• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.404-404
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• 2012

저차원계 탄소 동소체는 특유의 구조에서 기인하는 우수한 물리적 성질로 인해 각광받고 있는 물질이다. 탄소원자가 육각형 격자 모양을 지닌 2차원계 물질인 그래핀(graphene)은 뛰어난 전기적, 물리적, 광학적 성질로 인해 전계효과 트랜지스터(field effect transistors), 투명전극(transparent electrodes), 에너지 저장체, 복합체, 화학/바이오 센서 등 다양한 분야에서 활용을 위한 연구가 진행되고 있다. 또한 그래핀이 튜브형태로 말려있는 1차원계 물질인 탄소나노튜브(carbon nanotube)의 전기적, 열적, 기계적 성질은 이를 전계방출 디스플레이(field emission display), 전도성 플라스틱, 가스 저장체, 슈퍼 커패시터 등에 적용가능하게 한다. 최근 2차원계 물질인 그래핀과 1차원계 물질인 탄소나노튜브의 장점을 극대화하기 위한 복합 나노 구조에 대한 다양한 연구가 진행되고 있는 추세이다[1-5]. 본 연구에서 그래핀-탄소나노튜브 혼성 구조의 제작은 다음과 같이 진행되었다. 우선 열 화학기상증착법(thermal chemical vapor deposition)을 이용하여 그래핀을 합성하였다. 합성된 그래핀은 메타크릴산메탈 수지(polymetylmethacrylate; PMMA)를 이용한 전사(transfer)방법을 이용하여 원하는 기판에 위치시키고, 직류 마그네트론 스퍼터링(DC magnetron sputtering)을 이용하여 탄소나노튜브의 합성을 위한 촉매층을 증착하였다. 이후 열 화학기상증착법을 이용하여 그래핀 위에 탄소나노튜브를 합성함으로써 그래핀-탄소나노튜브 혼성 구조를 제작하였다. 합성된 그래핀-탄소나노튜브의 구조적 특징은 주사 전자 현미경(scanning electron microscopy)을 통해 확인하였고, 촉매의 표면 형상 및 화학적 상태는 원자힘 현미경(atomic force microscopy)과 X선 광전자 분광법(X-ray photoelectron spectroscopy)을 통해 확인하였다. 또한 제작된 그래핀-탄소나노튜브의 전기적 특성 측정을 통해 나노전자소자로의 응용가능성을 조사하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.363-364
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• 2012

기존 양자점에 대한 연구는 레이저 다이오드와 광증폭기등과 같은 광소자의 활성층에 사용되던 양자우물을 대체하기 위하여 고밀도, 고균일 양자점 성장에 관한 연구가 활발히 진행되었지만, 최근에는 양자점을 이용한 Single-photon source의 관심이 높아짐에 따라 저밀도 양자점 성장에 관한 연구가 주목 받고 있다. 본 연구에서는 수직형 저압 Metal organic chemical vapor deposition (MOCVD)를 이용하여 InP 기판 위에 저밀도 InAs 양자점을 성장하였다. 저밀도의 양자점을 성장하기 위하여 양자점과 덮개 층($1.1 {\mu}m$ InGaAsP)사이에 V족 원료 가스인 As만 공급하는 성장 중단 시간 (GI:Growth interruption)을 삽입하였다. 시료의 구조는 InP (100)기판위에 50 nm InGaAsP barrier, 1.5ML GaAs를 성장 후 InAs 1.9 ML를 성장하였다. 그 후 0, 1, 2, 5 분의 GI을 삽입한 후 InGaAsP 와 InP 덮개층을 성장하였다. 양자점의 밀도와 형상을 측정하기 위하여 Atomic force microscopy (AFM)을, 광학적 특성 분석을 위하여 저온 Micro Photoluminescence (${\mu}$-PL)을 측정하였다. 성장 중단 시간의 증가에 따라 InAs/InP 양자점의 높이와 넓이는 증가하고 밀도는 감소하였다. 성장 중단 시간 3분 이후에는 밀도 감소가 둔화 되었으며, 5분일 때 $3.2{\times}10^7/cm^2$의 극저밀도 InAs/InP 양자점이 성장되었다. 또한 저밀도 양자점 시료의 저온 ${\mu}$-PL을 측정하여 단일 양자점의 exciton과 bi-exciton peak가 측정되었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.375.2-375.2
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• 2016

그래핀(Graphene)은 원자 한 층 두께의 얇은 특성에 기인하여 우수한 투과도(~97.3%)를 나타내며, 높은 전자 이동도($200,000cm^2V^{-1}s^{-1}$)로 인하여 전기 전도도가 우수한 2차원 전자소재이다. 또한 유연하고 우수한 기계적 물성을 가지고 있어 실제로 다양한 소자에서 활용되고 있다. 그래핀을 이용하여 다양한 소자로 응용하기 위한 과정 중 하나인 포토리소그래피 공정(Photolithography process)은 원하는 패턴을 만들기 위해 제작하고자 하는 기판 위에 포토레지스트(Photoresist)를 코팅하는 과정을 거치게 된다. 하지만 이러한 과정은 소자 제작에 있어서 포토레지스트 잔여물을 남기게 된다. 그래핀 위에 남은 포토레지스트 잔여물은 그래핀의 우수한 전기적 특성을 저하시켜 소자특성에 불이익을 주게 된다. 본 연구에서는 수소 플라즈마를 이용하여 그래핀 위에 남은 중합체(Polymer) 잔여물을 제거한다. 사용한 그래핀은 화학 기상 증착법(Chemical vapor deposition)을 이용하여 성장시켰으며, PMMA(Poly(methyl methacrylate))를 이용하여 이산화규소(silicon dioxide) 기판에 전사하였다. 그래핀의 손상 없이 중합체 잔여물을 제거하기 위해 플라즈마 처리시간을 15초부터 1분까지 늘려가며 연구를 진행하였으며, 플라즈마 처리 시간에 따른 중합체 잔여물의 제거 정도와 그래핀의 보존 여부를 확인하기 위해 라만 분광법(Raman spectroscopy)과 원자간력현미경(Atomic force microscopy)을 사용하였다. 본 연구 결과를 통해 간단한 플라즈마 처리로 보다 나은 특성의 그래핀 소자를 얻게 됨으로써, 향상된 특성을 가진 그래핀 소자로 산업적 응용 가능성을 높일 수 있을 것이라 생각된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.274-274
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• 2016

터치스크린패널로 응용하기 위하여 80%이상의 높은 투과도와 낮은 저항이 요구된다. 그 중에서도 무반사 효과 (anti-reflective, AR) 를 크게하여 투과도를 향상시키는 방법으로 나노구조물, 증착시 경사각, 다층박막 방법 등이 연구 개발되고 있다. 단일 박막을 이용하여 무반사 코팅을 하는 경우, 정밀한 굴절률 조절이 어려우며 낮은 반사율 영역의 선폭이 좁은 단점이 있다. 반면, 저/고굴절률 다층박막의 경우 비교적 굴절률 조절이 용이하고 가시광영역 전반적으로 높은 투과도를 가질 수 있다. plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) 증착법을 이용하여 무반사 효과를 증대시키기 위해 저/고굴절률 다층구조의 박막을 두께조합에 따라 평가하였으며, 가장 널리 사용되고 있는 Sputtering증착법과 비교하여 연구하였다. 제작된 다층박막의 구조는 glass(sub.)/SiN/SiO2/ITO 이며, 무반사 코팅층인 SiN/SiO2층은 각각 PECVD와 Sputtering 증착법을 통해 성장되었고, ITO는 스퍼터링 증착법을 이용하여 동일하게 성장하였다. 그 결과 PECVD 증착법이 Sputtering 증착법에 비하여 가시광영역(400~800nm)에서 더 높은 투과도를 얻게 되었다. 결과의 차이에 대해서 PECVD 증착법과 Sputtering 증착법으로 성장된 SiN, SiO2 박막의 광학적 특성과 물리적 특성의 변화를 spectroscopic ellipsometry (SE), Rutherford backscattering (RBS), atomic force microscopy (AFM) 을 이용하여 비교, 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.237.1-237.1
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• 2015

OLED의 낮은 외부 광자 효율 문제를 해결하기 위해서는 발광층은 물론 전극 재료에 대한 연구가 함께 진행되어야 한다. 최근 플렉서블 디스플레이(Flexible Display) 분야에서 투명전극(Transparent Electrode)은 큰 주목을 받고 있다. 기존 전자소자의 투명전극으로는 인듐산화물(ITO, Indium Tin Oxide)이 널리 사용되어 왔으나, ITO의 주원료인 인듐(Indium)은 희소성으로 인해 앞으로 30년 후에 고갈될 것으로 예상되어 ITO를 대체할만한 투명전극 재료가 필요하게 되었다. 인듐이 포함되지 않은(Indium-free) 투명전극을 개발하려는 많은 연구들이 진행 중인데, 본 연구에서는 PEN(Polyethylene Naphthalate) 유연기판 상에 그래핀(Graphene)을 투명전극으로 구현하여 OLED의 효율을 높이는데 이용하고자 하였다. 화학 기상 증착(CVD, Chemical Vapor Deposition) 방법을 이용하여 Cu 호일 위에 그래핀을 성장시킨 후 PEN 유연기판에 전사하여 그래핀 투명전극을 구현하면서 그래핀 성장층을 단층 또는 다층으로 구분하여 성장시켜 각각의 투명전극을 구현해보았다. 유연기판 상의 그래핀의 상태를 확인하기 위해 라만 분광(Raman Spectroscopy) 분석을 이용하여 그래핀 고유의 라만 꼭지점(Raman peak)인 G 꼭지점(G peak: 1580 cm-1), 2D 꼭지점(2D peak: ~2700 cm-1)을 확인하였는데 그래핀 전사 상태가 양호하여 D 꼭지점(D peak: ~1360 cm-1)은 나타나지 않았다. 원자힘 현미경(AFM, Atomic Force Microscope) 분석을 통해 다층 및 단층 그래핀 표면의 거칠기(Roughness) 및 두께(Thickness)를 각각 확인할 수 있었고 자외선-가시광선 분광법(UV-Visible Spectroscopy) 분석으로 그래핀 투명전극과 유연기판의 투과도(Transmittance)를 분석하였으며, 단층 그래핀 투과도가 90%수준의 높은 값이 나타나 ITO보다 개선됨을 확인하였다. 그래핀 면저항은 TLM(Transmission Line Measurement)법을 통해 측정하였는데, 단층 그래핀의 경우 $800{\Omega}/{\square}$ 내외 수준임을 확인할 수 있었다. 본 연구에서는 근자외선 영역에서 높은 투과도와 우수한 전기적 특성을 가지는 그래핀 투명 전도성 전극 구조를 제안하고, 나아가 가시영역에서 ITO를 대체할 수 있는 투명 전도성 전극 물질을 개발함으로써 발광다이오드의 광효율을 높일 수 있는 투명 전도성 전극을 구현하였다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• v.25 no.2
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• pp.226-232
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• 2004

Ground and low-lying electronic states of Cr atoms in the gas phase were generated from photolysis of $Cr(CO)_6$ vapor in He or Ar using an unfocussed weak UV laser pulse and their reactions with $O_2$ and $N_2O$ were studied. When 0.5-1.0 Torr of $Cr(CO)_6$ /$O_2$ /He or Ar mixtures were photolyzed using 295-300 nm laser pulses, broadband chemiluminescence peaked at ~420 and ~500 nm, respectively, was observed in addition to the atomic emissions from $z^7P^{\circ}$, $z^5P^{\circ}$, and $y^7P^{\circ}$ states of Cr atoms. When $N_2O$ was used instead of $O_2$, no chemiluminescence was observed. The chemiluminescence intensities as well as the LIF intensities for those three low-lying electronic states ($a^7S_3,\;a^5S_2\;and\;a^5D_J$) showed second-order dependence on the photolysis laser power. Also, the chemiluminescence intensities were first-order in $O_2$ pressure, but the presence of excess Ar showed a strong inhibition effect on them. Based on the experimental results, the chemiluminecent species in this work is attributed to $CrO_2^*$ generated from hot ground state Cr atoms with $O_2$. The apparent radiative lifetimes of the chemiluminescent species and collisional quenching rate constants by $O_2$ and Ar also were investigated.

• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.20 no.1
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• pp.34-40
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• 2009

In-situ pulse laser (Nd-YAG, 2nd harmonics 532 nm) annealing used in physical vapor deposition of $MgF_2$, $SiO_2$ and ZnS thin films was shown to be effective in improving their surface roughness properties. Total integrated scattering (TIS) measurements of $MgF_2$ and $SiO_2$ samples deposited on glass substrates revealed that the laser irradiation of films at an energy of approximately $140\;mJ/cm^2$ at 532 nm with a repetition frequency of 10 Hz and pulse duration of 5 ns during the deposition resulted in total scatterings that were minimum. But in case of the ZnS samples, measurements revealed minimum total scattering at a laser energy of approximately $62\;mJ/cm^2$. Atomic Force Microscopy (AFM) has been used to evaluate the effect of pulse laser annealing on the surface roughness for thin film samples. The results were similar to the TIS measurements, indicating that surface roughness was decreased when the irradiated annealing pulse laser energy increased. But it also increased when the irradiated annealing pulse laser energy was over some limit that depended on the materials.

• Progress in Superconductivity and Cryogenics
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• v.6 no.3
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• pp.16-20
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• 2004

YB $a_2$C $u_3$$O_{7-x}$ (YBCO) films were deposited on (100) SrTi $O_3$ single crystal substrates by a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) system of hot-wall type using single liquid source. Under the condition of the mole ratio of Y(tmhd)$_3$:Ba(tmhd)$_2$:Cu(tmhd)$_2$= 1:2.1:2.9. the deposition pressure of 10 Torr. the MO source line speed of 15 cm/min. the Ar/ $O_2$ flow rate of 800/800 sccm. YBCO films were prepared at the deposition temperatures of 780∼89$0^{\circ}C$. In case of the YBCO films with 2.2 ${\mu}{\textrm}{m}$ thickness deposited for 6 minutes at 86$0^{\circ}C$. XRD pattern showed complete c-axis growth and SEM morphology showed dense and crack-free surface. The atomic ratios of Ba/Y and Cu/Ba in the film were 1.92 and 1.56. respectively. The deposition rate of the film was as high as 0.37 ${\mu}{\textrm}{m}$/min. The critical temperature ( $T_{c.zero}$) of the film was 87K. The critical current of the film was 104 A/cm-width. and the critical current density was 0.47 MA/$\textrm{cm}^2$. For the thinner film of 1.3 ${\mu}{\textrm}{m}$ thickness. the critical current density of 0.62 MA/$\textrm{cm}^2$ was obtained.d.

• Composites Research
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• v.27 no.4
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• pp.123-129
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• 2014

Ceramic matrix composites (CMCs) consist of such reinforcements as carbides, nitrides, borides and oxides, which have high melting points, low density, high modulus and high strength, for the purpose of increasing toughness. These materials are used for heat shielding systems for aerospace vehicles, high-temperature gas turbine combustion chambers, turbine blades, stator vane parts, etc. Oxide CMCs are used for the components of burner and flame holder and the high-temperature gas duct. CMCs are also applied to brake disks, which are subjected to severe thermal shock, and slide bearing parts under heavy loads. The research and development of the CMC are progressed for the strategic purpose in defense and energy industry; for instance, for aerospace applications in the U.S., and for hyper-speed aircraft, gas turbines, and atomic fissions in U.S., Japan, and Europe.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• v.15 no.5
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• pp.630-638
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• 2001

The electrical resistivity of sinter dusts generated from the steel industry and coal fly ash from the coal power plant has been investigated using the high voltage conductivity cell based on JIS B 9915 as a function of temperature and water content. Dust characterization such as the chemical composition, size distribution, atomic concentration, and surface structure has been conducted. Major constituents of sinter dusts were Fe$_2$O$_3$(40∼74.5%), CaO (6.4∼8.2%), SiO$_2$(4.1∼6.0%), and unburned carbon (7.0∼14.7%), while the coal fly ash consisted of mainly SiO$_2$(51.4%), Al$_2$O$_3$(24.1%), and Fe$_2$O$_3$(10.5%). Size distributions of the sinter dusts were bi-modal in shape and the mass median diameters (MMD) were in the range of 24.7∼137㎛, whereas the coal fly ash also displayed bi-modal distribution and the MMD of the coal fly ash was 35.71㎛. Factors affecting resistivity of dusts were chemical composition, moisture content, particle size, gas temperature, and surface structure of dust. The resistivity of sinter dusts was so high as 10(sup)15 ohm$.$cm at 150$\^{C}$ that sinter dust would not precipitate well. The resistivity of the coal fly ash was measured 1012 ohm$.$cm at about 150$\^{C}$. Increased water contents of the ambient air lowered the dust resistivity because current conduction was more activated for absorption of water vapor on the surface layer of the dust.