• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1997년도 제13회 학술발표회 논문개요집
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• pp.163-164
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• 1997

Indium thin oxide(ITO) 가 코팅된 유리위에 Ion beam spputtering depposition (IBSD)방법으로 다이아몬드상 카본(Diamond-like Carbon ; DLC)을 합성하여 전계방출 특성을 조사하였다. 박막의 합성은 이온 빔 전압을 1250 V, 전류를 20mA인 상태에스 합성 시간만을 조절하여 박막의 두계에 대한 변화를 주었다. 두께에 대한 전류-전압 특성은 두께가 약 750$\AA$인 경우 전기장이 10V/$\mu$m 일 때 $ extrm{cm}^2$당 1.3mA 정도의 전류를 방출하였으며 두께가 얇은 경우와 아주 두꺼운 경우에는 오히려 방출전류가 감소하는 경향을 보여 주었다.

• 한국진공학회지
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• 제12권1호
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• pp.1-6
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• 2003

50 kW급 출력의 전자빔을 발생시킬 수 있는 축선 방식 전자총 (axial electron beam gun)과 전원장치를 제작하였다. 전자총은 전자빔 발생장치와 전자빔 궤적제어장치로 이루어졌다. 전자빔 발생장치는 필라멘트와 음극(cathode), 양극(anode)으로 구성되었고 전자빔의 최대전류는 2A, 가속전압은 평균 25kV이다. 전자빔 궤적제어장치는 전자빔의 크기를 조절하는 초점 (focusing) 코일과 전자빔의 방향을 조절하는 편향(deflection) 코일 및 주사 (scanning) 코일로 구성되었다. 전자총과 별개로 진공용기 내부에 Helmholtz 코일을 설치하여 시료의 표면에 입사되는 전자빔의 입사각도를 최적화시켰다. 각 부분의 동작 특성을 측정한 결과와 제작된 전자총으로 고융점 원소인 지르코늄 (zirconium, Zr)과 가돌리늄(gadolinium, Gd) 금속을 증발시킨 결과를 정리하였다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제26권3호
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• pp.300-304
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• 2015

본 논문에서는 무선전력전송용 전 방향 빔 조향 직교 공진기를 제안하였다. 전 방향 빔 조향 직교 공진기는 2개의 루프를 수직으로 교차하여 이들의 연결 관계를 스위치로 제어하는 방식이다. 스위치의 연결 방식에 따라 루프에 흐르는 전류의 방향이 결정되고, 그에 따라 빔 조향 방향이 결정된다. 수직으로 교차한 공진기의 전류와 그에 따라 형성되는 자기장의 벡터 합의 원리를 이용하여 대각선 방향으로의 빔 조향을 실현하였다. 4개의 스위치 mode를 통해서 총 8개 방향으로 빔 조향이 가능하다. 적합한 스위치 mode를 사용하여 전 방향에 대한 전송 효율을 구하면 시뮬레이션과 측정 결과가 각각 56.3~60.0 %(편차 3.7 %), 41.2~48.7 %(편차 7.5 %)으로 비교적 전 방향에 대해 균일한 전송 효율을 얻을 수 있다.

• 한국통신학회논문지
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• 제16권8호
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• pp.719-731
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• 1991

본 논문은 일반형의 개통형전자총의 전자 빔 궤도를 비교적 신속 편리하게 해석할 수 있는 computer simulation의 한 방법을 소개하는 것으로써 전극의 구조와 인가전압등을 입력하면 빔 전류, cutoff 전압, 빔 직경 그리고 궤적도가 출력으로 얻어진다. 계산속도를 증가시키기 위해서 공간전위의 계산에는 전극공간을 여러개로 분할하고 요구되는 정도에 따라서 각기 다른 격자크기를 할당하였으며 유한차분법으로 계산하도록 하였다. 몇 가지의 model을 선정하여 본 방법으로 빔 궤적도를 simulation 시켰는데 그 결과는 전극의 집속기구를 명확하게 제시해줄 수 있었으며 본 방식으로 구해진 빔 전류, cutoff 전압, 빔 직경등은 실지의 측정실험에서 얻어진 결과와 실험오차 내의 정확도로써 잘 일치되었다. 이 방법을 적용하면 설계자로 하여금 실지로 전자관을 제작하지 않고서도 전극의 구조변화에 따른 영향을 정확히 파악 할 수 있는 까닭에 전자총의 설계나 개선작업에 유용하게 적용될 수가 있을 것이다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.402.2-402.2
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• 2014

과학과 기술이 발전할수록 나노크기를 넘어서 나노 크기미만의 관찰 분해능과 가공능력이 필수로 요구되어 측정장비와 가공장비의 연구 및 개발이 매우 중요하다. 현재는 주사전자현미경과 투과전자현미경의 발달로 나노크기 이하의 이미징 분해능에는 도달하였지만, 전자 입자의 가벼운 무게 때문에 가공측면에서는 한계를 가지고 있다. 또한 지난 수십 년간 정밀가공에 사용된 갈륨이온 LMIS(Liquid Metal Ion Source)기반의 집속이온빔 시스템은 수십 nm의 가공정밀도를 가지지만 10 nm 미만의 가공정밀도까지 구현하기에는 현재 기술적인 한계로 힘들다. 나노크기 이하의 이미징 분해능과 수 nm의 가공정밀도를 갖는 이온현미경이 최근에 상용화되어 판매되고 있는데, 이 이온 현미경에 사용되는 것이 가스장 이온원(GFIS:Gas Field Ionization Source)이다. 가스장 이온원은 작은 발산각, 작은 가상 이온원 크기 그리고 좁은 에너지 퍼짐의 특징을 가지며 이에 따라 구면수차 및 색수차에도 둔감한 특징을 가지고 있다. 또한 LMIS 는 갈륨이온이 시편속에 파고들어 시편의 물질 특성이 변화되는 문제가 있지만, GFIS에서는 주로 He, Ne 와 같은 불활성 기체를 주로 사용하므로 시편과 반응을 최소화 할 수 있는 장점도 있다. 위와 같은 특징을 갖는 이온빔을 GFIS 로 생성하고 이온현미경에 사용하기 위해서는 이온빔이 팁의 단원자 내지 수 개 정도의 원자에서 생성되도록 해야 한다. 본 연구에서는 GFIS 의 원리를 소개하고 장(전계)이온현미경(Field Ion Microscope)실험을 통하여 GFIS기반으로 생성된 이온빔의 형상을 보여준다. 또한 높은 각전류밀도 구현을 위하여 질소가스 에칭으로 텅스텐 팁 끝 단원자에서만 이온빔을 생성하고, 각전류 밀도 계산과 안정도 실험결과로 본 연구에서 개발한 이온원이 이온총으로서의 이온현미경 적용 가능성에 대해 보여준다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 1994년도 특별강연 및 추계학술발표 개요집
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• pp.107-110
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• 1994

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.263.1-263.1
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• 2013

탄소나노튜브(CNT)를 이용한 초소형 X선 튜브는 근접 암치료, 비파괴 X선 영상 장치, 휴대용 X선 분광계 등에서 X선 발생소스로 많이 연구되고 있다. 2극형 CNT 에미터의 경우 구조가 단순하여 초소형 X선 튜브에 쉽게 장착할 수 있지만 아노드의 전압과 전류가 연동되기 때문에 튜브의 조작성이 제한적이다. 3극형은 상대적으로 복잡한 구조이고, CNT에서 방출된 전자가 게이트 전극으로 흐르는 누설 전류 그리고 절연체와 충돌하여 차징을 발생시킬 수 있기 때문에 직경이 좁은 초소형 X선 튜브에 구현하기가 쉽지 않다. 하지만 초소형 X선 튜브를 다양한 X선 장치에 응용하기 위해서는 아노드 전압과 전류의 독립된 조작이 가능한 3극형 CNT 에미터가 반드시 구현되어야 한다. 본 발표에서는 전자빔의 아노드 집속을 강화하고 절연체에서의 차징을 줄이는 포커싱 기능의 게이트(FFG) 구조를 제안하였고. 이를 적용하여 초소형 X선 튜브들을 제작하고, 분석하였다. FFG 구조가 성공적으로 적용된 초소형 X선 튜브는 게이트 누설 전류 없이 뛰어난 전류 및 X선 방출 특성을 보였다. 이와는 달리, 몇몇 초소형 X선 튜브들에서는 게이트 누설 전류가 나타났고, 아노드 전압에 의한 게이트 전압 상승이 발생하여 불안정한 구동 특성을 보였다. 초소형 X선 튜브를 밀봉하지 않고 진공 챔버에서 실험한 결과, 유도된 게이트 전압은 상당한 시간이 흐르거나 진공챔버에 공기를 주입하고 다시 진공상태로 만들면 유도전압이 제거되는 것을 볼 수 있었다. 결론적으로 CNT에서 방출된 전자빔이 정상궤도를 벗어나 게이트 누설전류와 차징에 의한 게이트 유도전압을 발생시키면 초소형 X선 튜브가 불안정한 구동을 하고, 결국 튜브의 심각한 결함으로 나타나게 된다. 즉, 게이트 누설 전류와 유도된 게이트 전압은 3극형 CNT 에미터가 장착된 초소형 X선 튜브의 디자인과 제작에 있어서 성공 기준이 될 수 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2000년도 제18회 학술발표회 논문개요집
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• pp.179-179
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• 2000

음극의 크기에 따라 발생된 전자빔 전류가 도파관 영역에서 공간 전하 한계 전류를 초과할 경우 형성되는 가상 음극 (Virtual Cathode)을 이용한 축 방향으로의 고출력 마이크로파 발생 및 진단에 관한 연구를 수행하였다. 먼저 실험에 앞서 전산모사를 통해 결과를 예측하고 실험을 통해 확인하는 순으로 하였다. 전산 모사는 2-1/2차원 Partical-In-Cell(PIC) 코드인 "MAGIC"을 사용하여 축 방향으로 진행하는 새로운 개념의 가상 음극발진기를 모사하고, 정확한 경과를 얻기 위해 강렬한 상대론적 전자빔 발생 장치인 "천둥"( 최대 전압 600kV, 최대 전류 70KA, 60ns)을 사용하여 전산 모사에 넣어줄 전류값을 얻었다. 음극의 반지름이 2.5cm 일 때 전파되는 최대 출력이 약 800MW인 마이크로파가 발생되었고, 이때 출력변환 효율이 약 30%임을 전산모사를 통하여 알 수 있었다. 또한 전파하는 전기장의 축방향 성분(Ez)의 반지름 방향에 대한 분포 특성을 통하여 주된 전파 모드가 TM01와 그 상위모드의 조합으로 이루어졌음을 알았고 이때 기대되는 동작 진동수는 5~7 GHz임을 전산 모사 결과로부터 알 수 있었다. 실험을 통해서도 음극의 크기가 2.5cm 때, 최대 출력이 약 520MW인 마이크로파를 발생하였고, 이 때 출력 변환 효율은 약 8%이고, 방전 사진을 통해서 주된 동작 모드가 TM01와 그 상위모드의 조합으로 이루어졌음을 알았고, 이때 주된 출력 진동수는 5~6 GHz임을 알 수 있었다.는 5~6 GHz임을 알 수 있었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제17권4호
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• pp.145-150
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• 2007

다층간섭필터 제작을 위한 $SiO_2 & TiO_2$ 박막을 electron-beam을 이용하여 제작하였다. 이온빔 보조증착 장비를 이용한 경우, 아르곤 가스와 산소 가스의 비율에 따라 양극전류를 변화시키며 증착하였고, 전자빔만을 사용한 경우에는 $100{\sim}250^{\circ}C$까지 $50^{\circ}C$ 간격으로 온도를 조정하여 증착하였다 $SiO_2$ 박막의 경우 표면 거칠기는 $200^{\circ}C$와 양극전류 0.2A에서 가장 낮은 값을 보였으며, 굴절률은 이온빔 보조 장치를 사용한 박막이 전자빔만을 사용하여 증착한 박막보다 전체적으로 0.1 정도 낮았다. $TiO_2$의 경우 표면거칠기는 상온과 양극전류 0.2A에서 가장 낮으며, 굴절률은 이온빔 보조 증착장치를 사용한 박막이 전자빔만으로 증착한 경우보다 전체적으로 낮은 값을 나타내었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.449-449
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• 2013

최근 반도체 소자의 집적회로는 점점 복잡해지고 있는 반면, 소자의 크기는 작아지고 있으며 그로 인해 패드의 크기가 작아지고 패드사이의 간격 또한 협소해지고 있다. 따라서 웨이퍼 단계에서 제조된 집적회로의 불량여부를 판단하기위한 검사 장비인 프로브카드(Probe Card)의 높은 집적도가 요구되고 있다. 하지만 기존의 MEMS 공법으로 제작되는 프로브 빔은 복잡한 제조 공정과 높은 생산비용, 낮은 집적도의 문제점을 가지고 있다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 간단한 제조 공정과 낮은 생산비용, 높은 집적도를 가지는 프로브 빔을 개발하기 위하여 절연절단 방식으로 BeCu (Beryllium-Copper) 프로브 빔을 제작하였다. 낮은 소비 전력으로 우수한 프로브 빔 어레이를 제작하기 위해서 가장 고려해야할 대상은 프로브 빔의 재료와 구조(형상)이다. 절연전단 방식으로 프로브 빔을 형성할 때 요구되는 Fusing current는 프로브 빔의 구조(형상)에 크게 영향을 받는다. 낮은 Fusing current는 소비 전력을 줄여주고, 절연절단으로 형성되는 프로브 빔의 단면(끝)을 날카롭게 하여 프로브 빔과 집적회로의 패드 간의 접촉 저항을 감소시킨다. 프로브 빔의 제작은 BeCu 박판을 빔 형태로 식각하여 제작하였으며, 실리콘 비아 홀(Via hole) 구조의 기판위에 정렬하여 soldering 공정을 통해 실리콘 기판과 BeCu 박판을 접합시켰다. 접합된 프로브 빔의 끝부분을 들어 올린 상태로 전류를 인가하여 stress free 상태로 만들어 내부 응력을 제거하였으며, BeCu 박판에 fusing current를 인가하여 BeCu 박판 프레임으로부터 제거를 하였다. 제작된 프로브 빔의 길이는 1.7 mm, 폭은 $50{\mu}m$, 두께는 $15{\mu}m$, 절단부의 단면적은 1$50{\mu}m^2$로 제작되었다. 그리고 프로브 빔의 절단부의 길이는 $50{\mu}m$ 부터 $90{\mu}m$까지 $10{\mu}m$ 증가시켜 제작되었다. 이후에 절연절단 공정에 요구되는 Fusing current를 측정하였고, 절연절단 후의 절단면의 형상을 SEM (Scanning Electron Microscope)장비를 통하여 확인하였다. 절단부의 길이가 $50{\mu}m$일 때 5.98A의 fusing current를 얻었으며, 절연절단 후 절단부 상태 또한 가장 우수했다. 본 연구에서 제안된 프로브 빔 제작 방법은 프로브카드 및 테스트 소켓(Test socket) 생산에 응용이 가능하리라 기대한다.