분자동역학 전산모사를 통하여 에폭시에 다양한 반경의 구형 실리콘 카바이드를 삽입한 나노복합재를 모델링하고, 이들의 기계적 물성과 열적 물성 해석을 다양한 온도조건 하에서 수행하였다. 전산모사 결과 동일한 체적분율 하에서 나노복합재는 입자의 크기가 작아질수록 탄성계수와 전단계수가 상승하는 동시에 선팽창계수는 감소하는 입자의 크기효과를 보였다. 또한 온도 상승에 따른 기계적 물성의 하락이 잘 관찰되었다. 본 연구에서는 이러한 분자동역학 해석 결과를 바탕으로 다양한 온도조건 하에서의 입자의 크기효과를 고려한 멀티스케일 3상 모델을 제시하였다. 유리상 조건 범위에서 온도 변화에 따른 나노복합재 계면의 열응력텐서와 열변형률텐서의 정보를 통해 복합재 내에서 계면이 차지하는 부피비를 온도에 대한 함수로 고려하고, 이를 멀티스케일 모델에 반영함으로써 다양한 온도조건에 대한 나노복합재 열탄성 물성의 예측해를 제시하였다. 본 연구에서 제시한 모델에서 계산된 3상 복합재의 물성은 분자동역학 전산모사의 결과에서 나타나는 나노입자의 크기효과를 잘 반영하였다.
The microstructure and bond strength were investigated on the SiC/SiC and SiC/mild steel joints brazed by Ag-5at%Ti alloy. Ag-5at%Ti-2at%Fe and -5at%Fe brazing alloys were also used to see the effects of Fe addition on the bond strength of SiC/SiC brazed joints. Brazing temperature and brazing gap were selected and examined as brazing variables. The microstructure of SiC/SiC brazed joints was affected by Fe addition to the Ag-5at%Ti alloy, but the bond strength was not. Increasing brazing temperature also changed the microstructure of $Ti_5Si_3$ reaction layer and brazing alloy matrix of the SiC/SiC and SiC/mild steel joints, but not the bond strength. Brazing gap had a great effects on the bond strength. Decreasing brazing gap from 0.2 mm to 0.1 mm in SiC/SiC brazing increased the bond strength from 187 MPa to 263 MPa and, in SiC/mild steel brazing, from 189 MPa to 212 MPa. It was concluded that the most important parameter on the bond strength in SiC/SiC and SiC/mild steel brazing was the relative ratio between brazing gap and specimen size.
In this paper, the efficiency improvement of the heterojunction with intrinsic thin layer (HIT) solar cells is obtained by optimization process of p-type a-SiC:H as emitter. The optoelectronic of p-type a-SiC:H layers including the optical band-gap and conductivity under the methane gas content variation is conducted in detail. A significant increase in the Jsc by $1mA/cm^2$ and Voc by 30 mV are attributed to enhanced photon-absorption due to broader band-gap of p-a-SiC:H and reduced band-offsets at p-side interface, respectively of HIT solar cells.
고체 및 액체 로켓 추진 기관 내열부품으로 사용하기 위하여 C/SiC 복합 재료를 LSI(Liquid Silicon Infiltration) 공법으로 개발하였다. 조성비에 따른 내열 특성은 아크 플라즈마, 초음속 토치 시험으로 평가하였으며 $H_2O$ 및 $CO_2$ 산화에 의한 유효 삭마식을 제시하였다. 연소시험을 통하여 고체 및 액체 추진기관용 노즐목 삽입재, 확대부 내열재 및 연소실 내열부품 등 다양한 형상으로 제작이 가능함을 확인하였으며 높은 내삭마 성능과 열구조 성능이 입증되었다.
A dense nanostructured MoSi$_{2}$-SiC composite was synthesized by a pulsed current activated combustion synthesis method within 2 min of one step from mechanically activated powders of Mo$_{2}$C and Si. Simultaneous combustion synthesis and consolidation were accomplished under the combined effects of a pulsed current and mechanical pressure. Highly dense MoSi$_{2}$-SiC with a relative density of up to 98% was produced under simultaneous application of an 80 MPa pressure and pulsed current. The average grain size and mechanical properties of the composite were investigated.
실리콘카바이드(SiC)는 높은융점과 내마모성 및 열전도 특성으로 산업적으로 널리 활용되고 있다. 특히 고순도 SiC는 고효율 전력 변환용 SiC 반도체 및 LED 공정에 적용되는 미래소재로 각광받고 있다. 본 연구에서는 고순도 SiC를 합성하기 위한 원료인 고순도 카본(C)을 유도 열플라즈마(RF Inductively thermal plasma)를 이용하여 합성하였으며, 출발원료로서 탄화수소계 액상물질인 도데칸이 사용되었다. 유도 열플라즈마 합성된 고순도 카본은 반응관과 필터에서 포집되며, 필터에서 포집된 카본 분말은 반응관에서 포집된 카본 분말보다 작은 입도(10~20 nm)와 낮은 결정성을 갖는 것으로 확인하였다. 반응관과 필터부에서 포집된 카본 분말의 순도는 각각 99.9997 %(5N7)와 99.9993 %(5N3)로 측정되었으며, 카본 분말에서 검출되는 불순물은 열플라즈마 합성장비에서 기인한 것으로 확인되었다.
Recently, aspheric glass lens molding core is fabricated with tungsten carbide(WC). If molding core is fabricated with silicon carbide(SiC), SiC coating process, which must be carried out before the Diamond-Like Carbon(DLC) coating can be eliminated and thus, manufacturing time and cost can be reduced. Diamond Like Carbon(DLC) is being researched in various fields because of its high hardness, high elasticity, high durability, and chemical stability and is used extensively in several industrial fields. Especially, the DLC coating of the molding core surface used in the fabrication of a glass lens is an important technical field, which affects the improvement of the demolding performance between the lens and molding core during the molding process and the molding core lifetime. Because SiC is a material of high hardness and high brittleness, it can crack or chip during grinding. It is, however, widely used in many fields because of its superior mechanical properties. In this paper, the grinding condition for silicon carbide(SiC) was developed under the grinding condition of tungsten carbide. A silicon carbide molding core was fabricated under this grinding condition. The measurement results of the SiC molding core were as follows: PV of 0.155 ${\mu}m$(apheric surface) and 0.094 ${\mu}m$(plane surface), Ra of 5.3 nm(aspheric surface) and 5.5 nm(plane surface).
The microstructure and bond strength are examined on the SiC/SiC and SiC/mild steel joints brazed by the Ag-Ti based alloys with different Ti contents. In the SiC/SiC brazed joints, the thickness of the reaction layers at the bond interface and the Ti particles in the brazing alloy matrices increase with Ti contents. When Ti is added up to 9 at% in the brazing alloy. $Ti_3SiC_2$ phase in addition to TiC and $Ti_5Si_3$ phase is newly created at the bond interface and TiAg phase is produced from peritectic reaction in the brazing alloy matrix. In the SiC/mild steel joints brazed with different Ti contents, the microstructure at the bond interface and in the brazing alloy matrix near SiC varies similarly to the case of SiC/SiC brazed joints. But, in the brazing alloy matrix near the mild steel, Fe-Ti intermetallic compounds are produced and increased with Ti contents. The bond strengths of the SiC/SiC and SiC/mild steel brazed joints are independent on Ti contents in the brazing alloy. There are no large differences of the bond strength between SiC/SiC and SiC/mild steel brazed joints. In the SiC/mild steel brazed joints, Fe dissolved from the mild steel does not affect on the bond strength of the joints. Thermal contraction of the mild steel has nearly no effects on the bond strength due to the wide brazing gap of specimens used in the four-point bend test. The brazed joints has the average bond strength of about 200 MPa independently on Ti contents, Fe dissolution and joint type. Fracture in four-point bend test initiates at the interface between SiC and TiC reaction layer and propagates through SiC bulk. The adhesive strength between SiC and TiC reaction layer seems to mainly control the bond strength of the brazed joints.
응고 및 마모거동을 연구하기 위하여 Cr, V, Mo 및 W의 조성이 다른 3종류의 백주철을 주조하였다. 고주파유도용해로에서 장입시켜 1873K까지 승온시켜 장입원료들을 모두 용해시킨 후 1823K에서 Y블럭주형에 주입하였다. 얻어진 3종류의 백주철조성은 다음과 같다: Fe-3%C-10%Cr-5%Mo-5%W(합금1), Fe-3%C-10%V-5%Mo-5%W(합금2) 및 Fe-3%C-17%Cr-3%V(합금 3)응고과정을 추적하기 위하여 각 시편으로부터 50g을 채취한 후 알루미나도가니에 넣고 실리콘카바이드로를 사용하여 1723K의 알콘분위기하에서 재용해를 시켰다. 용금을 10K/분의 속도로 냉각시키면서 열분석을 행하였으며 도중 몇 차례 소입 실험을 병행하였다.합금1의 경우 초정오스테나이트, (오스테나이트+$M_7C_3$)공정, (오스테나이트+$M_6C$)공정, 합금2의 경우 초정 MC, 초정오스테나이트, (오스테나이트+MC)공정 , (오스테나이트+$M_2C$)공정, 합금3의 경우 초정 $M7C_3$와 (오스테나이트+$M_7C_3$)공정으로 구성되어 있었다. 주방상태, 균질화열처러상태, 공냉상태, 템퍼링상태에서 내마모시험을 행하였다. 먼저 주방상태시 편을 진공분위기하에서 1223K에서 5시간동안 균질화열처리를 행한후 로냉을 시켰다. 다시 이 시편을 1323K에서 2시간 유지후 강제공냉을 시켰으며 강제공냉된 시편을 573K에서 3시간동안 템퍼링처리를 하였다. 내마모시험은 120 mesh마모지에 10N의 하중을 가하여 실시하였다. 각 사이클마다 무게감소를 측정하였으며 8번 반복실험을 하였다. 마모량은 균질화열처리시편, 주방상태시편, 템퍼링시편, 공냉시편의 순으로 감소하였다. 합금2가 마모량이 가장 적었으며 합금3이 가장 많았다. 합금2의 마모량이 가장 적은 이유는 조직이 초정 MC, 공정 MC 및 공정 M2C로 구성되어 있기 때문으로 사료된다.주방상태에서 기지조직은 퍼얼라이트이었으나 열처리를 통하여 마르텐사이트, 템퍼드마르텐사이트, 잔류오스테나이트로 변태하였다. 이상의 결과를 종합해 보면 MC가 내마모성에 가장 기여하는 조직으로 판단되어진다.
본 논문에서는 실리콘 카바이드(silicon carbide)를 기반으로 한 tilt-implanted trench Schottky diode(TITSD)를 제안한다. 4H-SiC 트랜치 쇼트키 다이오드(trench Schottky diode)에 형성되는 트랜치 측면에 경사 이온주입(tilt-implantation)을 하여 소자가 역저지 상태(reverse blocking mode)로 동작 시 trench insulator가 모든 퍼텐셜(potential)을 포함하는 구조를 제안하고, 그 특성을 시뮬레이션을 통해 확인하였다. TITSD는 트랜치의 측면(sidewall)에 nitrogen을 $1{\times}10^{19}cm^{-3}$ 으로 도밍(doping) 하여 항복전압(breakdown voltage) 특성도 경사 이온주입을 하지 않았을 때와 같게 유지하면서 trench oxide insulator가 모든 퍼텐셜을 포함하도록 함으로써 termination area를 감소시켰다. 트랜치 깊이(trench depth)를 $11{\mu}m$로 깊게 하고 최적화된 폭(width)을 선택함으로써 2750V의 항복전압을 얻었고, 동급의 항복전압을 가진 가드링(guard ring) 구조보다 termination area를 38.7% 줄일 수 있다. 이에 대한 전기적 특성은 synopsys사의 TCAD simulation을 사용하여 분석하였으며, 그 결과를 기존의 구조와 비교하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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