• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제24권4호
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• pp.340-344
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• 2011

Thermoelectric bismuth telluride ($Bi_2Te_3$) films were deposited on $4^{\circ}$ off oriented (001) GaAs substrates using a modified metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) system. The effects of substrate temperature on surface morphologies, crystallinity, electrical properties and thermoelctric properties were investigated. Two dimensional growth mode (2D) was observed at substrate temperature lower than $400^{\circ}C$. However, three dimensional growth mode (3D) was observed at substrate temperature higher than $400^{\circ}C$. Change of growth mechanism from 2D to 3D was confirmed with environmental scanning electron microscope (E-SEM) and X-ray diffraction analysis. Seebeck coefficients of all samples have negative values. This result indicates that $Bi_2Te_3$ films grown by modified MOCVD are n-type. The maximum value of Seebeck coefficient was -225 ${\mu}V/K$ and the power factor was $1.86{\times}10^{-3}\;W/mK^2$ at the substrate temperature of $400^{\circ}C$. $Bi_2Te_3$ films deposited using modified MOCVD can be used to fabricate high-performance thermoelectric devices.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제22권5호
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• pp.443-447
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• 2009

Bismuth-antimony-telluride based thermoelectric thin film materials were prepared by metal organic vapor phase deposition using trimethylbismuth, triethylantimony and diisopropyltelluride as metal organic sources. A planar type thermoelectric device has been fabricated using p-type $Bi_{0.4}Sb_{1.6}Te_3$ and n-type $Bi_{2}Te_{3}$ thin films. Firstly, the p-type thermoelectric element was patterned after growth of $5{\mu}m$ thickness of $Bi_{0.4}Sb_{1.6}Te_3$ layer. Again n-type $Bi_{2}Te_{3}$ film was grown onto the patterned p-type thermoelectric film and n-type strips are formed by using selective chemical etchant for $Bi_{2}Te_{3}$. The top electrical connector was formed by thermally deposited metal film. The generator consists of 20 pairs of p- and n-type legs. We demonstrate complex structures of different conduction types of thermoelectric element on same substrate by two separate runs of MOCVD with etch-stop layer and selective etchant for n-type thermoelectric material. Device performance was evaluated on a number of thermoelectric devices. To demonstrate power generation, one side of the device was heated by heating block and the voltage output was measured. The highest estimated power of 1.3 ${\mu}m$ is obtained at the temperature difference of 45 K.

• 한국표면공학회지
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• 제49권1호
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• pp.40-45
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• 2016

Recently, $Bi_2Te_3$-based alloys are the best thermoelectric materials near to room temperature, so it has been researched to achieve increased figure of merit(ZT). Ternary compounds such as Bi-Te-Se and Bi-Sb-Te have higher thermoelectric property than binary compound Bi-Te and Sb-Te, respectively. Compared to DC plating method, pulsed electrodeposition is able to control parameters including average current density, and on/off pulse time etc. Thereby the morphology and properties of the films can be improved. In this study, we electrodeposited n-type ternary Cu-doped $Bi_2(Te-Se)_3$ thin film by modified pulse technique at room temperature. To further enhance thermoelectric properties of $Bi_2(Te-Se)_3$ thin film, we optimized Cu doping concentration in $Bi_2(Te-Se)_3$ thin film and correlated it to electrical and thermoelectric properties. Thus, the crystal, electrical, and thermoelectric properties of electrodeposited $Bi_2(Te-Se)_3$ thin film were characterized the XRD, SEM, EDS, Seebeck measurement, and Hall effect measurement, respectively. As a result, the thermoelectric properties of Cu-doped $Bi_2(Te-Se)_3$ thin films were observed that the Seebeck coefficient is $-101.2{\mu}V/K$ and the power factor is $1412.6{\mu}W/mK^2$ at 10 mg of Cu weight. The power factor of Cu-doped $Bi_2(Te-Se)_3$ thin film is 1.4 times higher than undoped $Bi_2(Te-Se)_3$ thin film.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2012년도 춘계학술발표회 논문집
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• pp.308-308
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• 2012

Electrodeposition of thermoelectric materials, including binary and ternary compounds, have been attracting attentions, because its many advantages including cost-effectiveness, rapid deposition rate, and ease of control their microstructure and crystallinity by adjusting electrodeposition parameters. In this work, $Bi_xTe_y$ films were potentiostatically electrodeposited using Au/Ni(80/20 nm)/Si substrate as the working electrode in solutions consisting of 10mM $TeO_2$ and 1M $HNO_3$ where $Bi(NO_3)_3$ was varied from 2.5 to 10 mM. Prior to electrodeposition potentiostatically, linear sweep voltammograms (LSV) were acquired with a standard three-electrode cell. The $Bi_xTe_y$ films deposited using the electrolyte containing low Bi ions shows p-type conductivity, which might be attributed by the large incorporation of Te phases. Near stoichiometric $Bi_2Te_3$ thin films were obtained from electrolytes containing 5mM $Bi(NO_3)_3$. This film shows the maximum Seebeck coefficient of $-100.3{\pm}12.7{\mu}V/K$. As the increase of Bi ions in electrolytes decreases the Seebeck coefficient and resistivity. The maximum power factor of $336.2{\mu}W/m{\cdot}K^2$ was obtained from the film deposited using the solution of 7.5mM $Bi(NO_3)_3$.

• 문화기술의 융합
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• 제8권2호
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• pp.337-342
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• 2022

최근 프린팅 기술은 디스플레이나 연료전지를 포함한 IT 분야에 폭넓게 사용되고 있지만 핵심 부품인 프린터 헤드의 박막을 적층하는 제조공정에서 발생하는 잔류응력 및 열응력으로 인해 기판이 변형되거나 노즐층이 파손되어 잉크가 새거나 원하는 영역으로 토출되지 않는 문제가 발생하고 있다. 따라서 본 논문에서는 보다 견고하고 신뢰할수 있는 구조를 가진 열전사 잉크젯 프린트 헤드 형상을 제안하고자 한다. 기판과 노즐층의 변형을 줄이기 위해 리브, 기둥, 지지벽 및 개별 피드홀과 같은 다양한 형태의 잉크젯 프린트 헤드 구조가 설계되었으며, FEA 해석을 통해 타당성을 검증하였다. 해석 결과 헤드의 최대 응력 및 노즐층 변형이 최소 40~50%로 급격히 감소하였으며 기둥 및 지지벽 형태의 프린터 헤드를 제작하여 노즐층 변형에 의한 균열 및 잉크 누출이 없는 것을 확인하였다. 따라서 제안된 헤드 형상이 정상 방향의 잉크 토출에 기여하며 대면적 프린팅 기술에도 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.615-615
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• 2013

탄소나노튜브(carbon nanotubes; CNT)는 강철보다 10~100배 견고할 뿐만 아니라 영률과 탄성률 은 각각 1.8 TPa, 1.3 TPa에 달하는 매우 우수한 기계적 강도를 지니고 있으며, 구리보다 좋은 전기 전도도와 다이아몬드의 2배에 이르는 열전도도를 지닌 물질이다. 이러한 탄소나노튜브의 우수한 특성을 이용하여 나노섬유, 고분자-탄소나노튜브의 고기능 복합체, 나노소자, 전계방출원(field emitter), 가스센서 등 다양한 분야로의 활용을 위한 연구가 진행되고 있다. 특히, 수백 ${\mu}m$ 이상의 길이로 수직 성장된 탄소나노튜브(VA-CNTs)의 합성은 길이 대 직경의 비(aspect ratio)가 비약적으로 증가하여 앞서 언급한 분야로의 활용이 더욱 유리하며, 그 중에서도 대량 생산, 나노섬유 및 나노복합체로서의 활용에 극히 유용하다. 최근에는 열 화학기상증착(thermal chemical vapor deposition; TCVD)법을 이용하여 탄소나노튜브의 구조를 제어하는 연구들이 많이 보고되고 있다. 열 화학기상증착을 이용한 수직 정렬된 탄소나노튜브의 합성에서 합성조건의 변화는 탄소나노튜브의 길이, 벽의 수, 직경, 결정성 등 구조에 큰 영향을 미친다. 탄소나노튜브는 이러한 구조에 따 라 물리적 특성이 달라지기 때문에 다양한 분야로의 응용을 위해서는 합성에 대한 근본적인 이해 가 절실히 요구된다. 본 연구에서는 열 화학기상증착법을 이용한 합성에서 성장압력의 변화에 따른 탄소나노튜브의 구조적 특성을 조사하였다. 성장압력의 변화는 탄소나노튜브의 밀도, 길이, 결정성에 큰 영향을 미치는 것을 주사전자현미경과 라만분광법을 이용하여 확인하였다. 이러한 결과 는 탄소나노튜브 박막(CNT forest)의 가장자리(edge)에 비정질 탄소(amorphous carbon)의 흡착으로 인한 나노튜브사이의 간격(intertube distance)이 좁아짐에 따른 가스공급 차단 효과로 설명이 가능 하다. 또한, 마이크로웨이브 플라즈마 화학기상증착법을 이용하여 탄소나노튜브를 합성하였다. 합성과정 중 산소(O2)를 주입 하였을 경우, 그렇지 않은 경우에 비하여 성장 속도가 증가하여 3시간 합성 시 2 mm가 넘는 수직 정렬된 탄소나노튜브를 합성 할 수 있었다. 이러한 결과는 과잉 공급 되어 탄소나노튜브로 합성되지 못하고 촉매금속의 표면과 탄소나노튜브의 벽에 비정질의 형태로 붙어있는 탄소 원자들을 추가 주입해 준 산소에 의하여 CO 또는 CO2 형태로 제거해 줌으로써 활성화된 촉매금속의 반응 시간을 향상 시켜주어 탄소공급이 원활하게 이루어졌기 때문이라 생각된다.