• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.350-350
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• 2011

ZnO는 II-VI족 화합물 반도체로서 3.37 ev의 band gap energy와 60 mv의 exciton binding energy를 가지며 차세대 소자로 다양한 분야에서 연구되어지고 있다. ZnO 박막과는 다르게 ZnO nano structure는 효율성과 특성 향상의 이점으로 태양전지와 투명전극 소자에 많은 연구가 되고 있으며 UV 레이저, 가스센서, LED, 압전소자, Field Emitting Transistor (FET) 등 다양한 응용분야에서 연구되고 있다. 본 연구에서는 유리 기판 위에 RF Magnetron sputtering법을 이용해 ZnO buffer layer를 다양한 두께(~1,000${\AA}$)로 증착한 뒤, Zn powder (99.99%)를 지름 2inch 석영관 안에 넣어 Thermal furnace장비를 이용하여 Thermal Evaporation법으로 약 500$^{\circ}C$에서 30분 동안 촉매 없이 성장 하였다. 수직성장된 ZnO 나노 구조체의 특성을 전계방출주사전자현미경(SEM), X-선 회절패턴(XRD), UV-spectra를 이용하여 분석하였다. SEM 분석을 통하여 ZnO buffer layer위에 성장된 ZnO 나노 구조체는 직경이 약 ~50 nm, 길이가 ~2 um까지 성장을 보였으며, XRD 측정결과, ZnO 우선 성장 방향(002)을 확인하였다. 두 가지 측정을 통하여 ZnO buffer layer의 유무에 따라 성장 특성이 향상되었음을 확인하였으며, 이는 buffer layer가 seed 역할을 한 것으로 사료된다. UV-spectra 측정을 통하여 가시광 영역(400~780 nm)에서 60%대의 투과도를 보여 가시광 영역에서 투명성을 요구하는 전자 소자 및 광소자 등에 적용 가능성을 확인하였다. 이 연구를 통하여 우수한 투과도를 가지며 유리 기판위에 수직성장된 ZnO 나노구조체는 태양전지와 플렉서블 디스플레이 등 다양한 활용 분야를 제시할 수 있다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2001년도 학술대회 논문집 전문대학교육위원
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• pp.35-39
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• 2001

The purpose of this paper is improvement the piezoelectric of Polyvinylidene fluoride(PVDF) organic thin films is fabricated by vapor deposition method. The piezoelectric of PVDF organic thin films attributed to dipole orientation in crystalline region. Also, the piezoelectric characteristic reduced that dipole moments orientation in crystalline region interfered with impurity carriers. Therefore, PVDF organic thin films fabricated with high substrate temperature condition for crystallinity improvement. The crystallinity of PVDF organic thin films fabricated by this condition increase from 47 to 67.8%. The ion density of PVDF organic thin films fabricated by substrate temperature variation from $30^{\circ}C$ to $105^{\circ}C$ decreased from $1.62{\times}10^{16}cm^3$ to $6.75{\times}10^{11}cm^3$ when temperature and frequency were $100^{\circ}C$, 10Hz, respectively. The $d_{33}$ and piezo-voltage coefficient of PVDF organic thin films increased from 20pPC/N to 33pC/N and $162.9{\times}10^{-3}V{\cdot}m/N$ to $283.2{\times}10^{-3}V{\cdot}m/N$, respectively. For the sake of the applications of piezoelectric sensor, we analyzed the output voltage characteristic as a function of the distance between an oscillator of 28kHz and PVDF organic thin film transducer. From this, we found that the output voltage is inversely proportional to the distance. At this time, the period was about $35.798{\mu}s$ and equal the oscillator frequency.

• 한국음향학회지
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• 제24권3호
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• pp.160-165
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• 2005

본 연구에서는 DNA의 고정화 및 DNA 혼성화 반응을 감지할 수 있는 SH형 SAW 센서를 개발하였다. 고정화 및 혼성화 반응에 사용된 탐침 DNA 및 표적 DNA는 상보적 결합이 일어날 수 있는 염기서열을 가진 15-mer의 올리고뉴클레 오티드를 사용하였다. SH형 SAW 센서는 압전 단결정 $36^{\circ}\;YX\;LiTaO_3$를 사용하여 100 MHz로 발진되는 이중 지연선 형태로 제작하였다. 제작된 센서는 Au가 증착된 박막위에 고정화된 탐침 DNA와 표적 DNA와의 혼성화 반응을 시키고 난 후 센서의 주파수 변화를 측정하였으며, DNA 고정화 및 혼성화 반응은 pH 7.4의 PBS 완충용액상에서 수행하였다. 개발된 SH형 SAW센서는 $1.55 {\cal}ng/{\cal}ml/Hz$의 민감도를 가지며, DNA 혼성화 특성에 기인한 질량하중 효과에 따른 안정적인 주파수 변화를 나타내었다.

• 한국재료학회지
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• 제11권9호
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• pp.769-775
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• 2001

High quality PZT piezoelectric thin films were sputter- deposited on$ RuO_2$/$SiO_2$/Si substrates by using 2-step deposition method. As the first step, PZT seed layers were fabricated at a low temperature($475^{\circ}C$ ) to form a pure perovskite phase by reducing the volatility of Pb oxide. and then, as the second step, the PZT films were deposited at high temperatures ($530^{\circ}C$~$570^{\circ}C$) to reduce the defect density in the films. By this method, the pure perovskite phase was obtained at high deposition temperature range ($530^{\circ}C$~$570^{\circ}C$) and the superior electrical properties of PZT films were obtained on $RuO_2$substrate : 2Pr : 60$\mu$C/$\textrm{cm}^2$, $E_c: 60kV/cm, \;J_t: 10^{-6}A/cm^2\; at\; 250kV/cm$. The residual stress of PZT films fabricated by the 2-step deposition method was tensile and below 150MPa. It was attempted to control the residual stress in the PZT films by applying a negative bias to the substrate. As the amplitude of the substrate bias was increased, the residual tensile stress was slightly decreased, however, the ferroelectric properties of PZT films were degraded by ion bombardment.

• 한국식품과학회지
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• 제31권1호
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• pp.1-6
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• 1999

Salmonella spp.의 신속한 검출을 위하여 발진모듈, 수정결정 진동측정기, 박막형태의 수정결정으로 이루어진 압전류적(piezoelectric, PZ) 항체센서 시스템을 구성하였다. 수정결정의 금전극 표면에 Salmonella 구조 항원(common structural antigen)에 대한 항체를 protein A를 사용하여 고정화하고, 항체가 고정화된 수정결정과 미생물간의 결합반응에 의한 질량증가로 나타나는 진동수의 감소량을 측정하였다. PZ 항체센서는 $35^{\circ}C$, pH 7.2의 0.1M 인산 완충용액에서 Salmonella균에 대하여 가장 높은 감응도를 나타내었다. PZ 항체센서의 반응은 Salmonella균에 대하여 매우 선택적이었고 polystyrene bead 첨가시 센서의 감응도가 크게 증가하였다. Salmonella균의 농도가 $10^5{\sim}10^6\;CFU/mL$의 범위 내에 있을 때 쌍대수좌표에서 직선구간의 검량선을 얻을 수 있었고, Salmonella 검출에 소요되는 시간은 50분이내 이었다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제26권11호
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• pp.831-835
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• 2013

In this study, we fabricated a micro $Pb(Zr,Ti)O_3$ (PZT) film piezoelectric cantilever with a Si proof mass and dual beams through MEMS process. The size of the beam and the integrated Si proof mass were about $4,320{\mu}m{\times}290{\mu}m{\times}12{\mu}m$ and $1,380{\mu}m{\times}880{\mu}m{\times}450{\mu}m$ each. To reduce the air damping and have the larger displacement of dual beams was used for design. After mounting micro PZT film piezoelectric cantilever on shaker, we measured the resonance frequency and a output voltage while making resonant frequency changed. The resonant frequency and the highest average power of the cantilever device were 110.2 Hz and 0.36 ${\mu}W$ each, at 0.8 g acceleration and 23.7 $k{\Omega}$ load resistance, respectively.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제16권9호
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• pp.795-800
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• 2003

The dielectric and piezoelectric properties of the xPb(A $l_{0.5}$N $b_{0.5}$) $O_3$-(1-x)Pb(Z $r_{0.52}$ $Ti_{0.48}$) $O_3$ [xPAN-(1-x)PZT] thin films by pulsed laser deposition (PLD) were investigated as a function of PAN contents. The effect of texture on dielectric and piezoelectric properties of the 0.05PAN-0.95PZT thin films having the highest piezoelectric constant( $d_{33}$) was studied more precisely. For 0$\leq$x$\leq$0.15 compositions in xPAN-(1-x)PZT thin films, the well-developed perovskite phase with (111) preferred orientation was obtained at the deposition temperature of 50$0^{\circ}C$. With increasing PAN content, remanent polarization and coercive field decreased. The dielectric constant increased with an increase of PAN content until it reached 1450 at $\chi$= 0.05, and then decreased for higher PAN content. The maximum points of dielectric constant coincides with the maximum points of the piezoelectric constant $d_{33}$.33/.33/././.

• 한국결정성장학회:학술대회논문집
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• 한국결정성장학회 1996년도 제11차 KACG 학술발표회 Crystalline Particle Symposium (CPS)
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• pp.219-222
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• 1996

수열법은 밀폐용기중에서 10$0^{\circ}C$이상의 가열, 가압된 수용액이 반응에 관여하는 것으로써, 수정, CaCO3, AlPO4, GaPO4 등과 같은 단결정의 육성 뿐만 아니라 균일분산계로부터 균일한 결정성의 미립자 합성에도 폭넓게 이용되고 있다. 세라믹분말의 합성에 있어서, 이 방법은 특히 형상, 입자크기의 제어가 용이할 뿐만 아니라 고상법, 졸-겔법, 공침법에서와 같은 열처리, 분쇄과정이 필요없기 때문에 고순도의 초미립자를 얻을 수 있는 장점이 있다. 근년 미국, 일본에서는 수열법을 이용한 유전, 압전체 등 세라믹분말의 일부가 공업적인 규모로 대량 생산되고 있다. 그러나 이에 대한 국내 기술은 아직 초기단계에 이르고 있는 실정이다. 따라서 본 연구실에서는 수열법에 의한 단결정 육성 (예; 자수정, CaCO3, AlPO4, GaPO4, KTP, Emerald 등), 박막제조 (예; GaP, PbTiO3, BaTiO3 등), 정제 (고령토, 장석, 도석 등), 원석처리 (진주, 인공 emerald, 비취 등) 그리고 각종 세라믹분말의 합성 등과 같은 다양한 기반기술의 축적과 동시에 공업화에 대응한 수열장치를 위하여 반응용기의 대형화, 엄밀한 밀폐방식, 실용적인 수열조건 등을 개발해 오고 있다. 본 발표에서는 현재까지의 연구개발 내용 중에서 결정성 미립자에 관련한 세라믹분말의 합성에 대한 일부의 결과들을 보고한다. 일반적으로 수열장치는 전기로, 반응용기, 온도 및 압력제어계 등을 기본으로 하고 있으며 시판용의 대부분이 교반기가 부착된 수직형 (vertical type)이다. 이와 같은 방식에 있어서는 엄밀한 밀폐가 곤란, 반응온도의 한계성 (25$0^{\circ}C$ 이하), 증진율의 한계성 (소량생산) 등과 같은 점이 있기 때문에 본 연구실에서는 개폐식 전기로내에 엄밀한 밀폐가 가능한 수평식(horizontal type)의 반응용기를 채택한 뒤 이를 회전 또는 시이소(seesaw)식으로 움직일 수 있도록 하여 연속공정화, 온도구배의 자율조절 그리고 보다 저온에서도 인위적인 이온의 확산을 효율적으로 유도할 수 있도록 하였다. 이와 같은 방식은 기존의 방식과 비교하여 반응용기 내에 응집현상과 미반응물이 존재하지 않으며 또한 단분산으로 결정성 미립자를 대량적으로 얻을 수 있는 장점이 있었다. 다음은 이상과 같이 본 연구실에서 자체 개발한 수열장치를 이용하여 PbTiO3, (Pb,La)TiO3Mn, BaTiO3, ZnSiO4:Mn, CaWO4 등과 같은 세라믹분말에 대한 합성 실험의 결과이다. 압전성, 초전성이 우수한 PbTiO3 및 (Pb,La)TiO3:Mn 분말의 수열합성은 PbO, TiO2, La2O3 등의 분말을 출발원료로 하여 합성도도 25$0^{\circ}C$부근의 알카리성 용액중에서 결정성 PbTiO3 및 (Pb,La)TiO3:Mn 미립자를 단상으로 얻었으며 입자의 형상 및 크기는 합성온도와 수열용매의 종류에 의존하였다. 유전체로서 폭넓게 응용되고 있는 BaTiO3 분말은 Ba(OH)2.8H2O, TiO2와 같은 최적의 출발원료를 선택함으로써 15$0^{\circ}C$ 부근의 저온영역에서도 용이하게 합성할 수 있었다. 특히 본 연구에서는 수용성인 Ba(OH)2.8H2O를 사용함으로써 host-guest적인 반응을 유도시키는데 있어 물의 가장 실용적이고 효과적인 수열용매임도 알았다. ZnSiO4:Mn, CaWO4, MgWO4와 같은 형광체 분말은 공업적으로 고상반응 또는 습식법에 의해 얻어지고 있으나 이들 방법에 있어서는 분쇄공정으로 인한 형광특성의 저하와 같은 문제점이 있다. 따라서 본 연구에서는 수열법을 이용하여 이들 화합물의 합성을 시도하였으며 그 결과 합성온도 30$0^{\circ}C$ 부근의 알칼리성 용액중에서 수열적으로 얻어짐을 알았다. 여기서의 합성분말을 이용하여 실제 조명램프로 제조한 결과 녹색, 청색 발광용 형광체로서 우수한 형광특성을 나타내었다. 천연에서 소량 산출되고 있는 고가의 (Li,Al)MnO2(OH)2:Co 분말은 도자기의 전사지용 청색안료로써 이용되고 있다. 본 연구실에서는 LiOH.H2O, Al(OH)3, MnO2 등의 분말을 출발원료로 하고 24$0^{\circ}C$ 온도 부근 그리고 물을 수열용매로 하여 천연산에 필적하는 (Li,Al)MnO2(OH)2:Co 분말을 인공적으로 합성하였다.