• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.677-677
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• 2013

최근 석유에너지의 고갈과 휴대용 전자기기의 사용의 증가로 고효율의 배터리의 개발이 요구되고 있다. 생체칩에서 부터 전기자동차, 에너지 저장체까지 광범위한 산업군에 걸처 배터리의 개발이 되고 있어 시장규모의 계속적인 성장이 있을 것으로 전망하고 있다. 현재 상용되고 있는 음극 재료는 카본재료(이론 용량 372 mAh/g)이다. 이 카본재료의 특징은 값이 싸고, 표준 환원전위가 낮아 비교적 높은 전압을 낼 수 있다. 그러나 낮은 에너지밀도를 갖으므로 높은 에너지를 필요로 하는 차세대 산업군인 전기자동차 등에는 적합하지 않은 것으로 평가되고 있다. 그래서 더 높은 에너지 밀도를 갖는 다른 재료들에 대한 연구들이 활발히 이루어지고 있다. 본 연구에서는 음극 재료로서 주석을 선택해서 연구를 하였다. 카본계열의 음극재료의 질량당 이론 에너지 밀도는 372 mAh/g임에 반해 주석같은 경우는 약 991 mAh/g 정도의 비교적 큰 이론용량을 갖고 있다. 하지만, 주석 등 금속, 혹은 금속 합금을 음극재료로 사용할 경우 많은 양의 리튬이 삽입/탈착되면서 약 300% 이상의 부피변화가 있게 된다. 그러한 과정에서 주석이 분쇄되어 떨어지거나 전자를 제공받는 집전체로부터 떨어지게 되고, 이 과정에서 심각한 에너지 밀도의 손실이 일어나게 된다. 이러한 문제점들을 극복하기 위해 다음과 같은 구조들을 고안하여 도금 공정을 사용하여 음극재료를 제작하여 실험을 진행하게 되었다. 도금법은 대면적을 싼 가격으로 할 수 있으며 원하는 두께 및 모폴로지까지 쉽게 조절할 수 있다. 부피팽창에 의한 스트레스를 최소화하기 위해 도금법을 사용하여 나노구조를 만들어 그에 따른 전기화학적 특성 변화를 측정하였다. 다공성 필름인 AAO 디스크의 한 면에 구리를 sputtering 공정을 사용하여 0.5 um 두께의 seed layer 구리 박막을 형성하고 형성된 구리 박막 위에 도금공정을 이용하여 두껍게 구리를 증착함으로 구리 음극 집전체를 형성한다. 그 후 AAO 구조 안에 주석을 도금하면 AAO의 구조를 따라 주석 나노와이어가 형성이 된다. 마지막으로 NaOH로 AAO를 제거해주면 직경 200 nm, 길이 2 um 정도의 주석 나노와이어를 구리 집전체위에 만들 수 있었다. 배터리의 용량을 측정한 결과 안정한 싸이클 특성과 약 400 mAh/g의 에너지 밀도를 갖는 것으로 나타났다.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.29 no.6
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• pp.245-250
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• 2019

We investigated the post-annealing effect of Sn-incorporated β-Ga₂O₃ (β-Ga₂O₃ : Sn) nanowires (NWs) grown on sapphire (0001) substrates using radio-frequency powder sputtering. The β-Ga₂O₃ : Sn NWs were converted to a porous structure during the vacuum annealing process at 800℃. Host non-stoichiometric Ga₂O_3-x, is transformed into stoichiometric Ga₂O₃, where Sn atoms separate and form Sn nano-clusters that gradually evaporate in a vacuum atmosphere. As a result, the amount of Sn atoms was reduced from 1.31 to 0.27 at%. Pores formed on the sides of β-Ga₂O₃ : Sn NWs were observed. This increases the ratio of the surface to the volume of β-Ga₂O₃ : Sn NWs.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.132.2-132.2
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• 2010

Mesoporous tinoxide ($SnO_2$) as anode materials for Li-ion battery were prepared by hydrothermal method and templating method using SBA-15 as template. And electrochemical properties of $SnO_2$ electrode were investigated with cyclic voltammogram (CV). The morphology and structures of $SnO_2$ were characterized by transmission electron microscopy (TEM) and X-ray diffractometer (XRD), respectively. The specific surface area was defined by $N_2$ adsorption with BET(Brunauer-Emmett-Teller) method. As a result, the surface area of mesoporous $SnO_2$ which was made from templating method is higher than the case of using hydrothermal method. In addition, in anodic performance, mesoporous $SnO_2$ which is prepared by templating method showed higher charge-discharge capasity compared to hydrothermal method and exhibited excellent stability over the entire cycle number. It was indicated that electrochemical performances of mesoporous $SnO_2$mainly affected to the structural features, such as specific surface area and porosity.

• The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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• v.59 no.1
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• pp.130-133
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• 2010

Although many structures based on $SnO_2$ nanowires have been demonstrated, there is a limitation towards practical application due to the unwanted contact potential between the metal electrode and the $SnO_2$ nanowire. This is mostly due to the presence of the native oxide layer that acts as an insulator between the metal contact and the nanowire. In this study the contact properties between Ti/Au contacts and a single $SnO_2$ nanowire was compared to the electrical properties of a contact without the oxide layer. RIE(Reactive Ion Etching) is used to selectively remove the oxide layer from the contact area. The $SnO_2$ nanowires were synthesized by chemical vapor deposition (CVD) and dispersed on a $Si/Si_3N_4$ substrate. The Ti/Au (20nm/100nm) electrodes were formed bye-beam lithography, e-beam evaporation and a lift-off process.