• Korean Chemical Engineering Research
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• v.57 no.1
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• pp.111-117
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• 2019

This study proposed the fabrication and deposition of high purity crystalline $core-TiO_2/shell-Al_2O_3$ nanoparticles. Morphological properties of $core-TiO_2$ and coated $shell-Al_2O_3$ were confirmed by transmission electron microscope (TEM) and transmission electron microscope - energy dispersive spectroscopy (TEM-EDS). The electrical properties of the prepared $core-TiO_2/shell-Al_2O_3$ nanoparticles were evaluated by applying them to a working electrode of a Dye-Sensitized Solar Cell (DSSC). The particle size, growth rate and the main crystal structure of $core-TiO_2$ were analyzed through dynamic light scattering system (DLS), scanning electron microscope (SEM) and X-ray diffraction (XRD). The $core-TiO_2$, which has a particle size of 17.1 nm, a thin film thickness of $20.1{\mu}m$ and a main crystal structure of anatase, shows higher electrical efficiency than the conventional paste-based dye-sensitized solar cell (DSSC). In addition, the energy conversion efficiency (6.28%) of the dye-sensitized solar cell (DSSC) using the $core-TiO_2/shell-Al_2O_3$ nanoparticles selectively controlled to the working electrode is 26.1% higher than the energy conversion efficiency (4.99%) of the dye-sensitized solar cell (DSSC) using the conventional paste method.

• Journal of the Korean Chemical Society
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• v.30 no.1
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• pp.19-26
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• 1986

A titanium oxide thin films were prepared by air oxidation and vapour oxidation and a $TiO_2$ single crystal was reduced by heating in an argon atmosphere. All the electrode characteristics of the Ti$O_{2-x}$, thin films are not different from those of slightly reduced single crystal rutile. In cyclic voltammogram of oxygen containing electrolyte solution at Ti$O_{2-x}$ electrodes, cathodic peaks were observed at between -0.8V and -1.0V vs. SCE. The cathodic current near 0V vs. SCE in saturated solution with nitrogen was observed to be greater than in saturated solution with air. The chronoamperogram was represented by the equation of i = $i_0e^{-kt}$, when the rate constant k was represented by the equation of k =$k_0{[H^+]}^nexp(A{\eta}+E_a/RT)$ The values of activation energy $E_a $were found to be 4.6~4.8kcal/mole in overpotential range of 0.035∼0.145 V and 1.6kcal/mole in overpotential range of 0.2∼0.5V. The values of n and A were found to be 0. 1 and 5.4~5.6/V in range of 0.035~0.145V, and in range of 0.2~0.5V, to be 0.04 and 1.3/V, respectively. This can be interpreted as an totally irreversible reduction of oxygen.

• Proceedings of the Korean Ceranic Society Conference
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• 2002.10a
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• pp.87.2-87
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• 2002

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.38 no.12
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• pp.647-655
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• 2016

Lead dioxide ($PbO_2$) is an electrode material that is effective for organic pollutant degradation based on hydroxyl radical ($^{\bullet}OH$) attack. Representative parameters for $PbO_2$ electrodeposition are summarized to current, temperature, reaction time, concentration of Pb(II) and electrolyte agent. In this study, $Ti/PbO_2$ electrodes were fabricated by electrodeposition method under controlled reaction time, current density, temperature, concentration of $HNO_3$ electrolyte. Effects of deposition parameters on $^{\bullet}OH$ evolution were investigated in terms of electrochemical bleaching of p-Nitrosodimethylaniline (RNO). As major results, the $^{\bullet}OH$ evolution was promoted at the $PbO_2$ that was deposited in longer reaction time (1-90 min), lower current density ($0.5-50mA/cm^2$), higher temperature ($5-65^{\circ}C$) and lower $HNO_3$ concentration (0.01-1.0 M). Especially, the $PbO_2$ which was deposited in 0.01 M of lowest $HNO_3$ concentration by applying $20mA/cm^2$ for above 10 min was most effective on $^{\bullet}OH$ evolution. The performance gap between $PbO_2$s that was best and worst in $^{\bullet}OH$ evolution was about 41%. Among the properties of $PbO_2$ related on $^{\bullet}OH$ evolution performance, conductivity of $Ti/PbO_2$ significantly influenced on $^{\bullet}OH$ evolution. The increase in conductivity promoted $^{\bullet}OH$ evolution. In addition, the increase in crystal size of $PbO_2$ interfered $^{\bullet}OH$ evolution at surface of some $PbO_2$ deposits.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.206-206
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• 2010

정보화 기술이 급속히 발전함에 따라서 보다 많은 양의 data를 전송, 처리, 저장 하게 되면서 이를 처리 할 수 있는 대용량, 고속, 비휘발성의 차세대 메모리의 개발이 요구 되고 있다. 이 중 저항 변화 메모리(ReRAM)는 일반적으로 전이금속산화물을 이용한 MIM 구조로서 적당한 전기 신호를 가하면 저항이 높아서 전도되지 않는 상태(Off state)에서 저항이 낮아져 전도가 가능한 상태(On state)로 바뀌는 메모리 특성을 가진다. ReRAM은 비휘발성 메모리이며 종래의 비휘발성 기억소자인 Flash memory 보다 access time이 $10^5$배 이상 빠르며, 2~5V 이하의 낮은 전압에서 동작이 가능하다. 또한 구조가 간단하여 공정상의 결함을 현저히 줄일 수 있다는 점 등 많은 장점들이 있어서 Flash memory를 대체할 수 있는 유력한 후보로 여겨지고 있다. 저항 변화의 특징을 잘 나타내는 물질에는 $TiO_2$, $Al_2O_3$, $NiO_2$, $HfO_2$, $ZrO_2$등의 많은 전이금속산화물들이 있다. 본 연구에서는 Reactive DC-magnetron Sputtering 방법과 DC-magnetron sputter를 이용하여 Ti를 증착한 후 Oxidation 방법으로 각각 증착한 $TiO_2$박막을 사용하여 저항변화특성을 관찰하였다. $TiO_2$상부에 Atomic Layer Deposition (ALD)를 이용하여 $HfO_2$ 박막을 증착하여 표면처리를 하고, 또한 $TiO_2$에 다른 전이 금속박막 층을 추가 증착하여 저항변화 특성에 접합한 조건을 찾는 연구를 진행하였다. 하부 전극과 상부 전극 물질로는 Si 100 wafer 위에 Pt 또는 TiN을 사용하였다. 저항변화 특성을 평가하기 위해 Agilent E5270B를 이용하여 current-voltage (I-V)를 측정하였다. X-ray Diffraction (XRD)를 이용하여 증착 된 전기금속 박막 물질의 결정성을 관찰했으며, Atomic Force Microscopy (AFM)을 이용하여 증착 된 샘플의 표면을 관찰했다. SEM과 TEM을 통해서는 sample의 미세구조를 확인 하였다.

• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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• 1998.05b
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• pp.78-83
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• 1998

Alloy 600과 Alloy 690의 응력부식파괴(Stress corrosion cracking, SCC)에 미치는 TiO$_2$의 영향을 315$^{\circ}C$의 10%NaOH 수용액에서 RUB(reverse U-bend) 시편, C-Ring 시편과 CT(compact tension)시편을 사용하여 평가하였다. 시편은 alloy 600 MA(mill anneal), alloy 600 TT(thermal treatment) 그리고 alloy 690 TT로 제작하였다. SCC 시험은 탈산된 10%NaOH 수용액에 2 g/1 TiO$_2$를 첨가한 용액과 첨가하지 않은 용액에서 수행하였으며, 이 조건에서 분극곡선도 얻었다. SCC 시험시 시편을 부식전위로부터 +150 ㎷ 양극분극을 가하였다. 기준전극으로 external Ag/AgCl electrode를 사용하였다. Alloy 600 MA로 제작한 RUB 시편은 TiO$_2$가 없는 용액에서 5일 안에 벽 관통 균열을 보였으나 TiO$_2$가 첨가된 용액에서는 균열을 관찰할 수 없었다. TiO$_2$가 첨가됨에 따라 alloy 600과 alloy 690의 임계전류밀도는 크게 감소하였고 또한 부동태 전류밀도도 감소하였다. 부동테 영역에서 TiO$_2$가 있는 용액의 경우 여러 peak가 있는 반면에 TiO$_2$가 없는 용액은 peak가 뚜렷하지 않았다. 이런 결과는 TiO$_2$가 첨가점에 따라 active region에서도 안정한 부동태 피막이 존재한다는 것을 시사한다. 또한 TiO$_2$가 없는 경우 SCC가 잘 일어나는 영역에 존재하는 부동태 피막이 TiO$_2$ 첨가에 따라 repassivation kinetics 등의 성질이 변화한 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.259-259
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• 2011

염료감응형 태양전지(Dye-Sensitized Solar Cells:DSSC)는 환경 친화적이며, 저가의 공정에 대한 가능성으로 기존의 고가의 결정질 실리콘 태양전지의 경제적인 대안으로 각광을 받고 있다. 최근 염료감응형 태양전지는 투명 전도성 산화막(Transparent Conducting Oxide : TCO)으로 사용되는 Fluorine Tin Oxide (FTO)가 증착된 유리기판 위에 주로 제작된다. FTO는 낮은 비저항과 가시광선 영역에서 높은 투과도를 가지는 우수한 전기-광학적 특성을 갖지만, 비교적 공정이 까다로운 Chemical Vapor Deposition (CVD)법으로 제조하며, 전체 공정비용의 60%를 차지하는 높은 생산단가로 인해 현재 FTO를 대체할 재료개발 연구가 활발히 진행되고 있다. 그 중 ZnO (Zinc Oxide)는 우수한 전기-광학적 특성과 비교적 저렴한 가격으로 새로운 TCO로써 주목받고 있다. ZnO는 넓은 energy band gap (3.4 [eV])의 육방정계 울자이트(hexagonal wurtzite) 결정 구조를 가지는II-VI족 n형 반도체 물질이며, III족 금속원소인 Al, Ga 및 In 등의 불순물을 첨가하면 TCO로서 우수한 전기-광학적 특성과 안정성을 나타낸다. 이들 물질중 $Zn^{2+}$ (0.060 nm)의 이온반경과 유사한 $Ga^{2+}$0.062 nm) 이온이 ZnO의 격자반경을 최소화 시킬 수 있다는 장점으로 최근 주목 받고 있다. 하지만 Ga-doped ZnO (GZO)의 경우 DSC에 사용되는 루테늄 계열의 산성 염료 하에 장시간 두면 표면이 파괴되는 문제가 발생하며, $TiO_2$ paste를 Printing 후 열처리하는 과정에서도 박막의 파괴가 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위해 $TiO_2$ Blocking Layer를 GZO 투명전극 위에 증착하였다. 또한, $TiO_2$ Blocking Layer를 적용한 GZO 박막을 전면전극으로 이용하여 DSC를 제작하여 효율을 확인하였다. 2wt%의 $Ga_2O_3$가 도핑된 ZnO 박막은 20mTorr 400$^{\circ}C$에서 Pulsed Laser Deposition (PLD)에 의해 성장되었고, $TiO_2$박막은 Ti 금속을 타겟으로 이용하여 30mTorr 400$^{\circ}C$에서 증착되었다. Scanning electron microscopy (FE-SEM)을 이용한 박막 분석 결과 $TiO_2$가 증착된 GZO 박막의 경우 표면 파괴가 일어나지 않았다. Solar Simulator을 이용하여 I-V특성 측정결과 상용 FTO를 사용한 DSC 수준의 효율을 나타내었다. 이에 따라 Pulsed Laser Deposition을 이용해 제작된 GZO 기판은 $TiO_2$ Blocking Layer를 이용하여 표면 파괴를 방지할 수 있었으며, 이는 향후 염료감응형 태양전지의 투명전극에 적용 가능 할 것으로 판단된다.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.20 no.6
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• pp.278-282
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• 2010

The doping effect of thulium on electrical properties and degradation behavior in barium titanate ceramics ($BaTiO_3$) was investigated in terms of generations of core-shell structure and micro-chemical changes through highly accelerated degradation test. The dielectric specimens of pellet type and multi-layered sheets were prepared by using $BaTiO_3$ with undoped and doped with 1 mol% $Tm_2O_3$. The $BaTiO_3$ ceramics doped with 1 mol% $Tm_2O_3$ had 40% higher dielectric constant (${\varepsilon}$ = 2700) than that of the undoped $BaTiO_3$ specimen at curie temperature and met X7R specification. According to the result of highly accelerated degradation test conducted at $150^{\circ}C$, 70 V, and 24 hr, the oxygen diffusion was declined in dielectrics doped with 1 mol% $Tm_2O_3$. The $Tm^{3+}$ ion substituted selectively Ba site and Ti site and contributed to the generation of the core-shell structure. Oxygen vacancies occurred by substitution for Ti site could reduce excess oxygen that reacted to the Ni electrode.

• Electrical & Electronic Materials
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• v.6 no.3
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• pp.248-254
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• 1993

Ca(Ti, V)O$_{3}$의 감습특성에 대하여 조사하였다. 시편의 임피던스는 V$_{2}$O$_{5}$의 치환량이 증가함에 따라 감소하며 1mol% V$_{2}$O$_{5}$를 치환한 시편이 가장 우수한 감도를 나타내었다. 전극물질은 감도에 영향을 미치며 Pt가 가장 적합하였다. 히스테리시스 현상은 거의 나타나지 않으며 감도는 분위기 온도 및 열처리에 안정하였다.

• ETRI Journal
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• v.13 no.2
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• pp.42-53
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• 1991

고유전율 적충세라믹 커패시터 소재인 $BaTiO_3$ 자기물은 일반적으로 큐리오도인 약 $120^{\circ}C$부근에서 유전율이 최고 약 10,000정도로 증가한 다음 급격히 감소하므로 적절한 이동체를 첨가하여 큐리온도를 상온으로 이동시켜 상온에서 최대 유전율을 이용하여야 한다. 그리고$BaTiO_3$ 자기물은 $1300^{\circ}C$이상의 고온소결시 고가인 Pd전극이 요구된다. 그러나 자기물의 소결온도를 저온화화면 저가의 Ag합금으로 전극재료를 대체할 수 있다. 본 연구에서는 이동제로서 $CaSnO_3$ 를 이용하여 큐리온도를 상온으로 이동시켰다. 또한 소결온도를 저온화하기 위하여 $BaTiO_3$ 세라믹에 여러가지 산화물을 첨가하여 소결현상을 살펴보았다. 실험결과 첨가제를 넣지 않은 경우 소결온도는 $1350^{\circ}C$의 고온이 필요한 반면, $CuO,B_2O_3$는 $1050^{\circ}C$의 낮은 온도에서도 치밀화와 입도성장이 잘 일어났다. 특히 $B_2$$O_3$ 를 첨가한 경우는 $1250^{\circ}C$이상에서 소결할 때 절연저항이 낮아 유전손실이 큰 문제점을 보였지만, 최대 유전율이 11,000 정도로 높고, 양호한 유전율의 온도변화 특성을 나타내어 우수한 고유전율 소재의 첨가제로 응용될 가능성을 보였다