• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.314-315
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• 2012

최근들어 반도체 및 디스플레이 소자의 구조가 복잡해짐에 따라 다층 박막 증착에 대한 중요성이 날로 증가하고 있다. 본 연구에서는 다층 박막을 효율적으로 증착하기 위해 회전이 가능한 육각건을 개발하였고, 이를 이용하여 에너지 절약형 단열 유리 증착 공정을 구현 하였다. 개발된 회전형 육각건은 기존 플래너형 스퍼터링 건의 확장형으로서 최대 6개의 물질을 하나의 챔버에서 증착이 가능하도록 구성되었다. 기존 공정의 경우 서로 다른 물질 증착을 위해서는 각각의 챔버가 필요한 반면, 회전형 육각건을 이용할 경우 하나의 챔버에서 공정을 진행할 수 있어 원가 절감이 가능하다. Fig. 1은 개발된 회전형 육각건의 모식도로서, 스퍼터링 타겟이 장착 가능한 건과, 회전부로 구성되어 있다. 이를 이용하여 투명전극-금속-투명전극-금속-절연체로 구성되어 있는 에너지 절약형 단열 유리용 다층 박막 증착 공정을 개발하였다. 이때 알루미늄이 도핑된 ZnO (AZO)는 RF 마그네트론 스퍼터로, 금속 박막은 DC 스퍼터, $SiO_2$ 및 SiN과 같은 절연 박막은 $O_2$와 $N_2$ 분위기에서 반응성 RF 스퍼터로 각각 증착하였다. Base pressure는 $10^{-7}$ torr였으며, 증착 시 공정 압력은 1~3 mTorr로 조정하였다. 증착 균일도 향상을 위해 20 rpm의 속도로 기판을 회전시켰다. Fig. 2(a)는 ZnO-Ag-ZnO 구조로 이루어진 다층 박막의 단면을 관찰한 투과전자 현미경 사진으로 각 층간의 계면이 뚜렷하게 나타남을 확인할 수 있으며, 각 층간의 intermixing 현상이 발생하지 않음을 확인 가능하다. 이를 보완하기 위해 Fig. 2(b)에서 보는 바와 같이 XPS를 이용하여 depth profile을 측정하였다. 각 층에서 서로 다른 물질이 발견되는 현상, 즉 교차 오염이 발생함에 따라 나타나는 intermixing 없이 거의 순수한 형태의 ZnO, Ag 박막 성분이 검출되었다. 이는 6개의 서로 다른 물질이 장착된 회전형 육각건을 이용하여 고 품질의 다층 박막 증착이 가능함을 제시하는 결과이다. 증착된 다층 박막의 균일도는 3.8%, 가시광선 영역에서 80% 이상의 투과도, 면저항 값은 3 ${\Omega}/{\Box}$ 이하를 보임으로서 에너지 절약형 단열 유리로서의 사양을 만족시키는 결과를 제시하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.131-131
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• 2016

기원전 5000년 이집트에서부터 시작된 도금은 시간이 지남에 따라 점점 발전하여, 1900년대에 들어 전기를 이용한 도금공정이 개발되었고, 현재 뿌리산업으로써 각종 제조업에 널리 이용되고 있다. 도금 공정은 금속을 부식으로부터 보호하고, 제품의 심미성과 기능성, 생산성 등을 높이기 위해 주로 이용된다. 전주도금 공정은 완벽하게 동일한 형태의 생산품을 다량으로 제작 할 수 있기 때문에, 그 높은 생산성으로 주목 받고 있다. 특히, 나노/마이크로 크기의 정밀 소자 등을 가공하는 차세대 기술인 LIGA공정과 접목이 가능하다는 장점이 있다. 몰드를 이용하여 복제하는 방식인 전주 도금은 도금공정이 끝난 후 몰드와 완성된 제품을 분리해내는 추가공정이 필연적으로 발생하게 되는데, 둘 사이의 접착력을 낮추기 위하여 몰드의 표면에 이형박리제를 도포하게 된다. 이형박리제로는 전기가 잘 흐르면서 접착력이 낮은 이산화 셀렌이나 중크롬산이 주로 이용되지만, 원활한 박리를 위해서는 그 두께가 30 um 이상 확보되어야 하기 때문에 정밀한 미세구조 전주도금이 어렵다는 문제점이 있다. 또한 이와 같은 화학 약품들은 매우 유독하기 때문에 추가적인 폐수 처리 공정이 필요하며, 작업자의 안전을 위협하고 심각한 환경 오염을 초래한다는 추가적인 문제가 발생한다. 따라서, 매우 얇고 친 환경적이며 안전한 전주도금 이형박리제에 대한 연구가 요구되고 있다. 본 연구에서는 전주도금 몰드로 사용한 구리의 표면에 TCVD를 이용하여 단일 층 그래핀을 성장시킨 후, 그래핀이 코팅된 몰드에 구리를 전주도금하여 박리하였다. 박리 후 그래핀은 몰드에 손상 없이 남아있는 것을 Raman microscopy를 통해서 확인하였고, 몰드와 그래핀 사이의 접착력 (약 $0.71J/m^2$)에 비해 그래핀과 전주도금 샘플간에 낮은 접착력 (약 $0.52J/m^2$)을 갖는 것을 확인하였다. 이와 같이 낮은 접착력을 통해 박리 시 표면구조의 손상 없이 정밀한 구조의 미세 패턴구조를 형성할 수 있었다. 전주도금을 이용한 전극 형성과 고분자와의 융합을 통해 유연기판을 제작하여 bending 실험을 진행하였다. $90^{\circ}$의 bending 각도로 10000회 이하에서는 저항의 변화가 없었고, LED chip을 mounting한 후 곡률반경 4.5 mm까지 bending을 진행하여도 이상 없이 LED가 발광하는 것을 확인하였다. 위와 같은 전주도금 공정을 이용하여 고집적 전자기기, 광학기기, 센서기기 등의 다양한 어플리케이션의 부품제조에 활용될 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제34권2호
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• pp.280-288
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• 2017

에너지 저장 매체는 소형화, 고효율화 및 그린에너지 정책에 부합하면서 연구개발이 진행되고 있으며 유연성과 신축성을 갖는 디스플레이나 웨어러블 전자기기의 발전에 상응하는 에너지 저장 매체의 개발이 시급한 상황으로 이를 실현 할 수 있는 물질가운데, 탄소나노 재료중의 하나인 그래핀과 그래핀 하이브리드와 같은 뛰어난 전기화학적 특성을 지니고 있는 나노 재료가 각광을 받고 있다. 또한 슈퍼커패시터와 배터리 및 연료전지 등과 같은 에너지 저장 소자에 응용하기 위한 연구가 활발하게 진행 중에 있으며, 여러 가지 에너지 저장 매체 중 단시간에 고출력을 구현하고 장시간 신뢰성을 갖추며, 빠른 충 방전 순환특성을 가지는 슈퍼커패시터는 차세대 에너지원으로 많은 관심을 받고 있다. 본 연구에서는 플렉시블한 특성을 갖는 그래핀과 전도성 고분자 하이브리드 전극을 기반으로 하는 슈퍼커패시터를 개발하고자 하였으며 환원된 그래핀 옥사이드/폴리피롤 복합재료를 이용하여, 전기화학적 특성을 최대화 하였다. 그 결과 굽힘 시험 전 전극의 초기 용량값은 $198.5F\;g^{-1}$ 이었으며, 500번의 굽힘 시험 후 $128.3F\;g^{-1}$로 감소하는 것을 확인하였으나, 전극의 초기 전기 용량 값의 65 %의 성능을 유지하였다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제26권3호
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• pp.227-247
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• 2015

저손실, 전자기 완전차폐, 고전력 특성을 갖는 기판집적 도파관(SIW)을 이용하여 X-band $8{\times}16$ 이중편파 능동 위상배열안테나 시스템을 구현하였다. 16-way SIW 전력분배 네트워크의 측정된 순수 삽입손실(0.65 dB)은 마이크로스트립 경우보다 1 dB 감소하였으며, SIW 부배열($1{\times}16$) 안테나 소자의 측정된 방사효율(73 %)은 약 2배(3 dB) 향상되었다. 이러한 SIW를 이용한 분배손실과 방사효율의 상당한 개선은 능동 위상 배열안테나 시스템에서 고전력 증폭기의 최대출력(P1 dB)을 저감하고, 총 전력소모를 약 30 % 절감할 것이다. SIW 기반으로 제작된 X-band $8{\times}16$ 이중편파 능동 위상 배열안테나 시스템을 이론적인 제어벡터만을 생성하여 0도, 5도, 9도, 18도의 정밀한(최대편차 2도) 빔 조향을 측정하였으며, 열주기/진공 시험에서 우주환경 적합성을 확인하였다. 고효율 SIW 배열안테나 시스템은 고성능 레이더는 물론 차세대 무선통신(5G)을 위한 Massive MIMO와 다양한 밀리미터파 통신시스템(60 GHz WPAN, 77 GHz 자동차 레이더, 초고속 디지털 전송시스템 등)에 매우 유용할 것으로 기대한다.

• 한국진공학회지
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• 제22권5호
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• pp.270-275
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• 2013

화학 기상 증착법에 의해 제작한 단층 그래핀을 300 nm $SiO_2$/Si와 석영기판 위에 전사한 후 도핑하기 위해 그래핀 표면에 $AuCl_3$ 용액의 농도를 1에서 10 mM까지 변화시키면서 스핀코팅 하였다. 도핑농도에 따른 그래핀의 특성을 여러 구조적, 광학적, 및 전기적 실험기법으로 분석한 결과, 도핑 농도가 증가함에 따라 그래핀의 p형 특성이 더욱 강해진다는 것을 라만 주파수/최고점 세기 비율, 면저항, 일함수, 및 디락점 등의 변화로 확인할 수 있었다. 특히, 그래핀 전계효과 트랜지스터의 드레인 전류-게이트 전압 곡선 측정을 통해 처음으로 도핑농도의 증가에 따라 전하 이동도를 자세히 측정한 결과, 도핑농도가 증가할 때 전자의 이동도는 크게 감소한 것에 비해 정공의 이동도는 매우 적게 변화하였다. 이 결과는 $AuCl_3$가 그래핀의 p형 도핑 불순물로서 매우 우수하다는 것을 의미하여 향후 도핑된 그래핀의 소자활용에 있어 매우 유용할 것으로 전망된다.

• 한국재료학회지
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• 제4권1호
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• pp.81-89
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• 1994

전자빔 증착법을 사용하여 10nm두께의 Ti과 18nm두께의 Co를 Si(100)기판에 증착한 후, $N_{2}$분위기에서 $900^{\circ}C$, 20초 급속 열처리하여, Co/Ti 이중금속박막의 역전을 유도함으로서 $CoSi_{2}$박막을 형성하였다. 4점 탐침기로 측정한 면저항은 3.9Ω/ㅁ 었으며, 열처리 시간을 증가해도 이값은 유지하여 열적 안정성을 나타내었다. XRD 결과는 형성된 실리사이드는 기판과 에피관계를 갖는 $CoSi_{2}$상 임을 보였으며, SEM 사진은 평탄한 표면을 나타내었다. 단면 TEM 사진은 기판위에 형성된 박막층은 70nm 두께의 $CoSi_{2}$ 에피박막과 그위에 두개의 C0-Ri-Si합금층등 세개의 층으로 되어 있음을 보였다. AES 분석은, 기판상의 자연산화막을 형성할 수 있었음을 보여주었다. AES분석은, 기판상의 잔연산화막이 열처리초기, Ti에 의해 제거된후 Co가 원자적으로 깨끗한 Si기판에 확산하여 $CoSi_{2}$에피박막을 형성할 수 있었음을 보여주었다. $700^{\circ}C$, 20초 + $900^{\circ}C$, 20초 이중 열처리를 한 경우, $CoSi_{2}$결정성장으로 면저항값은 약간 낮아졌으나, 박막의 표면과 계면이 거칠었다. 이 $CoSi_{2}$에피박막의 실제 소자에의 적용방안과 막의 역전을 통한 에피박막형성의 기제를 열역학 및 kinetics 관점에서 고찰하였다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제20권2호
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• pp.106-111
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• 2009

본 연구에서는 얇은 엠엘씨 등을 사용하여 불규칙한 모양의 조사면으로 방사선수술을 시행하거나 필수적으로 소조사면을 포함할 수 밖에 없는 세기조절 방사선치료를 위해 중요한 요소인 소조사면의 출력인수 $S_{cp}$를 측정하였고 동일한 위치의 공기중에서 물등가 재질로 만든 선량증가두겁을 이용하여 제한기산란인수 $S_c$를 측정함으로서 이 결과를 이용하여 팬톰산란인수 $S_p$를 계산하였다. $S_{cp}$의 측정에서 기준 측정기인 0.125 cc 부피의 이온전리함과 이극소자측정기의 결과는 잘 일치하고 있으나 0.015 cc 부피의 소형 이온전리함의 결과는 $4.2{\times}4.2\;cm^2$ 이상의 조사면에서는 1~4% 정도 낮게 나타났고 $1.8{\times}1.8\;cm^2$, 이하의 소조사면에서는 이극소자측정기에 비해 8~16% 낮게 측정되었다. 물등가 재질로 만든 선량증가 두겁을 덮은 이극소자 측정기를 이용한 Sc의 측정은 전자오염 등으로 인해 약간의 오차를 보여주고 있으나 전체적인 추세는 잘 일치하고 있음을 확인하였고 이 결과들을 이용하여 계산한 Sp는 다른 연구결과들의 범주에 포함되는 결과를 얻었다.

• 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.

• 한국안광학회지
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• 제13권1호
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• pp.71-76
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• 2008

목적: 저온에서 열처리에 의해 소다-라임-실리카 유리 위에 강한 UV방사 나노결정 ZnO박막을 단순하고 효율적 방법으로 개선하고자 한다. 방법: 소다-라임-실리카 유리 위에 코팅되고 전열처리 및 300$^{\circ}C$의 후열처리를 행하여 제조된 나노 결정질 ZnO 박막의 결정 구조적, 표면 형상적 및 광학적 특성을 X-선 회절 분석, 전계방사 주사형 전자 현미경, 원자간력 현미경, ultra violet - visible - near infrared spectrophotometer 및 photoluminescence를 이용하여 분석하였다. 결과: 가시광 영역에서 높은 투과율과 자외부에서 뚜렷한 흡수밴드를 갖는 c-축으로 고배향된 ZnO 박막을 300$^{\circ}C$의 후열처리를 통하여 얻을 수 있었다. 비교적 뚜렷한 near band edge 발광을 보이는 photoluminescence 스펙트럼이 나타났으며, 결함에 의한 완만한 녹색 발광은 거의 관찰되지 않았다. 결론: 앞으로 본 연구는 300$^{\circ}C$ 이하의 저온에서 저렴하고 쉽게 ZnO을 기초로한 광전기 소자에 적용될 것이다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제21권3호
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• pp.578-584
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• 2017

PET (Polyethylene terephthalate) 플라스틱 기판 위에 IZTO (In-Zn-Sn-O) 박막을 증착하기 전에, $SiO_2$ 버퍼층을 전자빔 증착 방법으로 100 nm 의 두께로 증착하였다. IZTO 박막은 RF 마그네트론 스퍼터링법으로 RF 파워는 30~60 W 로, 공정 압력은 1~7 mTorr 로 변화시켜가며 $SiO_2$/PET 에 증착하여 IZTO 박막의 구조적, 전기적, 광학적 특성을 분석하였다. RF 파워 50 W 와 공정 압력 3 mTorr 에서 증착한 IZTO 박막이 $4.53{\times}10^{-3}{\Omega}$ 의 제일 큰 재료평가지수와 이때 $4.42{\times}10^{-4}{\Omega}-cm$ 의 비저항과 $27.63{\Omega}/sq.$ 의 면저항으로 가장 우수한 전기적 특성을 보였고, 가시광 영역 (400~800 nm) 에서의 평균 투과도도 81.24 % 로 가장 큰 값을 나타내었다. AFM 으로 IZTO 박막의 표면 형상을 관찰한 결과, 모든 IZTO 박막이 핀홀이나 크랙 같은 결함이 없는 표면을 가지며, RF 파워 50 W 와 공정 압력 3 mTorr에서 증착한 박막이 1.147 nm 의 가장 작은 표면 거칠기를 나타내었다. 이로부터 $SiO_2$/PET 구조위에 증착한 IZTO 박막이 차세대 플렉시블 디스플레이 소자에 응용될 수 있는 매우 유망한 재료임을 알 수 있었다.