• Composites Research
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• v.28 no.6
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• pp.383-388
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• 2015

Ionic Polymer-Metal Composite (IPMC) consisting of soft membrane plated by platinum electrode layers on both surfaces generates electric energy when subjected to various mechanical stimuli. The paper proposes a circuit model that describes the physical composition of IPMC to predict the voltage generation characteristic corresponding to bending motion. The parameter values in the model are identified to minimize the RMS error between the real and simulated outputs. Following the design of IPMC circuit model, the state observer of the model is designed by using pole placement technique which improves the model accuracy. State observer design technique is also applied to find the inverse model which estimates the input bending angles from the output voltage data. The results show that the inverse model estimates input bending angles fairly well enough for the further applications of IPMC not only as an energy harvester but also as a bending sensor.

• Resources Recycling
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• v.18 no.3
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• pp.62-68
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• 2009

Continuous operation for 24h was carried out to establish the optimum condition at the magnesium fused salt electrolysis using a self made 150 ampere mono-polar type cell. An electrolyte composition of $MgCl_2$ 25%, NaCl 55%, $CaCl_2$ 19%, $CaF_2$ 1% was electrolyzed with applied voltage 7V, cathode current density $0.7-0.75A/cm^2$, electrode distance 6cm at $720{\sim}740^{\circ}C$ for 24 hours. Changes of applied current, composition of the electrolyte, current efficiency were investigated. Through the experiments, there were not any operating troubles with the self-made electrolytic cell. Purity of the electrolyzed magnesium metal was above 99%, and 89% of current efficiency was achieved. Some basic data for scale-up of the magnesium electrolysis equipment which would be necessary for commercialization were obtained.

• Journal of Adhesion and Interface
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• v.16 no.4
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• pp.152-155
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• 2015

Platinum (Pt) is an easily moldable, anti-corrosive and also good catalyst in a variety of chemical reactions. Platinum can be used in many fields, however, however, the low wettability of platinum substrate in many platinum-based devices has been made a problem when they contact with liquid state environment. In this study, we report a simple and effective self-assembled monolayer coating method which provides tremendously increased wettability on platinum substrate device by using Sodium 3-mercapto-1-propanesulfonic acid solution. After surface modifications, water contact angle of the surfaces displayed less than $10^{\circ}$, representing that surfaces are successfully coated to be super-hydrophilic surface by simple dip coating method.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.21 no.6
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• pp.309-313
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• 2011

The power capacitors used as vehicle inverters must have a small size, high capacitance, high voltage, fast response and wide operating temperature. Our thin film capacitor was fabricated by alumina layers as a dielectric material and a metal electrode instead of a liquid electrolyte in an aluminum electrolytic capacitor. We analyzed the micro structures and the electrical properties of the thin film capacitors fabricated by nano-channel alumina and metal electrodes. The metal electrode was filled into the alumina nano-channel by electroless nickel plating with polyethylene glycol and a palladium catalyst. The spherical metals were formed inside the alumina nano pores. The breakdown voltage and leakage current increased by the chemical reaction of the alumina layer and $PdCl_2$ solution. The thickness of the electroless plated nickel layer was 300 nm. We observed the nano pores in the interface between the alumina layer and the metal electrode. The alumina capacitors with nickel electrodes had a capacitance density of 100 $nF/cm^2$, dielectric loss of 0.01, breakdown voltage of 0.7MV/cm and leakage current of $10^4{\mu}A$.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.6 no.2
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• pp.69-74
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• 1999

Graphite and carbonaceous materials intercalate and deintercalate Li-ion reversibly into their layered structures. These materials show an excellent capacity for using a negative electrode in Li-ion batteries, because the electrochemical potential of Li-ion intercalated carbon is almost identical with that of lithium metal. Carbon used in this study was obtained by the pyrolysis of petroleum pitch, and heat-treated at the several temperatures between $700^{\circ}C$ and $1300^{\circ}C$. XRD analysis revealed that crystallization of carbon increased with increasing the heat treatment temperature. Charge/discharge properties were studied by a constant-current step at the rate of 0.1C, and the interfacial reaction between the electrolyte and the surface of carbon electrode was studied by cyclic voltammetry. Cell capacities were investigated in terms of the heat treatment temperature and the cycle number. Reversible capacity increased with the heat treatment temperature up to $1000^{\circ}C$, thereafter decreased continuously. Also, charge capacity decreased with the cycle number, while the reversibility improved with it.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.24 no.2
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• pp.17-21
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• 2017

Horizontal thin-film thermoelectric cooler has been simulated using a commercial software (ANSYS Workbench Thermal-electric). The thermoelectric cooler consists of thin-film n-type $Bi_2Te_3$, p-type $Sb_2Te_3$ thermoelectric elements, and Au electrode, respectively. The hot spot was placed under the center of device which represents Joule heating. Numerical analysis was conducted by geometric variable, and a maximum temperature difference of $13^{\circ}C$ was obtained. As from the simulation parameters, we presented an optimized design for high efficiency cooling.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2006.07c
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• pp.1637-1638
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• 2006

HVAC 시스템은 쾌적하고 깨끗한 운전환경을 만들어 줌으로써 운전자에게 향상된 안락성과 안전성을 제공한다. 이때 센서는 시시각각으로 변화하는 차실 내외의 환경변화에 대한 정보를 검출하여 HVAC 제어 유니트에 제공한다. 현재 HVAC 시스템에 사용되고 있는 후막 가스센서는 소자 크기와 소비전력이 크고, 제작공정이 까다로워 생산성이 낮은 단점이 있다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해서 최근에는 초소형화, 저소비전력, 대량생산에 의한 저가격화가 가능한 MEMS 가스센서의 연구개발이 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 MEMS 구조체를 이용한 마이크로 가스센서를 설계 및 제작하였고, 감도특성을 고찰하였다. 가스 감지막은 금속산화물 페이스트를 스크린 프린팅 하는 종래의 방법 대신 MEMS 구조체에 적용 가능한 sol-gel 프로세스에 의해 형성하였다. 또 가스 감지전극과 micro-heater를 동일 평면상에 제작, 공정을 간소화하여 저가화를 시도하였다. MEMS 구조체 위에 제작된 Pt 박막 micro-heater의 인가전압에 따른 발열특성을 조사한 결과, 발열온도가 인가전압에 비례하는 이상적인 선형성을 나타내었으며, $300^{\circ}C$의 동작 온도에 도달하기 위해 65mW 이하의 저전력 동작이 가능하였다. 가스 센서의 감도특성 확인 실험은 CO 가스 10ppm, NO 가스 0.3ppm을 기준으로 수행되었으며, CO 및 NO에 대해 Rs(sensitivity, 가스반응저항/초기저항) 값은 각각 0.753 과 2.416로 우수한 성능을 나타내었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2000.02a
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• pp.71-71
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• 2000

본 연구에서는 차세대 마이크로파 유전체 소자로서의 응용을 목적으로 펄스 레이저 방식에 의하여 증착된 MgTiO3 박막의 전기적 특성을 종합적으로 연구 분석하였다. 이를 바탕으로 MgTiO3 박막의 유전손실 등과 같은 열화를 야기시키는 박막 내부 또는 박막과 기판간의 결함의 특성을 파악하여 열화 메카니즘을 분석하였다. MgTiO3는 마이크로파 영역에서의 우수한 유전특성과 같은 낮은 유전손실을 가지며, 온도 안정성 또한 우수하다. 현재까지 벌크 세라믹 MgTiO3 의 응용 광범위하게 연구되어 왔으나 박막의 제조공정 및 전기적 특성 분석은 미흡한 형편이다. 따라서 벌크 세라믹과는 특성이 상이한 박막의 전기적 특성분석 및 연구가 필요하다. 분석을 위한 소자의 기본 구조로서 Metal-Insulator-Semiconductor(MIS) 구조를 채택하였다. MgTiO3 박막을 증착하기 위한 기판으로는 n형 Si(100)기판과 p형 Si(100)기판을 사용하였고, Si 기판 위에 급속 열처리기 (RTP)를 이용하여 SiO2를 ~100 두께로 성장시킨 것과 성장시키지 않은 것으로 구분하여 제작하였다. MgTiO3 박막은 펄스 레이저 증착 방식(PLD)에 의하여 약 2500 두께로 증착되었으며, 200mTorr 압력의 산소 분위기 하에서 기판의 온도를 40$0^{\circ}C$~55$0^{\circ}C$까지 5$0^{\circ}C$간격으로 변화시키며 제작하였다. 상하부의 전극 금속으로는 Al을 이용하였으며, 열증발 증착기로 증착하였다. 증착된 MgTiO3 박막의 결정구조를 확인하기 위하여 XRD 분석을 수행하였으며, 박막의 전기적 특성을 분석하기 위해 Boonton7200 C-V 측정기와 HP4140P를 이용한 경우에는 C-V 곡선에 이력현상이 나타났으나, MgTiO3/SiO2를 이용한 경우에는 이력현상이 나타나지 않았고, 유전율은 감소하는 것으로 나타났다. I-V 측정 결과, 절연층으로 MgTiO3/SiO2를 이용한 경우에는 MgTiO3만을 절연층으로 사용한 경우에 비해 동일한 전계에서 낮은 누설전류 값을 가짐을 알 수 있었다. 또한 박막의 증착온도가 증가함에 따라서 C-V 곡선의 위치가 양의 방향으로 이동함을 확인하였다. 위의 현상은 기판의 종류에 관계없이 발생하는 것으로 보아 벌크 또는 계면에 존재하는 결함에 의한 것으로 추정된다. 현재 C-V 곡선의 이동 원인과 I-V 곡선의 누설전류 메카니즘을 분석 중에 있으며 그 결과를 학회에서 발표할 예정이다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.282-282
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• 2010

결정질 태양전지는 상대적으로 고효율이 보장되며, 낮은 공정 비용 등의 이유로 널리 사용되고 있는 기술이다. 결정질 태양전지의 효율을 증가시키는 공정 방법에는 표면 구조화, 도핑 농도, 반사방지막, 금속전극 형성 등이 있다. 특히, 도핑 공정에서 도핑 농도를 변화시킬 수 있으며, 이에 의하여 면 저항값을 변화 시킬 수 있다. 본 연구에서는 결정질 태양 전지에서 도핑 농도의 조절에 의한 이상적인 sheet resistance를 얻기 위한 실험을 진행하였다. 3개의 실험 set을 두고 각각의 경우를 실험하였다. 본 연구에서는 Pre-deposition과 drive-in 방법을 사용한 doping의 2가지 step으로 실험을 진행하였다. pre-deposition의 시간 condition은 21분으로 하였다. $N_2$ 분위기에서 $O_2$와 $POCl_3$ 의 비율을 각각 100sccm, 200sccm으로 하여 실험을 진행하였다. 변수인 온도의 경우는 각각의 set에 대하여, $830^{\circ}C$, $840^{\circ}C$, $850^{\circ}C$ 로 가변하였다. pre-deposition을 끝낸 뒤, sheet resistance의 값은 각각 $75{\sim}90\;\Omega/square$, $68{\sim}75\;\Omega/square$, $56{\sim}63\;\Omega/square$의 값을 나타내었다. 도핑의 경우에는 drive-in 방법을 사용하였으며, 모든 경우에서 20분에서 $890^{\circ}C$에서 진행하였다. 최종 sheet resistance의 값은 각각의 경우 최대 $33\;\Omega/square$, $34\;\Omega/square$, $30\;\Omega/square$의 값을 나타내었다. $40{\sim}45\;\Omega/square$ 정도의 sheet resistance가 많은 연구에서 이상적인 sheet resistance로 연구되고 있다. 본 연구에서 두 번째 조건이 이상적인 sheet resistance에 가장 접근 하였음을 확인 할 수 있다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.9 no.12
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• pp.1216-1221
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• 1999

GaN films were deposited on sapphire [$Al_2O_3(0001)$] substrates at relatively low temperature by MOCVD using N-atom source based on a Dielectric Barrier Discharged method. Ammonia gas($NH_3$is commonly used as an N-source to grow GaN films in conventional MOCVD process, and heating to high temperature is required to provide sufficient dissociation of $NH_3$. We used a dielectric barrier discharge method instead of $NH_3$ to grow GaN film relatively low temperature. DBD is a type of discharge, which have at least one dielectric material as a barrier between electrode. DBD is a type of controlled microarc that can be operated at relatively high gas pressure. Crystallinity and surface morphology depend on growth temperature and buffer layer growth. With the DBD-MOCVD method, wurtzite GaN which is dominated by the (0001) reflection was successfully grown on sapphire substrate even at $700^{\circ}C$.