• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2003.07c
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• pp.1571-1573
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• 2003

Diamond films including nanocystalline and graphite phase are grown by microwave plasma chemical vapor deposition using $N_2$ additives and negative substrate bias at growth step. The microstructure of the films is controlled by changing $N_2$ gas ratio and negative bias. Defects and grain boundaries between diamond and graphite are proposed to be crucial factors for forming the conducting path of electron emissions. The effect of growth parameters on the film microstructure are investigated by Raman spectroscopy and scanning electron microscopy(SEM). Electron emission characteristics are also examined in terms of the film growth conditions.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2007.07a
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• pp.1271-1272
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• 2007

Experimental results regarding to the structural properties of carbon nanotubes (CNTs) and the field-emission characteristics of CNT-coated tungsten (W) tips are presented. CNTs are successfully grown on conical-type W-tips by inductively coupled plasma-chemical vapor deposition (ICP-CVD) with or without inserting a TiN-buffer layer prior to the formation of Ni catalysts. For all the CNTs grown, their nanostructures, morphologies, and crystalline structures are analyzed by FESEM, HRTEM, and Raman spectroscopy. Furthermore, the emission properties of CNT-based field-emitters are characterized to estimate the maximum current density and the threshold voltage. The results obtained in this study indicate that the emission current level of the CNT-emitter without using a TiN buffer is desirable for the application of micro-focused x-ray systems.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.11a
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• pp.3-3
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• 2008

21 세기 제 3의 산업혁명을 가져올 것으로 기대되는 나노기술(NT), 정보기술(IT), 바이오기술(BT)은 전 세계 과학자들의 마음을 사로잡고 있다. 이 가운데 나노기술은 전자산업에 응용시 그 기대효과는 우리가 상상하는 이상의 것이라 예상하고 있다. 나노기술에 특히 관심을 가지는 이유는 물질이 마이크로미터 크기로 작아져도 벌크 물질의 물리적 특성이 그대로 유지되지만, 나노미터 크기가 되면서 우리가 경험하지 못했던 새로운 물리적 특성들이 발현되기 때문이다. 그 특성에는 양자구속효과, Hall-Petch 효과, 자기효과 등이 있다. 나노기술의 구현은 양자점과 같은 영차원 나노입자, 나노와이어, 나노막대, 나노리본 등과 같은 직경이 100nm 이하의 일차원 구조의 나노물질 및 나노박막과 기타 100nm 이하의 나노구조물들이 사용된다. 현재 일차원 구조를 이용한 전자디바이스화 연구는 결정성장을 정확하게 조절하는 합성기술 합성된 일차원 나노물질의 물리적 특성을 지배하는 각종 파라미터들과 물리적 특성들과의 상관관계 정립, 나노와이어를 이용한 Bottom-up 방식에 의한 조립기술 확보를 위해 활발히 진행 중이다. 하지만 나노구조의 특성을 확인하는 형태의 연구일 뿐, 실제 디바이스화에는 여전히 많은 과제를 안고 있다. 본 연구에서는 산화아연을 기반으로 한 고품위 능동형 산화물 나노구조의 다양한 성장방법 및 물성 평가에 대해 연구하였다. 성장장비로는 MOCVD와 스퍼터링을 이용하여 대면적 균일 성장을 이룰 수 있었다. 특히 실제 광전소자에 응용요구에 알맞은 Bottom-up 방식에 의한 수직성장 기술, 길이/직경 비 향상 기술, 결정성 향상 기술, 저온성장 기술, Dimension 조절 기술 Interfacial layer 제거 기술 등을 중점적으로 연구하였다. Dimension 조절 기술로 p-Si 기판위에 성장된 나노 LED에서는 밝은 emission을 관찰하였으며, 세계에서 최초로 스퍼터링을 이용하여 4인치 웨이퍼에 대면적 수직 성장하였다. 최근에는 선택적 삼원계 씨앗층을 이용한 길이/직경 비가 매우 향상된 MgZnO 나노와이어를 Interfacial layer 없이 수직으로 성장하여 산화물 전계방출 에미터로서의 가능성을 확인하였다.

• Journal of the Mineralogical Society of Korea
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• v.29 no.1
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• pp.1-10
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• 2016

We studied the heavy minerals in 46 surface sediments collected from the Central Yellow Sea Mud (CYSM) to characterize the type, abundance, mineralogical properties and distribution pattern using the stereo-microscopy, field-Emission scanning electron microscopy (FE SEM) and chemical analysis through the energy dispersive spectrometer (EDS). Heavy mineral assemblages are primarily composed of epidote group, amphibole group, garnet group, zircon, rutile and sphene in descending order. Epidote group and amphibole group minerals account for more than 50% of total heavy minerals. The minerals in epidote group, amphibole group and garnet group in studied area are epidote, edenite and almandine, respectively. When we divided the CYSM into two regions by $124^{\circ}E$, the eastern region contain higher contents of epidote and (zircon + rutile), which are more resistant to weathering but lower of amphibole, which is less resistant to weathering than the western region. Based on this results, it is possible to estimate that the eastern region sediments are transported for a long distance while western region sediments are transported for a short distance from the source area. In the future, the additional study on the heavy minerals in river sediments flowing into the Yellow Sea and much more samples for marine sediments must be carried out to interpret exactly the provenance and sedimentation process.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.15 no.5
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• pp.541-546
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• 2006

In this study we have investigated cathodoluminescence (CL) and structural properties of thin film $ZnGa_2O_4:Mn$ oxide phosphor by using field emission scanning electron microscopy (FESEM), atomic force microscopy (AFM), photoluminescence (PL), and cathodoluminescence. PL emission peaked at 506 nm was observed from the $ZnGa_2O_4:Mn$ phosphor target and it was attributed to the $^4T_1-^6A_1$ transition in $Mn^{2+}$ ion. The color coordinates of the emission were x = 0.09 and y = 0.67. The $ZnGa_2O_4:Mn$ films showed the excitation spectrum peaked at 294 nm by $Mn^{2+}$ ion absorption. It was found that the higher intensity of CL emission at 505 nm appears to result from the denser and closely-packed structure in $ZnGa_2O_4:Mn$ phosphor films deposited at lower pressures. The CL intensity did not show any systematic dependence on film surface roughness.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.28 no.4
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• pp.420-426
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• 2017

Recently, solvent-resistant nanofiltration membranes have been studied for the separation of solvents or solutes using a molecular weight cut-off system of the polymer which is resistant to a specific solvent. Required conditions for these membranes must have are excellent physical properties and solvent resistance. Polybenzimidazole, which is known to be one of the most heat-resistant commercially available polymers, has an excellent inherent solvent resistance and it is even insoluble in stronger organic solvents when cross-linked. Therefore, in this study, the applicability of polybenzimidazole as a solvent resistant nanofiltration membrane was discussed. The membrane was fabricated using the non-solvent induced phase separation method and showed a suitable morphology as a nanofiltration membrane confirmed by field emission scanning electron microscopy. In addition, the permeance of the solvent in the presence or absence of cross-linking was investigated and the stability was also confirmed through long operation. The permeance test was carried out with five different solvents: water, ethanol, benzene, N, N-dimethylacetamide (DMAc) and n-methyl-2-pyrrolidone (NMP); each of the initial flux was $6500L/m^2h$ (water, 2 bar), $720L/m^2h$ (DMAc, 5 bar), $185L/m^2h$ (benzene, 5 bar), $132L/m^2h$ (NMP, 5 bar), $65L/m^2h$ (ethanol, 5 bar) and the pressure between 2 and 5 bar was applied depending on the type of membrane.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2016.11a
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• pp.178-178
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• 2016

최근 Zn-Mg 합금 박막은 고내식성의 합금상 형성, 치밀한 부식생성물의 부식억제 등으로 인해 순수한 Zn 박막 및 기타 Zn 계 합금 박막 대비 우수한 내식성을 나타난다고 보고되고 있다. 그러나 여러 문헌에서 보고된 Zn-Mg 박막 각기 다른 결정구조, 미세조직을 나타내며, 이는 Zn-Mg 박막이 낮은 융점을 나타내기 때문에 박막 합성 공정 중에 발생하는 열량에 따라 Zn-Mg 박막의 결정구조, 미세조직 등이 변화한 것으로 판단된다. 본 연구에서는 Zn-Mg 박막의 결정구조에 따른 내식특성을 평가하기 위하여 비대칭 마그네트론 스퍼터링 공정 중 합성온도를 제어하며 Zn-Mg 박막을 합성하였으며 그에 따른 박막의 결정구조, 내식성에 관해 연구하였다. Zn-Mg 박막은 10wt.% Mg 합금 타겟을 사용하였으며, 합성 온도는 상온에서 최고 $150^{\circ}C$로 제어하였다. Zn-Mg 박막의 결정구조, 미세조직은 X선 회절 분석기 (XRD)와 전계방출형 주사전자현미경 (FE-SEM)을 사용하여 분석하였으며, 동전위 분극시험을 통해 결정구조에 따른 Zn-Mg 박막의 내식성을 분석하였다. 상온에서 합성한 Zn-Mg 박막은 비정질의 결정구조가 형성되었으며, 상온이상 $50^{\circ}C$이하에서는 결정질의 Zn 상과 비정질상이 공존하는 Zn-Mg 박막이 합성되었다. 또한 $100^{\circ}C$이상에서는 Zn, $Mg_2Zn_{11}$, $MgZn_2$ 상이 공존하는 결정질의 Zn-Mg 박막이 합성되었다. 상온에서 합성된 Zn-Mg 박막의 경우 급냉이 이루어지는 스퍼터링 공정의 특성상 비정질의 결정구조가 형성되었으나, Zn는 융점이 낮아 상온부근에서도 재결정이 이루어지기 때문에 $50^{\circ}C$ 이하의 낮은 온도에서 합성하여도 결정질의 Zn 상이 형성되었다. $Mg_2Zn_{11}$, $MgZn_2$ 과 같은 Zn와 Mg의 합금상의 경우 형성과정에서 일정 수준의 열이 요구되기 때문에 낮은 온도에서는 형성이 억제되고 일정 이상의 온도에서 형성되었다. FE-SEM 분석 결과를 통하여 $50^{\circ}C$ 이하의 낮은 온도에서 합성한 Zn-Mg 박막은 치밀한 미세구조를 나타내었으며, $100^{\circ}C$이상에서 합성한 Zn-Mg 박막의 미세구조는 밀도가 비교적 낮은 구조임을 확인하였다. 3.5% NaCl 수용액에서의 동전위 분극시험 결과 낮은 온도에서 합성한 Zn-Mg 박막이 고온에서 합성한 Zn-Mg 박막 대비 치밀한 구조가 형성되었기 때문에 우수한 내식성을 나타내었다.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.12 no.2
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• pp.189-195
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• 2009

$\beta-Ga_{2}O_{3}$ nanorods were synthesized by chemical vapor deposition method using nickel-oxide nanoparticle as a catalyst and gallium metal powder as a source material. The average diameter of nanorods was around 160 nm and the average length was $4{\mu}m$. Also, we confirmed that the synthesis of nanorods follows the vapor-solid growth mechanism. From the results of X-ray diffraction and HR-TEM observation, it can be found that the synthesized nanorods consisted of a typical core-shell structure with single-crystalline $\beta-Ga_{2}O_{3}$ core with a monoclinic crystal structure and an outer amorphous gallium oxide layer. Li/$\beta-Ga_{2}O_{3}$ nanorods cell delivered capacity of 867 mAh/g-$\beta-Ga_{2}O_{3}$ at first discharge. Although the Li/$\beta-Ga_{2}O_{3}$ nanorods cell showed low coulombic efficiency at first cycle, the cell exhibited stable cycle life property after fifth cycle.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2016.11a
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• pp.177-177
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• 2016

우수한 내식성을 가지는 Zn 박막은 자동차, 가전제품, 전자제품 등에 사용되는 철 생산품의 수명 연장을 위하여 널리 사용되어 왔다. 최근 개발된 Zn-Mg 합금 박막은 Zn나 Mg에 비해 우수한 내식성을 나타내는 Zn-Mg 합금상을 형성하기 때문에 순수한 Zn 박막이나 다른 Zn 계 합금 박막에 비해 우수한 내식성을 가진다고 보고된 바 있다. 본 연구에서는 다양한 합금상의 형성을 위해 Mg 중간층 두께를 제어하며 Zn/Mg/Zn 다층 박막들을 합성하였으며 열처리를 통한 합금상의 변화, 그에 따른 박막의 내식성에 관해 연구하였다. Zn/Mg/Zn 다층 박막은 총 $4{\mu}m$의 두께로 Mg 중간층의 두께를 변화하였으며 비대칭 마그네트론 스퍼터링 공정을 이용하여 냉연강판 위에 합성하였다. 합성된 다층 박막은 다양한 Zn-Mg 합금상을 형성하기 위하여 진공로를 이용하여 $200^{\circ}C$에서 1시간 동안 어닐링 열처리를 실시하였다. 열처리 전, 후 Zn/Mg/Zn 다층 박막의 미세조직과 조성은 X선 회절 분석기 (XRD)와 전계방출형 주사전자현미경 (FE-SEM)과 글로우 방전 분광분석기 (GDEOES)를 사용하여 분석하였다. 어닐링 열처리를 통한 Zn-Mg 합금상 형성이 Zn/Mg/Zn 다층 박막의 내식성에 미치는 영향을 평가하기 위하여 동전위 분극시험과 EIS(Electrochemical impedance spectroscopy) 분석 실시하였다. FE-SEM과 GDOES 분석 결과, Zn/Mg/Zn 다층 박막들 각각의 중간층 Mg 두께는 1.5, 2.0, $2.5{\mu}m$ 였으며, 어닐링 열처리 후 중간층의 Mg이 상, 하부의 Zn 층으로 확산되면서 박막을 치밀한 구조로 변화시키는 것으로 확인되었다. XRD 분석 결과, 열처리를 하지 않은 Zn/Mg/Zn 다층 박막들에서는 Mg 상의 피크의 강도 차이만 존재할 뿐 Zn-Mg 합금상은 형성되지 않았다. 그러나 열처리를 후 Zn/Mg/Zn 다층 박막들에서 $MgZn_2$ 합금상이 형성되었으며, 중간층 Mg 두께가 $1.5{\mu}m$ 이하인 박막에서는 Zn 상이, 초과하는 박막에서는 Mg 상이 잔존하는 것을 확인하였다. EIS 분석 결과, 열처리 후 박막의 전하이동저항 값은 증가하며 박막의 어드미턴스 값이 감소하였으며 Bode phase plot을 통해 열처리 후 시정수(time constant)가 높은 주파수 영역에서 형성 되는 것을 확인하였다. 이는 열처리 후 Zn/Mg/Zn 다층 박막이 치밀해지고 내식성이 향상되었음을 나타낸다. 동전위 분극시험 결과에서도 마찬가지로 열처리 한 Zn/Mg/Zn 다층 박막들은 열처리 전 대비 내식성이 향상되는 것을 확인하였다. 열처리를 통한 Zn/Mg/Zn 다층 박막의 내식성의 향상은 우수한 내식성의 합금상의 형성과 박막 미세구조의 치밀화에 기인한다고 판단하였다. 또한 열처리 한 Zn/Mg/Zn 다층 박막들에서는 Zn와 $MgZn_2$ 상들이 공존 할 경우 가장 우수한 내식성을 나타내었으며, 이는 $MgZn_2$와 Zn 사이의 적은 전위 차이로 인해 갈바닉 부식 효과가 감소되었기 때문으로 판단된다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.20 no.4
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• pp.497-502
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• 2019

Metal oxide nanostructures are promising materials for advanced applications, such as high sensitive gas sensors, and high capacitance lithium-ion batteries. In this study, tin oxide (SnO) nanostructures were grown on a Si wafer substrate using a two-zone horizontal furnace system for a various substrate temperatures. The raw material of tin dioxide ($SnO_2$) powder was vaporized at $1070^{\circ}C$ in an alumina crucible. High purity Ar gas, as a carrier gas, was flown with a flow rate of 1000 standard cubic centimeters per minute. The SnO nanostructures were grown on a Si substrate at $350{\sim}450^{\circ}C$ under 545 Pa for 30 minutes. The surface morphology of the as-grown SnO nanostructures on Si substrate was characterized by field-emission scanning electron microscopy (FE-SEM) and atomic force microscopy (AFM). Raman spectroscopy was used to confirm the phase of the as-grown SnO nanostructures. As the results, the as-grown tin oxide nanostructures exhibited a pure tin monoxide phase. As the substrate temperature was increased from $350^{\circ}C$ to $424^{\circ}C$, the thickness and grain size of the SnO nanostructures were increased. The SnO nanostructures grown at $450^{\circ}C$ exhibited complex polycrystalline structures, whereas the SnO nanostructures grown at $350^{\circ}C$ to $424^{\circ}C$ exhibited simple grain structures parallel to the substrate.