• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.146-146
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• 1999

BN은 천연에는 존재하지 않는 인공재료로서 특히 섬아연광형 질화붕소인 c-BN은 다이아몬드 다음가는 고경도, 높은 열전도도를 가지고 있을 뿐만 아니라 다이아몬드와는 달리 철계금속에 대해 화학적으로 매우 안정하기 때문에 다이아몬드의 응용이 매우 제한되고 있는 철강제품의 가공공구, 내마모 코팅재료로서 주목받고 있는 차세대 박막재료이다. 최근 c-BN박막 합성에 관한 많은 연구결과들이 보고되었는데 대부분의 연구자들이 성장하는 박막 표면에 입사되는 이온 에너지 및 유량이 c-BN 합성에 중요한 인자이며, 합성된 박막은 sp2결합층(h-BN)과 sp3결합층(c-BN)이 혼합되어 있음을 알 수 있다. 그러나 기존의 이온빔보조 합성법(IBAD) 공정에서는 입사빔과 증착물질이 공간적, 시간적으로 일치되는 경우에만 입사빔의 운동에너지가 증착공정에 기여하기 때문에 입사빔의 정밀한 에너지 조절이 어렵게 된다. 그러나 음이온 빔 직접 증착법에서는 입사이온빔 자신이 운동에너지를 운반하기 때문에 에너지 조절이 정밀할 뿐만 아니라 이를 통해 BN 박막의 상 및 성장거동을 조절할 수 있게 된다. 본 연구에서는 음이온 직접 증착법을 이용하여 c-BN박막을 합성하고 이의 초기성장층의 성장거동을 조사하였다. 증착시 음이온 빔의 에너지가 Bn 박막의 결정성에 미치는 영향을 알아보기 위하여 100~500eV의 보론 음이온빔을 조사하였으며 질소원으로는 낮은 낮은 에너지 범위의 질소이온을 동시에 공급하였다. FRIR 분석결과, 보론 이온의 에너지가 증가하면 cubic 상의 분율이 증가하였으며 증착된 박막은 15nm 두께의 sp2결합층이 먼저 성장한후 sp3결합층으로의 상전이가 일어났다. 질소이온빔의 에너지는 100eV 일 때 최대 cubic 함량과 두께를 보였으며 그 이상의 에너지에서는 c-BN 박막을 sputter시켰다. AFM 관찰결과, h-Bn층은 날카롭고 방향성을 가진 침상이었으며 c-BN 층은 atomically smooth 한 표면을 관찰할 수 있었다.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.48 no.5
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• pp.418-425
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• 2011

In this study, a high energy ball milling process was introduced in order to improve the densification of direct nitrided AlN powder. The sintering behavior and thermal conductivity of the AlN milled powder was investigated. The mixture of AlN powder and 5 wt% $Y_2O_3$ as a sintering additive was pulverized and dispersed by a bead mill with very small $ZrO_2$ bead media. The milled powders were sintered at $1700^{\circ}C-1800^{\circ}C$ for 4 h under $N_2$ atmosphere. The results showed that the sintered density was enhanced with increasing milling time due to the particle refinement as well as the increase in oxygen contents. Appropriate milling time was effective for the improvement of thermal conductivity, but the extensive millied powder formed more fractions of secondary phase during sintering, resulted in the decrease in thermal conductivity. The AlN powder milled for 10min after sintering at $1800^{\circ}C$ revealed the highest thermal conductivity, of 164W/$m{\cdot}K$ in tne densified AlN sintered at $1800^{\circ}C$.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2000.02a
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• pp.124-124
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• 2000

다이아몬드에 버금가는 높은 경도뿐만 아니라 높은 화학적 안정성 및 열전도성 등 우수한 물리화학적 특성을 가진 입방정 질화붕소(cubic boron nitride)는 마찰.마모, 전자, 광학 등의 여러 분야에서의 산업적 응용이 크게 기대되는 재료이다. 특히 탄화물형성원소에 대해 안정하여 철계금속의 가공을 위한 공구재료로의 응용 또한 크게 기대된다. 이 때문에 각종의 PVD, CVD 공정을 이용하여 c-BN 박막의 합성에 대한 연구가 광범위하게 진행되어 많은 성공사례들이 보고되고 있다. 그러나 c-BN 박막의 유용성에도 불구하고 아직 실제적인 응용이 이루어지지 못한 것은 c-BN 박막의 증착직후 급격한 박리현상 때문이다. 본 연구에서는 평행자기장을 부가한 ME-ARE(Magnetically Enhanced Activated Reactive Evaporation)법을 이용한 c-BN 박막의 합성에서 적용한 증착공정 인자들의 변화에 따른 박리특성 고찰과 함께 다층박막화 및 제 3원소 혼입 방법을 적용하여 박리특성 향상 정도를 조사하였다. BN 박막합성은 전자총에 의해 증발된 보론과 (질소+아르곤) 플라즈마의 활성화반응증착(Activated Reactive Evaporation)에 의해 이루어졌다. 기존의 ARE 장치와 달리 열음극(got cathode)과 양극(anode) 사이에 평행자기장을 부가하여 플라즈마의 증대시켜 반응효율을 높였다. 합성실험용 모재로는 p-type으로 도핑된 (100) Si웨이퍼를 30$\times$40mmzmrl로 절단 후, 10%로 희석된 완충불산용액에 10분간 침적하여 표면의 산화층을 제거한 후 사용하였다. 박막실험실에서의 주요공정변수는 기판바이어스 전압, discharge 전류, Ar/N2가스유량비이었다. 합성된 박막의 결정성 분석을 FTIR을 이용하였으며, BN 박막의상 및 미세구조관찰을 위해 투과전자현미경(TEM;Philips EM400T) 분석을 병행하였고, 박막의 기계적 물성 평가를 위해 미소경도를 측정하였다. 박리특성의 고찰은 대기중에서의 자발적 박리가 일어나 90%이상의 박리가 진행된 시점까지의 시간을 측정하였고, 증착직후 박막의 잔류응력 변화와 연관하여 고찰해 보았다.

• Clean Technology
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• v.26 no.3
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• pp.204-210
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• 2020

In this study, the ignition characteristics of bio jet fuel (Bio-7629, Bio-5172) produced by F-T process and petroleum-based jet fuel (Jet A-1) were compared and analyzed. The ignition delay time of each fuel was measured by means of a combustion research unit (CRU) and the results were explained through an analysis of the properties and composition of the fuel. The ignition delay time of Bio-5172 was the shortest while that of Jet A-1 was the longest because Jet A-1 had the highest surface tension and Bio-5172 had the lowest viscosity in terms of fuel properties that could affect the physical ignition delay time. As a result of the analysis of the constituents' type and ratio, 22.8% aromatic compounds in Jet A-1 could generate benzyl radical, which had low reactivity during the oxidation reaction, affecting the increase of ignition delay time. Both Bio-7629 and Bio-5172 were composed of paraffin only, with the ratio of n-/iso- being 0.06 and 0.80, respectively. The lower the degree of branching is in paraffin, the faster the isomerization of peroxy radical is produced during oxidation, which could determine the propagation rate of the ignition. Therefore, Bio-5172, composed of more n-paraffin, possesses shorter ignition delay time compared with Bio-7629.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• v.16 no.2
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• pp.79-89
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• 1988

This experiment was carried out to investigate the difference of compositions between petroleum ether extract and its tall oil in Pinus rigida Mill. xylem and to obtain the basic data on effective extraction and its utilization of by-product, resin and fatty acid, when pulp making. After both petroleum ether extract from wood meal and its tall oil in pitch pine were separated to the resin and fatty acid by using DEAE-Sephadex and aluminum oxide column, these were analyzed with gas chromatograph. The results obtained were as follows: 1. Fatty acids contained as ester form in living trees were varied by peroxide of organic solvent in petroleum ehter extraction and cooking chemicals in cooking. 2. Pimaric-type acid was eluted earlier than abietic-type acid in resin acids and the fewer the carbons, the earlier the elution in fatty acids. 3. The retention time of SE-30 column was even smaller than that of OV-101 column but the relative retention time obtained by using methyl pimarate and methyl stearate as internal standard was nearly identical. 4. Both petroleum ether extract and tall oil mainly consisted of resin acids, expecially abietic-type acid. 5. Tall oil had more fatty acid but less resin acid than petroleum ether extract. Also, the content of unidentified materials was increased owing to the isomerization and the shift of double bond position in unsaturated fatty acids by high temperature and cooking chemicals when cooking.

• Journal of the Korean Chemical Society
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• v.40 no.7
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• pp.501-508
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• 1996

The base-catalysed carbonato or oxalato ring opening of cis-${\beta}-[Co(3,2,3,-tet))CO_3\;or\;C_2O_4)]^+$(3,2,3-tet=4,7-diazadecane-1,10-diamine, $C_2O_4$=oxalate) has been investigated in aqueous solution and in mixed aqueous-organic solvent. The rearrangement of 3,2,3-tet and carbonato or oxalato ring opening of cis-${\beta}-[Co(3,2,3,-tet))CO_3\;or\;C_2O_4)]^+$ occurred via the dissociation of one of the two coordinating carbonato or oxalato oxygen atoms. The resulting product was cis-${\alpha}-[Co(3,2,3-tet)(OH)(OCO_2\;or\;OC_2O_3)_3].$ It has been suggested that the base-catalysed reaction of cis-${\beta}-[Co(3,2,3,-tet))CO_3\;or\;C_2O_4)]^+$ takes place via the Dcb(dissociative conjugated base) mechanism. The other oxygen atom of carbonato or oxalato was dissociated continuously to give cis-${\alpha}-[Co(3,2,3-tet)(OH)_2]^+.$ Cis-${\alpha}-[Co(3,2,3-tet)(OH)_2]^+$ was isomerized to cis-${\beta}-[Co(3,2,3-tet)(OH)_2]^+.$

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.148-148
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• 1999

다이아몬드에 버금가는 높은 경도뿐만 아니라 높은 화학적 안정성 및 열전도성 등 우수한 물리화학적 특성을 가진 입방정 질화붕소(cubic Boron Nitride)는 마찰.마모, 전자, 광학 등의 여러 분야에서의 산업적 응용이 크게 기대되는 자료이다. 특히 탄화물형성원소에 대해 안정하여 철계금속의 가공을 위한 공구재료로의 응용 또한 기대되는 재료이다. 특히 탄화물형성원소에 대해 안정하여 철계금속의 가공을 위한 공구재료로의 응용 또한 크게 기대된다. 이 때문에 각종의 PVD, CVD 공정을 이용하여 c-BN 박막의 합성에 대한 연구가 광범위하게 진행되어 많은 성공사례들이 보고되고 있다. 그러나 이러한 c-BN 박막의 유용성에도 불구하고 아직 실제적인 응용이 이루어지지 못한 것은 증착직후 급격한 박리현상을 보이는 c-BN 박막의 밀착력문제때문이다. 본 연구에서는 평행자기장을 부가한 ME-ARE(Magnetically Enhanced Activated Reactive Evaporation)법을 이용하여 c-BN 박막을 합성하고, 합성된 c-BN 박막의 밀착력에 미치는 공정인자의 영향을 규명하여, 급격한 박리현상을 보이는 c-BN 박막의 밀착력 향상을 위한 최적 공정을 도출하고자 하였다. BN 박막 합성은 전자총에 의해 증발된 보론과 (질소+아르곤) 플라즈마의 활성화반응증착(activated reactive evaporation)에 의해 이루어졌다. 기존의 ARE장치와 달리 열음극(hot cathode)과 양극(anode)사이에 평행자기장을 부여하여 플라즈마를 증대시켜 반응효율을 높혔다. 합성실험용 모재로는 p-type으로 도핑된 (100) Si웨이퍼를 30$\times$40 mm크기로 절단 후, 100%로 희석된 완충불산용액에 10분간 침적하여 표면의 산화층을 제거한후 사용하였다. c-BN 박막을 얻기 위한 주요공정변수는 기판바이어스 전압, discharge 전류, Ar/N가스유량비이었다. 증착공정 인자들을 변화시켜 다양한 조건에서 c-BN 박막의 합성하여 밀착력 변화를 조사하였다. 합성된 박막의 결정성 분석을 FTIR을 이용하였으며, Bn 박막의 상 및 미세구조관찰을 위해 투과전자현미경(TEM;Philips EM400T) 분석을 병행하였고, 박막의 기계적 물성 평가를 위해 미소경도를 측정하였다. 증착된 c-BN 박막은 3~10 GPa의 큰 잔류응력으로 인해 증착직후 급격한 박리현상을 보였다. 이의 개선을 위해 증착중 기판바이어스 제어 및 후열처리를 통해 밀착력을 수~수백배 향상시킬 수 있었다. c-BN 박막의 합성을 위해서는 증착중인 박막표면으로 큰 에너지를 갖는 이온의 충돌이 필요하기 때문에 기판 바이어스가 요구되는데, c-BN의 합성단계를 핵생성 단계와 성장 단계로 구분하여 인가한 기판바이어스를 달리하였다. 이 결과 그림 1에서 나타낸 것처럼 c-BN 박막의 핵생성에 필요한 기판바이어스의 50% 정도만을 인가하였을 때 잔류응력은 크게 경감되었으며, 밀착력이 크게 향상되었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.311-311
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• 2014

III-N계 물질로 이루어진 GaN 기반의 광 반도체는 직접 천이형 넓은 밴드갭 구조를 갖고 있기 때문에 적외선부터 가시광선 및 자외선까지를 포함한 폭 넓은 발광파장 조절이 가능하여 조명 및 디스플레이 관련 차세대 광원으로 많은 관심을 받고 있다. 하지만, GaN기반의 발광 다이오드는 많은 연구기관들의 오랜 연구에도 불구하고 고출력을 내는데 있어 여전히 많은 문제들이 존재한다. 그 중, 주입전류 증가에 따른 효율감소 현상은 출력을 저해하는 대표적인 요소로 알려져 있는데, 이전의 연구 결과에서 알려진 효율감소 현상의 원인으로 결정결함에 의한 누설전류, Auger 재결합, 이송자 넘침 현상 그리고 p-n접합부의 온도 상승 등의 현상이 알려져 있다 [1-2]. 하지만 여전히 주입 전류 증가에 따른 효율 감소 현상의 원인에 대해 명확한 해답은 없으며 아직도 많은 논의가 이루어 지고 있다. 따라서, 본 연구에서는 GaN기반의 청색 및 녹색 LD와 LED소자를 이용하여 주입전류 밀도의 변화에 따른 자발 발광 영역에서의 효율감소 현상의 원인을 규명하고 한다. 유기금속화학증착법(MOCVD)를 이용하여 c면 사파이어 위에 서로 다른 발광파장을 가지는 InGaN/GaN 다중양자우물구조의 질화물계 LED와 LD 박막을 제작하였으며 성장 구조에 의한 특성으로 인해 발생하는 효율 저하 현상을 방지하고자 InGaN/GaN으로 이루어진 다중양자우물층의 조성만 제어하여 청색과 녹색으로 발광하도록 하였다. 청색 및 녹색 LD 웨이퍼들을 이용하여 주입전류 증가에 따른 발광특성을 조사하기 위해 LD와 LED는 표준 팹 공정에 의해 제작되었다. 전계 발광 측정을 위해 상온에서 직류 전류를 주입하여 GaN계 청색 및 녹색 LED와 LD에 각 5 mA/cm2에서 50 mA/cm2까지 전류밀도를 증가시킴에 따라 LD 및 LED칩 형태에 상관없이 청색 LD와 LED의 파장은 약 465nm에서 약 458nm로 감소하였고 녹색 LD와 LED의 파장은 약 521nm에서 약 511~513 nm까지 단파장화가 발생했다. 이는 동일한 웨이퍼에 동일한 전류 밀도를 주입하였기 때문에 발생하는 것으로 판단된다. 그러나, 청색 LED의 효율은 50 mA/cm2에서 약 70%정도로 감소하고 반면 녹색 LED의 경우 동일한 전류밀도 하에 약 52%정도로 감소하였지만, 청색과 녹색 LD의 경우 동일한 전류 밀도의 범위 내에서 더욱 낮은 효율저하 현상을 나타내었다. 또한, 접합 온도를 측정한 바 청색소자가 녹색 소자에 비하여 낮은 접합 온도를 나타낼 뿐아니라, 청색 및 녹색 LD의 경우 LED 보다 낮은 접합 온도를 나타내고 있었다. 이는 InGaN 활성층의 In 조성이 증가할수록 비발광 센터에 의한 접합온도 상승 뿐 아니라, LD ridge 구조에서 더 많은 열이 방출되어 접합 온도가 감소될 수 있는 것으로 판단된다. 우리는 동일한 웨이퍼에 LED와 LD를 제작하였고, 동일한 전류 주입밀도를 인가하였기 때문에 LD와 LED의 효율 감소 현상의 차이는 이송자 넘침 현상, 결정 결함, 오제 재결합 등이 원인보다 활성층의 접합 온도 상승이 가장 큰 영향이 될 수 있을 것으로 판단된다.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.28 no.6
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• pp.235-242
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• 2018

High temperature electrical conductivity of Aluminum Nitride (AlN) ceramics sintered with $Y_2O_3$ as a sintering aid has been investigated with respect to various sintering conditions and MgO-dopant. When magnesium oxide is added as a dopant, liquid glass-film and crystalline phases such as spinel, perovskite are formed as second phases, which affects their electrical properties. According to high temperature impedance analysis, MgO doping leads to reduction of activation energy and electrical resistivity due to AlN grains. On the other hand, the activation energy and electrical resistivity due to grain boundary were increased by MgO doping. This is a result of the formation of liquid glass film in the grain boundary, which contains Mg ions, or the elevation of schottky barrier due to the precipitation of Mg in the grain boundary. For the annealed sample of MgO doped AlN, the electrical resistivity and activation energy were increased further compared to MgO doped AlN, which results from diffusion of Mg in the grains from grain boundary as shown in the microstructure.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.10 no.8
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• pp.569-574
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• 2000

To improve the ductility of $Al_3Hf$ and $Al_3Ta$ intermetallic compounds, which are the potential temperature structural materials, the mechanical alloying behaviour and the effect of ternary additions on the $Ll_2$ phase formation were investigated. During the mechanical alloying by the SPEX mill, the $Ll_2$ $Al_3Hf$ intermetallic compound was formed after 6 hours of milling in AL-25%Hf system. In AL-25%Ta system, however, only the $D0_{22}$ $Al_3Ta$ intermetallic compound was formed until 30 hours of milling and the $Ll_2$ phase was not observed. In AL-12.5%M-25%Ta(M=Cu, Zn, Mn, Fe, Ni) systems, the additions of Cu and Zn had no effect on the $D0_{22}$ structure of the binary $Al_3Hf$ and the additions of Mn, Fe and Ni produced the amorphous phase. Therefore it was considered that these ternary additions could not overcome the energy difference between $Ll_2$ and $D0_{22}$ structures in the $Al_3Hf$ intermetallic compound. In AL-12.5%M-25%Hf(M=Cu, Zn, Mn, Fe, Ni)systems, the additions of Cu and Zn did not affect the $Ll_2$ structure of the binary $Al_3Hf$ but the additions of oMn, Fe and Ni produced the amorphous phase as they did in AL-12.5%M-25%Ta systems. Therefore, it was considered that the Ni, Mn and Fe additions promote the formation of amorphous phase in $Al_3X$ intermetallic compounds.