결정성장된 시편의 농도분포를 제어하기 위해서는 초기융액의 농도를 균일하게 하여야 한다. 용질농도가 초기융액에 있어서 균일하지 않다면, 성장된 시편에 예측한 것과 다른 거시편석이 발생할 수 있다. 위 쪽의 온도가 높은 온도 구배를 갖고 아래로부터 응고를 진행시키는 Bridgman 방법으로 Al-Cu 합금을 성장시키는 경우, 성장된 시편의 어용질 농도분포가 초기응고 부분이 높고 을고가 진행됨에 따라 감소하는 경향을 갖는 것으로 관찰되었다. 이런 현사은 주괴가 녹으면서 도가니와 주괴의 틈으로 스며나온 Cu의 농도가 높은 융액이 주괴가 완전히 녹은 후의 대류에 의해 아래부분에 축적됨으로 발생했다. Al-Mg 합금의 경우 도가니와 주괴의 틈으로 스며나온 Mg의 농도가 높은 융액이 주괴가 완전히 녹은 후의 대류에 의해 떠오르면서 용질 농도분포가 성장중에 최소값을 가지는 것으로 나타났다. 이러한 거시편석을 억제하기 위하여, 균질화 처리 또는 도가니와 주괴의 틈을 없게 함으로 균일한 농도의 초기유액을 얻었다.
본 연구에서는 잔사회와 준설토로 제조된 구형의 인공경량골재 내부에 생성되는 방사형 균열의 원인 및 그 억제 방법에 대하여 연구하였다. 인공경량골재는 잔사회와 준설토를 각각 7 : 3의 무게 비로 혼합하고 직경이 5~20 mm인 구 형태로 성형한 후 $1200^{\circ}C$에서 10분간 직화소성법으로 제조하였다. 골재 내부의 균열은 골재 지름이 작을수록 발생이 억제되었다. 또한 $SiO_2$ 분말을 첨가한 경우, 분말의 크기가 클수록 또는 첨가량이 증가할수록 방사형 균열 발생이 억제되었다. 균열이 억제된 인공경량골재의 비중은 1.3~1.6이고, 흡수율은 5~20 %의 범위를 나타내었다. 따라서 본 논문에서 제조된 인공경량골재는 건설 및 환경소재 등 여러 분야에 적용 가능할 것으로 보이며, 더불어 잔사회 및 준설토의 재활용율을 높이는데 크게 기여할 것으로 기대된다.
킹크효과를 억제할 수 있는 새로운 f-모양 트리플게이트 구조를 가지는 다결정실리콘 박막트랜지스터는 추가적인 공정과정 없이 제안 및 제작되었다. 이러한 다결정실리콘 박막트랜지스터의 채널에는 순차적인 횡방향 고체화(Sequential Lateral Solidification, SLS)나 CW 레이져 횡방향 결정화(CW laser Lateral Crystallization, CLC) 등과 같은 방법으로 제작된 횡방향으로 성장시킨 그레인이 있다. 이 소자의 전체적인 전류흐름은 횡방향으로 성장시킨 그레인 경계에 강력하게 영향을 받는다. f-모양 트리플게이트에는 횡방향으로 성장시킨 그레인과 평행한 방향으로 위치한 채널, 그리고 수직인 방향으로 위치한 채널이 있다. 이 소자는 f-모양 게이트 구조에서의 비대칭 이동도를 이용하여 다결정실리콘 박막트랜지스터의 킹크효과를 효과적으로 억제시킬 수 있다는 사실을 실험과 시뮬레이션을 통해 검증되었다. 우리의 실험 결과는 이 논문에서 제안된 f-모양 트리플게이트 박막트랜지스터가 기존의 박막트랜지스터와 비교할 때 더 효과적으로 킹크 효과를 감소시킬 수 있다는 것을 보여주었다. 또한 고온 캐리어 스트레스 조건에서의 신뢰성도 개선할 수 있음이 확인되었다.
수열법에 의해 고온 고압용 autoclave내에서 calcite 단결정을 성장하였으며, 자외-가시영역에서의 투과율 등을 측정하였다. Calcite 단결정 성자에 관해 보고된 광화제로는 6M의 M2CO3(M=K, Rb)와 chloride등이 있는데 강알카리의 경우 성장속도는 크나 autoclave를 백금으로 내장해야 하며 chloride의 경우 자발 핵생성에 의한 성장(spontaneous nucleation and growth)의 경향이 강하여 종자결정위에서 성장하는 것에 비해 autoclave 벽면 위에서 자발 핵생성에 의한 성장이 더 우세한 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 autoclave의 내장재료로 고가의 백금대신 테프론을 사용하고자 성장온도가 테프론의 내온(280℃)에서 NH4Cl을 광화제로 사용하여 calcite 단결정을 성장하였다. 연구결과 NH4Cl 수열용액으로 calcite 단결정을 성장할 때 자발 핵생성을 억제하려면 NaCl 또는 CH3COOH가 소량 첨가된 수열용액에서 온도구배를 6-7℃ 이하로 유지하여 성장하여야 함을 확인하였다. 성장된 calcite의 자외 및 청색 가시영역에서 투과율은 80% 정도로 천연보다 약 10% 높았다.
염화 니켈과 마그네슘 스테아린산 혼합 분말로부터 수소환원 공정에 의하여 니켈 분말을 제조하고 반응온도 및 마그네슘스테아린산의 첨가에 따른 분말의 특성을 검토하였다. 마그네슘 스테아린산을 함유한 경우 과도한 입자 성장의 억제로 인하여 입경 감소 효과가 있었다. 마그네슘 스테아린산의 함유량이 증가함에 따라 이에 따른 액상량의 증가로 인하여 입경 감소와 입자들간의 응집 정도에도 영향을 주었다.
본 연구에서는 냉각매체로서 물을 이용하는 수정된 열교환법을 이용하여 45$\times$45$\times$20(mm) 크기의 사각단면 형상의 sapphire 단결정의 제조가능 조건에 대하여 조사하였다. 온도에 따른 성장로 내의 압력 변화로부터 사파이어의 용융 및 응고 과정을 추적할 수 있었으며, 이로부터 sapphire 단결정은 1970~$1960^{\circ}C$에서 응고가 완료됨을 알 수 있었다. 도가니 성형시 이루어지는 '귀'의 형태는 도가니 벽면과 접촉되지 않는 '나선형태'이어야 한다. 열유출부는 융액 내의 온도구배를 지배하며 융액내의 열유속과 씨앗 결정의 흔적은 Mo 봉의 체적 변화로서 조절할 수 있었다. 기공 형성을 억제하기 위해서는 $0.2^{\circ}C$/min 이하의 발열체의 냉각속도가 요구되었다.
비균일 자장이 도가니에 인가되어 있는 상황에서 정상상태의 Czochralski 유동장과 비정상상태의 산소농도장에 대한 연구가 수치해석적인 방법으로 연구되었다. 여기에서 기준 자장의 세기가 B=0.1T, 0.2T, 0.3T의 경우에 대한 연구가 수행되었다. 가열에 의한 부력의 효과와 자유표면의 표면장력에 의한 열모세관 효과에 의하여 유발되는 자오면 유동은 비균일 자장에 의하여 차등적으로 억제되고 있다. 자자의 세기가 증가하면 자오면 유동에서 발생하는 순환류의 중심은 결정으로 접근하며, 순환류의 크기도 작아진다. 결정으로 흡수되는 산소의 세기가 클수록 낮아지며 농도분포는 균일해지는 경향을 갖는다.
Zr합금의 재결정에 미치는 Sn, V, Sb의 영향을 조사하기 위해 2원계와 3원계로 구성된 12종의 Zr합금에 대하여 미세 조직 관찰 및 경도 측정을 실시하였다. 고진공 분위기의 여러 온도 조건에서 열처리된 시편의 미세조직을 편광광학현미경으로 관찰하였고 미소경도계로 경도값을 측정하였다. 미세조직 사진을 관찰한 결과 열처리 온도가 올라감에 따라 약 50$0^{\circ}C$ 까지는 가공조직을 그대로 유지하다가 첨가원소에 따라 다소 차이는 있었지만 55$0^{\circ}C$ ~ $700^{\circ}C$ 사이에서 재결정이 완료되었다. 재결정이 일어난 후에는 첨가원소의 첨가량이 적은 합금의 경우 결정립이 급격히 성장하는 모습을 보였다. 온도에 따른 경도값의 측정으로 재결정 거동을 확실히 핑가할 수 있었으며 경도값의 변화와 미세조직 변화는 일치하는 경향을 보였다. 이와 같이 첨가원소가 증가함에 따라 재결정이 늦어지고 결정립이 미세화 되는 것은 첨가원소의 대부분이 석출물로 형성되어 각 합금의 재결정과 결정립 성장을 억제하기 때문이라고 사료된다.
중요한 기술정보인 특허에 나타나는 현재의 선진국 기술수준 및 기술개발 방향의 파악과 향후 국내업체가 나아가야할 연구개발 방향의 결정에 도움을 주기위하여, 현재 국내 케이블 제조업체에서 가장 문제시 되고 있는 수트리 억제에 대한 선진국의 특허를 대상으로, PM(Patent Map:특서정보도)기법을 이용하여 특허를 입수, 분석, 고찰한 결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 특허상에 나타나는 수트리 억제 기술에 대한 분석으로부터, 각 회사마다 고유한 수트리 성장 및 측정방법을 통하여 수트리 억제방법에 대한 연구를 수행하고 있다는 것을 알 수 있었으며 현재 이 분야에 대한 연구는 첨가제와 polymer modification을 병행하여 수행하고 있음을 알 수 있었다. 또한 이러한 분석은 수트리 억제기술 뿐 아니라 타 기술분야에 적용할 경우 보다 조직적이고 효율적인 결과를 얻을 수 있을 것으로 생각된다. 따라서 이러한 국외 연구기술 및 연구 동향에 대한 분석은 국내관련업체에게 연구개발의 방향을 제시할 수 있다는 점에서 필수적이라 할수 있겠으며, 선진 연구기술의 knowhow를 파악할 수 있는 일차적인 방법이라 할 수 있다. 또한, 선진국의 특허에 침해되지 않는 범위에서의 연구를 수행하는데 있어서도 필수불가결이라고 할 수 있다.
융액인상법에 의해 코런덤 단결정을 육성하였다. 인상속도, 회전속도, 융액온도 등 결정육성 요소가 결정 의 품질에 미치는 영향을 조사하였다. 양질의 결정을 육성하기 위한 최적 인상속도는 4.0 mm/hr, 회전속도는 30rpm이었다. 코런덤 결정에서 가장 중요한 결합은 기포이었으며, 기포발생을 억제할 수 있는 융액의 온도제어 방법을 논의하였다. 육성된 결정의 성장방위는 (0001)이었으며, 이 방위는 가장 빠른 성장속도를 갖는 것으로 판단되었다. 흡수 스펙트럼 을 측정하여 Cr3+이온의 흡수천 이를 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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