• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.05a
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• pp.51.2-51.2
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• 2009

본 실험에서는 레이저 간섭 리소그래피를 이용한 2차원 나노 패턴을 형성하였고, 수열합성법을 이용하여 90 도에서 ZnO 나노 기둥을 ZnO/Si 기판 상에 제작 하였다. ZnO 버퍼층은 스퍼터를 이용하여 200도, Ar 분위기에서 증착 하였으며, 레이저 간섭 리소그래피를 이용하여 두 번의 노광을 통해 2차원 나노 패턴을 형성하였다. 먼저, 최적화된 포토레지스트를 ZnO/Si 기판 위에 도포하고, 2500rpm에서 30초간 스핀코팅 한 후, 첫번째 노광을 실시 하였고, ZnO/Si 기판을 회전시켜 첫번째 노광과 교차 시킨 다음 두 번째 노광을 통해 교차하는 부분만 현상되도록 하였다. 기판의 회전 및 기판과 입사 레이저 사이의 각도를 조절하여 제작된 나노 패턴의 종류는 square lattice, centered rectangular lattice, oblique lattice, hexagonal lattice, rectangular lattice, 5가지로, 2차원의 모든 격자를 제작 하였다. 저온 수열합성법에서는 Na citrate를 형상제어제 (surfactant ions)로 사용하여 ZnO 나노 기둥을 형성하였다. $NH_4OH$를 이용하여 용액의 pH를 조절하였고, Zn nitrate hexahydrate를 Zn의 원료 물질로 사용하였다. 2차원 나노 패턴의 3차원 형태는 Atomic force microscopy (AFM, Veeco instruments, USA)를 이용하여 접촉 모드에서 관찰하였고, ZnO 나노 구조는 주사 전자 현미경 (FE-SEM, Model: JSM-6701F, Tokyo, Japan) 를 통하여 분석 하였다. 나노 패턴의 AFM 분석 결과 ZnO/Si 기판상에 포토레지스트가 주기적인 배열을 가지는 것을 확인하였고, ZnO/Si 기판상에 포토레지스트가 완전히 현상된 부분이 일정한 배열을 가지는 것을 확인하였다. 포토레지스트가 현상되어 기판의 표면이 드러난 부분의 크기는 약 250nm로 측정되었다. ZnO 나노 구조의 FE-SEM 분석 결과, 각각의 나노 구조가 나노패턴 중 완전히 현상된 부분만을 통하여 성장되었다는 것을 확인하였고, 형상 제어제로 사용된 Na citrate의 첨가 여부에 따라 나노 구조의 모양이 변화되었다는 것을 알 수 있었다. Na citrate 가 첨가된 나노 기둥의 경우 약 500nm의 길이를 가지는 하나의 기둥 형태로 성장하였다는 것을 확인하였다.

• Korean Journal of Crystallography
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• v.17 no.1
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• pp.14-18
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• 2006

MOCVD 공정방법에 의해 수직정렬된 ZnO 나노선을 합성하고 공정조건 제어에 의해 합성되는 나노선의 물리적, 광학적 특성이 어떻게 변화하는지를 고찰하고자 하였다. 온도 및 산소분압제어 등의 공전변수 제어를 통하여 ZnO 나노 구조체는 나노선, 나노로드 뿐만 아니라 나노바늘 (nano-needle) 등 다양한 구조로 변화되었으며 그 직경 및 길이도 제어가 가능하였다. 전체적으로 양호한 특성의 wurzite 구조를 나타내었으며 기판에 수직인 방향으로 [0001] 방향으로 성장하였다. 광학특성에서는 나노선 직경이 작아질수록 주방출 피크의 천이현상이 관찰되었다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2011.07a
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• pp.1451-1452
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• 2011

ZnO 나노선을 수열합성법을 이용하여 합성 하였다. ZnO 나노선을 이용하여 고효울 소자 제작하기 위해 반듯이 필요한 조건인 밀도 조절을 위해 PDOT:PSS를 에어브로쉬를 이용하여 분사하여 Dot의 형태로 열처리 한후 나노선을 합성 하였고 SEM 이미지를 통하여 밀도가 조절된 것을 확인 하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2014.11a
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• pp.280-280
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• 2014

본 연구에서는 유체 플라즈마 공정 (Solution plasma process; SPP)이라고 불리우는 새로운 공정법을 이용하여 ZnO 나노입자를 합성하였고 그 입도와 분산성을 평가하였다. 이 방법으로 인해 합성된 ZnO 나노입자는 10~60 nm 범위의 입도를 가지며, 플라즈마 처리시간이 길어질수록 유체 내 ZnO 나노입자의 분산성이 향상되었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.11a
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• pp.392-392
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• 2008

나노크기의 반도체 물질은 표면적/부피 비와 그 크기에 의해 광학적, 전기적 특성이 크게 영향을 받는다. 나노크기의 반도체 재료 중 ZnO는 3.37eV의 넓은 에너지 밴드갭을 가지고 있으며, 60meV의 큰 엑시톤(exciton) 결합에너지의 특성을 가지고 있어 UV 영역의 소스로서 가장 활용도가 클것으로 예상된다. 1 차원 ZnO 나노구조는 청색과 자외선 발광소자 및 광전자 소자, 화학적 센서로 활용이 가능하다. whisker, nanowires, norods, nanonail, nanoring 등과 같은 ZnO 나노구조의 형태와 크기는 합성장비와 공정조건에 크게 영향을 받고 서로 다른 광 특성 결과를 나타낸다. ZnO 나노구조의 합성을 위해 다양한 금속 촉매를 이용한 기상-액상-고상(VLS)의 성장 메카니즘이 연구되었다. 그러나 이 방법은 촉매로 사용된 금속이 불순물로 작용하는 결점을 가지고 있다. 최근에는 기판위에 아무런 촉매도 사용하지 않은 ZnO 의 합성에 대해 많은 연구가 진행되고 있다. 그러나 촉매없이 합성된 나노구조의 형태와 성장방향은 초기단계에서 불규칙한 원자배열로 인해 합성상태의 제어 (방향, 형상 등)가 매우 어렵다. MOCVD 장비 금속 촉매를 이용하지 않고도 미량의 Zn 와 $O_2$ 량을 일정하게 조절함으로써 형상 및 방향성을 제어 할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 또한 본 연구에 사용된 MOCVD 장비의 경우 추가적인 케리어 가스 유입을 통해 나노막대의 aspect ratio 조절이 가능하다. 본 연구는 MOCVD 장비를 이용해 촉매를 사용하지 않고 1 차원 ZnO 나노막대를 합성하였고, 추가적 케리어 가스 유량을 변화시킴으로써 형태 변화 및 발광특성에 관한 영향을 연구하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2009.11a
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• pp.247-247
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• 2009

반도체 집적회로의 고질적화와 고성능화를 위한 기본소자의 미세화 및 단위공정의 개선이 필요하다. 이를 위해서 본 연구에서는 자기조립특성을 가지는 DNA분자를 형틀로 이용한 황화구리 나노선의 합성 및 배열기술을 연구하였다. DNA 나노구조물을 기반으로 다양한 형태의 나노구조물 형성이 가능하다는 장점과 반도체성 물질인 황화구리와의 결합 특성을 이용하여 나노선 및 나노소자를 제작하는 기술을 확보하였다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2011.05a
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• pp.35.2-35.2
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• 2011

나노와이어를 제작하는 많은 방법들 중에서 실리콘 기판을 무전해식각하여 실리콘 나노와이어를 제작하는 방법은 쉽고 간단하기 때문에 최근 많은 연구가 진행되고 있다. 무전해식각법을 이용한 실리콘 나노와이어 합성은 단결정 실리콘 나노와이어를 합성할 수 있고, p 또는 n형의 도핑 정도에 따라 원하는 전기적 특성의 기판을 선택하여 제작할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 하지만 n형으로 도핑된 기판으로 나노와이어를 제작하였을 경우 식각으로 인한 나노와이어 표면의 거칠기로 인하여, 실제로는 n형 반도체 특성을 나타내지 않는 문제점을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 무전해식각법으로 합성한 n형 나노와이어의 거칠기를 조절하고 filed-effect transistor (FET) 소자를 제작하여 나노와이어의 전기적 특성변화를 확인하였다. n형 나노와이어의 거칠기를 조절하기 위하여 열처리를 통해 표면을 산화시켰고, 열처리 시간에 따른 나노와이어 FET 소자를 제작하여 I-V 특성을 관찰하였다. 이때 절연막과 나노와이어 계면 사이의 결함을 최소화 하기 위하여 나노와이어를 poly-4-vinylphenol (PVP) 고분자 절연막에 부분 삽입시켰다. 나노와이어 표면의 거칠기는 high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM)을 통하여 확인하였으며, 전기적 특성은 Ion/Ioff ratio, 이동도, subthreshold swing, threshold voltage 값 등을 평가하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.404-404
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• 2012

저차원계 탄소 동소체는 특유의 구조에서 기인하는 우수한 물리적 성질로 인해 각광받고 있는 물질이다. 탄소원자가 육각형 격자 모양을 지닌 2차원계 물질인 그래핀(graphene)은 뛰어난 전기적, 물리적, 광학적 성질로 인해 전계효과 트랜지스터(field effect transistors), 투명전극(transparent electrodes), 에너지 저장체, 복합체, 화학/바이오 센서 등 다양한 분야에서 활용을 위한 연구가 진행되고 있다. 또한 그래핀이 튜브형태로 말려있는 1차원계 물질인 탄소나노튜브(carbon nanotube)의 전기적, 열적, 기계적 성질은 이를 전계방출 디스플레이(field emission display), 전도성 플라스틱, 가스 저장체, 슈퍼 커패시터 등에 적용가능하게 한다. 최근 2차원계 물질인 그래핀과 1차원계 물질인 탄소나노튜브의 장점을 극대화하기 위한 복합 나노 구조에 대한 다양한 연구가 진행되고 있는 추세이다[1-5]. 본 연구에서 그래핀-탄소나노튜브 혼성 구조의 제작은 다음과 같이 진행되었다. 우선 열 화학기상증착법(thermal chemical vapor deposition)을 이용하여 그래핀을 합성하였다. 합성된 그래핀은 메타크릴산메탈 수지(polymetylmethacrylate; PMMA)를 이용한 전사(transfer)방법을 이용하여 원하는 기판에 위치시키고, 직류 마그네트론 스퍼터링(DC magnetron sputtering)을 이용하여 탄소나노튜브의 합성을 위한 촉매층을 증착하였다. 이후 열 화학기상증착법을 이용하여 그래핀 위에 탄소나노튜브를 합성함으로써 그래핀-탄소나노튜브 혼성 구조를 제작하였다. 합성된 그래핀-탄소나노튜브의 구조적 특징은 주사 전자 현미경(scanning electron microscopy)을 통해 확인하였고, 촉매의 표면 형상 및 화학적 상태는 원자힘 현미경(atomic force microscopy)과 X선 광전자 분광법(X-ray photoelectron spectroscopy)을 통해 확인하였다. 또한 제작된 그래핀-탄소나노튜브의 전기적 특성 측정을 통해 나노전자소자로의 응용가능성을 조사하였다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.21 no.1
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• pp.41-47
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• 2012

Multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) incorporated polyacrylonitrile (PAN) and poly (methyl methacrylate) (PMMA) nanofibers were synthesized using electronspinning method. Effects of polymer concentration and applied voltage on the synthesis of PAN and PMMA nanofibers were systematically investigated. The structural characterization of PAN/MWCNTs and PMMA/MWCNTs composited nanofibers synthesized as a function of the MWCNTs concentration was performed by scanning electron microscopy and transmission electron microscopy. 5 wt% MWCNTs incorporated PAN and PMMA electrospun nanofiber exhibit best strength and stiffness.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.198-198
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• 2011

단분산 결정질 실리콘 나노입자 (<10 nm)는 양자점 효과로 인한 선택적 파장 흡수가 가능하므로 태양전지 분야에 응용 가능성이 크다. 특히 입경의 크기가 작아지면 부피대비 표면적이 넓어지기 때문에 태양빛 흡수 면적이 증가한다. 따라서 입자의 크기는 태양전지에서 효율을 결정하는 중요한 요소 중 하나이다. 이러한 이유에서 plasma arc synthesis, laser ablation, pyrolysis 그리고 PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 등이 실리콘 나노입자를 합성하는데 연구되어 왔으며, 특히 PECVD는 입자 생성과 동시에 균일한 증착이 이루어질 수 있기 때문에 태양전지 제작 시 공정 효율을 높일 수 있다. PECVD를 이용한 나노입자 합성에서 입경을 제어하는데 중요한 전구물질은 Ar과 SiH4가스이다. Ar 가스는 ICP (Inductively Coupled Plasma) 챔버 내부에 가해준 전력을 통해 가속됨으로써 분해되어 Ar plasma가 생성된다. 이는 공급되는 SiH4가스를 분해시켜 핵생성을 유도하고, 그 주위로 성장시킴으로써 실리콘 나노입자가 합성된다. 이때 중요한 변수 중 하나는 핵생성과 입자성장시간의 조절을 통한 입경제어 이다. 또한 공급되는 가스의 유량은 입자가 생성될 때 필요한 화학적 구성비를 결정하므로 입경에 중요한 요소가 된다. 마지막으로 공정압력은 챔버내부의 plasma 구성 요소들의 평균 자유 행로를 결정하여 SiH4가 분해되어 입자가 생성되는 속도와 양을 제어한다. PECVD를 이용한 실리콘 나노입자 형성의 주요 변수는 RF pulse, 가스(Ar, SiH4, H2)의 유량, Plasma power, 공정압력 등이 있다. 본 연구에서는 RF (Radio Frequency) PECVD방법을 이용하여 실리콘 나노입자를 만드는데 필요한 여러 변수들을 제어함으로써 이에 따른 입경분포 차이를 연구하였다. 또한 SEM (Scanning Electron Microscopy)과 SMPS (Scanning Mobility Particle Sizer)를 이용하여 각 변수에 따라 생성된 나노입자의 입경과 농도를 분석하였다. 이 중 plasma power에 따른 입경분포 측정 결과 600W에서 합성된 실리콘 나노입자가 상당히 단분산 된 형태로 나타남을 확인할 수 있었고 향후 다른 변수의 제어, 특히 DC bias 전압과 열을 가함으로써 나노입자의 결정성을 확인하는 추가 연구를 통해 태양전지 제작에 응용 할 수 있을 것으로 예상된다.