• Applied Chemistry for Engineering
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• v.27 no.2
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• pp.205-209
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• 2016

The influence of titania nanorods with an average diameter of 10 nm and an average length of 30 nm on the electrohydrodynamic instability of block copolymer (polystyrene-b-poly(2-vinylpyridine)) thin film was investigated in this article. The presence of titania nanorods increased the dielectric constant of the film, which resulted in a systematic reduction in the wavelength of the surface instability. Cross-sectional transmission electron microscopy analysis indicated that the migration/aggregation of titania nanorods did not occur as a result of the applied electric field. This work can provide a simple route to the pattern formation using electrohydrodynamic instability with an aid of nanoparticles.

• Polymer(Korea)
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• v.36 no.3
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• pp.268-274
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• 2012

The silane coupling agent, 3-(trimethoxysilyl)propyl methacrylate (${\gamma}$-MPTS), was grafted on the surface of alumina nanoparticles. We used the surface modified nanoparticles in the hard coating layer for in-mold decoration (IMD) foils and evaluated the coating properties such as hardness and anti-abrasion property. The effects of electron beam (EB) irradiation on color layer and anchor layer of IMD foils were observed through the difference in color and the cross-cut tape test, respectively. Also, cure kinetics as studied quantitatively under various reaction temperatures by analysis of surface properties and Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy. From these results, we constructed database for the commercial exploitation of EB curing system.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.237-237
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• 2010

에너지소비와 엔진 부품의 마모문제를 해결하기 위해, soft-phase를 doping한 hard상의 coating에 대한 실험이 최근 중요한 연구 테마로서 진행 중이다. 특히 MoN-Cu coating은 미국 Argon 연구소의 Erdemer박사 등에 의해, 고온 및 상온 윤활성이 우수한 코팅층으로 보고된 이후 많은 연구가 진행되고 있다. 그러나 기존 연구는 Mo와 Cu의 원소타겟을 이용한 연구가 주력이 되었다. 높은 경도와 저온 고온에서의 낮은 나노 혼합물 코팅 종류는 일반적으로 Mo와 Cu와 같은 원소 합금을 이용한 다수 타겟을 이용한 공정에 의해 진행되어왔다. 이러한 복수의 타겟에 의해 증착 동안에는, 정확한 조성, 큰 크기의 시편들의 균일 증착을 조절하기가 쉽지 않다. 또한, 코팅층에 3번째 성분을 추가하기가 어렵다는 문제점이 있다. 본 연구에서는, 최상의 마찰계수와 표면경도를 보이는 MoN-Cu층을 형성시키기 위하여 합금으로 단일 타겟을 제조하였다. 이를 위한 최적 조성을 결정하기 위하여 Mo, Cu 단일 타겟을 이용한 Unbalanced Magnetron sputtering 법으로 다양한 Cu 함량의 MoN+Cu 합금을 제조하였으며, 이에 대한 경도 및 마찰계수 측정을 통해 최적의 Cu 함량을 결정하였다. 이러한 최적 조성의 Cu 타겟제조를 기계적 합금화와 Spark plasma sintering 기술을 이용하여 제작하였으며, 복수의 합금 타겟과 단일 합금 타겟으로 제조된 코팅층의 물성 비교를 통해 합금 타겟의 우수성 여부를 확인하고자 하였다. 증착된 두 조건의 물성을 비교 단일 타겟은 두가지 타겟으로 증착한 것보다 비슷한 조성에서 경도가 높았으며 경도가 비슷한 조성에서는 마찰계수가 낮았다. 또 입자는 10 at.% Cu 조성에 대해 단일타겟이 50nm 결정립을 갖는 반해 단일타겟은 측정이 불가능할 정도의 미세한 결정립을 가졌다. Erdemir의 연구 결과에 의하면, Cu 함량이 증가함에 따라 columnar 형태의 코팅층구조가 나노 구조로 변한다고 하였는데, 본 연구에서 복수의 원소 타겟에서는 확인이 안되었으며, 단일 합금 타겟에서 완벽한 featurless 형태의 코팅층 구조와 우수한 조도의 박막층을 얻을 수 있었다. 이렇게 제조된 다양한 코팅층에 대한 마찰계수 측정이 진행중이다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.168.2-168.2
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• 2017

발열체는 전기 에너지를 열 에너지로 변환시키는 전기 저항체인데, Ni-Cr계 합금이 발열 가능 온도가 범위가 크고 열 효율 및 내 산화성, 내 부식성이 우수하여 발열체로 많이 사용되고 있다. 그리고 기존의 선형 발열체의 효율성을 개선한 면상 발열체가 개발되었고, 최근 나노 기술의 발달로 나노크기의 ITO(Indium Tin Oxide) 입자나 탄소나노튜브가 코팅된 형태의 투명 면상 발열체가 개발되어 주목을 받고 있다. 투명 면상 발열체는 발열체의 형태를 거시적으로 확인할 수 없기 때문에 자동차의 전면 유리 히터 및 건축용 기능성 창호 등의 심미적 효과를 요구하는 제품에 사용될 수 있다. 본 연구에서는 PVP(Poly vinyl Pirrolidone)을 이용하여 Ni-Cr Nanofiber 제조를 위한 효율적인 전기 방사 조건을 도출한다. PVP 질량에 따라서 Ethanol과 Methanol, 물을 이용하여 viscosity와 ion conduciviy를 조절하였고, 전기방사 조건으로 bead를 최소화 하는 나노섬유를 얻었다. 이어서 Ni-Cr/PVP 용액은 Metal Precursor wt.% 조절 및 방사조건으로 100~300nm의 직경을 가진 나노 섬유를 얻을 수 있었다. 산화/환원 열처리 후 PVP와 Oxide가 제거된 Ni-Cr nanofiber를 합성하였다. Nanofiber 형상은 FE-SEM으로 측정하였으며, XRD, FT-IR 분석을 통해 제작된 나노 섬유의 구조적 특성을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.270-270
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• 2010

결정질 실리콘 태양전지는 표면반사에 의한 광 에너지 손실을 최소화 시키고자 식각을 통한 표면 조직화(texturing)가 이루어진다. 단결정 실리콘 웨이퍼의 경우 알칼리 용액(alkali solution)을 사용하여 이방성 식각(anisotropic etching)을 함으로써 표면에 피라미드를 형성하고 광 포획(light trapping) 효과에 의해 반사율을 줄이게 된다. 그러나 피라미드 형성을 통한 반사율 감소에는 한계를 가지고 있다. Metal assisted etching을 기반으로 한 새로운 형태의 텍스쳐링인 nano texturing은 피라미드가 이루어진 표면에 수많은 nm사이즈의 구조를 형성시킴으로써 표면에서의 반사율을 현저히 감소시킨다. 먼저 $AgNO_3$용액으로 웨이퍼 표면에 Ag입자를 코팅한 후, 그 웨이퍼를 다시 $HF/H_2O_2$ 용액으로 일정시간 동안 식각을 거치게 된다. 그로 인해 표면에는 수 nm 사이즈의 구조물들이 피라미드 위에 생성되고, $AgNO_3$의 농도 및 식각 시간에 따라 그 구조물의 크기 및 굵기가 달라진다. 결과적으로 평균 10%이상의 반사율을 보이던 기존 텍스쳐링 웨이퍼에서 3%이하의 낮은 반사율을 얻을 수 있었다. 또한 이런 nano texturing을 n-emitter 형성 공정 등에 따른 영향과 carrer lifetime에 대하여 연구하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.303-303
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• 2013

표면에 부착된 나노/마이크로 입자는 다양한 분야에서 오염물질로 작용한다. 특히 형상이 미세하고 공정 단계가 복잡한 반도체 및 디스플레이 등의 전자 소자 공정에서 미치는 영향이 크다. 따라서 입자상 오염물질의 제거에 관하여 상용화된 습식 세정 방법이 다양하게 존재하지만 표면 손상, 화학 반응, 부산물, 세정 효율 등 여러 가지 문제점이 있어 새로운 세정 방법이 요구된다. 이에 건식 세정 방법, 그 중에서도 입자의 충돌을 통해 제거하는 방법인 에어로졸 세정, 필렛 세정 등이 개발되었으나 마이크로 크기로 생성되는 입자로 인하여 형상의 손상이 크다. 따라서 본 연구에서는 나노 단위로 기체/고체 혼합물만 생성하여 세정하는 가스 클러스터 세정 방법을 이용하여 이러한 문제점을 해결하고자 하였다. 클러스터 세정 장비를 이용한 표면 처리는 충돌에 의한 제거에 기반한다. 따라서 생성 및 가속되는 클러스터로부터 대상으로 전달되는 운동량의 정도가 세정 특성에 영향을 미치며 이는 생성되는 클러스터의 크기에 종속적이다. 생성 클러스터의 크기 분포는 분사 거리, 유량, 분사 각도, 노즐 냉각 온도 등의 변수에 관한 함수이다. 따라서 본 연구에서는 $CO_2$ 클러스터를 이용한 세정 특성을 정의 및 제어하기 위하여 생성되는 클러스터 특성에 관하여 이론적, 수치 해석적, 실험적 연구를 수행하였다. 먼저, $CO_2$의 물리적 특성 및 이를 이용한 특정 크기 오염 물질을 제거하는데 요구되는 임계 클러스터 크기 계산을 이론적으로 구하였다. 이는 오염물질의 부착력과 클러스터의 운동량 전달에 의한 제거력의 비교를 통해 이루어졌다. 두 번째로 클러스터 크기분포를 수치 해석적으로 예측하기 위하여 각 조건에 대하여 유동해석을 수행하고 이를 통해 구해진 노즐 내 기체의 냉각 속도를 GDE (General Dynamic Equation) 계산에 대입하여 구하였다. 마지막으로 PBMS(Particle Beam Mass Spectrometer)를 이용하여 실험적으로 클러스터 크기분포를 각 조건에 대하여 구할 수 있었다. 또한 크기 분포 경향에 대한 간접적 확인을 위하여 포토레지스트가 코팅된 웨이퍼에 클러스터의 충격으로 생성된 크레이터 크기의 경향을 분석하였다. 이와 같은 방법에 의하여 생성되는 클러스터는 노즐의 유량 증가, 온도 상승에 각각 비례하여 작아지는 것을 확인할 수 있었다.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.19 no.6
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• pp.305-310
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• 2009

$TiO_2$ thin films consisting of positively charged poly (diallyldimethylammonium chloride) (PDDA) and negatively charged titanium (IV) bis (ammonium lactato) dihydroxide (TALH) were successfully fabricated on a poly (methyl methacrylate) (PMMA) by layer-by-layer (LBL) self-assembly method. By the measurement of quartz crystal microbalance (QCM), it was found that as the solution pH of TALH decreased, the deposition volume of TALH increased and the thickness of (PDDA/TALH) thin film coated on the surface of PMMA particles increased. The PMMA particles coated with the coating sequence of (PDDA/TALH)n showed the variation of color changes as a function of the number of bilayer. The number of bilayer (n) of (PDDA/TALH) thin films was 10 and 20, the values of $a^*$ and $b^*$ decreased from those of PMMA particles without coating films and the color changes was shifted to green and blue direction in the $a^*$, $b^*$ chromaticity diagram. And then, the number of n increased to 30 and 40, the values of $a^*$ and $b^*$ increased and the color changes was shifted to red and yellow direction, respectively. Finally the PMMA particles coated with $(PDDA/TALH)_{50}$ thin film showed a little same value of $a^*$ and $b^*$ with the PMMA particles without (PDDA/TALH) thin film.

• Journal of the Mineralogical Society of Korea
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• v.28 no.2
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• pp.95-108
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• 2015

Nano-sized iron colloids are formed as acid mine drainage is exposed to surface environments and is introduced into surrounding water bodies. These iron nanomaterials invoke aesthetic contamination as well as adverse effects on aqueous ecosystems. In order to control them, the characteristics of their behaviour should be understood first, but the cumulative research outputs up to now are much less than the expected. Using zero-valent iron (ZVI) and magnetite, this study aims to investigate the behaviour of iron nanomaterials according to the change in the composition and pH of background electrolyte and the concentration of natural organic matter (NOM). The size and surface zeta potential of iron nanomaterials were measured using dynamic light scattering. Characteristic behaviour, such as aggregation and dispersion was compared each other based on the DLVO (Derjaguin, Landau, Verwey, and Overbeek) theory. Whereas iron nanomaterials showed a strong tendency of aggregation at the pH near point of zero charge (PZC) due to electrostatic attraction between particles, their dispersions became dominant at the pH which was higher or lower than PZC. In addition, the behaviour of iron nanomaterials was likely to be more significantly influenced by cations than anions in the electrolyte solutions. Particularly, it was observed that divalent cation influenced more effectively than monovalent cation in electrostatic attraction and repulsion between particles. It was also confirmed that the NOM enhanced the dispersion nanomaterials with increasing the negative charge of nanomaterials by coating on their surface. Under identical conditions, ZVI aggregated more easily than magnetite, and which would be attributed to the lower stability and larger reactivity of ZVI.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.40 no.12
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• pp.1197-1201
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• 2003

Thin film on SiO$_2$ glass was synthesized by a dip-coating method from the ZrO$_2$ sol which had dispersed nanosize Au particle under ambient atmosphere. After heat treatment of the prepared thin film, the characteristics were investigated by X-ray diffraction, UV-VIS spectrometer, Atomic Force Microscopy (AFM), Scanning Electron Microscopy (SEM) and Transmission Electron Microscopy (TEM). It was found that ZrO$_2$ thin film with 100 nm thickness was crystallized to tetragonal phase at 50$0^{\circ}C$. The size of dispersed Au particle was 15∼40nm and the film had a smooth surface with a roughness of 0.84 nm. The film showed nonlinearity characteristics with absorption peaks at 630∼670nm visible region because of the plasma resonance of Au metallic particles.

• Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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• v.32 no.4
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• pp.393-400
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• 2012

In recent years, nano-structured thin film systems are often applied in industries such as MEMS/NEMS device, optical coating, semiconductor or like this. Thin films are used for many and varied purpose to provide resistance to abrasion, erosion, corrosion, or high temperature oxidation and also to provide special magnetic or dielectric properties. Quite a number of articles to evaluate the characterization of thin film structure such as film density, film grain size, film elastic properties, and film/substrate interface condition were reported. Among them, the evaluation of film adhesive to substrate has been of great interest. In this study, we fabricated the polymeric thin film system with different adhesive conditions to evaluate the adhesive condition of the thin film. The nano-structured thin film system was fabricated by spin coating method. And then V(z) curve technique was applied to evaluate adhesive condition of the interface by measuring the surface acoustic wave(SAW) velocity by scanning acoustic microscope(SAM). Furthermore, a nano-scratch technique was applied to the systems to obtain correlations between the velocity of the SAW propagating within the system including the interface and the shear adhesive force. The results show a good correlation between the SAW velocities measured by acoustic spectroscope and the critical load measured by the nano-scratch test. Consequently, V(z) curve method showed potentials for characterizing the adhesive conditions at the interface by acoustic microscope.