• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.395-396
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• 2011

본 논문에서는 30% 내외의 평균반사율을 가지는 다결정 실리콘 태양전지의 입사광 손실을 최소화하여 광전변환효율 극대화를 구현하기 위해서 SF6/O2 혼합가스를 이용한 RIE 표면 texturing 공정을 수행하였다. 현재 다결정 실리콘 태양전지는 다양한 방향의 grain을 가지기 때문에 단결정 실리콘에 적용되는 습식 식각 방식이 다결정 실리콘 표면 texturing에 적절하지 않은 것으로 알려져 있다. 이를 개선하기 위해서 이방성 식각 특성을 가지는 다양한 texturing 방법이 시도되고 있다. 대표적으로 기계적인 방식의 V-grooving, 레이저 grooving, 플라즈마 건식식각을 이용한 texturing 및 산 용액을 이용한 texturing 등의 연구가 보고되고 있다. 그 중에서 플라즈마 건식식각 방식의 하나인 RIE를 이용한 표면 texturing 공정이 간단한 공정과 산업계 응용의 용이성 때문에 활발히 연구되어 왔다. 특히 Sandia group과 일본 Kyocera사의 연구 결과에서는 그 가능성을 입증하고 있다. 본 연구에서는 공정의 단순화와 안전한 공정을 위해서 SF6/O2 혼합 가스를 이용하여 마스크 패턴 공정없이 RIE texturing 공정을 수행하였으며, RIE-textured 다결정 실리콘에 대해서 태양전지를 제작하여 표면 texturing이 광전변환효율에 미치는 영향에 대해서 분석하였다. 그 결과 SF6/O2 혼합 가스를 이용한 RIE texturing은 다결정 실리콘 표면에 주로 needle 구조를 형성하는 것을 확인하였다. 각 texturing 조건별 반사율의 차이는 needle 구조의 조밀도와 관련되는 것을 알 수 있었으며, 동일 공정 parameter 상에서 식각 시간 1, 2, 3, 4, 5분 기준 시간에 따른 표면 구조 분석 결과 seed 가 형성되고 그에 따라서 needle 형태로 식각되는 과정을 관찰하였다. 반사율은 분당 약 4%씩 낮아져 5분 식각 후 14.45% 까지 낮아졌으며, 표면 구조에서 폭은 약 30 nm로 모두 일정하며, 길이가 약 20, 30, 50, 80, 100 nm으로 증가되었다. 이 결과로 보아 seed로부터 needle 구조가 심화되어가는 것을 알 수 있었다. 시간에 따른 RIE texturing 후 제작된 태양전지는 효율이 1분 식각 기준 15.92%에서 약 0.35% 씩 낮아져 5분 식각 후 14.4%로 낮아졌다. Voc 는 texturing 시간에 관계없이 일정하며 Isc가 점점 감소되는 것으로 확인되었다. EQE 결과도 이와 동일하게 RIE texturing 시간이 길어질수록 전체 파장 범위에서 일정하게 낮아지는 것이 관찰되었다. Electroluminescence(EL) 이미지 결과 texturing 시간이 길어진 태양전지일수록 점점 어두운 이미지가 나타나 5분 식각의 경우 가장 어두운 결과를 나타내었다. 이런 결과는 한 가지 이유보다는 복합적인 문제로 예상되는데 궁극적으로는 RIE 공정 후 표면에 쌓인 charged particle들이 trap 준위를 형성하여 효율 및 공정상에 영향을 미친 것으로 보이며, 특히 잔류 O기가 불균일한 산화막을 형성하는 것으로 예상된다. 또한 EL 분석 결과를 볼 때 RIE texturing 공정이 길어질수록 불안정한 pn-junction을 형성하는 것을 확인하였으며, emitter 층 형성 후 PSG (phosphorous silica glass) 공정에서 needle의 상부 구조가 무너지면서 면저항이 증가된 결과로 분석된다. PSG 제거 후 측정된 면저항의 경우 3분 texturing 샘플부터 면저항이 약 4${\Omega}/sq$ 정도 증가됨을 확인하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제22권4호
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• pp.47-56
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• 2015

본 논문에서는 HDI(High Density Interconnection) 기판의 코어로 사용될 수 있는 카본 CCL(Copper Claded Layer)의 열거동 및 신뢰성 특성을 실험과 CAE를 이용한 수치해석을 통해 평가하였다. 카본 CCL의 특성평가를 위해 기존 FR-4 코어와 heavy cu 코어와 비교하였다. 연구결과에 의하면 pitch계열 카본코어가 적용된 PCB의 휨강도가 가장 높고 온도에 따른 변형량이 가장 낮았다. 또한, HDI 신뢰성평가 기준의 TC(Thermal Cycling), LLTS(Liquid-to-Liquid Thermal Shock), Humidity 실험을 통해 카본코어가 적용된 PCB는 신뢰성이 확보되었음을 확인하였다. 카본 파이버에 의한 불균일한 비아홀의 표면형상 여부와 드릴비트 마모 가능성을 분석하였는데 비아홀의 표면은 균일하고, 드릴비트의 표면도 매끄러워 카본 CCL의 우수한 드릴가공성도 확인하였다.

• 한국자기학회지
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• 제18권2호
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• pp.79-83
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• 2008

본 논문에서는 초기 산화 피막의 형성이 전기화학적 방법을 이용한 다공성 알루미나 막 제작에 미치는 영향을 살펴보았다. 다공성 알루미나 막의 제작은 전해 연마된 알루미늄 포일을 사용하여 두 치체의 양극산화 과정을 통해 이루어졌으며 양극산화 시초기 산화 피막이 알루미나 막 표면의 기공구조형성에 미치는 영향을 알아보고자 일차 양극산화 전 1 V의 낮은 전압으로 약 10nm두께의 산화 피막을 형성하였다. 이후 옥살산 용액 안에서 40V의 전압으로 양극산화 과정을 수행한 결과 양극산화 반응은 매우 안정적이었으며 측정된 양극산화 전류 역시 일정하게 유지됨을 알 수 있었다. 이와 달리 초기 산화 피막이 형성되지 않았을 경우 양극산화 과정은 매우 불안정하였으며 양극산화 과정동안 전류가 계속적으로 증가함을 보였다. 이러한 결과를 통해 알루미늄 포일 표면에 초기 산화 피막을 형성함으로써 전기장의 불균일한 분포에 의해 발생하는 표면 손상을 방지하며 안정적인 양극산화 과정을 통해 다공성 알루미나 산화 막을 제작할 수 있음을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.153-153
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• 2011

유리나 폴리머를 기판으로 하는 TFT(Thin film transistor), solar cell에서는 낮은 공정 온도에서($200{\sim}500^{\circ}C$) amorphous semiconductor thin film을 poly-crystal semiconductor thin film으로 결정화 시키는 기술이 매우 중요하게 대두 되고 있다. Ge은 Si에 비해 높은 carrier mobility와 낮은 녹는점을 가지므로, 비 저항이 낮을 뿐만 아니라 더 낮은 온도에서 결정화 할 수 있다. 하지만 일반적으로 쓰이는 Ge의 결정화 방법은 비교적 높은 열처리 온도를 필요로 하거나, 결정화된 원소에 남아있는 metal이 불순물 역할을 한다는 문제점, 그리고 불균일한 결정크기를 만든다는 단점이 있었다. 그 중에서도 현재 가장 많이 쓰이고 있는 MIC, MILC는 metal과 a-Ge이 접촉되는 interface나, grain boundary diffusion에 의해 핵 생성이 일어나고, 결정이 성장하는 메커니즘을 가지고 있으므로 단순 증착과 열처리 만으로는 앞서 말한 단점을 극복하는데 한계를 가지고 있다. 이에 PIII&D 장비를 이용하면, 이온 주입된 원소들이 모재와 반응 할 수 있는 표면적이 커짐으로 핵 생성을 조절 할 수 있을 뿐만 아니라, 이온 주입 시 발생하는 self annealing effect로 결정 크기까지도 조절할 수 있다. 또한 이러한 모든 process가 한 진공 장비 내에서 이루어지므로 장비의 단순화와, 공정간 단계별로 발생하는 불순물과 표면산화를 막을 수 있으므로 절연체 위에 저항이 낮고, hall mobility가 높은 poly-crystalline Ge thin film을 만들 수 있다. 본 연구에서는, 주로 핵 생성과정에서 seed를 만드는 이온주입 조건과, 결정 성장이 일어나는 증착 조건에 따라서 Ge의 결정방향과 크기가 많은 차이를 보이는데, 이는 HR-XRD(High resolution X-ray Diffractometer)와 Raman spectroscopy를 이용하여 측정 하였으며, SEM과 AFM으로 결정의 크기와 표면 거칠기를 측정하였다. 또한 Hall effect measurement를 통해 poly-crystalline thin film 의 저항과 hall mobility를 측정하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.114-114
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• 2010

최근 고용량의 디커플링 캐패시터를 기판에 내장하여 고주파 발생의 원인인 배선길이와 실장 면적을 획기적으로 줄이는 임베디드 디커플링 캐패시터에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만 기존의 공정들은 높은 공정온도와 같은 공정상의 한계를 가지고 있어 상온 저 진공 분위기에서 세라믹 분말을 기판에 고속 분사시켜 기공과 균열이 거의 없는 치밀한 나노구조의 세라믹 제작이 가능한 후막코팅기술인 Aerosol Deposition Method (ADM)에 착목하였으며, 이 ADM을 박막공정으로 응용하여 $BaTiO_3$ 박막을 제작하고 고용량의 디커플링 캐패시터 제작을 실현하고자 한다. 하지만, Cu 기판 상에 성막 된 $0.5\;{\mu}m$이하의 $BaTiO_3$ 박막에서는 $BaTiO_3$ 분말 내에 존재하는 평균입자 보다 큰 입자와 응집분말로 인해 발생하는 pore, crater, not-fully-crushed particles와 같은 거시적인 결함들에서의 전류 통전과 울퉁불퉁한 $BaTiO_3$ 박막과 기판 사이의 계면에서의 전계의 집중에 의한 전류의 증가로 인하여 큰 누설전류 발생하는 문제에 봉착하였다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 제시된 효과적인 방법으로 Stainless steel 기판과 같이 표면경도가 높은 기판을 사용하는 것이며, 이를 통해 $0.2\;{\mu}m$의 두께까지 유전 $BaTiO_3$ 박막을 성막 할 수 있었으며, 치밀한 표면 미세구조와 줄어든 $BaTiO_3$ 박막과 기판 사이의 계면의 거칠기를 확인하였다. 하지만, $BaTiO_3$ 박막 내에 발생하는 누설전류의 근본원인을 확인하기 위해서는 누설전류에 대한 미시적인 접근이 더욱 요구된다. 이에 본 연구에서는 누설전류 발생원인의 미시적 접근을 위해 두께에 따른 $BaTiO_3$ 박막의 누설전류 전도기구에 대한 조사하였으며, 이를 통해 $BaTiO_3$ 박막내 발생하는 누설전류의 원인은 $BaTiO_3$막 내에서 donor로서 역할을 하는 oxygen vacancy와 불균일한 전계의 집중으로 인한 전자의 tunneling 현상임을 확인할 수 있었다. 또한, Nano-indenter와 Conductive atomic force microscopic를 이용한 정밀 측정을 통해 표면경도의 중요성을 재확인하였으며 $BaTiO_3$ 박막의 두께가 $0.2\;{\mu}m$이하로 더욱 얇아지게 되면 입자간 결합 문제 또한 ADM을 박막화 하는데 있어 중요한 요소임을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제42권2호
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• pp.257-261
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• 2022

건축물의 디자인 자유도 향상, 작업자 안전 향상, 비교적 쉬운 납기예측 등의 이점으로 건설 산업에 적용된 3D 프린팅 기술(Additive manufacturing, AM)은 각종 효과성의 검증과 산업적용이 진행되고 있다. 다만, 기존기술대비 낮은 성숙도로 인해, 건축AM기술의 전주기에 발생하는 새로운 문제들을 해소하기 위한 연구들이 진행 중이다. 본 논문에서는 이러한 문제점 중에서도 현장 환경에 건축물을 적층 시공하는 과정에서, 낮은 시공표면평탄이 적층 제조 형상물에 미치는 영향을 확인한다. 특히 레이저 스캐닝을 통한 3차원 재구성 및 정량 분석을 통해, 낮은 평탄도로 인한 불균일한 적층형상물을 분석하고, 이를 해소하기 위한 적층시공전략을 제안한다.

• 자원환경지질
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• 제54권6호
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• pp.671-687
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• 2021

이 연구에서는 서울 석촌동 고분군 연접적석총에서 출토된 기와의 물리적 및 광물학적 특성을 바탕으로 소성온도를 추정하고, 열변형 과정을 해석하였다. 석촌동 고분군에서는 다량의 기와가 출토되었는데, 일부 기와는 열에 의해 형태가 변하고 불균일한 소성상태를 나타냈다. 원형기와의 표면과 속심의 색조는 비교적 균일한 황갈색 계열로서 약 12% 이상의 높은 흡수율을 나타내며, 미정질 기질에 세립질 석영, 장석류, 운모, 각섬석 등을 포함한다. 또한 미세조직 관찰 결과, 느슨한 기질과 운모의 층상구조가 확인되어 900℃ 이하의 산화환경에서 제작되었을 것으로 추정된다. 반면 열에 변형된 기와는 주로 적갈색과 청회색의 불균일한 표면 색조를 보이며, 단면은 치밀한 적갈색 표면과 다공성의 자회색 내부기질이 함께 나타나는 샌드위치 구조를 나타낸다. 흡수율은 0.8~11%이며, 멀라이트, 헤르시나이트가 동정되어 소성온도가 1,000℃ 이상으로 추정된다. 일부 시료에서는 과소성에 의한 블로우팅 포어(bloating pore)가 관찰되었고, 1,200℃ 이상의 고온을 경험한 것으로 판단된다. 한편, 원형기와를 800~1,200℃ 사이에서 온도별로 재소성하여 물리적 및 광물학적 특성을 확인한 결과, 1,000℃ 부근에서 흡수율이 급격히 낮아지고 고온 광물이 생성되기 시작했다. 또한 점차 온도가 올라갈수록 기질이 부분 용융되고 재결정화되어 변형기와의 열변형 특성과 유사한 결과를 나타냈다. 따라서 석촌동 고분군 기와는 불균일한 소성상태와 1,000~1,200℃에 달하는 2차 고온을 경험하여 형태 변형, 광물 상전이 등의 열변형 특성이 발생하였고, 이는 백제시대 화장의례와 관계가 있는 것으로 생각된다.

• 공업화학
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• 제8권4호
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• pp.645-652
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• 1997

백금 회전전극을 이용하여 확산지배영역에서의 구리 착화합물의 환원에 대한 전기화학적 특성조사 및 이에 대한 속도인자들을 구하였다. 황산염 용액내에서 Cu(II)의 환원은 2전자, 1단계 반응이며, 염화물 용액내에서의 Cu(II)는 1전자, 2단계 반응으로 환원된다. 환원반응에서의 전달계수는 황산염 용액내에서 Cu(II)가 가장 작으며, 할로겐염 중에서 Cu(I)의 전달계수는 1에 가까운 값을 나타내었다. 염화물 용액안에서 구리이온의 환원에 대한 표준속도상수는 Cu(II)의 환원이 Cu(I)을 출발물질로 할 경우보다 100배 정도 빠른 값을 나타내었다. 그리고 확산계수는 $Cl^-$존재시의 Cu(II), $I^-$, $Br^-$, $Cl^-$존재시의 Cu(I) 및 $SO_4^{-2}$존재시의 Cu(II)의 순으로 증가하였으며, 각 용액 내에서의 구리이온의 반지름 및 확산에 대한 활성화 에너지도 위의 순서와 동일하게 감소하였다. 회전전극상의 구리전착의 경우 전착전위 및 농도에 따라 불균일한 전착표면을 형성하였으며, 이러한 전착표면의 불균일성은 UV/VIS로 분석이 가능하였다.

• 공업화학
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• 제33권6호
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• pp.636-645
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• 2022

이 연구에서는 은행껍질기반 활성탄으로 음이온성 염료인 메틸오렌지(MO)의 흡착 특성을 조사하였다. 이를 위해 은행껍질과 대표적인 화학활성화제인 수산화칼륨(KOH)을 이용하여 서로 다른 기공 특성을 지닌 다공성 활성탄(GS-1, GS-2, GS-4)을 제조하였다. 제조한 활성탄의 구조적 특성값과 KOH 혼합비율과의 상관관계는 질소 흡/탈착등온선으로 조사하였다. 활성탄에 대한 MO 흡착 평형 실험은 서로 다른 pH (pH 3~11) 및 온도(298~318 K) 조건에서 실시하였으며 그 결과를 Langmuir, Freundlich, Sips 및 온도 의존 Sips식으로 살펴보았다. 그리고 Langmuir 무차원 분리계수값으로 제조한 활성탄의 MO 흡착처리공정의 타당성을 조사하였다. 흡착에너지분포함수(AED)로 비교 분석한 활성탄에 대한 MO의 불균일 흡착 특성은 온도와 활성탄의 구조적 특성과 밀접한 관련이 있었다. 서로 다른 온도에서 수행한 회분식 흡착 속도 실험 결과는 외부물질전달, 입자 내 확산 및 활성사이트의 흡착을 고려한 균일표면확산모델(HSDM)로 만족스럽게 설명할 수 있었다. 또한 표면확산계수값을 Arrhenius 플롯으로 나타내어 구한 활성화에너지와 흡착에너지분포 함수값과의 상관관계를 살펴보았다. 그리고 Biot 수를 이용하여 제조한 활성탄에 대한 MO의 흡착 공정 메커니즘을 평가하였다.

• 대한소아치과학회지
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• 제43권3호
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• pp.275-283
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• 2016

본 연구는 복합레진의 연마방법에 따른 표면특성을 평가하기 위해, microhybrid 레진(Filtek$^{TM}$ Z250)과 nanofill 레진(Filtek$^{TM}$ Z350)을 연마 전, abrasive disk(Sof-lex) 연마 후, polishing brush(Occlubrush) 연마 후로 나누어 분석하였다. 그 결과 레진 표면조도는 연마 후 증가하였는데, 미세조도는 연마방법에 따른 차이가 없었으나 거시조도는 Occlubrush를 이용한 경우 현저하게 커졌다(p < 0.05). Sof-lex 연마의 경우 레진의 filler까지 연마되어 표면이 보다 균일한 형상을 보였으나 Occlubrush 연마시편은 기질층이 뜯겨져 나간 불균일한 형상을 보였다. 두 연마방법 간의 미세경도 유의차는 없었으며(p > 0.05), 연마 후 경도 값이 약 25% 상승하였다. 결론적으로, 복합레진의 표면경도 향상을 위하여 적합한 연마가 필요하며, Sof-lex를 이용한 연마가 더 우수한 것으로 사료된다.