• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.256-256
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• 2015

이산화 바나듐 ($VO_2$)은 340 K 임계온도를 기점으로 금속-절연체 상전이를 통해 전기적, 광학적 특성이 가역적으로 변하는 물질로 잘 알려져 있다. 그러나 낮은 가시광 투과율과 비선호적인 색상(황갈색)으로 인해 열변색 스마트 창호응용과 관련하여 해결해야 할 문제로 남아있다. 본 연구에서는 상기 문제를 해결하고자 고분자 나노 구 템플릿을 응용하여 2차원의 벌집구조를 갖는 $VO_2$ 박막을 졸 겔 방법을 통해 제작하였으며 가시광 투과율 향상을 유도하였다. 나노 구의 지름과 코팅조건에 따라 구조변화를 유도하였으며 FE-SEM과 AFM을 통해 박막의 구조적 변화를 측정하였다. 결과로부터 나노 구의 역상모양을 갖는 박막이 형성 되었으며 직경에 따라 패턴 간격이 확연하게 변화되었음을 확인 하였다. 나노 구가 위치하고 있던 자리로부터 빈 공간형성을 유도할 수 있었으며 이는 가시광 투과율향상에 직접적 영향을 주었다. 또한 상기 패턴화된 $VO_2$ 박막은 광학 스위칭 효율을 유지하면서 주기적 패턴으로부터 시각적으로 광결정유도를 통한 미적 시너지를 보였며 본 연구로부터 $VO_2$기반 스마트 창호 응용에 많은 기여가 기대된다.

• 한국광학회지
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• 제28권2호
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• pp.59-67
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• 2017

본 논문에서는 높은 품질 인자를 가지는 비대칭 분리고리공진기(ASLR: Asymmetric Split-Loop Resonator) 외곽에 사각 고리를 추가하여 ASLR의 높은 품질 인자 특성은 유지하면서 ASLR의 테라헤르츠파 투과 특성을 능동 제어 가능한 외곽 사각 고리 추가형 ASLR (ASLR-OSL: ASLR with Outer Square Loop)을 제시하였다. 추가된 외곽 사각 고리는 ASLR과 조합되어 메타물질 공진기 역할과 직접적인 전압 인가를 통하여 온도를 조절할 수 있는 마이크로 히터 역할을 동시에 수행하면서, ASLR-OSR이 ASLR의 품질 인자 특성과 유사한 품질 인자 특성을 유지할 수 있도록 설계하였다. ASLR-OSL의 테라헤르츠파 투과 특성을 능동 제어하기 위하여 온도 변화에 따라 절연체-금속 상전이 특성을 가지는 이산화바나듐 ($VO_2$) 박막을 사용하였고, 설계한 ASLR-OSL의 외곽 사각 고리에 직접적인 전압 인가를 통하여 $VO_2$의 특성을 조절하여 테라헤르츠파 투과 특성의 능동 제어가 가능하도록 하였다. 본 논문에서 제안한 높은 품질 인자를 가지는 메타물질에 간단한 외곽 사각 고리를 추가하여 구성한 능동형 고품질 메타물질 구조는 메타물질의 높은 품질 인자는 유지하면서 테라헤르츠파 투과 특성의 전기적 능동 제어를 가능하게 하여 다양한 형태의 테라헤르츠 능동형 메타물질 소자로 응용될 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국진공학회지
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• 제22권2호
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• pp.98-104
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• 2013

이산화바나듐($VO_2$)는 써모크로믹(thermochromic) 물질로서 온도변화에 따른 구조적 상전이에 의해 전기적, 광학적 특성을 스위칭 할 수 있는 매력적인 소재이며, 최근 신소재로써 그 연구가 활발한 그래핀 역시, 전기적으로나 광학적으로 그 특성이 우수하여 투명전극에 관한 연구가 아주 활발하게 진행되고 있다. 이에 우리는 $VO_2$와 그래핀 두 가지 소재를 접목했을 경우 나타나는 현상을 그래핀의 층 수와 온도를 변수로 하여 형성된 박막의 구조와 광학적 특성을 측정하고 분석하였다. 본 연구 결과에 따르면 그래핀 필름이 전사된 사파이어 기판 위에 형성된 $VO_2$ 박막의 표면구조 및 특성이 bare 사파이어 기판 위의 $VO_2$ 박막보다 그레인이 작고 밀도가 높아 균일하였으며, IR 영역에서의 광투과도 역시 그래핀 필름이 있을 경우 ~10% 정도 개선됨을 확인하였다. 아울러 평균상전이 온도를 낮출 수 있으며, 상전이 히스테리시스 변화폭 또한 좁아지는 것을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권6호
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• pp.80-85
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• 2019

이산화바나듐은 잘 알려진 금속-절연체 상전이 물질이며, 바나듐 레독스 흐름 전지는 대규모 에너지 저장장치로 활용하기 위해서 많은 연구가 이루어져왔다. 본 연구에서는 바나듐 옥사이드 ($VO_x$) 박막을 리튬이온 이차전지의 양극으로 적용하는 연구를 수행하였다. 이를 위해서 $VO_x$ 박막을 실리콘 웨이퍼 위에 열산화공정으로 300 nm 두께의 $SiO_2$ 층이 형성된 Si 기판 및 쿼츠 기판 위에 RF 마그네트론 스퍼터 시스템으로 60분 동안 $500^{\circ}C$에서 다른 RF 파워로 증착하였다. 증착된 $VO_x$ 박막의 표면형상을 전계방출 주사전자현미경으로 조사하였고, 결정학적 특성을 Raman 분광학으로 분석하였다. 투과율 및 흡수율과 같은 광학적 특성은 자외선-가시광선 분광계로 조사하였다. Cu Foil 위에 증착된 $VO_x$ 박막을 리튬이온전지의 양극물질로 적용하여 CR2032 코인셀을 제작하였고, 전기화학적 특성을 조사하였다. 그 결과 증착된 $VO_x$ 박막은 RF 파워가 증가할수록 낟알 크기가 증가하였고, RF 파워 200 W 이상에서 증착된 박막은 $VO_2$상을 나타내었다. 증착된 $VO_x$ 박막의 투과율은 결정상에 따라 다른 값을 나타내었다. $VO_x$ 박막의 이차전지 특성은 높은 표면적을 가질수록, 결정상이 혼재될수록 높은 충방전 특성을 나타내었다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2009년도 제40회 하계학술대회
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• pp.1279_1280
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• 2009

Vanadium dioxide(VO2) has been reported to be the most attractive material for thermochromic windows due to its semiconductor-metal phase transition at around $68^{\circ}C$. However, our previous experiment showed it is difficult to grow VO2 thin films directly on glass substrate, whereas thermochromic VO2 thin films were successfully grown on R-cut sapphire substrate. Properties of VO2 thin films on different orientations of sapphire substrates were already reported. Furthermore, VO2 thin films were successfully grown heteroepitaxially on (001) preferred oriented ZnO coated glass. We deposited VO2 thin films using V2O5 targets on substrates with various lattice parameters with same orientation(SrTiO3, MgO, and Sapphire substrate of (001) orientation) by pulsed laser deposition. In this work, we will discuss the effects of lattice misfit, substrate-induced stress and grain size on the properties of VO2 thin films deposited on various substrate materials.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제29권4호
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• pp.63-69
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• 2022

이산화 바나듐은 금속-절연체 전이라는 독특한 특성으로 인해 기초적인 소재 연구 및 산업에의 응용을 위한 연구가 꾸준하게 진행되고 있다. 본 연구에서는 통전활성소결법으로 제조한 이산화 바나듐의 금속-절연체 전이 특성에 마그네슘과 텅스텐 첨가가 미치는 영향을 연구하였으며, 덩어리 시편을 대상으로 그 거동을 고찰하였다. 상용 분말과 통전활성소결법을 이용하여 열처리를 진행하여 제작한 시편의 경우 격자 상수의 변화는 크지 않고 이차상이 존재하였으며, 이로 인해 상전이 온도는 64.2-64.6℃에 분포하는 것으로 나타났다. 반면 불순물의 종류와 함량에 따라 전기전도도는 최대 2.4배 증가하거나 최대 57.4배 감소하는 거동을 나타냈다. 열전도도는 불순물의 첨가에 따라 증가하는 거동을 나타냈으며, 상전이 온도 이전에서는 1.8~2.5 W/m·K, 성전이 온도 이후에서는 1.9~2.8 W/m·K의 값을 가졌다. 이러한 물성 변화는 불순물의 첨가로 인한 전하 나르개 농도의 변화, 불순물의 산란중심, 미세구조의 변화 등이 복합적으로 작용한 결과로 해석할 수 있다.