• Composites Research
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• v.30 no.5
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• pp.316-322
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• 2017

Carbon fiber is a material with excellent mechanical, electrical and thermal properties, which is widely used as a composite material made of a polymer matrix. However, this composite material has a weak point of interlaminar delamination due to weak interfacial bond with polymer matrix compared with high strength and elasticity of carbon fiber. In order to solve this problem, it is essential to use reinforcements. Due to excellent mechanical properties, graphene have been expected to have large improvement in physical properties as a reinforcing material. However, the aggregation of graphene and the weak interfacial bonding have resulted in failure to properly implement reinforcement effect. In order to solve this problems, dispersibility will be improved. In this study, functionalization of graphene nanoplatelet was proceeded with melamine and mixed with epoxy polymer matrix. The carbon fiber reinforced polymer composites were fabricated using the prepared graphene nanoplatelet/epoxy and flexural properties and interlaminar shear strength were measured. As a result, it was confirmed that the dispersibility of graphene nanoplatelet was improved and the mechanical properties of the composite material were increased.

• Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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• v.20 no.1
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• pp.33-37
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• 2000

The 1-3 piezoelectric composite transducer with 75 volume percents PZT was fabricated by the dicing-filling method. The resonance modes of the 1-3 transducer have been studied with electric impedance measurement as a function of frequency. The fundamental frequencies of the planar and thickness mode were observed at 0.95MHz and 1.63MHz respectively, but the lateral mode was not observed. In the thickness mode, the electromechanical coupling coefficient of the 1-3 piezoelectric composite transducer, 0.54, was very closed to that of the single phase PZT(0.52). The pulse-echo response by exciting the 1-3 transducer with an electric pulse was observed from the water/reflector interface, and analyzed bandwidth by the spectrum of the impulse response. The quality factor Q for the 1-3 transducer was observed as 1.5 smaller than that of the single phase(80) and then the 1-3 transducer may be used to the broad band type transducer applications.

• The Journal of the Acoustical Society of Korea
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• v.31 no.8
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• pp.514-522
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• 2012

The temperature dependence of the characteristics in a PZT-5 piezoelectric ceramic vibrator with the transverse mode was investigated in the range of $-100^{\circ}C$ to $90^{\circ}C$ using a thermal vacuum chamber to utilize the vibrator in aerospace industries. As the results, at room temperature, the resonant and anti-resonant frequencies had the minimum value, whereas, the dielectric constant increased linearly from about 2500 to 7500 in the given temperature range. The mechanical loss decreased linearly from 0.08 to 0.03. Through the regression analysis, the temperature dependence functions of the characteristics were derived to linear and square regression functions. Applying the functions, the input admittance characteristics of the piezoelectric vibrator were calculated, and the results showed good agreement with measured ones. It can be confirmed that this method is useful to estimate the characteristics change of the piezoelectric vibrator caused by the temperature change under the space environment.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.100-102
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• 2013

Magnetron-sputtering법을 사용하여 기존에 연구하였던 CrAlN (Cr 7：Al 3)박막에 Si를 첨가하여 Si의 함량 변화에 따라 미세구조와 화학적 결합상태, 온도저항계수(TCR) 및 산화저항의 영향과 기계적특성 개선을 통한 multi-functional heater resistor layer로써의 가능성을 연구하였다. CrAlSiN 박막의 Si 함량에 변화에 따라 온도저항계수 변화를 확인하였으며 X-선 회절 분석(XRD) 패턴 분석결과 CrAlSiN 박막의 결정구조가 Bl-NaCl 구조를 가지고 있는 것을 확인하였으며 SEM과 AFM을 통한 표면 및 미세구조 분석결과 Si의 함량이 증가할수록 입자가 조밀해짐을 알 수 있었다. 최근 digital priting technology의 핵심 기술로 부각되고 있는 inkjet priting technology는 널리 태양전지뿐만 아니라 thin film process, lithography와 같은 반도체 공정 기술에 활용 할 수 있기 때문에 반도체 제조장비에도 사용되고 있으며, 현재 thermal inkjet 방식을 사용하고 있다. Inkjet printing technology는 전기 에너지를 잉크를 배출하기 위해 열에너지로 변환하는 thermal inkjet 방식을 사용하고 있는데, 이러한 thermal inkjet 방식은 기본적으로 전기저항이 필요하지만 electrical resistor layer는 잉크를 높은 온도에서 순간적으로 가열하기 때문에 부식이나 산화 등의 문제가 발생할 수 있어 이에 대한 보호층을 필요로 한다. 하지만, 고해상도, 고속 잉크젯 프린터, 대형 인쇄 등을 요구되고 있어 저 전력 중심의 잉크젯 프린터의 열효율을 방해하는 보호층 제거에 필요성이 제기되고 있다. 본 연구는 magnetron-sputtering을 사용하여 기존의 CrAlN 박막에 Si를 합성하여 anti-oxidation, corrosion resistance 그리고 low temperature coefficient of resistance 값을 갖는 multi-functional heater resistor layer로써 CrAlSiN 박막의 Si 함량에 따른 효과에 초점을 두었다. 본 실험은 CrAlN 박막에 Si 함량을 4~11 at%까지 첨가시켜 함량의 변화에 따른 특성변화를 확인하였다. 함량이 증가할수록 amorphous silicon nitride phase의 영향으로 박막의 roughness는 감소하였으며 XRD 분석결과 (111) peak의 Intensity가 감소함을 확인하였으며 SEM 관찰시 모든 박막이 columnar structure를 나타내었으며 Si함량이 증가할수록 입자가 치밀해짐을 보여주었다.Si함량이 증가할수록 CrAlN 박막에 비하여 면저항은 증가하였으며 TCR 측정결과 Si함량이 6.5 at%일 때 가장 안정한 TCR값을 나타내었다. Multi-functional heater resistor layer 역할을 하기 위해서, CrAlSiN 박막의 원소 분포, 표면 거칠기, 미세조직, 전기적 특성 등을 조사하였다. CrAlN 박막의 Si의 첨가는 크게 XRD 분석결과 주상 성장을 억제 할 수 있으며 SEM 분석을 통하여 Si 함량이 증가할수록 Si3N4 형성이 감소하며 입자크기가 작아짐을 확인하였다. 면저항의 경우 Si 함량이 증가함에 따라 높은 면저항을 나타내었으며 Si함량이 6.5 at%일 때 가장 낮은 TCR 값인 3120.53 ppm/K값을 보였다. 이 값은 상용되고 있는 heater resistor보다 높지만, CrAlSiN 박막이 더 우수한 기계적 특성을 가지고 있기 때문에 hybrid heater resistor로 적용할 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.274-274
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• 2014

금속칼코게나이드 화합물중 하나인 $MoS_2$는 초저 마찰계수의 금속성 윤활제로 널리 사용되고 있으며 흑연과 비슷한 판상 구조를 지니고 있어 기계적 박리법을 통한 그래핀의 발견 이후 2차원 박막 합성법에 대한 활발한 연구가 진행되고 있다. 최근 다양한 응용이 진행 중인 그래핀의 경우 높은 전자이동도, 기계적 강도, 유연성, 열전도도 등 뛰어난 물리적 특성을 지니고 있으나 zero-bandgap으로 인한 낮은 on/off ratio는 thin film transistor (TFT), 논리회로(logic circuit) 등 반도체 소자 응용에 한계가 있다. 하지만 $MoS_2$는 벌크상태에서 약 1.2 eV의 indirect band-gap을 지닌 반면 단일층의 경우 1.8 eV의 direct-bandgap을 나타내고 있다. 또한 단일층 $MoS_2$를 이용하여 $HfO_2/MoS_2/SiO_2$ 구조의 트랜지스터를 제작하였을 때 $200cm^2/v^{-1}s^{-1}$의 높은 mobility와 $10^8$ 이상의 on/off ratio 나타낸다는 연구가 보고되어 있어 박막형 트랜지스터 응용을 위한 신소재로 주목을 받고 있다. 한편 2차원 $MoS_2$ 박막을 합성하기 위한 대표적인 방법인 기계적 박리법의 경우 고품질의 단일층 $MoS_2$ 성장이 가능하지만 대면적 합성에 한계를 지니고 있으며 화학기상증착법(CVD)의 경우 공정 gas의 분해를 위한 높은 온도가 요구되므로 박막형 투명 트랜지스터 응용을 위한 플라스틱 기판으로의 in-situ 성장이 어렵기 때문에 이를 보완할 수 있는 $MoS_2$ 박막 합성 공정 개발이 필요하다. 특히 Plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) 방법은 공정 gas가 전기적 에너지로 분해되어 chamber 내부에서 cold-plasma 형태로 존 재하기 때문에 박막의 저온성장 및 대면적 합성이 가능하며 고진공을 바탕으로 합성 중 발생하는 오염 요소를 효과적으로 제어할 수 있다. 본 연구에서는PECVD를 이용하여 plasma power, 공정압력, 공정 gas의 유량 등 다양한 공정 변수를 조절함으로써 저온, 저압 조건하에서의 $MoS_2$ 박막 성장 가능성을 확인하였으며 전구체로는 Mo 금속과 $H_2S$ gas를 사용하였다. 또한 향후 flexible 소자 응용을 위한 플라스틱 기판의 녹는점을 고려하여 공정 온도는 $300^{\circ}C$ 이하로 설정하였으며 합성된 $MoS_2$ 박막의 두께 및 화학적 구성은 Raman spectroscopy를 이용하여 확인 하였다. 공정온도 $200^{\circ}C$와 $150^{\circ}C$에서 성장한 $MoS_2$ 박막의 Raman peak의 경우 상대적으로 낮은 공정온도로 인하여 Mo와 H2S의 화학적 결합이 감소된 것을 관찰할 수 있었고 $300^{\circ}C$의 경우 약 $26{\sim}27cm^{-1}$의 Raman peak 간격을 통해 5~6층의 $MoS_2$ 박막이 형성 된 것을 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Membrane Society of Korea Conference
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• 1998.10a
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• pp.112-114
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• 1998

막분리기술은 분릿대상 성분과 분리매체와의 분자 사이의 힘의 차를 이용하여 분리하는 기술이기 때문에 분리특성을 고도로 기능화시키는 것이 가능하다. 또한 막분리 기술 자체가 에너지 절약기술이기 때문에 차세대 분리기수로서 중요한 역할을 할 수 있다. 이와 같은 분리기술은 역삼투법 등의 수용액계와 상온 부근의 기체분리막은 실용화되어 있다. 그러나 비수용액계 또는 고온 공정에서 특수한 조건하에서 고기능성 분리성능을 가지는 막의 개발에 대한 요구가 증대되고 있다. 이에 대응하여 내열성, 내용제성이 우수한 고분자에 의한 분리성능을 요구한다. 특히 근년에는 방향족 polyimide 수지가 주목을 받고 있으며, 내열성, 내구성 및 기계-전기적 특성이 우수한 재질로 광범위하게 사용되고 있다. 이것은 분자 구성기가 가지는 결합에너지가 크고, 분자의 규칙성에 의한 유리전이온도가 높아서 250-300$\circ$C의 고온에서도 사용이 가능한 재료로서 한외여과막과 기체분리막으로 시판되고 있다.

• Journal of the Korean institute of surface engineering
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• v.55 no.2
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• pp.77-83
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• 2022

Nanocrystalline MoN coatings were prepared by inductively coupled plasma magnetron sputtering (ICPMS) changing the plasma power from 0 W to 200 W. The properties of the coatings were analyzed by x-ray diffraction, field emission scanning electron microscopy, atomic force microscopy, nanoindentation tester and semiconductor characterization system. As the ICP power increases, the crystal structure of the MoN coatings changed from a mixed phase of γ-Mo₂N and α-Mo to a single phase γ-Mo₂N. MoN coatings deposited by ICPMS at 200 W showed the most compact microstructure with the highest nanoindentation hardness of 27.1 GPa. The electrical resistivity of the coatings decreased from 691.6 μΩ cm to 325.9 μΩ cm as the ICP power increased.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.38 no.11
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• pp.980-986
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• 2001

Bragg reflector type FBAR was fabricated on the Si(100) substrate. We measured a frequency response of the resonator at 5.2 GHz and analyzed it by numerical calculation considering actual acoustic losses of each layer in the structure. We fabricated nine layer Bragg reflector of W-SiO$_2$pairs using r.f. sputtering method and fabricated AlN piezoelectric and Al electrodes using pulsed dc sputtering. The return loss(S$_{11}$) of the fabricated Bragg reflector type FBAR was 12 dB at 5.38 GHz and the series resonance frequency(f$_{s}$) was 5.376 GHz and the parallel resonance frequency(f$_{p}$) was 5.3865 GHz. Effective electro-mechanical coupling constant (K$_{eff{^2}}$) and Quality factors(Q$_{s}$), the Figures of Merit of the resonator, were about 0.48% and 411, respectively. We extracted acoustic parameters of AlN piezoelectric and reflection coefficient of the Bragg reflector by numerical calculation. We could know that material acoustic impedance and wave velocity of AlN piezoelectric decreased for intrinsic value and the electromechanical coupling constant(K$_2$) value was very low owing to the poor quality of the AlN piezoelectric. Reflection coefficient of Bragg reflector was 0.99966 and reflection band was very wide from 2.5 to 9.5 GHz.

• Elastomers and Composites
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• v.38 no.3
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• pp.227-234
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• 2003

Silicone composites for high voltage insulator (HVI SC) were prepared by adding aluminum trihydrate(ATH) treated by surface treatment agent to base silicone compound at the ratio oi 100:20, 100:40, 100:60, 100:80, and 100:100, respectively And also, ATH was treated by various surface treatment agents, such as stearic arid, acryl silane, and vinyl silane under compounding process. Mechanical properties and electrical properties were investigated for the various contents of ATH and surface-treatment agents. Mechanical properties such as tensile strength, elongation, and tear strength decreased as the load of ATH increased. Volume resistivity, AC break down strength, and tracking resistance for HVI SC containing ATH treated by vinyl silane were better than those for HVI SC containing ATH treated by other surface treatment agents, such as stearic acid and acryl silane. Polymer-filler interaction of silicone composites according to surface treatment agents was studied by measuring bound rubber contend(BR). From the experimental results, BR of silicone composite containing ATH treated with vinyl silane was higher than that of the others. The degree of rule for silicone composite was investigated using Rheometer. Maximum torque of silicone composites contaning ATH treated with vinyl silane was higher than that of silicone composite contaning ATH treated with other surface agents.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2003.03a
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• pp.56-56
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• 2003

최근 정보통신 분야의 급격한 발달로 인하여 무선통신에 사용되는 주파수 영역 또한 계속 높아짐에 따라 대역통과 필터 소자의 삽입 손실, 소비 전력, 크기, MMIC화에 대한 많은 연구가 진행되고 있다 압전 현상을 이용한 박막형 공진기가 이러한 요구를 충족시키고, 현재의 SAW filter를 대체할 소자로 떠오르고 있다. 본 실험에서는 단결정 미세 구조를 만들 수 있고, 압전 효과 또한 우수하며, Surface Micromachining보다 비교적 제조 공정이 간단하고 선택적 에칭이 가능한 Bulk Micromachining을 이용하여 Si$_3$N$_4$ Membrane을 이용한 중심주파수 5.2GHz인 두께 진동모드 Film Bulk Acoustic Wave Resonator(FBAR)를 제작하고 공진기의 고주파 특성을 평가하였다. Membrane구조 형성을 위해 Backside면인 Si$_3$N$_4$, Si은 RIE(Reactive Ion Etching)와 선택적 에칭용액인 KOH로 각각 에칭하여 Membrane을 갖는 구조로 중심주파수 5.2GHz인 두께 진동모드 FBAR를 설계 및 제조하였다. 체적 탄성파 공진 현상은 r.f Magnetron Sputtering법으로 증착한 AIN 압전박막과 Mo전극으로부터 발생 가능하였다. 본 연구에서는 0.9$\mu\textrm{m}$-Si$_3$N$_4$ Membrane을 이용해 FBAR를 제작/평가하고, RIE을 통해 Membrane을 제거해 가면서 공진기의 특성 즉, Quality factor와 유효전기기계결합계수(K$_{eff}$) 및 S parameter특성을 비교 측정해 보았다. 측정해본 결과 Membrane Free일때가 훨씬더 공진 특성이 우수함을 볼 수 있다