• Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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• v.16 no.4
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• pp.73-79
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• 2002

In this paper, electromagnetic waves radiated from discharge at three-type electrodes(needle-plane, plane-plane and sphere-plane electrode) using AC power source in air are measured and the peculiar patterns of their spectra are reported. The radiated electromagnetic waves were measured in bandwidth of VHF(30-230[MHz]) using a biconical antenna and a spectrum analyzer. When the discharge onset voltage range, high electric field intensity is shown in frequency band of 45, 70, 80[MHz] in case of needle-plane electrode configuration and 40[MHz] in case of plane-plane and sphere-plane electrodes configuration. However, when the breakdown voltage range, the frequency spectrum distribution of radiated electromagnetic waves appear different in the whole frequency range according to the shapes of electrode.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.21 no.9
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• pp.477-481
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• 2011

Composites of insulating polyethylene and carbon black are widely used in switching elements, conductive paint, and other applications due to the large gap of resistance value. This research addresses the critical exponent of dielectric breakdown strength of polymer matrix composites (PMC) made with carbon black and polyethylene below the percolation threshold (Pt) for the first time. Here, Pt means the volume fraction of carbon black of which the resistance of the PMC is transferred from its sharp decrease to gradual decrease in accordance with the increase of carbon-black-filled content. First, the Pt is determined based on the critical exponents of resistivity and relative permittivity. Although huge cohesive bodies of carbon black are formed in case of being less than the Pt, a percolation path connecting the conducting phases is not formed. The dielectric breakdown strength (Dbs) of the PMC below Pt is measured by using an impulse voltage in the range from 10 kV to 40 kV to avoid the effect of joule heating. Although the observed Dbs data seems to be well fitted to a straight line with a slope of 0.9 on a double logarithm of (Pt-$V_{CB}$) and Dbs, the least squares method gives a slope of 0.97 for the PMC. It has been found that finite carbon-black clusters play an important role in dielectric breakdown.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.2 no.3
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• pp.253-261
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• 1991

Polyamic acids, precursor polymers of polyimides have been obtained by the solution polycondensation of benzophenone tetracarboxylic dianhydride (BTDA) with 4, 4'-diamino diphenyl methane (MDA) and/or 3, 3'-dimethyl benzidine (OTB). The reaction was carried in two solvent systems such as m-cresol and m-cresol/xylene mixture. The results of TGA analysis showed that the polyimide films had good thermal stability with the initial decomposition temperature ranging from $540^{\circ}$ to $590^{\circ}$. According to DSC analysis of polymers, the glass transition temperature was over $340^{\circ}$. Polyimide film samples, showed good mechanical and electrical properties, had over $16Kg/mm^2$ of tensile strength and about 200 KV/mm of dielectric breakdown voltage. The properties of the copolymer from MAD/OTB were better than those of the homopolymer from MDA. And the polymer synthesized in m-cresol had lower properties than that obtained in m-cresol/xylene.

• Fire Science and Engineering
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• v.25 no.1
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• pp.50-56
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• 2011

In recently years, occurrences of lightning return strokes have been increased by global worming effect and intensity of lightning impulse voltage and current accompanied by lightning discharges has being strengthening. In Korea, 560 thousand lightning discharges happened in 200S. According to the increasing frequencies of lightning, human deaths and damages to the structure have been increased steadily. Electric fire caused by lightning return strokes due to the breakdown between power line and ground line from the ground potential rise on a process of the lightning impulse current through to the ground. The damages of lightning were occurring at same time in the neighboring areas of the lightning point. In order to protect from the lightning stroke, we made a suggestion to use protection devices and equipotential bonding at the dangerous areas. The analysis results of electric fires caused by lightning would be utilized to investigate and to find accurate fire cause in the fire scenes.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.4 no.4
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• pp.378-387
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• 1994

To improve the properties of $PbTiO_3$ thin films successfully grown by thermal diffusion of 3 component layers of $Ti0_2/Pb/TiO_2(900{\AA}/900{\AA}/900{\AA})$ in preceding research, 3, 5, 7, 9, and 11 multilayer structures $(TiO_2/Pb/.../Tio_2)$ with thinner component layer of $200~300 {\AA}$ thick were deposited on Si substrate by RF sputtering, which were followed by RTA to form $PbTiO_3$ thin films. As a result, $PbTiO_3$ single phase was formed above $500^{\circ}C$. When the thickness of component layer reduced and the number of component layers increased, suppression of Pb-silicate and voids formation resulted in relatively sharp interfaces and the film composition became more homogeneous. Relative dielectric constants in MIM structure were independent of the annealing condition, but they increased with increasing thickness of the $PbTiO_3$ thin films. The maximum breakdown field in MIS structure reached 150kV/cm.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.389.1-389.1
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• 2014

최근의 환경 및 에너지에 대한 관심으로 수요가 증가하고 있는 하이브리드 및 전기 자동차나 태양광발전, 풍력발전용의 인버터기기에는 고에너지밀도 커패시터가 필수적이 되었다. 높은 에너지 밀도를 요구하는 전력전자, 펄스파워 등의 응용분야에 사용되는 고에너지밀도 커패시터는 PET (Polyethylene terephtalate)와 PP (Polypropylene)와 같은 폴리머 유전체를 사용하는 범용 필름 커패시터가 사용되었으나 사용 요구 조건의 한계에 도달하여, 새로운 유전체를 적용하는 커패시터가 절실히 필요한 상황이다. PET와 PP와 같은 유전체는 유전상수가 2~3의 낮은 값을 가지고 있어 고에너지밀도를 구현하기가 어렵다. 본 연구에서는 새롭게 요구되고 있는 고에너지 밀도 커패시터의의 성능을 만족시키기 위하여 $20{\sim}50{\mu}m$ 두께의 PET 필름상에 세라믹 유전체인 $ZrO_2$ 박막을 스퍼터(Sputter) 증착법에 의해 코팅하여 종래의 필름 커패시터와 세라믹 커패시터의 장점을 갖는 커패시터를 제조하기 위한 박막 유전재료의 개발을 목표로 하였다. 수백 nm~수 ${\mu}m$ 두께의 $ZrO_2$ 박막을 스퍼터링 공정조건에 따라 증착한 후 박막의 결정성, 기판과의 부착성, 증착속도, 유전상수, 절연파괴강도, 온도안정성 등을 XRD, SEM, AFM, EDS, XPS, Impedance analyzer 등에 의해 평가하였다. $ZrO_2$ 유전체막은 상온에서 증착하였음에도 정방정(tetragonal)구조의 결정질로 성장하였고 증착압력이 증가함에 따라 주피크의 세기가 감소하였다. 증착 중 산소가스를 주입하였을 경우에도 결정질막으로 성장하였다. 증착막들은 산소가스의 양이 증가함에 따라 짙은 흰색으로 변하였으며 PET 기판과의 접착력도 약해졌다. 또한 거칠기는 Ar가스만으로 증착한 경우보다 증가하였으며 24~66 nm의 평균 거칠기값을 보였다. PET위에 Ar가스만으로 증착한 $ZrO_2$의 비유전율은 1kHz에서 116~87의 비유전율을 보여 PET에 비해 매우 우수한 특성을 보였다. $ZrO_2$ 막들은 300kV/cm의 전계에서 대략 10-8A 이하의 누설전류를 보였다. 증착가스비를 달리하여 제조된 시편에서도 유사한 누설전류값을 나타내었다. 300 kV/cm 전후의 전계까지 측정한 $ZrO_2$ 막의 P-E (polarization-electric field) 특성을 확인하였는데, 5 mTorr의 압력에서 증착한 막은 253 kV/cm에서 $5.5{\mu}C/cm^2$의 분극값을 보였다. P-E커브의 기울기와 분극량에 따라 에너지밀도가 달라지므로 공정조건에 따라 에너지밀도가 변화됨을 예측할 수 있었다. PET위에 스퍼터 증착한 $ZrO_2$ 유전체막은 5mTorr의 Ar가스분위기에서 제조할 때 가장 안정적인 구조를 보였으며, 고에너지밀도 커패시터에의 적용가능성을 보였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.151-151
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• 1999

금속-산화막-반도체(MOS) 소자를 이용하는 집적회로의 발전은 게이트 금속의 규격 감소를 필요로 한다. 규격감소에 따른 저항 증가가 중요한 문제점으로 대두되었으며, 그동안 여러 연구자들에 의하여 금속 게이트에 관련된 연구가 진행되어 왔다. 특히 저항이 낮으며 녹는점이 매우 높은 내화성금속(refractory metal)인 텅스텐(tungsten, W)이 차세대 MOS 소자의 유력한 대체 게이트 금속으로 제안되었다. 텅스텐은 스퍼터링(sputtering)과 화학기상 증착(CVD) 방식을 이용하여 성장시킬 수 있다. 스퍼터링에 의한 텅스텐 증착은 산화막과의 접착성은 우수한 반면에 증착과정 동안에 게이트 산화막(SiO2)에 손상을 주어 게이트 산화막의 특성을 열화시킬 수 있다. 반면, 화학기상 증차에 의한 텅스텐 성장은 스퍼터링보다 증착막의 저항이 상대적으로 낮으나 산화막과의 접착성이 좋지 않은 문제를 해결하여야 한다. 본 연구에서는 감압 화학기상 증착(LPCVD)방식을 이용하여 텅스텐 게이트 금속을 100~150$\AA$ 두께의 게이트 산화막(SiO2 또는 N2O 질화막)위에 증착하여 물리 및 전기적 특성을 분석하였다. 물리적 분석을 위하여 XRD, SEM 및 저항등이 증착 조건에 따라서 측정되었으며, 텅스텐 게이트로 구성된 MOS 캐패시터를 제작하여 절연 파괴 강도, 전하 포획 메커니즘 등과 같은 전기적 특성 분석을 실시하였다. 특히 텅스텐의 접착성을 증착조건의 변화에 따라서 분석하였다. 텅스텐 박막의 SiO2와의 접착성은 스카치 테이프 테스트를 실시하여 조사되었고, 증착시의 기판의 온도에 민감하게 반응하는 것을 알 수 있었다. 또한, 40$0^{\circ}C$ 이상에서 안정한 것을 볼 수 있었다. 텅스텐 박막은 $\alpha$ 및 $\beta$-W 구조를 가질 수 있으나 본 연구에서 성장된 텅스텐은 $\alpha$-W 구조를 가지는 것을 XRD 측정으로 확인하였다. 성장된 텅스텐 박막의 저항은 구조에 따라서 변화되는 것으로 알려져 있다. 증착조건에 따른 저항의 변화는 SiH4 대 WF6의 가스비, 증착온도에 따라서 변화하였다. 특히 온도가 40$0^{\circ}C$ 이상, SiH4/WF6의 비가 0.2일 경우 텅스텐을 증착시킨 후에 열처리를 거치지 않은 경우에도 기존에 발표된 저항률인 10$\mu$$\Omega$.cm 대의 값을 얻을 수 있었다. 본 연구를 통하여 산화막과의 접착성 문제를 해결하고 낮은 저항을 얻을 수 있었으나, 텅스텐 박막의 성장과정에 의한 게이트 산화막의 열화는 심각학 문제를 야기하였다. 즉, LPCVD 과정에서 발생한 불소 또는 불소 화합물이 게이트의 산화막에 결함을 발생시킴을 확인하였다. 향후, 불소에 의한 게이트 산화막의 열화를 최소화시킬 수 있는 공정 조건의 최저고하 또는 대체게이트 산화막이 적용될 경우, 개발된 연구 결과를 산업체로 이전할 수 있는 가능성이 높을 것을 기대된다.