Electrochemical oxidation of silicon (p-type Si(100)) at room temperature in ethylene glycol and in aqueous solutions has been performed by applying constant low current densities for the preparation of thin SiO2 layers. In-situ ac impedance spectroscopic methods have been employed to characterize the interfaces of electrolyte/oxide/semiconductor and to estimate the thickness of the oxide layer. The thicknesses of SiO2 layers calculated from the capacitive impedance were in the range of 25-100Å depending on the experimental conditions. The anodic polarization resistance parallel with the oxide layer capacitance increased continuously to a very large value in ethylene glycol solution. However, it decreased above 4 V in aqueous solutions, where oxygen evolved through the oxidation of water. Interstitially dissolved oxygen molecules in SiO2 layer at above the oxygen evolution potential were expected to facilitate the formation of SiO2 at the interfaces. Thin SiO2 films grew efficiently at a controlled rate during the application of low anodization currents in aqueous solutions.
The fluid ensemble in the liquid lens, which is composed of electrolyte and silicone oil, is the key material system to vary the focal length processing of the electrochemical desorption. In order to characterize the capability of the liquid lens according to response time and optical range, we prepared a fluid ensemble comprising the electrolyte and oil. To elucidate the physical mechanism of the effective response time, we examined the viscosity dependency while satisfying the requirements for the density and refractive index of the electrolyte and oil, respectively. The characterization results indicated that the response time (up and down) is influenced by the viscosity of the electrolyte and oil. On this basis, we prepared a fluid ensemble capable of reversibly adjusting for the focal length of the liquid lens, as well as the response time. The ensemble is applicable to various systems such as micro-lens and optical sensors.
안정상태 일차원적 모델을 이용하여 막으로 덮힌 상업적인 산소 적극의 특성을 공기포화된 식염수에서 연구하였다. 전극은 세 개의 층으로 이루어져 있는데. 이는 외부 농도 경계층(용액), 반투성 막, 내부 전해질 용액 층으로 구분된다. 정체용액에서, 물은 외부 용액층으로부터 내부 전해질 용액쪽으로 열역학적 평형을 이룰 때까지 이동한다. 한편 유동 용액에서, 불은 수력학적 압력차 때문에 전해질 층의 두께가 막의 두께와 같아질 때까지 반대방향으로 이동한다.
수용액중에 극미량의 Am의 거동이 pH변화에 따라 변화하는 것을 원심분리법으로 조사하였다. 이 연구에서 평형시간을 2~3주 연장, 방사성 코로이드 형성에 있어서의 시간효과를 조사하였다. 또한 실리카겔 및 Fe$^{3+}$ 등 외부 물질을 첨가하여 그 효과를 조사하였으며, 또한 진한 전해질물질의 효과도 아울러 조사하였다. 그 결과, pH 6에서 Am은 불순입자, 또는 용기벽과 이온 흡착과정으로 급속히 흡착이 일어났다. 외부물질의 첨가는 Am의 흡착을 촉진하였으며, 진한 전해질물질의 첨가로 흡착이 방해되었다. pH 7에서 Am은 pH 6조건과는 전혀 다른 거동을 나타내었다. 일부 Am은 용기 기벽에서 빠른 흡착이 일어났으며, 1~2일 후에 일부는 탈착되었다.
전기이중층 축전용량(electric double layer capacitance)과 유사축전용량(pseudo-capacitance)을 함께 갖는 하이브리드 전기화학 축전기에 대한 연구를 수행하였다. 양극은 $Ni(OH)_2$ 활성탄소가 복합된 전극을 사용하였으며 음극은 활성탄소를 활물질로 사용하므로써 비대칭 전극 구조를 갖는다. 셀 실험을 위하여 $5\times5cm^2$ 크기인 전극을 제작 사용하였다. Cyclic voltammetry측정 및 교류 임피던스 측정실험을 통하여 각각의 셀들이 갖는 전기화학적 거동을 조사하였고 충 방전 실험을 통하여 양극과 음극의 최적 질량비를 조사하였다.
질산 아연, $Zn(NO_3)_2$, 수용액 속에서 전착에 의해 ITO 유리기판에 ZnO 박막을 성장하였다. 성장 매개 변수로 용액농도, 성장온도, 및 전착 전위를 선택하였으며, 성장된 박막은 SEM사진과 XRD 및 광흡수 계수 측정을 통해 연구되었다. 성장된 ZnO 박막은 육방정계 wurtzite 구조를 가지며, 질산아연 수용액농도가 0.1mol/liter, 성장온도 $60^{\circ}C$ 및 Ag/AgCl 기준전극에 대한 전위 -0.7V인 조건에서 양질의 ZnO 박막이 성장되었다.
The effect of electrolyte on the extraction replicas of the precipiates in 3% Si steel was investigated. Three Kinds of electrolyte, 2% Nital solution (2% nitric acid+methanol; acid solution),, Sodium Citrate solution (5% sodiumcitrate+1% KBr+0.5KI+$H_{2}O$; aqueous neutral solution) and 10% AA solution (10% acetylacetone+ 1% tetramethylammoniumchloride+methanol; non-aqueous neutral solution), were compared. The preciptiates in 3% Si steel were dissolved in 2% Nital, but they were not dissolved in the Sodium Citrate and 10% AA solution. In Sodium Citrate solution, however, large second artifacts were introduced during sample preparation. Therefore 10% AA solution was found to be most useful for the preparation of extraction replica. The electrolysis condition of a matrix and precipitates were also checked by the measurement of potential-current curve in 10% AA solution. The matrix was electrolyzed at -400mV with respect to SCE(Saturated Calomel Electrode). In contrats precipitates were electrolyzed above 300mV. Precipitates were respected to be stable in 10% AA solution in the range of $-380mV{\sim}-300mV$ usually used to prepare extraction replicas.
$TiO_2$ nanotubes were formed on Ti by anodizing in 1 M $H_3PO_4$ + 0.3 M HF and 0.1 M $NH_4F$ + 2% $H_2O$ in ethylene glycol, and their surface and cross-sectional morphologies were observed using FE-SEM as a function of anodizing time and applied voltage. The cross-section of the $TiO_2$ nanotubes was readily observed from the small pieces of nanotubes remaining near the scratch lines after scratching of the anodized surface. $TiO_2$ nanotubes was observed to grow faster and thicker in non-aqueous solution than in aqueous solution. Diameter of $TiO_2$ nanotubes was proportional to the applied voltage, irrespective of the type of the electrolyte, and it is recommended to use non-aqueous solutions for the preparation of larger diameter of $TiO_2$ nanotubes.
본 연구에서는 퀴노잘린(quinoxaline)과 페로시아나이드(ferrocyanide)를 활물질로 활용한 알칼리 전해질 기반 수계 유기 레독스 흐름전지에 대해 다양한 첨가제를 적용하여 성능을 비교하는 실험을 진행하였다. 퀴노잘린(quinoxaline)의 경우 염화칼륨(KCl) 전해질보다는 수산화칼륨(KOH) 전해질에서의 레독스 전위(-0.97 V)가 더 작은 위치에 있으며, 이에 따라 KOH 전해질에 대해 페로시아나이드와 조합을 이루었을 때, 셀 전압 값은 1.3 V로 높게 나타났다. 상용 양이온 교환막 중 하나인 Nafion 117 멤브레인을 사용하였을 때, 퀴노잘린(quinoxaline)의 부반응 현상을 반전지 상에서 관찰할 수 있었으며, 이에 따라 충방전 자체가 잘 되지 않는 문제점이 있다. 따라서, 문제점이 되는 퀴노잘린(quinoxaline)의 부반응을 해결하기 위해 친전자체와 친핵체 중 하나인 포타슘설페이트($K_2SO_4$)와 포타슘아이오다이드(KI)를 사용하였으며, 포타슘아이오다이드(KI)를 사용하였을 때, 용량 손실율 측면에서 포타슘 아이오다이드(KI)를 첨가제로 넣지 않았을 때($0.29Ah{\cdot}L^{-1}per\;cycle$) 보다 더 낮은 용량 손실율($0.21Ah{\cdot}L^{-1}per\;cycle$)로 더 높은 용량 유지율을 보였다.
Proton conducting polymeric gels as the electrolytes of electrochemical capacitors have been prepared by two different methods: 1) swelling a polymethacrylate-based polymer matrix in aqueous solutions of inorganic and organic acids, and 2) polymerizing complexes of anhydrous acids and prepolymers with organic plasticizer. The FT-IR spectra strongly suggest that the carbonyl groups in the polymer matrix interact with protons from the doped acids. High ionic (proton) conductivity in the range of $6\times10^{-4}-4\times10^{-2}\;S\;cm^{-1}$ was obtained at room temperature for the aqueous gels. The non-aqueous polymer complexes showed rather low ionic conductivity, but it was about $10^{-3}\;S\;cm^{-1}\;at\;70^{\circ}C$ for the $H_3PO_4$ doped polymer electrolyte. The mechanisms of ion (proton) conduction in the polymeric systems are discussed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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