• 한국진공학회지
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• 제17권1호
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• pp.67-72
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• 2008

본 연구에서는 염료감응 태양전지의 상대전극으로써 다중벽 탄소나노튜브를 사용하여 전기화학적 특성에 미치는 열처리 효과에 대해 연구하였다. 다중벽 탄소나노튜브는 실리콘 기판위에 철 촉매를 사용하여 열화학 기상증착법으로 합성하였다. 직경이 다른 다중벽 탄소나노튜브를 각각 성장하여 두 개의 샘플을 준비하였고 질소 분위기의 RTA(rapid thermal annealing) system에서 $900^{\circ}C$ 온도로 1분간 열처리 하였다. 다중벽 탄소나노튜브의 구조적, 전기적, 전기화학적 특성은 FE-SEM, Raman spectroscopy, 2-point probe station, electrochemical impedance spectroscopy (EIS)을 이용하여 측정하였다. 라만 스펙트럼 분석에서 열처리 한 다중벽 탄소나노튜브의 I(D)/I(G) ratio는 상당히 감소한 것을 확인하였으며, 다중벽 탄소나 노튜브 표면과 전해질과의 산화 환원 반응 특성에서는 열처리 전보다 열처리 후의 전해질과의 산화 환원 반응 특성이 향상된 것을 알 수 있었다. 표면에서의 반응 저항 또한 열처리 후의 다중벽 탄소나노튜브가 더 낮은 값을 나타내었다. 그 결과, 열처리 후의 다중벽 탄소나노튜브를 상대전극으로 사용하였을 때의 전기화학적 특성이 더 좋은 것을 확인하였다.

• 한국재료학회지
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• 제9권8호
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• pp.792-797
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• 1999

고체 산화물 연료전지의 전해질로 주로 사용되는 8mol.%$Y_2$$O_3$-$ZrO_2$는 전기 전도성은 우수하나 기계적 특성이 좋지 못하므로, 전기적 특성과 기계적 특성이 동시에 우수한 고체산화물 연료전지의 전해질의 개발이 요구되고 있다. 본 연구는 이러한 두 가지 요구조건을 충족시키기 위해서 수행되어졌다. 단위전지의 공기극 재료인 LSM(La(sub)0.75Sr(sub)0.25MnO$_3$) 기판과 Si wafer를 기판으로 기계적 성질이 우수한 3mol.%의 YSZ(3-YSZ)와 전기 전도성이 우수한 8mol.%의 YSZ(8-YSZ)를 각각 단층 및 다층 박막의 네 가지 형태로 전자빔 코팅에 의해 전해질 막을 제작하였다. 박막층의 분석결과, 결정조직은 증착된 3-YSZ 박막의 정방정 및 일부 단사정 구조, 8-YSZ 박막은 입방정 구조의 결정성이 나타났다. 단층막 보다 다층막이 낮은 내부 응력을 보였으며, 다층막이 기존의 8-YSZ 단층막의 열처리 전, 후와 비슷한 미세 경도 값을 보였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권2호
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• pp.372-377
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• 2016

통신의 흐름은 빠르게 변하고 있으며, 최근에는 스마트 안경과 스마트 시계와 같은 인간의 삶을 윤택하게 하는 다채로운 웨어러블(Wearable) 기기들이 출현하고 있다. 웨어러블 기기에는 필수적으로 통신을 지원하는 안테나가 설치되어야 한다. 본 논문은 스마트 안경에 적용할 수 있으며 투명한 소재로 제작하여 광 투과성이 우수한 특성을 지닌 웨어러블 안테나에 관하여 연구한 논문이다. 투명한 안테나는 차기 웨어러블 기기인 스마트 유리에도 적용이 가능하며, 투명한 장점을 활용하여 시야를 가리지 않으면서 통신을 지원할 수 있는 장점이 있다. IZTO/Ag/IZTO(IAI) 다층구조의 투명전극 박막은 단일구조의 박막보다 전기전도도가 높으며 광 투과성이 우수하다. 이러한 다층구조의 투명전극 박막을 활용하여 제작한 안테나는 우수한 전기전도도로 인하여 안테나로 활용이 가능하다. 본 논문에서는 다층구조의 투명전극 박막을 활용하여 투명한 소자가 적용 가능한 깨끗한 안경렌즈에 부착하여 안테나의 성능을 측정하였다. 안테나는 여러 기판 위에 올려진 것을 가정하여 시뮬레이션 되었으며, 안테나의 폭과 길이를 적절히 활용하여 안테나의 임피던스를 매칭하였다. 제작한 안테나의 전기전도도와 투명도는 각각 홀 효과 측정기(HMS-3000)과 광 투과율 측정기(UV-Spectrometer)로 측정하였으며, 안테나의 성능을 비교하기 위하여 은(Ag)을 40 nm 두께로 증착한 안테나를 대조군으로 사용하었다. 제작한 안테나는 일반 웨어러블 안경에서 지원하는 Wi-fi 통신 대역인 주파수 2.4~2.5GHz 범위에서 사용가능하며, 최대 이득 2.89 dBi, 효율 34%의 성능을 보인다.

• 센서학회지
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• 제9권4호
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• pp.297-306
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• 2000

최근 MEMS 소자의 성능향상을 위하여 수십 ${\mu}m$의 두께를 가지는 고형상비 단결정실리콘 구조물 제작에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 그러나 이러한 고형상비 단결정실리콘 구조물 제작 기술에서는 구조물의 구동 또는 전기신호의 검지를 위한 전극 사이의 전기적인 절연 방법이 주된 문제로서 대두되고 있다. 본 논문에서는 고형상비를 가지는 단결정실리콘 구조물 전극 간의 전기적 절연을 위하여 고형상비 산화막으로 구성된 빔 및 측벽을 이용한 새로운 절연 기술을 개발하였다. 개발된 절연 기술은 실리콘 구조물을 측면 또는 하부에서 산화막으로 지지하는 절연 구조를 가진다. 이러한 트렌치 산화막은 그 깊이가 수십 ${\mu}m$이므로 산화막의 잔류응력이 구조물에 미치는 영향을 반드시 고려하여야 한다. 본 논문에서는 PECVD 방법으로 증착한 TEOS 산화막으로 절연 구조들을 제작하였으며, 제작된 절연구조들의 잔류응력을 측정하고, 그 잔류응력이 구조물에 미치는 영향을 해석하였다. 또한 공진자를 이용하여 개발된 절연 기술이 고형상비 단결정실리콘 구조물에 효과적으로 쓰일 수 있음을 보였다.

• 한국진공학회지
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• 제22권1호
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• pp.13-19
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• 2013

건물기능과 디자인을 개선하는 건물일체형 태양전지의 발전 가능성이 높게 평가되고 있다. 현재는 투명 염료감응형 태양전지가 유력한 건물일체형 태양전지 기술로서 개발되고 있는데 박막 공정 기술에 기초하는 Si계 투명 박막 태양전지가 새로운 대안으로서 조명받고 있다. Si계 투명 박막 태양전지에 선택적 투과막을 적용하면 가시광선은 태양전지를 투과하고 적외선은 광 흡수층으로 재반사되기 때문에 변환효율이 향상된다. 본 연구에서는 여러 종류의 박막 증착 기술 중에서 경제성이 높은 스퍼터링 방식을 이용하여 Al-Ti계 산화물 박막을 형성하고 조성에 따른 선택적 투과 특성 변화를 관찰하였다. Al-Ti계 산화물 박막의 투과율 및 반사율은 조성에 따라 크게 변화하였으며 25 nm 두께의 AlTiO 박막에서 선택적 투과 특성이 관찰되었다. 이러한 Al-Ti계 산화물 박막의 광학적 특성을 Si계 박막 태양전지에 응용하면 투명 태양전지 구현 및 변환효율 향상이 가능해 지리라 판단된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.351-352
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• 2011

그래핀(Graphene)은 2차원 평면구조의 $sp^2$ 탄소 결합으로 이루어진 물질이다. 일반적으로 그래핀은 탄소 원자 한층 정도의 얇은 두께를 가지면서 강철의 100배 이상 높은 강도, 다이아몬드보다 2배 이상 뛰어난 열 전도성, 그리고 규소보다 100배 이상 빠른 전자이동도 등의 매우 우수한 특성을 지닌다. 그래핀을 합성하거나 얻는 방법에는, 기계적 박리법(Micro mechanical exfoliation), 산화흑연(graphite oxide)을 이용한 reduced graphene oxide(RGO)방법과 탄화 규소(SiC)를 이용한 epitaxial growth 방법 등이 있지만, 대 면적화가 어렵거나 구조적 결함이 큰 문제점이 있다. 반면, 탄화수소(hydrocarbon)를 탄소 공급원으로 하는 열화학 기상 증착법(Thermal chemical vapor deposition, TCVD)은 구조적 결함이 상대적으로 적으면서 대 면적화가 가능하다는 이점 때문에 최근 가장 많이 이용되고 있는 방법이다. TCVD를 이용, 니켈, 몰리브덴, 금, 코발트 등의 금속에서 그래핀 합성연구가 보고되었지만, 대부분 수 층(fewlayer)의 그래핀이 합성되었다. 하지만, 구리 촉매를 이용하는 것이 단층 그래핀 합성에 매우 효율적이라는 연구결과가 보고되었다. 구리의 경우, 낮은 탄소융해도(solubility of carbon) 때문에 표면에서 self limiting 과정을 통하여 단층 그래핀이 합성된다. 그러나 단층 그래핀 일지라도 면저항(sheet resistance)이 매우 높고, 이론적 계산값에 비해 전자이동도(electron mobility)가 낮게 측정된다. 이러한 원인은 구조적 결함에서 기인된 것으로써 산업으로의 응용을 어렵게 만들기 때문에 양질의 단층 그래핀 합성연구는 필수적이다[1,2]. 본 연구에서는 TCVD를 이용하여 구리 포일(25 ${\mu}m$, Alfa Aeser) 위에 메탄가스를 탄소공급원으로 하여 수소를 함께 주입하고, 메탄가스의 양과 합성시간, 열처리 시간을 조절하면서 균일한 단층 그래핀을 합성하였다. 합성된 그래핀을 $SiO_2$ (300 nm)기판위에 전사(transfer)후 라만 분광법(raman spectroscopy)과 광학 현미경(optical microscope)을 통하여 분석하였다. 그 결과, 열처리 시간이 증가할수록 촉매로 사용된 구리 포일의 grain size가 커짐을 확인하였으며, 구리 포일 위에 합성된 그래핀의 grain size는, 구리 포일의 grain size에 의존하여 커짐을 확인하였다. 또한 동일한 grain 내의 그래핀은 균일한 층으로 합성되었다. 이는 기계적 박리법, RGO 방법, epitaxial growth 방법으로 얻은 그래핀과 비교하여 매우 뛰어난 결정성을 지님이 확인되었다. 본 연구를 통하여 면적이 넓으면서도 결정성이 매우 뛰어난 양질의 단층 그래핀 합성 방법을 확립하였다.

• 한국재료학회지
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• 제4권2호
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• pp.143-151
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• 1994

$(PbZr_{52},Ti_{48})O_{3}$인 composite ceramic target을 사용하여 R. F. 마그네트론 스퍼터링 방법으로 기판온도 $300^{\circ}C$에서 Pt/Ti/Si 기판위에 PZT 박막을 증착하였다. 페롭스 카이트 PZT박막을 얻기 위하여 PbO분위기에서 로열처리를 행하였다. 하부전극으로 Pt를 사용하였으며 Pt(205$\AA$)/Ti(500 $\AA$)/Si 및 Pt(1000$\AA$)/Ti(500$\AA$)/Si기판을 준비하여 Pt두께화 Ti층이 산소의sink로 작용함으로서 이를 가속화하였다. Ti층의 상부는 산소의 확산으로 인하여 TiOx층으로 변태하였고 하부는 in diffused Pt와 함께 실리사이드층을 형성하였다. TiOx 층의 형성은PZT층의 방향성에 영향을 주었다. 유전상수 (10kHz), 누설전류, 파괴전압, 잔류분극 및 항전계는 각각 571, 32,65$\mu A /\textrm{cm}^2$, 0.40MV/cm, 3.3$\mu C /\textrm{cm}^2$, 0.15MV/cm이었다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.115-115
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• 2018

철강재는 대량 생산이 가능하며 경제성이 뛰어나고 기계적 성질도 우수하므로 다양한 산업 분야에서 널리 사용되고 있다. 그러나 철강재는 부식 환경에 취약하기 때문에 그 용도에 따라 다양한 내식성을 부여하는 표면처리를 적용하고 있다. 일반적으로 이러한 철강 재료에 대한 내식성 표면처리로는 습식공정을 이용한 아연(Zn)도금 표면처리가 널리 적용되고 있다. 그러나 최근에는 이러한 습식공정으로 인해 발생하는 자원소모 및 환경적인 문제와 더불어 고내식성 표면처리 소재에 대한 수요가 증가함에 따라 이러한 단점을 극복할 수 있는 새로운 소재 및 기술 개발에 대한 관심이 증대되고 있다. 이러한 관점에서 기존의 습식표면처리 공정을 건식으로 대체 또는 병행하고, 현행 아연소재를 대체할 수 있는 코팅소재로써 알루미늄(Al) 이나 마그네슘(Mg)으로 대체하는 방법이 시도되고 있다. 본 연구에서는 강판의 내식성을 향상시키기 위한 방법으로 기존의 습식 표면처리 공정에서 용이하지 않은 마그네슘을 이용하여 건식 PVD 프로세스에 의해 코팅막의 제작을 시도하였다. 그리고 코팅막 제작 조건 중에서 공정압력이 코팅막의 결정배향성에 미치는 영향과 내식성과의 상관관계를 규명하고자 하였다. 즉, 여기서는 강판 및 용융알루미늄 도금강판 상에 스퍼터링법에 의해 Ar 가스에 의한 공정압력을 2, 10 및 50 mTorr로 조절하면서 마그네슘 코팅막을 $2{\mu}m$ 두께로 각각 제작하였다. 이때 제작한 막의 표면 모폴로지 관찰(SEM) 및 결정구조 분석(XRD) 결과에 의하면, 강판 및 용융알루미늄도금강판 상에 제작한 코팅막들은 공통적으로 공정압력이 증가할수록 그모폴로지의 결정립의 크기가 작고 치밀한 구조로 변하였다. 또한 그때 형성된 코팅막의 결정구조는 표면에너지가 상대적으로 높은 Mg(002)면 피크의 점유율이 감소하고 표면에너지가 낮은 Mg(101)면 피크의 점유율이 증가하는 경향을 나타내었다. 그리고 공정압력이 증가할수록 Mg 격자 간 면 간격(d-value)이 증가하는 경향을 나타내었다. 이상에서 제작한 마그네슘 코팅막의 결정성장 과정은 본 진공 플라즈마 PVD 공정중 증착가 더불어 흡착역할을 하는 Ar의 움직임에 따라 설명 가능하였다[1,2]. 코팅막의 양극분극(Polarization)측정 결과에 의하면, 공정압력이 높은 조건에서 제작한 막일수록 부동태 특성이 우수하여 내식성이 향상되는 경향을 나타내었다. 특히, 공정압력이 상대적으로 높은 50 mTorr 조건에서 제작된 코팅막이 표면 마그네슘 결정의 크기가 조밀하고 결정구조는 Mg(002)면과 Mg(101)면의 상대강도 비가 유사하여 내식성 가장 우수하였다.

• 센서학회지
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• 제8권2호
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• pp.115-123
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• 1999

PSG(800nm)/$Si_3N_4$ (150nm)로 구성된 유전체 membrane 윗면에 heater와 감지전극을 등일면상에 동시에 형성하였다. 제작된 소자의 전체 면적은 $3.78{\times}3.78mm^2$이고, diaphragm의 면적은 $1.5{\times}1.5mm^2$이며, 감지막치 면적은 $0.24{\times}0.24mm^2$였다. 그리고 diaphragm내의 열분포 분석을 유한요소법을 이용하여 수행하였으며, 실제로 제작된 소자의 열분포와 비교하였다. 소비전력은 동작온도 $350^{\circ}C$에서 약 85mW였다. Sn 금속막을 상온과 $232^{\circ}C$의 두 가지 기판온도에서 열증착하였고, 이를 $650^{\circ}C$의 산소분위기에서 3시간 열산화함으로써 $SnO_2$ 감지막을 형성하였다. 그리고 이를 SEM과 XRD로 특성을 분석하였다. 제작된 소자에 대해서 온도 및 습도에 대한 감지막의 영향 및 부탄가스에 대한 반응특성도 조사하였다.

• 한국세라믹학회지
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• 제40권1호
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• pp.52-61
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• 2003

R.F 마그네트론 스퍼터링법으로 ZrO$_2$ 확산 방지막과 SrBi$_2$Ta$_2$$O_{9}$ 강유전 박막을 증착하여 MFIS 구조론 제작하였다. 절연층의 후열처리가 절연층 및 MFIS 구조의 전기적 특성에 미치는 영향을 관찰하기 위해서 일반 분리기로와 RTA로에서 각각 산소 분위기와 아르곤 분위기에서 550~85$0^{\circ}C$의 온도범위에서 후열처리를 행한 후, C-V 특성 및 누설전류 특성을 분석하였다. RTA 75$0^{\circ}C$ 산소 분위기에서 후열처리된 20nm의 두께를 가지는 ZrO$_2$ 박막에서 최대의 메모리 윈도우 값을 얻었다. Pt/SBT(260nm)ZrO$_2$(20nm)/Si 구조는 Pt/SBT(260nm)/Si 구조의 값보다 C-V 특성 및 누설전류 특성이 우수하였으며 이러한 결과는 ZrO$_2$ 박막이 SBT와 Si사이에서 우수한 완충층의 역할을 함을 알 수 있었다.