• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2000년도 제18회 학술발표회 논문개요집
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• pp.75-75
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• 2000

플라즈마 화학증착법(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD)을 이용하여 양질의 Si3N4 금속-유전막-금속(Metal-Insulator-Metal, MIM) 커페시터를 구현하였다. Fig.1에 나타낸 바와 같이 p형 실리콘 웨이퍼의 열 산화막 위에 1%의 실리콘을 함유하는 알루미늄을 스퍼터링으로 증착하여 전극을 형성하고 두 전극사이에 Si3N4 박막을 증착하여 MIM구조의 박막 커패시터를 제조하였다. Si3N4 유전막은 150Watt의 RF 출력하에서 반응 가스 N2/SiH4/NH3를 각각 300/10/80 sccm로 흘려주어 전체 압력을 1Torr로 유지하면서 40$0^{\circ}C$에서 플라즈마 화학증착법을 이용하여 증착하였으며, Al과 Si3N4 층의 계면에는 Ti과 TiN을 스퍼터링으로 증착하여 확산 장벽으로 이용하였다. 각 시편의 커패시턴스 및 바이어스 전압에 따른 누설 전류의 변화는 LCR 미터를 이용하여 측정하였고 각 시편의 커패시턴스 및 바이어스 전압에 따른 누설 전류의 변화는 LCR 미터를 이용하여 측정하였고 각 시편의 유전 특성의 차이점을 미세구조 측면에서 이해하기 이해 극판과 유전막의 단면 미세구조를 투과전자현미경(Transmission Electron Microscope, TEM)을 이용하여 분석하였다. 유전체인 Si3N4 와 전극인 Al의 계면반응을 억제시키기 위해 TiN을 확산 장벽으로 사용한 결과 MIM커패시터의 전극과 유전체 사이의 계면에서는 어떠한 hillock이나 석출물도 관찰되지 않았다. Fig.2와 같은 커패시턴스의 전류-전압 특성분석으로부터 양질의 MIM커패시터 특성을 f보이는 Si3N4 의 최소 두께는 500 이며, 그 두께 미만에서는 대부분의 커패시터가 전기적으로 단락되어 웨이퍼 수율이 낮아진다는 사실을 알 수 있었다. TEM을 이용한 단면 미세구조 관찰을 통해 Si3N4 층의 두께가 500 미만인 커패시터의 경우에 TiN과 Si3N4 의 계면에서 형성되는 슬릿형 공동(slit-like void)에 의해 커패시터의 유전특성이 파괴된다는 사실을 알게 되었으며, 이러한 슬릿형 공동은 제조 공정 중 재료에 따른 열팽창 계수와 탄성 계수 등의 차이에 의해 형성된 잔류응력 상태가 유전막을 기준으로 압축응력에서 인장 응력으로 바뀌는 분포에 기인하였다는 사실을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.210-210
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• 2013

그래핀은 뛰어난 기계적, 화학적, 광학적, 전기적 특성을 가지고 있는 2차원 물질로, 대면적 합성법과 전사 공정을 통해 다양한 기판에서의 사용이 가능해지면서 차세대 전자 소자로 활용하기위한 활발한 연구가 이루어지고 있다. 디스플레이, 태양전지의 전극과 전계 효과 트랜지스터의 채널로 적용한 연구에서 우수한 결과들을 보이고 있다. 특히, 금속/금속 산화물 전극은 염료 감응형 태양전지와 유기 발광 다이오드 구조에서 화학적으로 불안정할 뿐 아니라 일함수가 고정되어 쇼트키 접촉이 형성되면 저항을 낮추기 어렵지만, 그래핀은 금속/금속 산화물 전극보다 화학적으로 안정하고 일함수의 조절이 가능해 옴 접촉 형성에 용이하다. 그래핀의 일함수를 조절하는 연구는 크게 공유결합과 비공유 결합을 이용한 방법이 시도된다. 공유 결합을 이용한 방법은 합성과정에서 그래핀의 구조에 내재된 결함 혹은 새로운 결함을 형성하여 다른 원소를 첨가하는 방법이다. 이러한 방법은 그래핀의 결함 영역에서 작용하기 때문에 그래핀 전자 구조의 높은 수준 조절을 위해선 그래핀 구조의 파괴가 동반된다. 반면, 비공유 결합을 이용한 방법은 전하 이동 도핑 효과를 이용해 그래핀의 전자 구조를 제어하는 방법으로, 금속/금속산화물/기능기와 그래핀의 적층으로 복합 구조를 형성하는 방법이다. 금속/금속 산화물과의 복합구조는 안정적인 p-형 도핑이 보고되었지만, n-형 도핑은 대기중의 수분, 산소 그리고 기판과의 상호작용에 의해 대기중에서 불안정해 추가적인 피막공정이 요구된다. 기능기를 이용한 적층 구조는 그래핀과 기판사이의 상호작용 혹은 그래핀 전자 구조를 다양한 기능기를 이용해 제어하는 것으로, 이극성을 가진 자기정렬 단일층(self-assembled monolayers)이 대표적인 방법이다. 공간기(spacer)의 길이나 말단기(end group)의 종류로 p-형과 n-형의 도핑 수준을 제어할 수 있지만, 흡착기(chemisorbing groups)의 반응성이 기판의 화학적, 물리적 표면상태에 의존하기때문에 기판 선택이 제약되며 전처리 공정이 요구될 수 있는 한계가 있다. 본 연구에서는 다양한 기판에 적용가능한 용액 공정을 이용해 그래핀과 고분자를 적층하였고, 안정적이고 효과적으로 일함수를 낮추는 구조를 확인하였다.

• 공업화학
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• 제24권5호
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• pp.551-557
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• 2013

본 연구에서는 환경오염을 발생시키는 위험한 중금속 물질들인 카드뮴과 납의 검출 능력을 향상시키기 위해, 순수한 탄소나노튜브(p-CNT) 전극 및 티올화된 탄소나노튜브(t-CNT) 전극을 이용하여 카드뮴과 납 금속의 민감도를 평가하였다. 또한, 두 금속이 동시에 포함되어 있을 때의 상호작용 반응기작을 분석하였다. 이를 위해, 네모파 벗김전압전류법이 이용되었는데, 두 CNT 전극에서 모두 네모파 벗김전압전류법의 최적조건으로, 30 Hz의 주파수, -1.2 V vs. Ag/AgCl의 석출전위 및 300 s의 석출시간이 결정되었다. 민감도 측면에서 카드뮴과 납 모두 t-CNT 전극에서 p-CNT 전극보다 더 좋은 결과를 얻었다. 두 금속의 센서민감도를 각각 측정하였을 때, 카드뮴의 경우 p-CNT 및 t-CNT 전극에서 $3.1{\mu}A/{\mu}M$ 및 $4.6{\mu}A/{\mu}M$의 센서 민감도를 보였고, 납의 경우 p-CNT 및 t-CNT 전극에서 $6.5{\mu}A/{\mu}M$ 및 $9.9{\mu}A/{\mu}M$였다. p-CNT 전극에서 t-CNT 전극보다 센서민감도가 좋은 이유는, CNT에 티올기를 적용시키면서 금속이온의 반응속도가 증가되기 때문이다. 두 금속을 동시에 넣고 민감도를 측정할 경우, 전극에 관계없이 납의 센서민감도가 카드뮴의 센서 민감도보다 우수하였다. 납과 카드뮴 중 납의 센서 민감도가 우수한 이유는 납의 표준전극전위가 낮아 산화반응성이 우수하여 카드뮴보다 더 먼저 전극위에 석출되어, 벗김반응시에 표면에서 떨어져 나가기 쉽기 때문이다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2002년도 추계학술대회 논문집 Vol.15
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• pp.313-316
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• 2002

비철금속 습식 제련용 고효율 장수명의 양극을 개발하기 위해서 산소 과전압이 낮은 $MnO_{2}$를 촉매로 사용하여 반도체 산화물계의 산소선택성 전극을 제조하고 산화물 coating층의 미세구조와 전기화학적 특성을 분석하였다. PVDF : $MnO_{2}$의 함량비플 1 : 1 에서 1 : 40까지 정량적으로 변화시켰고， 용제의 점도에 지배적인 영향을 미치는 DMF의 함량을 각각의 고정된 PVDF : $MnO_{2}$의 함량비에서 변화시켜 용제를 제조하였으며 4% $HNO_{3}$ 용액에 세척된 Pb전극을 1.5 mm/sec 의 속도로 5회 dipping 하였다. PVDF : $MnO_{2}$ = 1 : 6인 경우 PVDF의 양이 증가하고 DMF의 양이 감소할수록 피막층이 두꺼워지고 PVDF : DMF = 4 : 96인 경우 pb 전극의 피막층이 얇기 때문에 박리현상이 일어났으며 이는 산화물 용제의 낮은 점도 때문인 것으로 판단된다. 또한 PVDF : DMF = 10 : 90의 경우는 5회 dipping 하여 약 $150{\mu}m$의 피막층을 형성하였다. PVDF : Mn02의 함량비가 1:1에서 1:6 까지는 DMF의 함량에 무관하게 전극 특성이 나타나지 않았지만 $MnO_{2}$의 양이 상대적으로 증가하면 cycle 이 증가하더라도 거의 일정한 전류 값을 갖고$MnO_2$와 PVDF의 비가 20:1 이상의 조성에서는 균일한 CV 특성을 나타냈다 이는 $MnO_{2}$가 효과적으로 촉매 작용을 한 것으로 판단되며 anodic polarization에 의한 산소 발생 과전압도 약 1.4V 정도로 감소되었다.

• 대한화학회지
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• 제37권8호
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• pp.702-710
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• 1993

이핵성 네자리 schiff base Co(II), Ni(II), Cu(II) alc Fe(II) 착물들을 촉매로 사용하여 몰리브데늄 전극과 유리질 탄소 전극에서 SOCl2의 전기화학적 환원반응을 조사하였다. 이들 전이금속(II) 착물들은 먼저 전극 표면에 흡착된 후 촉매로 작용하였으며, 각각의 전이금속(II) 착물들의 촉매 화합물은 SOCl$_2$ 를 환원시킬 수 있는 최적 조건의 농도를 나타냈다. SOCl$_2$의 환원반응에 대한 촉매 효과는 몰리브데늄 전극에서보다 유리질 탄소전극에서 더 크게 나타났고, 환원 전류는 최고 120% 정도 증가하였다. 주사속도 증가에 따른 SOCl$_2$의 환원 전류는 증가하였고 환원 전위는 음전위쪽으로 이동되었으며, SOCl$_2$의 환원과정은 확산지배적인 반응으로 진행되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.477-477
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• 2012

미생물 연료전지는 정부가 추진하고 있는 신성장 동력사업의 녹색성장 정책에 부합하는 환경융합 신기술로써 일상생활에서 배출되는 하 폐수와 같은 유기물질을 전자공여체로 이용하여 전기에너지를 생산 할 수 있다는 점에서 각광받고 있다. 미생물 연료전지는 산화전극부의 미생물이 공급된 유기물질 을 분해하여 전자와 수소이온을 생성시키며 이들은 산소가 존재하는 환원전극부로 이동하여 물로 환원 됨 으로써 전기를 생성한다. 전기 화학적 성능의 향상을 위해 미생물 연료전지에서는 환원전극부에 서의 산소와 전자 및 수소이온의 빠른 환원반응을 유도해 주는 Pt촉매를 이용한다. 하지만 고가의 Pt 촉매는 미생물 연료전지의 현장적용을 위한 규모확장 시 초기비용이 증가되는 문제점을 초래한다. 이에 미생물 연료전지의 대체촉매 개발에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 화학적 연료전지에 관한 논문에서 연료전지의 촉매로 산소 환원반응에 높은 성능을 보이는 Co-N/C 형태의 Cobalt poly-pyrrole carbon가 제시 되었다. 이는 가격적인 측면에서는 Pt촉매의 약1/10배 정도 수준이지만 셀 성능은 Pt촉매의 95%정도의 효율을 보인다는 측면에서 향후 Pt 대체촉매로 가능성을 보여주는 새로운 비금속 촉매물질이다. Cobalt poly-pyrrole carbon이 Pt-catalsyt 셀 전압 성능 대비 약 66 %의 효율을 보였고 내부저항과 최대전력 밀도에 있어서도 촉매를 사용하지 않은 경우와 비금속 촉매의 성능보다 높음을 알 수 있었다. 본 연구는 Pt-catalsyt를 대체할 수 있는 저가의 산소환원 촉매물질 발굴을 위해 미생물연료전지에서 사용된 전례가 없으며 현재 화학전지의 촉매로 널리 쓰이고 있는 Cobalt poly-pyrrole carbon의 산소환원 촉매로써의 이용가능성을 평가하기 위해 실시되었으며, 평가한 결과는 첫 번째로 Cobalt poly-pyrrole carbon을 사용한 경우가 촉매를 사용하지 않은 경우와 비금속 촉매보다 환원 전극부에서의 원활한 환원작용이 진행되고 있음을 추측할 수 있으며 Pt-catalyst와 비교하였을 때 성능 대비 저렴한 가격으로 가격 경쟁력에 있어서 우월하다고 판단되었고 두 번째로 전기화학적 성능평가 및 EIS를 이용한 환원전극부의 내부저항 평가를 실시한 결과 셀 전압에 있어서 가장 많은 도말량 ($2.0mg/cm^2$)이 높은 성능을 보이고 있음을 알 수 있었다.

• 대한화학회지
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• 제37권8호
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• pp.773-778
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• 1993

Tl$^+$이온 센서로서 크라운 에테르 B15C5와 DB18C6를 중성운반체로 한 PVC 액체막 이온 선택성 전극을 제작하였다. 막용매로는 DOA, NPPE 및 NPOE를 사용하였으며 친유성 염, KTClPB의 농도를 변화시킨 여러가지 조성의 막을 시험하였다. B15C5와 DB18C6 막 전극의 감응전위는 농도범위, 10$^{-1}$∼10$^{-5}$M에서 직선으로 나타났으며 최대 기울기는 전극에 따라서 40∼55 mV/decade였다. 선택계수는 분리용액법으로 결정하였으며 알카리금속 이온, 알칼리토금속 이온 및 일부 전이금속 이온에 대하여 좋은 선택성을 나타냈다. 제작된 액체막 전극은 Ph > 3 에서 안정한 감응전위를 보였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2008년도 제39회 하계학술대회
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• pp.1309-1310
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• 2008

최근 대형 FPD로 주목받고 있는 PDP는 높은 방전개시전압과 투명전극인 ITO를 사용함으로서 가격이 상승하는 문제점이 있다. 그래서 본 논문에서는 ITO전극 대신 금속(Ag) BUS전극을 사용해 저가격화를 이룰 수 있는 Fence전극구조에 Floating전극을 도입함으로서 방전개시전압을 낮추고 효율을 개선할 수 있는 새로운 Fence전극구조를 제안하였다. 실험은 reference와 제안된 구조로 구성되어 있는 4-inch AC PDP에 Test Panel을 직접 제작하여 firing voltage, discharge current, luminanace, luminous efficiency를 측정하여 비교하였다. 제안된 구조는 방전개시전압이 최대 20V감소하고 방전전류가 최대 17%감소하였고 효율면에서도 최대 13%의 상승을 보였다.

• 전자공학회논문지 IE
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• 제46권3호
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• pp.1-5
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• 2009

고전력, 고온에서 사용되는 소자에서 RuO2는 다른 전극 물질에 비해 많은 장점을 가지고 있으며, 특히 GaN를 이용하는 소자의 전극물질로서 매우 우수한 특성을 갖음을 확인할 수 있었다. RuO2을 이용한 GaN 소자의 제작은 새로운 전기화학 금속증착법을 통하여 금속배선을 형성하였으며, 과염소산(HClO4)용액을 수용액 사용하였다. RuO2의 두께는 인가전압과 시간에 의존하며, 두께를 조절함으로서 정류성 및 비정류성 소자의 전극으로의 사용 가능성을 확인할 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.85-85
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• 1999

Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3 (PMN-PT)는 높은 유전율로 인해 강유전체 메모리 소자의 응용을 위한 연구가 되고 있으며 또한 전왜(electrostrictive)성을 갖고 있어 이력현상을 갖지 않음으로 최근 들어 미세전기기계소자(MEMS)로의 연구가 활발히 되고 있다. 본 연구에서는 MEMS 소자로서의 응용을 위해 저응력 SiNx가 형성된 Si 기판위에 Pt 전극 혹은 산화물 전극 SrRuO3를 갖는 PMN-PT 박막 캐패시터를 제조하였다. 박막 하부의 구조는 금속전극의 경우 Pt/Ti/LTO/SiNx/Si이고 산화물전극은 SrRuO3/Ru/SiNx/Si의 구조를 갖는다. PMN-PT 박막은 alkoxide를 기반으로 회전 coating 방법을 사용하여 박막 하부층의 변화를 주어서 성장시켰다. PMN-PT 용액의 합성은 분말합성법에서 사용하는 columbite 방법을 응용하여 상대적으로 반응정도가 낮은 Mg를 Nb와 우선 반응하여 Mg-Nb solution을 얻고 Pb-acetate 용액과 합성하여 PMN을 제조한 후 PT를 반응시켜서 제조하였다. PMN-PT 박막에서 동일한 공정조건 하에서 박막 하부층의 구조에 따라서 PMN-PT 박막의 조성이 A2B2O6의 조성을 가지는 파이로클러어상이 형성되거나 또는 ABO3인 페로브스카이트상이 형성되는 것을 관찰하였다. 금속 전극인 Pt를 하부전극으로 사용한 경우는 혼재상이 형성되어 패로브스카이드 PMN-PT를 얻기 위해 seed layer로서 PbTiO3를 사용하였으며 이러한 seed layer 위에 형성된 PMN-PT를 형성하는 경우 rutile 구조인 RuO2 위에 성장시킨 PMN-PT는 파이로클로어와 페로브스카이트의 혼재상이 얻어졌으나 pseudo-perovskite 구조인 SrRuO3 박막 위에 형성된 PMN-PT 박막에서는 페로브스카이트가 주된 상으로 얻어졌다. 즉 하부층(전극 또는 seed layer)으로 perovskite 구조를 갖는 박막을 형성하게 되면 페로브스카이트를 갖는 PMN-PT 박막을 얻을 수 있었다. 전기적인 특성은 상부전극으로 Pt를 사용하여 HP 4194A로 측정을 하였다. PT seed layer를 포함한 PMN-PT 박막은 유전상수 1086과 유전손실 2.75%을 가졌다.