폴리머 애자 코팅을 위한 스퍼터링 되어진 TiO₂ 박막의 특성

박용섭(Y. S. Park),정호성(H. S. Jung),박철민(C. M. Park),박영(Y. Park),김형철(H. C. Kim) 한국진공학회(ASCT) 2012 Applied Science and Convergence Technology Vol.21 No.3

본 연구에서는 폴리머 애자의 자가세정 코팅을 위한 소재로써 TiO₂ 박막을 실리콘과 유리, 폴리머애자 기판위에 증착하였다. TiO₂ 박막은 TiO₂ 세라믹 타겟이 부착된 RF 마그네트론 스퍼터링 장치를 이용하여 증착하였다. TiO₂ 박막은 스퍼터링의 다양한 공정조건 중 RF 파워의 크기에 따라 100 ㎚의 두께로 증착하였다. RF 파워에 따라 증착되어진 TiO₂ 박막의 접촉각, 표면거칠기등 표면 특성을 확인하였으며, UV-visible등 광학적 특성을 고찰하여, 구조적 특성과의 관계를 고찰하였다. In this work, we have fabricated the TiO₂ thin films on Si and glass, polymer insulator substrates as the self-cleaning coating of polymer insulator. TiO₂ films were deposited by RF magnetron sputtering method with TiO₂ ceramic target and TiO₂ films of 100 ㎚ thickness were fabricated with various RF powers. We have investigated the optical and surface, and structural properties of TiO₂ films prepared with various RF powers. As a result, the value of the contact angle of TiO₂ thin film is increased with increasing RF power and the value of the rms surface roughness is increased. The transmittance is decreased with increasing RF power. These results indicate that the variation of the surface and optical properties of TiO₂ thin films is related to the sputtering effects by increasing RF power.

RF 마그네트론 스퍼터링법으로 제작한 이산화티타늄 박막의 표면 및 광학적 특성

이봉주,윤연섭,이명복 한국물리학회 2020 새물리 Vol.70 No.7

Titanium dioxide (TiO2) films were deposited on glass substrates by using RF magnetron sputtering, and their optical and surface properties were investigated according to the sputtering process condition. Variations in the crystal structure, surface morphology, optical spectra, and hydrophilicity of the films were characterized with changing O2 partial pressure in an ambient gas. The grown films were amorphous, and their surface roughness decreased with increasing of O2 partial pressure. Partial substitution of O2 for Ar increased the optical transmittance and decreased the reflection in the wavelength range of visible light. The hydrophilicity of the film’s surface decreased with increasing O2 partial pressure, which was considered to be the cause of the variation in the film’s surface roughness. RF 마그네트론 스퍼터링법을 사용하여 이산화티타늄(TiO2) 박막을 유리 기판 위에 증착하고, 스퍼터링공정 조건에 따른 박막의 광학적 특성 및 표면 특성의 변화에 대하여 조사하였다. 박막 증착 시 분위기가스 중의 산소 분압의 변화에 따라 박막의 결정 구조, 표면 형상, 광학 스펙트럼 및 친수성의 변화를평가하였다. 박막의 결정구조는 비정질 상으로 성장하였고 산소 분압의 증가에 따라 박막의 표면 거칠기는감소하였다. 아르곤 가스에 산소를 혼합함에 따라 가시광의 파장 범위에서 광투과율이 증가하고 반사율은감소하였다. 박막 표면의 물방울과의 접촉각 측정 결과, 산소 분압의 증가에 따라 박막 표면의 친수성은감소하였으며 이는 박막의 표면 거칠기의 변화에 기인하는 것으로 추정된다.

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.

RF 마그네트론 스퍼터링법으로 제작한 산화아연 박막의 결정 구조 및 표면 특성

이봉주,이명복 한국물리학회 2018 새물리 Vol.68 No.7

In this paper, we investigate the hydrophobic properties of ZnO thin films according to their crystal structure and surface morphology. We deposited ZnO thin films on Si and glass substrates by using RF magnetron sputtering and investigated the variations in the crystalline orientation and surface morphology with changes in the sputtering process conditions. The grain size and the surface roughness decreased with increasing of O$_2$ gas molar ratio in an ambient gas mixture of Ar and O$_2$ during film deposition. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) results showed that neither the chemical state nor the composition depended on the Ar/O$_2$ gas ratio in the ambient gas mixture. The contact angle of water on the film's surface became larger as the grain size and the surface roughness of the film decreased. Therefore, one can conclude that the hydrophobicity of the ZnO film depends strongly on its surface morphology and roughness of the film rather than on its crystalline structure and chemical state. 본 논문에서는 산화아연 박막의 결정 구조 및 표면형상에 따른 산화아연 박막 표면의 친$\cdot$소수성에 대하여 연구하고자 한다. RF 마그네트론 스퍼터링(magnetron sputtering)을 이용하여 Si 및 유리 (glass) 기판 위에 산화아연 박막을 증착하여, 스퍼터링 조건에 따른 결정 구조 및 배향성과 표면형상의 변화를 조사하였다. 스퍼터링 시에 분위기 혼합가스 중 아르곤과 산소 가스의 비율 변화에 따른 산화아연 박막의 표면 형상을 관찰한 결과, 산소 가스의 몰 비가 높아질수록 결정립이 작아지고 표면이 미세해졌다. XPS 분석 결과 혼합가스의 몰 비에 따른 산화아연 박막의 표면 화학결합 상태 및 조성은 변화하지 않았다. 산화아연 박막의 물방울과의 접촉각을 측정한 결과, 산화아연 박막 표면의 표면거칠기와 결정립이 작아질수록 접촉각이 커지는 경향을 나타내었다. 따라서, 산화아연 박막의 친소수성 여부는 결정 구조나 배향성, 표면원자의 화학결합 상태보다는 박막의 표면 형상 및 거칠기에 더 좌우되는 것으로 판단된다.

RF 스퍼터링의 증착 파워에 따른 MgZnO 박막 특성 연구

최준영,김진용,김현아,박강현,이기성,조연정,김창득 한국물리학회 2019 새물리 Vol.69 No.4

본 연구에서는 RF 스퍼터링 시스템으로 증착한 MgZnO 박막의 증착 파워에 따른 박막 형성 특성을파악하였다. Mg0:3Zn0:7O 타겟을 이용하여 150 W, 200 W, 250 W, 300 W의 파워로 박막을 제작하였다. XRD 결과에서 증착 파워가 올라갈수록 MgZnO의 hexagonal (002) 방향 결정성이 높아지는 반면, 300 W에서는 MgO (200) 결정성이 나타나기 시작하면서 MgZnO (002) 결정성은 급격히 축소되었다. 또한250 W까지 증착 파워가 증가할수록 Zn2p3 의 결합 에너지가 pure ZnO의 결합에너지에 근접하였고, 이는증착 파워 증가에 따라 ZnO 결정성이 좋아짐을 의미한다. 하지만 결정성이 좋아지면서 전자를 내놓을산소 공공(oxygen vacancies)이 감소하여 전자 농도, 이동도(Mobility)와 전기전도도의 감소로 이어지는것을 홀 측정으로 확인하였다. The Dependence of the characteristics of MgZnO thin films deposited by using a RF sputtering system on the deposition power were investigated. A Mg0:3Zn0:7O target was used to deposit thin films at powers of 150 W, 200 W, 250 W, and 300 W. While the hexagonal (002) orientation in the X-ray diffractometry (XRD) patterns increases as the deposition power increases, the MgO (200) peak begins to appear and the MgZnO (002) peak sharply decreases at 300 W. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) measurements showed the binding energy of the Zn2p3 peak to be is close to that of pure ZnO, which means an the improvement in the ZnO crystallinity with increasing deposition power. However, Hall measurements show that as the crystallinity improves, the oxygen vacancies, acting as electron donors, are reduced, as are the and electron concentration and mobility and the electrical conductivity.

RF 스퍼터링으로 성장된 ZnO:Ga 박막의 열처리 온도에 따른 특성

김형민,엄영호 한국물리학회 2012 새물리 Vol.62 No.8

In this study, 2 wt. % Ga_2O_3 doped ZnO(GZO) thin films were deposited by RF magnetron sputtering on soda-lime glass substrates at room temperature, and the effects of annealing on the structural,electrical, and optical properties of GZO were investigated. The GZO films were grown along the [001] direction preferentially, and the lattice constants of the films increased progressively with increasing temperature at temperatures below an annealing temperature of 200 ℃, and decreased at temperatures above an annealing temperature of 200 ℃. The resistivity of the films decreased with increasing annealing temperature while the carrier concentration and Hall mobility increased. The resistivity, carrier concentration, and Hall mobility were 1.3 × 10^(-3)Ω·cm, 5.6 times 10^(20) cm^(-3), and 8.6cm^2/Vcdots at 350℃, respectively. The optical transmittance of the GZO thin films was larger than 84 % in the visible region, and the optical band gap was in the range from 3.272to 3.543 eV. Moreover, the band gap increased with increasing carrier concentration, which was well explained by using the Burstein-Moss effect. 본 연구에서는 Ga_2O_3가 2 wt. % 첨가된 ZnO(GZO)를 RF 마그네트론스퍼터링 방법으로 상온에서 유리기판 위에 성장시켰으며, 열처리 온도변화에 따른 GZO 박막의 구조적, 전기적 및 광학적 특성을 조사하였다. X-선 회절 분석으로부터 GZO 박막은 [001] 방향으로 우선 성장하였으며,격자 상수는 200 ℃까지 증가한 후 감소하는 것을 확인하였다. Hall 효과 실험으로부터 측정한 350 ℃에서 열처리한 GZO 박막의비저항은 1.3 × 10^(-3)Ω·cm로 감소하였으며, 전하운반자 농도와 Hall 이동도는 각각 5.6 × 10^(20) cm^(-3),8.6 ㎠/V-s로 증가하였다. UV-Vis 광 투과 측정에서 GZO 박막의 투과율은 가시광선 영역에서 84% 이상의 평균 투과율을보였으며, 투과율을 이용한 밴드갭 에너지는 350 ℃에서 3.543eV임을 확인하였다. 또한, 전하 운반자 농도가 증가하였을 때 밴드갭에너지가 증가하였으며, Burstein-Moss 효과와 일치함을 보였다.

유리 기판에서 RF 마그네트론 스퍼터링법으로 증착한 비정질 투명전극 스트론튬 루세네이트 박막 두께에 따른 광학 및 전기적 특성

방효진(Hyo Jin Bang),김현민(Hyun Min Kim),이종훈(Jong Hoon Lee),안지훈(Ji-Hoon Ahn),김홍승(Hong Seung Kim) 한국물리학회 2022 새물리 Vol.72 No.10

스트론튬 루세네이트 (SrRuO₃)의 전극은 페로브스케이트 구조 유전체의 유전 특성을 향상시킬 수 있어 DRAM(Dynamic Random-Access Memory) 에 가장 적합한 전극 재료로 사용되고 있다. 이러한 장점들을 가지고 있는 스트론튬 루세네이트 (SrRuO₃) 박막이 투명 전극(Transparent Conductive Oxide; TCO) 으로의 사용 가능성을 확인해 보기 위해 연구하였다. 본 연구에서, 스트론튬 루세네이트(SrRuO₃) 박막을 유리 기판 위에 RF 마그네트론 스퍼터링 법으로 상온에서 증착 하였다. 박막의 두께에 따른 광학적 특성과 전기적 특성을 관찰하기 위하여 증착 시간을 5분과 50분으로 설정하여 실험을 진행하였다. 증착 시간이 증가할수록 박막 두께가 5nm에서 68nm로 증가하였고 광 투과율이 80%에서 40%로 감소하였다. 전기적 특성인 비저항은 박막 두께가 증가 하면서 1.99 mΩ·cm 에서 26.3 mΩ·cm 로 증가하였다. 결과적으로, 스트론튬 루세네이트(SrRuO₃) 박막을 유리 기판 위에 5분 증착 하였을 때, 약 80%이상의 투과율과 4.57eV의 밴드 갭, 그리고 1.99 mΩ·cm의 비저항을 보여주었다. The SrRuO₃ electrode can improve the dielectric properties of the perovskite structure. Thus, it is the most suitable electrode material for Dynamic Random-Access Memory (DRAM). This study was conducted to investigate the possibility of the SrRuO₃ thin film as a transparent conductive oxide (TCO). In this study, an SrRuO₃ thin film was deposited on the glass substrates by the RF magnetron sputtering method at room temperature. To observe the difference in optical and electrical properties as per the thin film thickness, the deposition times were set to 5 and 50 min. As the deposition time increased, the film thickness increased from 5 to 68 nm, the optical transmittance decreased from 80% to 40%, and the resistivity (an electrical property) increased from 1.99 to 26.3 mΩ·cm. Consequently, when the SrRuO₃ thin films were deposited on the glass substrates for 5 min, a transmittance of about 80% or more, a band gap of 4.57 eV, and a resistivity of 1.99 mΩ·cm were observed, thus verifying that an SrRuO₃ electrode can improve the dielectric properties of perovskite.

RF reactive 스퍼터링으로 증착된 TiO₂ 기반 페로브스카이트 태양 전지

김재호(Jaeho Kim),김문회(Moonhoe Kim),박건(Geon Park),오주영(Juyoung Oh),양정엽(JungYup Yang) 한국태양에너지학회 2022 한국태양에너지학회 학술대회논문집 Vol.2022 No.4

RF-스퍼터링 기법으로 제작한 Fe<SUB>3</SUB>O<SUB>4</SUB> 박막에 Ta 기저층이 미치는 효과

국지현(Jihyeon Gook),이년종(Nyun Jong Lee),배유정(Yu Jeong Bae),김태희(Tae Hee Kim) 한국자기학회 2015 韓國磁氣學會誌 Vol.25 No.2

Si(100)\200 nm SiO<SUB>2</SUB>\5 nm Ta\5 nm MgO\35 nm Fe<SUB>3</SUB>O<SUB>4</SUB> multi-layers were prepared by using RF-sputtering and ultra-high vacuum molecular beam epitaxy (UHV-MBE) techniques. After post-annealing the multi-layers at 500℃ for 1 hour under the high vacuum of~1 × 10<SUP>?6</SUP> Torr, we observed ferromagnetic properties at room temperature as well as the Verwey transition which is the typical features of magnetite crystals formed. We have carried out a comparative study of the effect of Ta buffered layer on the crystallinity and magnetic properties of Fe<SUB>3</SUB>O<SUB>4</SUB> thin films prepared under different growth and annealing conditions.

RF Magnetron Sputtering법으로 제작된 (Pb<SUB>0.92</SUB>La<SUB>0.08</SUB>)(Zr<SUB>0.65</SUB>Ti<SUB>0.35</SUB>)O₃ 박막의 Ar/O₂ 분압비에 따른 강유전 특성연구

김상지(Sang-Jih Kim),윤지언(Ji-Eon Yoon),황동현(Dong-Hyun Hwang),이인석(In-Seok Lee),안정훈(Jung-Hoon Ahn),손영국(Young-Guk Son) 한국진공학회(ASCT) 2009 Applied Science and Convergence Technology Vol.18 No.2

rf magnetron sputtering 법을 이용하여 Pt/Ti/SiO₂/Si 기판 위에 buffer layer인 TiO₂ 층을 증착한 후 PLZT 강유전체 박막을 증착하였다. PLZT 박막 증착 시 가스 분압비가 박막의 특성에 미치는 영향을 알아보기 위해 Ar/O₂ 분압비를 각각 27/1.5 sccm, 23/5.5 sccm, 21/7.5 sccm, 19/9.5 sccm로 변화시키면서 박막을 증착하였다. 이들 박막의 구조적인 특성을 분석하기 위해 X-선 회절법을 사용하였으며 FE-SEM을 이용하여 입자상을 관찰하였다. 또한 박막의 유전특성을 분석하기 위해 Precision LC를 이용하여 이력곡선, 잔류분극, 누설전류를 측정하였다. 산소 분압이 높아질수록 박막의 결정성 및 치밀성이 저하되었으며, (110) 방향에서 (111) 방향으로 우선배향성이 변화하는 것을 확인하였다. 산소 분압비의 변화는 박막 표면 및 강유전 특성에 영향을 미치는 것으로 판단된다. PLZT ferroelectric thin films were deposited on Pt/Ti/SiO₂/Si substrate with TiO₂ buffer layer in between by rf magnetron sputtering method. In order to investigate the effect of Ar/O₂ partial pressure ratio on the ferroelectric properties of PLZT thin films, PLZT thin films were deposited at various Ar/O₂ partial pressure ratio ; 27/1.5 sccm, 23/5.5 sccm, 21/7.5 sccm and 19/9.5 sccm. The crystallinities of PLZT thin films were analyzed by XRD. The surface morphology was observed using FE-SEM. The P-E hysteresis loops, the remanent polarization characteristics and the leakage current characteristics were obtained using a Precision LC. The crystallinity and elaborateness of PLZT thin films were decreased as increasing the oxygen partial pressure ratio. And preferred orientation of PLZT thin films changed from (110) plane to (111) plane. The oxygen partial pressure ratio affects the thin film surface morphology and the ferroelectric properties.