lee),임인칠(I. C. Lim) 대한전자공학회 1991 대한전자공학회 학술대회 Vol.1991 No.6

InAs 양자점의 크기에 따른 분광학적 특성

권영수(Y. S. Kwon),임재영(J. Y. Leem),이철로(C. R. Lee),노삼규(S. K. Noh),유연희(Y. H. Ryu),최정우(J. W. Choe),김성만(S. M. Kim),이욱현(U. H. Lee),류동현(D. H. Ryu),이동한(D. H. Lee),박장환(Jang-Hwan Park) 한국진공학회(ASCT) 1999 Applied Science and Convergence Technology Vol.8 No.4(1)

MBE(Molecular Beam Epitaxy) 방법으로 InAS 양자점의 크기를 달리하여 성장한 lnAs 양자점의 구조적 특성과 분광학적 특성을 조사하였다. 구조적 특성은 AFM(Atomic Force Microscopy)으로 하였으며, 광학적 특성은 PL(Photoluminescence)로 수행하였다. AFM 측정결과 양자점의 밀도는 2 ML에서 최대 값인 1.1×10¹¹/㎠이다. 양자점의 크기가 증가함에 따라 PL 피크는 적색편이를 하고 있었다. 발광피크의 온도의존성을 조사한 결과 온도의 증가에 따라 발광피크는 낮은 에너지로 이동하였으며, 20 K에서 180 K 구간에서는 발광피크의 FWHM(Full Width at Half Maximum) 값은 감소하였으며, 180 K 이상의 온도에서는 온도의 증가에 따라 FWHM도 증가하였다. 한편 Arrehenius-type function으로 구한 활성화 에너지는 InAs 양자점의 크기가 증가함에 따라 증가하였다. We present Photoluminescence (PL) and Atomic Force Microscopy (AFM) image on InAs quantum dots (QDs) having different size which grown by Molecular Beam Epitaxy (MBE). For different size QDs, analysis of the AFM profiles show that the density of QDs was the maximum value (1.1×10¹¹/㎠) at 2.0 ML. In the PL spectra of QDs, it is found that the peak energy decreases with increasing dot size due to the effect of quantum confinement. Temperature dependence of PL intensities show that the PL is quenching and Red shift as the temperature increase. The FWHM range of 20 K~80 K is narrowing with increasing temperature. When temperature is over 180 K, the line-width starts to increase with increasing temperature. At last, temperature dependence of the integrated intensities were fit using the Arrehenius-type function for the activation energy. Fit value of the activation energy was increased with increasing QDs-size.

Quadrupole Mass Spectrometer의 기체별 감도 특성

신용현(Y. H. Shin),홍승수(S. S. Hong),이철로(C. R. Lee),임재영(J. Y. Leem),박재홍(J. H. Park),정광화(K. H. Chung) 한국진공학회(ASCT) 1993 Applied Science and Convergence Technology Vol.2 No.1

부분압 분석 장비의 감도 측정 시스템을 설계 제작하였다. 이 시스템을 이용하여 부분압측정기기로 많이 쓰이는 Quadrupole Mass Spectrometer의 N₂, O₂, Ar, CO, H₂에 대한 감도를 10^(-4)~10^(-8)torr 영역에서 측정하여 감도의 압력 의존성을 보고 검출 방식, Emission current, Secondary Electron Multiplier 전압 등이 감도에 미치는 영향도 측정하였다. 실험 결과 기체 종류에 따라서는 물론 사용조건에 따라서도 감도의 절대값 변화 및 압력 의존성 변화가 아주 심한 것을 알 수 있었다. 따라서 Quardrupole Mass Spectrometer를 정량적인 측정에 이용하기 위해서는 이에 대한 감도 측정 및 특성조사가 반드시 선행되어야 한다. The calibration system for partial pressure analyzer was designed and set up. Using this system, the linearity of two commercial Quardrupole Mass Spectrometer and the influence of operating parameter (emission current, detection mode, SEM voltage) on the sensitivity has been investigated over the pressure range of 10^(-4)~10^(-8) torr for N₂, O₂, Ar, CO and H₂ gases. Sensitivities of Quadrupole mass spectrometers were greatly influenced not only by gas species but also by operating parameters. Thus for all the quantitive applications, it is necessary to characterize and calibrate quadrupole mass spectrometer carefully.

Hall 소자용 InAs 박막성장

김성만(S. M. Kim),임재영(J. Y. Leem),이철로(C. R. Lee),노삼규(S. K. Noh),신장규(J. K. Shin),권영수(Y. S. Kwon),유연희(Y. H. Ryu),손정식(J. S. Son),김지언(J. E. Kim) 한국진공학회(ASCT) 1999 Applied Science and Convergence Technology Vol.8 No.4(1)

MBE 방법을 이용하여 [011] 방향으로 2˚ 기울어진 GaAs 기판 위에 InAs 에피층 성장을 연구하였다. InAs 에피층의 결정성은 GaAs의 완충층의 두께가 약 2500 Å일 때 가장 좋은 특성을 나타내고 있었다. 한편 As BEP 및 Si cell 온도 등의 성장조건을 변화시키면서 성장한 시료에 대하여 Hall effect를 측정한 결과 As/In BEP 비가 1.2~2.0의 영역일 때 가장 높은 이동도를 가지는 InAs 에피층을 얻을 수 있었다. Si 도우핑에 의해 전자농도가 증가함에 따라 이동도는 증가하다가 Si cell 온도 960℃ (ND=2.21×10^(17) cm-³)를 기점으로 감소하는 경향을 나타내고 있다. Si 의 전자농도가 ND=2.21×10^(17) cm-³일 때 이동도가 1.10×10⁴ ㎠/V.s 로 가장 높게 나타나고 있었다. We studied the properties of the InAs epitaxial layers grown on (100)-oriented GaAs (2° tilted toward [011]) by molecular beam epitaxy. From DCX (double-crystal x-ray), the better crystal quality was shown in InAs epitaxial layers on about 2500 Å GaAs buffer among the different buffer thickness. On the other hand, by changing As HEP and Si cell temperature in growing InAs epitaxial layers on GaAs, we obtained the high mobility of InAs epitaxy in As/In HEP ratio (1.2~2.0) from Hall effect measurement. The electron mobility increased as electron concentration increases, until Si cell temperature 960℃ (ND=2.21×10^(17) ㎝-³). The mobility decreases as the Si cell temperature increases, at the temperature over 960℃. We obtained the high mobility (1.10×10⁴㎠/V.s) at Si electron concentration of ND=2.21×10^(17) ㎝-³.

고진공 영역의 진공게이지 특성연구

홍승수(S.S. Hong),신용현(Y.H. Shin),임재영(J.Y. Leem),박재홍(J.H. Park),이철로(C.R. Lee),정광화(K.H. Chung) 한국진공학회(ASCT) 1993 Applied Science and Convergence Technology Vol.2 No.1

당 연구실에서 개발 제작된 동적교정방법을 이용한 고진공표준기를 사용하여 10^(-6)~10^(-3) torr 영역에서 가장 널리 쓰이는 spinning rotor gauge와 열음극 전리 진공게이지들의 특성을 상품화되어 사용되는 방법대로 측정하여 조사하여 보았다. 게이지들의 직선성, 단기간(15일)에 행해진 반복측정에서의 scattering을 조사하였고 또한 N₂, CO, He, H₂, O₂, Ar 가스에 대한 감도와 압력을 올릴 때와 내릴 때의 hysteresis를 조사하였다. The characteristics of spinning rotor gauges and hot cathode ionization gauges, most widely used HV to UHV gauges, were studied in the pressure range of 10^(-6)~10^(-3) torr. The linearities and data scatterings in the time period of 15 days were investigated and also the sensitivities and the hysteresis in the up-down measurements in the N₂, CO, He, H₂, O₂, Ar gases.