• Applied Chemistry for Engineering
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• v.33 no.1
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• pp.11-16
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• 2022

Metal-organic frameworks (MOFs) are porous materials with nano-sized pores. The degree of gas adsorption and pore size can be controlled according to types of metal ions and organic ligands. Many studies have been conducted on MOFs in the fields of gas storage and separation, and gas sensors. For rapid and quantitative gas adsorption/desorption analyses, it is necessary to form various MOF structures in uniform films on a sensor surface. In this review, some of representative direct methods for uniformly synthesizing MOFs such as MIL-53 (Al), ZIF-8, and Cu-BDC from anodized aluminum oxide, zinc oxide nanorods, and copper thin films, respectively on the surface of a microresonator are highlighted. In addition, the operation principle of quartz crystal microbalance and microcantilever, which are representative microresonators, and the interpretation of signals that change when gas is adsorbed to MOFs are covered. This is intended to enhance the understanding of gas adsorption/desorption analysis of MOFs using microresonators.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2011.10a
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• pp.30.2-30.2
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• 2011

나노 채널 구조는 반응 물질의 빠른 확산 경로를 제공하고, 넓은 반응 활성화 면적을 가지므로, 센서, 촉매, 전지 등의 다양한 기능성 전기 화학 소자용 고효율 전극 구조로서 관심을 받고 있다. 최근 양극 산화법을 이용하여, 자가 배열된 나노 채널 구조의 주석 산화물을 형성시키는 연구가 진행되고 있다. 그러나, 기재위에 도금된 주석 박막이 양극 산화에 의해 산화물로 변화하는 과정에서 내부 균열 및 표면 기공의 막힘 현상이 관찰되고, 기재 위 주석의 산화가 완료되는 시점에서는 기재의 산화 및 산소 발생에 의한 기계적 충격 등으로 인해 산화물이 기재로부터 탈리되는 문제가 발생하여, 그 응용 연구가 크게 제한되어 있는 실정이다. 본 연구에서는 다공성 주석 산화물 합성 시의 구조적 결함이 나타나는 이유에 대해 체계적으로 분석하고, 이를 바탕으로 결함이 없는 나노 채널 주석 산화물을 제조하는 방법을 제시하였다. 또한, 주석 산화물 박막을 기능성 전기화학 소자용 전극 활물질, 특히 리튬 전지용 음극재료로 사용하기 위한 효과적인 전극 제조 방법에 대해 논의하고, 그에 따라 제조된 전극의 충방전 용량, 사이클링 안정성 등을 제시하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.206-206
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• 2010

1차원 나노 소재 중 ZnO 나노선은 우수한 전기적, 광학적 특성으로 최근 센서, 디스플레이등 다양한 정보전자 소자에 활용 가능성이 높아지고 있다. 현재 보고된 ZnO 나노선 소자는 주로 단일선이나 랜덤 네트워크 형태로 제작되어 소자의 공정성, 재현성 및 균일성 확보가 매우 중요한 이슈가 된다. 본 연구에서는 화학기상증착법으로 성장한 ZnO 나노선을 슬라이딩 트랜스퍼 공정을 통하여 원하는 기판에 정렬된 형태로 전이하여 전계방출소자 (field effect transistor) 어레이를 제작하고 그 특성을 분석하였다. 또한, p-형으로 도핑된 Si 기판을 패터닝하여 정렬된 ZnO 나노선과 pn-정션 소자를 제작하여 정류특성과 electroluminescence 특성을 분석, 설명하였다.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 2004.05a
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• pp.143-143
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• 2004

탄소나노튜브는 고종횡비, 10nm이하의 매우 작은 직경, 높은 전기전도도 및 열전도도, 금속 및 반도체 특성 둥의 우수한 특성 때문에 많이 사용되고 있다. 최근에는 전기적 소자나 화학적, 기계적 센서 그리고 측정용 프로브로 사용될 목적으로 탄소 나노 튜브를 전극들 사이나 끝 단이 날카로운 탐침의 끝에 위치시키는 연구가 진행되고 있다. 탄소나노튜브를 끝 단이 날카로운 탐침의 끝에 위치시켜 CNT tip을 만드는 경우, 지금까지는 수동 조작(manipulation)에 의한 방법과, 화학기상증착법(Chemical Vapor Depsosition: CVD)에 의한 성장방법이 많이 사용되고 있다.(중략)

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2005.07a
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• pp.375-376
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• 2005

탄소나노튜브는 캔틸레버처럼 주어진 압력에 의해 elastic curve를 형성하게 되는데, 이러한 성질은 탄소나노튜브가 가지고 있는 young's modulus와 구조적인 형태에서 기인한다. 따라서 탄소나노튜브의 변위와 인가된 analyte의 농도에 따른 압력 사이의 관계를 이용해 가스센서로의 적용이 가능하다. 이 번 연구에서는 시뮬레이션을 통해 길이가 30nm 이고 반경이 1.5nm로 모델링 된 단일 벽 탄소나노튜브가 3000ppm와 1000ppm ethanol의 농도에 의해 형성된 elastic curve의 최대변위를 구하고, 농도와 단일 벽 탄소나노튜브의 elastic curve의 최대변위가 비례함을 보였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.62-62
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• 2010

근래 실리콘 나노선을 이용한 FET타입의 바이오 센서로의 응용 연구가 활발하다. 본 연구에서는 top-down 방식으로 제작한 실리콘 나노선의 전자수송 특성을 측정 분석하여 실리콘 나노선의 기하학적 변수에 따른 수송 변수를 추출하였다. 두께가 40 nm인 SOI wafer로부터 출발하여 일반적인 포토리소그라피와 건식식각 공정을 통하여 선폭이 100-300 nm 그리고 길이가 2-20 mm인 실리콘 나노선을 제작하고 resistance 및 transconductance를 측정하여 전하농도와 이동도의 선폭에 대한 의존도를 얻었다. 이를 바탕으로 bare surface, OH-activated surface, APTES-treated surface등 실리콘 표면상태에 따른 표면전하의 시간에 대한 진화과정을 모니터 할 수 있었으며, 또한 PBS 용액상태에서 pH를 변화시킴에 따른 전하수송 특성곡선의 변화를 연구하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.60-60
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• 2010

최근 사람의 피부나 내부 장기처럼 수축과 팽창이 일어나는 부위 등에 이식 가능한 소자 개발에 대한 연구가 많이 보고되었다. 현재 이런 stretchable electronics에 대한 연구는 channel material로서 실리콘이나 유기물, 그리고, 광학 리소그래피가 가능한 micro-electronics 에 국한되어 있다. 우리는 CVD 로 성장된 수십 나노미터의 직경을 갖는 $SnO_2$ 나노선을 슬라이딩 전이하여 실리콘 웨이퍼 상에서 소자화하고 이를 스트레칭이 가능한 PDMS 기판에 전이하여 stretchable nanowire device를 구현하였다. 해당 소자는 윗면과 아랫면 모두 폴리머로 덮여 있고 측정을 위한 전극이 따로 구성되어 있어 소자 특성의 열화가 최소화되게 제작되었으며, 수축과 팽창 시 받는 스트레인 또한 최소화하는 mechanical neutral structure를 갖게 제작되었다. 또한, 소자와 소자 혹은 소자와 전극간의 연결을 S자 형태로 구성하여 기판으로 사용된 PDMS를 수십 % 스트레칭하여도 소자의 전기적 특성이 유지되는 것을 확인하였다. 이처럼 스트레칭이 가능한 나노선 소자는 구김이나 잡아 늘여지게 되는 다양한 표면위에 간단하게는 논리회로뿐만 아니라 나노선의 장점을 이용한 다양한 센서 및 기능 소자로서 응용이 가능할 것으로 예상된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.274-274
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• 2010

최근 들어 나노선을 이용한 pn 접합 소자 연구 결과가 매우 활발하게 보고되고 있다. 그러나, 서로 다른 두 종류의 나노선으로 pn 접합 어레이 구조의 소자를 제작할 때, 나노선을 원하는 위치에 정렬하는 기술상의 어려움이 큰 걸림돌이 된다. 본 연구에서는 p-CNT와 n-$SnO_2$ 나노선을 이용한 pn 접합 어레이 구조를 제작할 수 있는 독창적인 공정기술을 제안한다. 먼저 $SiO_2$가 300 nm 성장된 Si 기판을 선택적으로 패터닝하여 BOE (6:1) 용액으로 $SiO_2$ 층을 80 nm 정도 선택적으로 에칭한 후, 선택적으로 에칭된 표면에 슬라이딩 장비를 이용하여 화학기상증착법(chemical vapor deposition: CVD)으로 성장된 n-$SnO_2$ 나노선을 전이시킨다. 그 다음 thermal tape를 이용하여 CVD 법으로 성장된 랜덤 네트워크 형태의 CNT를 $SnO_2$ 나노선이 전이된 기판 위에 전이 시킨다. 이때 성장된 CNT 필름 중 금속성 나노선을 통한 전하 이동을 감소시키기 위해, 촉매로 사용되는 페리틴의 농도를 낮춰서 전체적인 CNT의 농도를 줄이는 방법을 이용하였다. 따라서, 성장된 CNT 필름은 별도의 후처리 없이 p-형의 반도체성을 보였다. 제작된 pn-소자는 정류비가 ~103 인 정류특성을 보였으며, 254 nm 파장의 UV lamp를 조사하여 광전류가 발생하는 것을 확인하였다. 연구결과는 이종의 나노선 접합에 의한 다이오드 응용과 UV 센서응용 가능성을 보여준다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.31 no.6
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• pp.697-700
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• 2020

We report the synthesis and characterization of quartz nanocrystals (NCs). Quartz NCs were synthesized from the dissolution of amorphous silica nanoparticle precursors under the mild hydrothermal condition of ~250 ℃ and autogenic pressure. It was confirmed that the average size of the nanostructure with a highly crystalline phase of α-quartz can be tuned in a relatively narrow range from 407.5 to 826.2 nm with respect to the reaction time. α-Quartz NCs have potential uses for technological applications in optoelectronics, sensing, and rechargeable battery devices.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2006.11a
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• pp.21-21
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• 2006

21세기 정보통신 및 관련 소재의 연구방향은 새로운 기능성 확보, 극한적 제어성, 복합 및 융합이라는 경향으로 발전해 가고 있다. 반도체 기술 분야에서 현재의 공정적 한계를 극복하고 새로운 기능성을 부여하기 위해 나노 합성과 배열을 기본으로 하여 bottom-up 방식의 나노소자 구현이 큰 주목을 받고 있다. 나노선의 경우 나노 스케일의 dimension, 양자 제한 효과, 우수한 결정성, self-assembly, internal stress 등 기존 벌크형 소재에서 발견할 수 없는 새로운 기능성이 나타나고 있어 바이오, 에너지, 구조, 전자, 센서 등의 분야에서의 활용이 가능하다. 현재 국내외적으로 반도체 나노선으로 널리 연구되고 있는 재료는 ZnO, $SnO_2$, SiC 등이 중심이 되고 있다. 이중 ZnO 나 노선의 합성을 위해서는 thermal CVD, MOCVD, PLD, wet-chemical 등 다양한 방법이 사용되고 있다. 특히 MOCVD 방법에 의해 수직 정렬된 ZnO 나노막대를 성장할 수 있다. 이러한 나노막대는 MO 원료 및 산소 공급량을 적절히 제어함으로서 수직 배향 및 나노선의 구경 제어가 가능하며, 나노 막대의 크기 제어와 관련해서는 반응 관내의 DEZn 와 $O_2$의 양을 변화시켜 구조체의 크기를 수 십 ~ 수 백 나노미터의 크기로 제어할 수 있다. 본 연구는 이러한 ZnO 나노선의 성장과정에서 $210^{\circ}C$ 이하의 저온에서 성장한 ZnO 버퍼층을 이용해 나노구조의 형상을 제어하고자 하였다. 특히 ZnO 저온 버퍼층의 두께에 따라 나노막대의 직경변화, 수직배향성, 형상변화의 제어가 가능하였다. 나노막대의 특성 평가는 TEM, SEM, PL, XRD 등을 이용하여 구조적, 결정학적, 광학적 특성을 분석하였다.