• Journal of Powder Materials
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• v.21 no.5
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• pp.371-376
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• 2014

In this study, modified catalytic chemical vapor deposition (CCVD) method was applied to control the CNTs (carbon nanotubes) growth. Since titanium (Ti) substrate and iron (Fe) catalysts react one another and form a new phase ($Fe_2TiO_5$) above $700^{\circ}C$, the decrease of CNT yield above $800^{\circ}C$ where methane gas decomposes is inevitable under common CCVD method. Therefore, we synthesized CNTs on the Ti substrate by dividing the tube furnace into two sections (left and right) and heating them to different temperatures each. The reactant gas flew through from the end of the right tube furnace while the Ti substrate was placed in the center of the left tube furnace. When the CNT growth temperature was set $700/950^{\circ}C$ (left/right), CNTs with high yield were observed. Also, by examining the micro-structure of CNTs of $700/950^{\circ}C$, it was confirmed that CNTs show the bamboo-like structure.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.48 no.6
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• pp.621-624
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• 2011

In order to deposit a homogeneous and uniform ${\beta}$-SiC films by chemical vapor deposition, we constructed the phase-diagram of ${\beta}$-SiC over graphite and silicon via computational thermodynamic calculation considering pressure(P), temperature(T) and gas composition(C) as variables in $C_3H_8-SiCl_4-H_2$ system. During the calculation, the ratio of Cl/Si and C/Si is maintained to be 4 and 1, respectively, and H/Si ratio is varied from 2.67 to 15,000. The P-T-C diagram showed very steep phase boundary between SiC+C and SiC region perpendicular to H/Si axis and also showed SiC+Si region with very large H/Si value of ~6700. The diagram can be applied not only to the prediction of the deposited phase composition but to compositional variation due to the temperature distribution in the reactor. The P-T-C diagram could provide the better understanding of chemical vapor deposition of silicon carbide.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.376.1-376.1
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• 2014

그래핀은 차세대 2차원 물질로서 지금까지 활발히 연구되어 왔으나 밴드갭이 없기 때문에 전자소자로서의 응용이 매우 제한적이다. 최근에 그래핀을 대체할 수 있는 물질로서 Transition Metal Dichalcogenides (TMDs)가 주목을 받고 있다. 특히, TMDs 중에서 $MoS_2$는 bulk일 때 indirect한 1.2 eV인 밴드 갭을 갖고 있으나, layer가 줄어들면서 direct한 1.8 eV인 밴드갭을 가진다. 국내외 여러 연구 그룹에서 $MoS_2$를 이용하여 제작한 Field Effect Transistor (FET)는 high-$\small{K}$ gate가 산입되지 않은 경우에 on-off ratio와 mobility가 각각 $10^6$와 약 $3cm^2/Vs$로 나타나고 있다. 이와 같이 아주 우수한 전기적, 광학적 특성을 갖는 소자 응용성을 가지고 있다. 최근까지의 연구결과들은 대부분 mechanical exfoliation method (MEM) 로 제작된 $MoS_2$ monolayer를 이용하였으나, 이 방법은 large scale 및 layer controllable에는 적합하지 않다. 본 연구에서는 대면적의 집적회로 응용에 적합한 chemical vapor deposition법을 이용하여 $MoS_2$를 성장하였다. 높은 결정성을 위해 sulphur (powder purity 99.99%)와 molybdenum trioxide(powder purity 99.9%)를 이용하고, Ar 가스 분위기에서 sulphur powder 및 molybdenum trioxide powder를 각각 $130^{\circ}C$ 및 $1000^{\circ}C$로 유지하며 $MoS_2$ 박막을 성장하였다. 성장된 $MoS_2$ 박막은 Atomic force Microscopy (AFM)을 통해 박막의 단차와 roughness을 확인하였다. 또한, X-ray Diffraction (XRD) pattern 분석으로 박막의 결정성을 확인하였으며, Raman Spectroscopy, X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), Photoluminescence (PL) 측정으로 광학적 특성을 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.397.1-397.1
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• 2014

최근 방사선 진단 영역에 이용되고 있는 증감지는 입사된 방사선의 감도를 증가시키기 위해 형광체를 사용하고 있으며, 외부의 에너지를 흡수하여 빛으로 방출하는 역할을 한다. 이는 방사선 검출기, 디스플레이, 의료기기 등 다양한 분야에 활용되고 있다. 필름에 X선을 노출 할 경우 형광체의 사용 유무에 따라 방사선 흡수 효율에 영향을 미치며, 이는 발광 효율 및 감도에 주요한 인자로 작용한다. 현재 상용화되어 있는 형광체는 낮은 발광 효율로 인한 한계를 가지므로, 발광 효율 향상을 위하여 제작 구조에 대한 연구가 진행되고 있다. 이 중 반사막을 활용하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 일반적으로 형광체의 제조를 위하여 보편적으로 이용하고 있는 스크린프린팅 방법에서 건조 공정을 수행 시 균일도가 감소하는 현상이 발생한다. 이러한 현상은 반사막의 증착을 불균일하게 만드는 원인으로 작용하고 빛의 산란을 초래하는 현상을 초래한다. 이에 본 연구에서는 증착 시 투명도 저하에 따라 반사율이 증가되는 반사막 성질을 가지며, 방수성 및 절연성과 같은 보호층 특성을 지닌 유기성 투명 박막 페를린에 대하여 연구하고자 한다. 본 연구에서는 화학적 증기 증착법(Chemical Vapor Deposition, CVD)을 이용하여 투명 필름의 상단에 페를린을 코팅한 시편과 코팅하지 않은 시편으로 구분하여 제작하였고, 상단에 스크핀프린팅 방법을 활용하여 형광체를 도포 하였다. 시편 제작 후 실험은 시편을 필름 상단에 위치시키고, 일반진단에너지 대역(Model-SF 80)의 X선을 조사하였다. 이 후 현상기(model-pro14)를 통해 현상된 필름에 나타난 광학적 농도(Optical Density, O.D)를 농도계(Fluke Biomedical Nuclear Associates Densitometer)로 측정하였는데, 불확실성을 줄이기 위하여 총 5회를 측정하여 그 중 2번째로 높은 값을 도출하였다. 측정 결과, 페를린을 코팅한 형광체에서는 1.71의 O.D 값이 측정되었고, 페를린을 코팅하지 않은 형광체에서는 1.43의 O.D 값이 측정되었다. 이를 이용하여 투명도를 산출한 결과 상대적으로 약 1.76% 차이가 나타났다. 이러한 결과는 페를린 활용 시 환자의 피폭 선량 저감화 및 해상력 개선을 도모할 수 있을 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.387-387
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• 2011

탄소 나노튜브(Carbon nanotubes, CNTs)는 육각형 모양의 구조로서 오직 탄소만으로 이루어진 소재이다. CNT는 열전도율이 다이아몬드보다 약 2배 우수하고, 전기 전도는 구리에 비해 1,000배 높으며, 강도는 강철보다 100배나 뛰어나다. CNT의 이러한 특성을 이용한 트랜지스터, 태양전지, 가스 검출을 위한 고감도 센서, 나노 섬유, 고분자-탄소나노튜브 고기능 복합체 등 많은 분야에서 연구가 활발히 진행되고 있다. 또한 수직으로 성장된 탄소 나노튜브는 일반적인 재료에서는 보기 드물게 힘들게 직경이 나노 크기인 반면 길이는 수 mm까지 합성 되기 때문에 앞서 언급한 분야로의 활용이 더욱 유리하며, 그 중에서도 나노 섬유, 나노 복합체로서의 활용에 극히 유용하다. 이러한 이유로 수직 배열된 CNT 합성에 많은 연구가 집중 되고 있다. 여러 합성 방법 중 성장 변수를 비교적 용이하게 조절 가능한 열 화학 기상 증착법(Thermal chemical vapor deposition, TCVD)을 이용하여 수직 배열된 수 mm의 CNT를 합성한 연구 결과들이 보고된 바 있다. 그러나 앞선 연구결과들은 CNT의 성장속도가 느릴 뿐만 아니라 합성 시간이 길어질수록 성장 속도가 감소하는 경향을 보였다. 반면, 마이크로웨이브 플라즈마 화학 기상 증착법(Microwave plasma CVD, MPCVD)은 기존의 다른 TCVD에 비해 낮은 온도에서 CNT를 합성할 수 있는 장점을 가지며, 고출력(~600 W 이상)의 플라즈마를 사용하기 때문에 성장률이 높고 고밀도의 CNT 합성이 가능하다. 본 연구에서는 철을 촉매금속으로 사용하고 MPCVD을 이용하여 얇은 다중벽 CNT를 합성하였다. 철은 직류 마그네트론 스퍼터(D.C magnetron sputter)를 사용하여 증착하였다. 합성시 가스는 탄소 공급원인 메탄($CH_4$)과 함께 플라즈마 공급원인 수소($H_2$)를 사용하였다. 또한 산소($O_2$)의 주입 여부에 따른 CNT의 성장 속도와 성장 길이를 비교하였다. 산소를 주입하였을 때, CNT의 성장 속도와 길이 모두 크게 향상됨을 확인 할 수 있었다. 이는 촉매금속 표면의 비정질 탄소의 흡착으로 인해 활성화된 촉매금속의 반응시간을 증가시키기 때문이다. 성장된 CNT는 주사전자 현미경(Scanning Electron Microscopy, SEM)과 라만 분광법(Raman spectroscopy)을 통해 표면형상과 결정성을 분석하였다.

• 한국정보디스플레이학회:학술대회논문집
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• 2000.01a
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• pp.57-58
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• 2000

we have grown vertically aligned carbon nanotubes on a large area of Co-Ni codeposited Si substrates by thermal chemical vapor deposition using $C_2H_2$ gas. The carbon nanotubes grown by the thermal chemical vapor deposition are multi-wall structure, and the wall suface of nanotubes is covered with defective carbons or carbonaceous particles. The carbon nanotubes range from 50 to 120 nm in diameter and about 130 ${\mu}m$ in length at $950\;^{\circ}C$. Steric hindrance between nanotubes at an initial stage of the growth forces nanotubes to align vertically. The turn-on voltage was about 0.8 $V/{\mu}m$ with a current density of 0.1 ${\mu}A/cm^2$ and emission current reveals the Fowler-Nordheim mode.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.231-231
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• 2010

GaN는 상온에서 3.4 eV의 넓은 밴드갭을 갖는 직접천이형 반도체로 우수한 전기적/광학적 특성 및 화학적 안정성으로 발광 다이오드 및 레이저 다이오드 등과 같은 광전소자 응용을 위한 소재로 많은 연구가 진행되어왔다. 특히, GaN 나노구조의 경우 낮은 결함밀도, 빠른 구동 및 고집적 특성 등을 가지기 때문에 효과적으로 소자의 광학적/전기적 특성을 향상시킬 수 있어 나노구조 성장을 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 최근에는 Metal organic vapor deposition (MOCVD), hot filament chemical vapor deposition (CVD), molecular beam epitaxy (MBE), hydride vapor phase epitaxy (HVPE) 등 다양한 방법을 통해 성장된 GaN 나노구조가 보고되고 있다. 하지만 고가 장비 사용 및 높은 공정 온도, 복잡한 공정과정이 요구되며 크기조절, 조성비, 도핑 등과 같은 해결되어야 할 문제가 여전히 남아있다. 본 연구에서는 나노구조를 형성하기 위하여 보다 간단한 방법인 전기화학증착법을 이용하여 GaN 나노구조를 ITO 및 FTO가 증착된 전도성 glass 기판 위에 성장하였고 성장 메커니즘 및 그 특성을 분석하였다. GaN 나노구조는 gallium nitrate와 ammonium nitrate가 혼합된 전해질 용액에 Pt mesh 구조 및 전도성 glass 기판을 1cm의 거리를 유지하도록 담가두고 일정한 전압을 인가하여 성장시켰다. Pt mesh 구조 및 전도성 glass 기판은 각각 상대전극 (counter electrode) 및 작업전극 (working electrode)으로 사용되었고 전해질 용액의 농도, 인가전압, 성장시간 등의 다양한 조건을 통하여 GaN 나노구조를 성장하고 분석하였다. 성장된 GaN 나노구조 및 형태는 field emission scanning electron microscopy (FE-SEM)를 이용하여 분석하였고, energy dispersive X-ray (EDX) 분석을 통하여 정량 및 정성적 분석을 수행하였다. 그리고 성장된 GaN 나노구조의 결정성을 조사하기 위해 X-ray diffraction (XRD)을 측정 및 분석하였다. 또한, photoluminescence (PL) 분석으로부터 GaN 나노구조의 광학적 특성을 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.281-281
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• 2012

연꽃잎 효과(Lotus effect)라 불리는 자가 세정 효과(self cleaning effect)는 연꽃이 항상 깨끗한 상태를 유지하는 것이 관찰되면서 꾸준히 관심에 대상이 되어 왔었다. 자가 세정 효과는 접촉각 $150^{\circ}$ 이상의 초소수성 표면에서 구현이 가능하며 이런 표면을 일상생활부터 산업분야까지 응용하고자 하는 많은 노력들이 있었다. 물질의 친수성 또는 소수성은 표면의 거칠기(roughness)와 표면에너지(surface energy)의 두 가지 특성에 의해 결정된다. 하지만 낮은 표면에너지 물질을 사용해도 접촉각 $150^{\circ}$ 이상의 초소수성 표면을 얻긴 힘들며, 표면의 거칠기를 증가시켜야 한다. PTFE (polytetrafluoroethylene)는 낮은 표면에너지를 가진 소수성 물질로 bulk일 경우 접촉각이 약 $108^{\circ}$이지만 거친 표면을 가진 박막으로 만들 경우 접촉각이 $150^{\circ}$ 이상의 값을 가지는 초수수성 표면이 가능한 물질이다. 특히, 초소수성 표면 이외에 우수한 내열성 및 내화학성 특성을 가지고 있어 디스플레이 및 태양전지 등의 자가세정(self cleaning) 보호막으로써 응용이 기대되고 있다. 본 연구에서는 HFPO (hexafluoropropylene)를 원료 가스로 이용하여, Si(100)과 유리 기판위에 Cat-CVD (Catalytic Chemical Vapor Deposition)법으로 PTFE 박막을 증착하였다. 텅스텐(W)을 촉매로 사용하였으며, 촉매온도가 $850^{\circ}C$이상인 조건에서 접촉각이 $150^{\circ}$ 이상인 초소수성 PTFE 표면을 쉽게 얻을 수 있었다. 특히 본 연구에서는 제막압력을 300 mTorr에서 700 mTorr까지 변화시켜 가며 유리와 Si 기판위에 증착하였다. Cat-CVD 제막압력을 변화시켜가며 증착된 PTFE 박막의 접촉각을 측정한 결과, 제막압력이 300 mTorr일 때 glass와 Si 기판위에 증착된 PTFE박막 표면에서의 접촉각은 각각 133, $117^{\circ}$였지만, 제막압력이 400 mTorr이상일 땐 $150^{\circ}$ 이상의 높은 접촉각을 갖는 초소수성 표면을 얻을 수 있었다.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.10 no.1
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• pp.5-12
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• 2000

As a semiconductor material for electronic devices operated under extreme environmental conditions, silicon carbides (SiCs) have been intensively studied because of their excellent electrical, thermal and other physical properties. The growth characteristics of single- crystalline 6H-SiC homoepitaxial layers grown by a thermal chemical vapor deposition (CVD) were investigated. Especially, the successful growth condition of 6H-SiC homoepitaxial layers using a SiC-uncoated graphite susceptor that utilized Mo-plates was obtained. The CVD growth was performed in an RF-induction heated atmospheric pressure chamber and carried out using off-oriented ($3.5^{\circ}$tilt) substrates from the (0001) basal plane in the <110> direction with the Si-face side of the wafer. In order to investigate the crystallinity of grown epilayers, Nomarski optical microscopy, transmittance spectra, Raman spectroscopy, XRD, Photoluninescence (PL) and transmission electron microscopy (TEM) were utilized. The best quality of 6H-SiC homoepitaxial layers was observed in conditions of growth temperature $1500^{\circ}C$ and C/Si flow ratio 2.0 of $C_3H_8$ 0.2 sccm & $SiH_4$ 0.3 sccm.

• Journal of the Korean institute of surface engineering
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• v.53 no.5
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• pp.213-218
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• 2020

Composite material of the graphene ball (GB) inserted graphene oxide (GO) sheet for a supercapacitor electrode was studied. Chemical vapor deposition (CVD) process used to make GBs on the silicon oxide nanoparticles. The GBs mixed into the GO sheets to make GOGB and reduced it to create a reduced GOGB(RGOGB) composite. The RGOGB composite electrode had a large surface area and improved electrochemical properties. Specific capacitance of the RGBGO composite electrode was higher over 20 times than a pure GO and GOGB electrode in cyclic voltammetry(CV) tests, and the Z' and Z" impedance measured by an electrochemical impedance spectrometry(EIS) also low. So, the RGBGO composite electrode would use effectively to expand a performance of supercapacitor.