• 한국진공학회지
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• 제4권1호
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• pp.40-45
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• 1995

직경 2인치의 YBa2Cu3O7-y 타겟을 사용하여 높은 스퍼터링 기체 압력 하에서 off-axis DC-마그네트론 스퍼터링 방법으로 MgO(100) 단결정 기판 위에 YBa2Cu3O7-y 박막을 c축 방향으로 in-냐셔 성장시킬 때 기판의 접지 여부와 인가전류의 양이 박막 성장에 미치는 여향을 연구하였다. 그 결과 접지 여부는 박막의 초전도 변환온도, 전기수송 특성, 결정 구조적 특성에는 영향을 거의 주지 않는 반면 표면상태에는 상당한 영향을 미치며, 인가전류의 양은 초전도 특성에 많은 영향을 미침을 발견하였다. 기판온도 $670^{\circ}C$, 스퍼터링 기체압력 300mTorr, 아르곤 대 산소 분압비 5:1의 조건에서 인가전류의 최적량은 300-500 mA이었으며 평균 박막 성장속도는 $0.11-0.14AA$/s로 매우 낮았다. 기판의 접지 효과와 낮은 성장속도의 원인에 대해 고찰해 본다.

• E2M - 전기 전자와 첨단 소재
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• 제7권3호
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• pp.262-270
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• 1994

미국의 ASC(American Superconductor Corp.)에서는 산화물계의 고온초전도선재를 대량생산하기 위한 대규모 투자를 계획하고 있으며 지금은 금속계 초전도선재처럼 장척의 고온초전도선재도 구매할 수 있는 시대로 접어들고 있다. 고온초전도체 벌크 및 박막의 경우도 새로운 프로세스들이 계속 시도되고 최적화 연구가 성과를 거두면서 고성능, 고품질의 재료들이 제조되고 있고 이것들을 이용한 상용화 연구개발이 미국, 일본을 중심으로 활발하게 이루어지고 있다. 최근 5년간의 고온초전도 분야에 대한 미국 연방정부의 연구비 투자 상황을 살펴보면 계속 증가추세에 있으며 벤처 비지니스의 민간기업들이 고온초전도체를 상용화하기 위한 많은 투자와 노력을 하고 있다. 고온초전도체는 그 사용 용도에 따라 벌크, 박막, 선재 등 다양한 형태로 만들어지고 있다. 본 고에서는 고온초전도체의 여러 연구분야 중 이론, 물성보다는 주로 응용기술적인 차원에서 재료 형태별로 최근의 연구개발 동향을 살펴보고자 한다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2003년도 하계학술대회 논문집 Vol.4 No.1
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• pp.553-556
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• 2003

금속유기물 용액 증착법(MOD)법은 금속유기물 용액을 스핀 코팅하여 고온 열처리를 통해 대면적의 고온 초전도 박막을 만들 수 있으며, 고가의 진공 시스템이 필요하지 않기 때문에 매우 경제적인 박막 증착 방법이다. 본 연구에서는 MOD법을 이용해서 고온초전도체 마이크로파 필터나 터널접합 소자와 같은 전자 소자 응용 연구를 위해 요구되는 높은 임계전류 특성을 갖도록 박막 성장 조건을 변화시켜서 제작된 고온 초전도체 Bi2Sr2CaCu2O8+d (BSCCO2212) 박막을 제작하였다. 박막 특성은 x-ray diffraction (XRD), scanning electron microscope (SEM)으로 표면적, 구조적 특성을 관찰하고 저항-온도 (R-T) 변화 및 전류-전압 (I-V) 특성 측정을 통해 전기적 특성을 연구하여 임계전류를 향상 시킬 수 있는 박막제작 조건에 관해 논의하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 하계학술대회 논문집 Vol.9
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• pp.299-299
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• 2008

초전도 응용기기 개발을 위해 필수적인 초전도 박막선재는 길이방향으로 임계전류밀도가 균일한 것이 요구되고 있다. 전체 길이에 대해 가장 임계전류 밀도가 낮은 지점에서 선재의 특성이 제한되기 때문이다. 한편 초전도 박막선재의 경우 높은 임계전류 밀도와 함께 과전류 등의 사고발생시를 고려하여 안정화재를 반드시 초전도층 위에 구성하여야 한다. 고가의 은(Ag)을 두껍게 증착할 수 없으므로 보통은 구리도금 또는 솔더링으로 안정화재를 덧댄다. 본 연구에서는 초전도 박막선재의 대전류화와 길이방향의 전류 균일성 향상, 안정화 특성 항상 등의 목적으로 초전도 박막선재간 확산 접합을 시도하였다. 초전도 박막선재 제조 후 안정화재인 은을 증착 후 따로 구리도금이나 솔더링 없이 선재 2가닥을 서로 포개어서 열처리를 하였다. 이때 선재간의 충분한 확산접합을 위하여 선재를 둥근 SUS 디스크에 감고 외부에 다시 SUS판재로 감아서 열처리 도중 압력을 가하였다. 아울러 포개는 방법도 초전도층의 위치에 따라 3 가지로 하였으며 열처리 후 임계전류를 측정하였다. 각 선재한 가닥에 대한 임계전류는 77K에서 50~60 A 정도의 임계전류를 나타내었으며 선재를 접합한 경우 90~120A의 특성을 나타내었으며 특히 초전도층이 설마주보는 형태에서 가장 높은 임계전류 특성을 나타내었다.

• 공업화학
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• 제8권4호
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• pp.589-594
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• 1997

화학증착법을 통하여 $650^{\circ}C$의 증착온도와 0.0126Torr의 산소분압인 증착조건에서 원료물질로 $\beta$-diketonates 킬레이트 화합물을 사용하여 Si(111) 및 $SrTiO_3(100)$ 기판에 $YBa_2Cu_3O_y$ 고온 초전도 박막을 제조하였다. $SrTiO_3(100)$기판에서 제조된 박막의 $T_{c,onset}$과 $T_{c.0}$는 각각 91K와 87K로 나타났다. 또한, Si(111)기판에서 제조된 박막의 $T_{c,onset}$은 91K였지만 $T_{c.0}$는 액체질소 비등점(77.3K)에서는 보이지 않았다. $SrTiO_3(100)$에 증착된 초전도 박막은 치밀하고 2차원적으로 배열된 미세구조를 갖고 있는 반면, Si(111)에 증착된 초전도 박막은 상대적으로 기공이 많으며 무질서한 미세구조를 형성하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2005년도 제36회 하계학술대회 논문집 B
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• pp.1285-1287
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• 2005

고온초전도 선재 중에서 YBCO 박막을 금속테이프에 증착하여 제조되는 coated conductor는 높은 자기장에서도 임계전류밀도의 감소가 크지 않아 고자장용 초전도 자석을 제조하는데 많이 활용될 것으로 기대되고 있다. coated conductor를 고자장용 초전도 자석제작에 활용하기 위해서는 긴 길이의 도체를 제조하는 것과 함께, 도체의 접합기술이 필요하다. 이는 초전도 자석을 영구전류모드로 운전하기 위해서는 도체의 접촉저항이 충분히 적어야 하기 때문이다. 그러나 박막형 coated conductor는 아직 긴 길이의 선재제조기술이 확립되어 있지 않고, 또 박막형 coated conductor의 형태와 사용되는 제조기술이 본질적으로 초전도 접합을 형성시키기에 매우 어려워서 아직 까지 초전도 접합에 대한 연구결과가 발표되지 않고 있으며, 접합 특성을 측정하는 기술도 개발되지 않았다. 본 연구에서는 coated conductor의 접합특성을 측정하기 위한 기본적인 시험방법을 제안하고, 전도성 금속접합재를 이용한 접합시료를 제작하여 그 특성을 평가한 결과를 발표한다.

• E2M - 전기 전자와 첨단 소재
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• 제6권3호
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• pp.197-199
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• 1993

현재 고온 초전도 응용에서 실용화가 높은 분야의 하나로 인식되고 있는 고온 초전도 안테나는 단지 연구개발방안만 제시된 기초단계로서 구체적인 연구는 거의 이루어지지 않고 있다. 더우기 기존의 기술로도 해결할 수 없는 일반 안테나의 몇가지 문제점 때문에 기술개발에 어려움이 있다. 정보산업의 급속한 발달과 함께 각종 정보가 범람하고 신속한 통신을 위한 첨단 통신 장비의 사용도 빈번해지므로 우리가 쓸 수 있는 주파수의 영역은 제한을 받게 되고 특히 이동통신 장비의 경우 전파특성 및 안테나크기등에 의하여 가용주파수의 제한은 더욱 심각해질 수 밖에 없다. 따라서 이러한 제약조건들을 극복하고 안테나의 소형화, 경량화, 고효율화 및 잡음대 신호비를 개선하기 위해서는 고온 초전도체의 이용이 절실히 요구된다. 또한 양질의 고온 초전도 박막을 이용한 우수한 박막형 안테나 개발은 차세대 정보통신의 핵심기술로 자리 잡아갈 것이 분명하므로 이 분야에 참여함으로써 높아만 가는 선진국의 고온초전도 기술 장벽에 대처할 수 있을 뿐만 아니라 고온 초전도체 안테나 개발과정에서 나타나는 수동소자의 개발 파급효과는 국내의 초전도 기술 산업에 커다란 영향을 미칠 것이다.

• 한국초전도저온공학회지:초전도와저온공학
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• 제1권2호
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• pp.14-20
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• 1999

초전도 재료는 선재의 형태로 가공하면 송전선이나 변압기, 발전기 그리고 전력 저장장치 등에 사용되어 전력계통의 효율을 극대화시킬 수 있는 재료로서 실제 응용 기기의 개발을 위해 많은 연구가 수행되고 있다. 더우기 1980년대 후반에 개발된 고온초전도 산화물 재료는 액체질수의 비등점인 77K 이상에서 초전도현상을 나타내어 초전도 현상의 응용에 대한 기대를 고조시켜 이에 대한 연구를 더욱 활성화시키고 있다. 초전도선재 연구는 그간 PIT(Powder in Tube) 공정을 이용한 Ag/Bi-2223(Ag/$Bi_2Sr_2Ca_2Cu_3O$) 선재가 높은 전기적 성질과 장선 가공상의 잇점으로 인해 많은 연구와 성과가 있었다. 그러나 Ag/Bi-2223선재는 강한 자기장 하에서 통전 능력이 현저하게 저하되는 성질 때문에 높은 자기장하에서 사용하기 위해서는 사용온도를 액체질소온도보다 상당히 낮은 20K 부근까지 낮추어야 한다는 점 때문에 전력기기 개발에 제한이 따르는 단점이 있다. 이에 반해 최근에 개발된 금속/YBCO 박막 복합선재는 높은 전기적 특성 이외에 특히 높은 자장에서도 통전 능력의 저하가 적어 제한 없이 전력기기의 모든 분야에 사용할 수 있는 특징이 있다. 따라서 1993년에 일본에서 Ni 금속기판에 물리적 증착방법으로 YBCO($YiBa_2Cu_3O$) 박막을 증착시킨 선재제조에 성공하고 있어 1996년에 Oak Ridge National Laboratories (ORNL)에서 Rolling Assisted Biaxially Textured Substrate (RaBiTS) 라는 집합조직을 형성시킨 금속기판이 개발되어 연속적인 가공의 가능성이 확인된 후 이의 특성향상 및 가공기술 개발을 위한 많은 연구가 수행되고 이다. 이 글에서는 이제 까지 개발된 금속기판을 사용한 YBCO계 초전도 박막형 선재의 제조기술 중에서 최근 가장 가능성 있는 것으로 평가되는 RABiTS 방법을 위주로 그 외에 IBAD와 ISD 방법에 관하여 소개하고 현재까지의 개발현황 및 앞으로의 전망에 대하여 간략하게 기술하고자 한다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2004년도 하계학술대회 논문집 Vol.5 No.1
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• pp.531-534
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• 2004

초전도 coated conductor는 보호층/초전도층/완충층/금속기판의 구조를 가지며 완충층은 다층산화물 박막으로 이루어져 있다. 본 연구에서는 니켈 기판의 원자가 초전도층으로 확산 침투하는 것을 방지하는 YSZ(Yttria Stabilized Zirconia) 박막의 증착방법 및 최적조건에 대하여 소개하고자 한다. 금속타겟을 사용하며 산화반응가스로서 수증기를 사용하는 것을 특징으로 하는 DC reactive sputtering을 이용하여 YSZ를 증착하였으며 기판 온도는 $850^{\circ}C$ 이며 증착시 수증기 분압은 1mTorr이었다. YSZ의 최적두께를 알아보기 위하여 $CeO_2(12.2nm)/Ni$ 상부에 130nm, 260nm, 390nm, 650nm로 두께를 달리하여 YSZ층을 증착하고 SEM으로 박막 표면상태를 관찰한 결과 columnar grain growth를 하며 두께가 두꺼워 질수록 표면조도가 증가함을 알 수 있었다. 4개의 각 시료위에 thermal evaporation 증착법을 이용하여 $CeO_2$를 18.3nm의 두께로 증착한 후 PLD를 이용하여 YBCO 초전도 박막을 300nm 두께로 증착하였고 77K, 0T에서 임계전류가 각각 0, 6A, 7.5A, 5A로 측정되었다. 이는 YSZ층의 두께가 두꺼워질수록 기판 구성원자의 확산방지역할을 충실히 하는 반면에 표면조도는 증가함을 알 수 있었다.

• 전자통신동향분석
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• 제21권5호통권101호
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• pp.109-118
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• 2006

조셉슨 터널접합을 사용한 초전도 혼합기 또는 믹서(SIS mixer)와 매우 얇은 초전도박막을 이용한 초전도 혼합기(HEB mixer)는 초전도 현상에 있어서의 거시적 양자효과를 유발하는 강한 비선형성을 가지기 때문에, 종래의 전자파 검출기로는 구현이 어렵고 또한 극도로 낮은 잡음특성을 실현한다. 테라헤르츠(THz) 주파수 영역용 고감도검출기로서도 기대되는 질화니오븀(NbN) 박막을 사용한 SIS 혼합기와 HEB 혼합기의 개발현황과 연구결과에 대하여 소개하고자 한다. 그리고 최근에 많이 연구되고 있는 펨토초레이저와 고온초전도 상호작용을 이용한 테라헤르츠 연구결과도 소개한다.