GaAs 단결정을 LEC법으로 성장시킬 때 종단쌍정이 자주 발생하여 문제가 된다. 종단쌍정이 발생 하면 (100) 방향의 성장축이 (221)로 바뀐다. 본 실 험에서는 (100) 방향의 성장축으로 직경 3 inch의 CaAs 단결정을 LEC법에 의해 성장시키고, SPW photo-etching법에 의해 GaAs 단결정성장에서 생성 된 striation과 edge facet를 관찰하여 상호관계를 연 구하였다. 이들의 불안정한 생성이 종단방정 발생의 원 인 이었다. Striation의 형태는 결정직경, 융액량등의 성장조건에 따라 변화하였다. 결정주변부에서는 미시적인 striation 형태의 변화가 있었는데, 이는 용액대류의 불안정에 기인한 것이었다. {lll} 면으로 구성된 edge facet은 결정주변부에서 striation의 형태가 볼록 해질 때 잘 생성되었다. 이것은 striation과 {lll} edgp facet이 이루는 각도가 작아지기 때문이었다. 종단방정은 결정축에 수직한 (110) 방향의 결정 표면에서 발생하였다. 이들은 불안정한 융액대류에 의해 생성되어 결정이 성장함에 따라 결정속으로 전파되었다. 종단방정은 {lll} edge facet의 재용융 후 재성장의 성장속도가 매우 빠를 때 발생하였다. 따라서 이러한 종단쌍정의 발생을 억제하기 위해서 는 고액계면에서의 급격한 융액대류의 변화가 생기 지 않도록 하여야 한다.
12Ce-TZP의 소결에 미치는 CaO의 역할에 대하여 연구하였다. CaO의 첨가는 Ce-TZP의 격자결함구조와 확산의 율속종인 cerium과 zirconium 이온의 확산계수를 변화시켜 치밀화를 촉진시킨다. CaO는 또한 소결과정중 결정립 성장을 억제하며, 이는 소결과정중 임계 이동시 입계로부터의 기공의 분리를 방지함과 동시에 기공으로부터 입계로의 공격자의 빠른 확산을 유지시킴으로써 이론밀도까지의 소결을 가능하게 한다. Ce-TZP의 결정립 성장 억제는 calcium의 입계편석에 의한 입계 이동도의 감소에 의하며, calcium의 입계편석을 AES 분석으로 확인하였다.
방전 플라즈마 소결법을 적용하여 $Al_2O_3$-SiC 나노 복합체를 150$0^{\circ}C$ 이하의 온도에서 완전치밀화를 이루었다. 제조된 $Al_2O_3$-SiC 복합체는 이상 결정립 성장 없이 매우 균질한 미세구조를 형성하고 있는데, 첨가된 SiC 입자는 주로 결정립 내 및 결정립계에 존재하면서 $Al_2O_3$기지상에서 결정립 성장을 억제하는데 매우 유호하였음을 확인 할 수 있다. 한편, SiC 입자의 첨가는 크랙 회절 및 브릿징 등에 의해서 유도된 재료 강도 및 인성 강화 기구에 의해서 $Al_2O_3$-SiC 복합체의 기계적 물성을 크게 향상시켰다.
초음파 (ultrasonic) 조사시간 (irradiation time)에 따른 Microcystis aeruginosa (M. aeruginosa)의 성장억제 (growth inhibition) 효과를 대용량 (10 L) 조류 시료를 활용해 다양한 초음파 조사시간 동안 (0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3 hr) 실험실 규모 (lab-scale) 실험을 진행하였다. Chl-a와 M. aeruginosa 개체수 (cell number) 분석 결과, 초음파 조사 종료 이후 모든 실험군에서 Chl-a와 개체수가 감소되어 조류 성장억제가 관찰되었으며, 초음파 조사시간이 2시간 미만인 실험군 (T_B, T_C, T_D)은 저감 이후 조류의 급격한 재성장 (regrowth)이 관측되었으나, 조사시간이 2시간 이상인 실험군 (T_E, T_F, T_G)은 2시간 미만 조사한 실험군 대비 조류성장억제가 1 - 2일 더 지속되는 것을 확인하였다. 또한, 조류의 개체수가 초기 개체수까지 회복 시간 (recovery time)을 검토한 결과 조사시간 2시간을 기준으로 실험군 T_B (0.5 hr)는 7일, T_C (1 hr)와 T_D (1.5 hr)는 약 20일, T_E, T_F, T_G (≥ 2 hr)는 약 30일이 소요되어 초음파 조사 종료 후 초기 개체수까지의 회복 시간의 차이를 확인하였다. 비성장속도 (𝜇)와 일차분해속도(𝜅)를 도출한 결과, 실험군은 성장억제 기간 동안 초음파 조사시간과 비례하여 높은 일차분해율이 도출되었으며, 조사시간이 2시간 이상인 실험군의 재성장 시 비성장속도 (𝜇)는 2시간 미만인 실험군 대비 비성장속도 (𝜇)가 상대적으로 낮은 것으로 확인되었다. 따라서 정체수역 내 장기적인 (30일) 조류 성장억제를 위해서는 최소한 2시간 이상의 초음파 조사가 필요한 것으로 판단되나, 조류 성장억제를 위한 적정 초음파 조사시간은 정체수역의 규모, 수심, 흐름속도, 조류 농도 등의 다양한 현장조건에 따라 결정돼야 하며, 실제 적용 가능성을 높이기 위한 추가 연구가 필요한 것으로 판단된다. 초음파의 영향으로 인한 M. aeruginosa의 세포 표면 및 내부형질 변화를 관찰한 결과, 조류 세포 표면 및 세포막의 손상이 명확히 관측되었으며, 대조군 대비 실험군의 M. aeruginosa의 기낭 파괴 및 교란이 확인되었다.
균일한 자장과 비균일한 자장이 도가니에 가하여졌을 때의 Czochralski유동장이 수치적으로 해석되었다. 여기에서 부력의 효과, thermocapillarity 효과, 원심력의 효과, 자장의 효과등이 Czochralski유동장을 지배하고 있다. 자오면에서의 속도성분과 회전방향의 속도성분이 구하여졌으며 온도, 전류의 흐름 등이 해석되었다. 균일한 자장의 경우에 세기가 증가하면 모든 속도성분이 작아지고 있으며 결정표면 아래에서 회전방향으로의 전류의 세기가 증가한다. 불균일한 자장의 경우에는 자장의 불균일성이 증가하면 자오면에서의 평면유동은 억제되는 반면 회전방향의 속도성분은 더 증가하게 된다. 이와 같은 여러 형태의 자장의 영향아래에서의 Czochralski 유동장에 대한 이해는 도가니(Crucible)안의 용질 및 불순물의 농도에 관한 거동을 연구할 수 있는 기초를 제공하고 있다.
고체 산화물 연료전지 전해질 재료인 8YSZ(yttria stabilized zirconia)세라믹 소재의 전기 전도도와 기계적 특성을 동시에 향상시키기 위하여 첨가제로서 Al₂O₃를 사용하고, 방전 플라즈마 소결법을 적용하였다. 제조된 소결체는 1200℃의 소결 온도에서 96% 이상의 밀도를 보이며, 1 ㎛ 이하의 균일한 크기의 결정립들로 구성된 미세구조를 보여주고 있다. 첨가된 Al₂O₃는 순수한 8YSZ의 결정립성장을 억제하여 파괴인성 및 굽힘강도 등 기계적 물성을 향상시키고, 또한 결정립 내부 전도도는 일정하게 유지한 채, 결정립계 전도도를 향상시켜 전체 이온 전도도를 증가시킴을 확인하였다. 이는 방전플라즈마 소결법이 비교적 낮은 온도에서 소결이 가능하여 기존의 소결 방법에서 문제시 되었던 8YSZ내로 Al₂O₃가 용해되는 것이 억제 되었을 뿐 아니라, 결정립계에 존재하는 SiO₂가 Al₂O₃와 반응하여 Al/sub 2-x/Si/sub l-y/O/sub 5/상으로 결정화되면서 결정립계 전도도를 향상시킨 결과로 사료된다.
실리콘 기판에 도핑되어 있는 도판트는 종류에 따라 코발트와 실리콘 기판과의 반응에 영향을 준다. 인은 붕소나 비소에 비해 코발트와 실리콘과의 반응을 억제하여 저온 열처리 동안에 CoSi₂대신에 CoSi가 형성되도록 한다. CoSi층 내에서의 확산원소는 Si으로, CoSi 층은 Co/CoSi 계면에서 성장하며 반응에 참여하는Si 소모에 의해 생기는 기판의 빈 공간을 태우기 위해 Si 기판쪽으로 이동한다. 게이트 측벽에서는 접촉되어 있는 게이트 산화막과의 결합에 의해 CoSi층의 이동이 억제된다. 따라서 기판의 빈 공간을 태우지 못하게 되어 게이트 측벽 아래에 기공이 형성된다.
리튬이온전지의 음극재료로서 hard carbon에 PVC를 이용한 탄소를 코팅함으로써 비가역용량 감소와 가역용량 증가 등 전기화학적 특성이 향상되었다. 이러한 특성 향상은 PVC코팅에 의한 표면개질로 대기와의 반응을 억제함에 기인한 것으로 생각되며, 또한 Ni 첨가에 의해 PVC 탄소의 흑연화 정도를 조절할 수 있었으며, 이들과 관련된 전기화학적 특성을 비교 고찰하였다.
SPCC강판상에 PVD 스퍼터링법으로 Zn계 박막을 제작하였고, Zn계 박막의 결정구조와 표면특성에 미치는 산소의 영향을 해석하였다. 실험결과, 진공쳄버 내부에 있는 대부분의 Zn 이온중에서 Mg 이온이 증가할 때, Mg의 증발 및 흡착으로 인한 Zn의 증착핵 성장 억제와 Zn-Mg 금속간 화합물의 분산분포는 Zn-Mg막의 결정입자의 크기를 작게 만들었다. 산소가 쳄버내부에 존해하는 경우에는 XRD 피크는 상대적으로 감소되면서 브로딩하게 나타났다. 또한, 표면특성인 몰포로지의 경향을 분석해 보면 결정입도는 작아지는 현상을 보였다. 이것은 챔버 내부에 존재하는 잔류가스인 산소가 Zn 및 Mg과 같은 증착입자와 결합 및 흡착이 이루어지고, Zn 및 Mg 등이 증착핵의 마이그레이션 효과를 감소시켜 결정입도의 크기가 감소되는 것으로 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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