• 제목/요약/키워드: Design alternative

검색결과 2,645건 처리시간 0.03초

Beak Trimming Methods - Review -

  • Glatz, P.C.
    • Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
    • /
    • 제13권11호
    • /
    • pp.1619-1637
    • /
    • 2000
  • A review was undertaken to obtain information on the range of beak-trimming methods available or under development. Beak-trimming of commercial layer replacement pullets is a common yet critical management tool that can affect the performance for the life of the flock. The most obvious advantage of beak-trimming is a reduction in cannibalism although the extent of the reduction in cannibalism depends on the strain, season, and type of housing, flock health and other factors. Beak-trimming also improves feed conversion by reducing food wastage. A further advantage of beak-trimming is a reduction in the chronic stress associated with dominance interactions in the flock. Beak-trimming of birds at 7-10 days is favoured by Industry but research over last 10 years has shown that beak-trimming at day-old causes the least stress on birds and efforts are needed to encourage Industry to adopt the practice of beak-trimming birds at day-old. Proper beak-trimming can result in greatly improved layer performance but improper beak-trimming can ruin an other wise good flock of hens. Re-trimming is practiced in most flocks, although there are some flocks that only need one trimming. Given the continuing welfare scrutiny of using a hot blade to cut the beak, attempts have been made to develop more welfare friendly methods of beak-trimming. Despite the developments in design of hot blade beak-trimmers the process has remained largely unchanged. That is, a red-hot blade cuts and cauterises the beak. The variables in the process are blade temperature, cauterisation time, operator ability, severity of trimming, age of trimming, strain of bird and beak length. This method of beak-trimming is still overwhelmingly favoured in Industry and there appears to be no other alternative procedures that are more effective. Sharp secateurs have been used trim the upper beak of both layers and turkeys. Bleeding from the upper mandible ceases shortly after the operation, and despite the regrowth of the beak a reduction of cannibalism has been reported. Very few differences have been noted between behaviour and production of the hot blade and cold blade cut chickens. This method has not been used on a large scale in Industry. There are anecdotal reports of cannibalism outbreaks in birds with regrown beaks. A robotic beak-trimming machine was developed in France, which permitted simultaneous, automated beak-trimming and vaccination of day-old chicks of up to 4,500 chickens per hour. Use of the machine was not successful because if the chicks were not loaded correctly they could drop off the line, receive excessive beak-trimming or very light trimming. Robotic beak-trimming was not effective if there was a variation in the weight or size of chickens. Capsaicin can cause degeneration of sensory nerves in mammals and decreases the rate of beak regrowth by its action on the sensory nerves. Capsaicin is a cheap, non-toxic substance that can be readily applied at the time of less severe beak-trimming. It suffers the disadvantage of causing an extreme burning sensation in operators who come in contact with the substance during its application to the bird. Methods of applying the substance to minimise the risk to operators of coming in contact with capsaicin need to be explored. A method was reported which cuts the beaks with a laser beam in day-old chickens. No details were provided on the type of laser used, or the severity of beak-trimming, but by 16 weeks the beaks of laser trimmed birds resembled the untrimmed beaks, but without the bill tip. Feather pecking and cannibalism during the laying period were highest among the laser trimmed hens. Currently laser machines are available that are transportable and research to investigate the effectiveness of beak-trimming using ablasive and coagulative lasers used in human medicine should be explored. Liquid nitrogen was used to declaw emu toes but was not effective. There was regrowth of the claws and the time and cost involved in the procedure limit the potential of using this process to beak-trim birds.

퇴적물 이동경로 식별을 위한 입도경향 분석법의 가능성과 한계 (Grain-Size Trend Analysis for Identifying Net Sediment Transport Pathways: Potentials and Limitations)

  • 김성환;류호상;유근배
    • 대한지리학회지
    • /
    • 제42권4호
    • /
    • pp.469-487
    • /
    • 2007
  • 입도경향 분석법은 파이척도로 표현된 평균입도, 분급, 왜도 등 퇴적물 입도조직변수가 퇴적물의 이동경로를 따라 특정한 경향을 보이는 성질을 이용한 퇴적물 이동경로 식별 방법론이다. 적용이 간편하고 저렴하여 지형학 연구에 널리 응용될 수 있는 가능성을 지니고 있으나 방법론상의 한계도 몇 가지 측면에서 지적되고 있어 주의가 필요하다. 이 연구는 McLaren과 Bowles의 1차원 경로분석법, Gao와 Collins, Le Roux의 2차원 이동벡터법 등 현재까지 정립된 입도경향 분석의 대표적인 세 가지 기법을 비교 평가하여 적절한 활용법을 도출하고, 입도경향 분석의 추후 연구과제를 제안한 것이다. McLaren-Bowles의 1차원 경로분석법은 연구자의 현장경험을 분석에 효과적으로 결합시킬 수 있고 X-분포를 통해 퇴적환경에 대한 해석을 제공해주며 장기적인 퇴적물 순이동 패턴을 파악하는데 효과적이나 연구자의 주관적 해석에 의존해야 한다는 점, 식별할 수 있는 시간 해상도가 낮다는 점등이 단점이다. Gao-Collins의 2차원 이동벡터법은 명확한 절차, 2차원적인 시각화, 세밀한 시간 해상도 등이 장점이지만, 임계거리 선정, 잡벡터 제거과정 등이 문제를 유발할 수 있으므로 분석 시 주의를 요한다. 셋째, Le Roux의 2차원 이동벡터법은 확장된 경험규칙과 조직변수 간의 구배를 고려하고 시간해상도도 세밀하지만, 분석개념이 모호하고 복잡하다. 입도경향 분석은 현장에 대한 연구자의 이해도, 조사하고자 하는 퇴적물 순이동 패턴의 시간적 스케일, 초점을 맞추고자 하는 정보 등에 따라 적절한 기법을 선택하고, 거기에 부합되는 시료채취방안을 기획하는 것이 중요하다. 또한 입도경향 분석이 지형학 연구에 기여하기 위해서는 시료채취 깊이, 교란층의 두께 등 시료채취 과정의 요소들과 퇴적물 순이동 패턴이 지시하는 시간스케일 간의 관계가 체계적으로 규명되어야 한다고 판단된다.

고수압 해저터널에 급속 인공동결공법 적용시 간극수의 염분 농도가 동결속도에 미치는 영향 평가: 실내 동결챔버시험 위주로 (Effect of pore-water salinity on freezing rate in application of rapid artificial ground freezing to deep subsea tunnel: concentration of laboratory freezing chamber test)

  • 오민택;이동섭;손영진;이인모;최항석
    • 한국터널지하공간학회 논문집
    • /
    • 제18권5호
    • /
    • pp.401-412
    • /
    • 2016
  • 고수압 조건의 해저터널 공사에 기존의 그라우팅 공법은 제한을 받게 되어 굴착작업이 어려울 수 있으나, 인공동결공법을 적용할 경우 신속한 차수 및 지반보강 효과를 얻을 수 있다. 인공동결공법을 적용할 경우, 동결 조건에 따라 동결토의 거동이 크게 변화하므로 기존의 연구 사례를 바탕으로 해저지반 등 특수한 조건에서 동결토의 역학적 거동을 예측하는 것에는 한계가 있다. 또한, 인공동결공법의 설계를 위해서는 동결체 형성에 필요한 소요시간 및 동결범위를 산정해야 하며, 해저지반의 경우 간극수 내 염분의 영향을 반영해야 한다. 본 논문에서는 동결토의 열적 특성을 파악하기 위해 인조규사 시료에 대한 실내 열전도도 측정시험과 동결챔버시험을 수행하였다. 동결토와 비동결 포화토 간극수의 염도를 조절하여 동결 과정과 염분에 따른 유효 열전도도를 비정상 열선법을 적용하여 측정하였다. 인조규사 간극수의 염도에 의한 동결특성 변화를 파악하기 위해 동결챔버를 설계 및 제작하였고 이를 통하여 동결 조건을 변화시키며 동결챔버시험을 수행하였다. 동결 조건에 따른 시료내 온도 변화를 분석하고 이를 통해 동결 조건이 사질토의 열전달 특성에 미치는 영향을 평가하였다. 비동결 포화토의 경우는 간극수가 담수(염도 0%)인 조건과 염수(염도 3.5%)인 조건 모두 유효 열전도도가 유사하게 평가되었으나, 동결토의 경우는 간극수가 염수인 조건이 보다 큰 유효 열전도도를 보였다. 이는 동결챔버시험에서 간극수가 염수인 조건이 담수인 조건보다 동결속도가 더 빠른 결과와 일치한다.

천체투영관 수업이 학생들의 천문 개념 이해에 미치는 효과 (Effects of the Planetarium Lesson on Students' Understanding of Astronomical Concepts)

  • 김완수;심현진
    • 과학교육연구지
    • /
    • 제42권1호
    • /
    • pp.49-65
    • /
    • 2018
  • 천문학은 학생들이 쉽게 흥미를 느끼는 분야로 과학에 대한 호기심을 토대로 과학적 핵심역량 함양에 중요한 역할을 한다. 그러나 제한된 공간인 교실에서 이루어지는 학교 교육을 통해서는 천문학의 핵심 개념 이해에 필요한 공간적 사고를 발달시키기 어렵다. 주로 과학관에 위치하며 체험, 관람시설의 성격을 지닌 천체투영관은 시간과 공간의 제약을 넘어 천문학 개념을 교수할 수 있는 공간으로, 천체투영관에서 진행되는 비형식 교육은 정규교육과정을 보완할 수 있다. 본 연구에서는 천체투영관을 이용한 교육 프로그램을 개발하고 이를 초등, 중등, 고등학생에게 적용하여 천체투영관이 천문 개념에 미치는 효과를 살펴보았다. 국립대구과학관 1박 2일 캠프에 참가하여 천문 교육 프로그램을 수료한 학생을 대상으로 연구를 진행하였으며, 총 연구 기간은 8개월, 연구 대상 인원은 761명이다. 기존 캠프에서는 교실에서 방위, 별자리, 지구의 자전 등에 관한 수업을 진행하였는데 이와 동일한 내용을 천체투영관 수업용으로 개발하였으며, 수업 전과 후에 개념 이해 정도를 측정할 수 있는 검사 문항을 제작하였다. 이후 실제로 교실 수업 혹은 천체투영관 수업을 진행하여 수업의 효과를 비교하는 이질통제집단 전후검사 설계에 기초하여 연구를 수행하였다. 연구 결과 첫째, 천체투영관 수업은 교실 수업에 비해 방위, 지구의 자전, 별자리 개념 이해에 효과적이었다. 둘째, 성별이나 학생들의 사전 천문학 지식 정도 등과 같은 메타 요인과 무관하게 천체투영관 수업은 개념 이해도 향상에 긍정적인 효과가 있었다. 셋째, 고등학생에게 천체투영관 수업은 교실 수업 이후 추가적으로 수행하는 야간 관측 활동과 동일한 효과가 있었다. 따라서 야간 관측이 불가능한 환경에서 천체투영관은 이를 대체할 수 있을 것이다. 종합하면 천체투영관은 학생들의 천문 개념 이해에 도움이 되는 효과적인 교육 수단이라 할 수 있으며, 보다 효율적인 활용을 위해 앞으로 더 많은 연구가 필요하다.

지식기반적 방법을 활용한 저서생태계 평가의 유효 조사정점 개수 산정 (A Knowledge-based Approach for the Estimation of Effective Sampling Station Frequencies in Benthic Ecological Assessments)

  • 유재원;김창수;정회인;이용우;이만우;이창근;진승주;맹준호;홍재상
    • 한국해양학회지:바다
    • /
    • 제16권3호
    • /
    • pp.147-154
    • /
    • 2011
  • 환경영향평가와 해역이용협의의 의사결정은 보고서에 기초하는 것이며, 이는 자연 서식처에 대한 구체적이고 정확한 정보를 필요로 한다. 생태학적 질과 상태에 대한 보고가 갖는 높은 중요성에도 불구하고, 생태학 분야의 축적된 연구 지식과 최근 기술(즉 연구 사례나 지시자/지표 기술의 활용 등) 등은 평가 현장에서 활용되고 있지 않으며, 환경영향평가서 조차 보존과 개발의 여부를 판단하는 데에 활용 가능한 정보를 담아내지 못하고 있다. 게다가 현장에서 행해지는 채집 노력량은 매우 제한적이며, 해역이용협의의 경우, 대부분의 사례가 2개 이상의 소수 표본만을 활용하는 것으로 나타났다. 이는 전문가 검토나 의사 결정에 활용될 중요한 생태학적 정보의 이해와 전달을 어렵게 하는 것이다. 따라서 보다 정확한 평가를 위해서는 효율적인 채집 정점 수의 설정이 우선 해결되어야 할 문제인 것으로 인식할 수 있었다. 본 연구에서 저자들은 대형저서동물 조사에서 채집 정점 수를 결정할 수 있는 몇 가지 통계 기법을 소개하였다. 그러나 이 기법들은 반드시 예비 조사를 통한 정보를 필요로 하므로 국내에서의 활용은 현실적으로 불가능할 것으로 판단되었다. 본 연구는 과학적 저널에 보고된 연구의 정점 배치가 환경영향평가 또는 해역이용협의 등에서 활용될 수 있는 생태학적 현상을 성공적으로 이해한 데에 기여한 것으로 볼 수 있다는 가정을 바탕으로 19개의 기존 연구에서 활용된 정점 배치 사례(총 19개 사례)를 분석하였다. 이로부터 추정된 정점 간 거리와 $4{\times}4$ km의 단위면적 내 정점수를 계산하였고, 각각의 중위수는 2.3 km, 3개로 추정되었다. 본 연구는 각 사례별 단위면적 내 정점수(NSSU)와 총 조사 정점수(TNSS)를 이용하여 어림 조사지역 면적 (ASA, $km^2$)을 계산하고, 적절한 규모의 ASA 또는 NSSU/TNSS의 예측에 활용하기 위해 ASA와 조사 목적 그리고 NSSU 간 통계적으로 유의한 함수 관계를 추정하고, 제시하였다. 이와 같은 경험적 접근 방식에 의한 추정은 환경영향평가와 해역이용협의 현장 조사 시 채집 노력량을 늘리고 타당한 자료와 정보를 근거로 의사를 교환하는 데에 기여할 것으로 판단된다.

터널형 2급와동 충전재의 탄성계수와 전단결합강도 및 수복치의 변연융선 파절강도에 관한 연구 (ELASTIC CONSTANTS, SHEAR BOND STRENGTH OF TUNNEL RESTORATIVE MATERIALS AND MARGINAL RIDGE STRENGTH OF RESTORED TEETH)

  • 이가연;박영준;양규호
    • 대한소아치과학회지
    • /
    • 제23권3호
    • /
    • pp.746-763
    • /
    • 1996
  • An alternative design to conventional class II cavity preparation for proximal carious lesions is the tunnel preparation. It preserves the marginal ridge intact, thus making it possible to maintain the natural contact relationship with the adjacent tooth and minimize tooth reduction. This in vitro study was purposed to evaluate the effect of the materials' elastic constants and shear-bond strength on the marginal ridge fracture resistance of teeth restored by the tunnel technique, and to find the materials of choice for tunnel restorations. $Resinomer^{(R)}$, $Ketac-silver^{(R)}$, $Miracle-Mix^{(R)}$, and Tytin were used as restorative material. The elastic constants of each restorative material were evaluated by ultrasonic pulse measurement. Young's modulus and bulk modulus of the restorative materials were evaluated in three specimens for each material type. The shear-bond strength of the restorative materials to the dentin surface was measured after thermocycling 400 times between 6 and $60^{\circ}C$, using ten specimens for each material type. For measuring marginal ridge strength, 60 sound extracted molar teeth were distributed into six groups by size. Sound molar teeth were used as a Control group and unfilled prepared teeth were grouped as Unrestored. Another four groups were named Resinomer group, Ketac-Silver group, Miracle Mix group, and Tytin group by type of restorative material. Tunnel cavity preparation was done with ' 1/2, 2, and 4 round burs in sequence. Initial access to proximal surface was made through an occlusal access preparation started at least 2mm from the marginal ridge, and the proximal opening was formed about 2.5mm below the marginal ridge. After restoration and thermocycling, marginal ridge strength was measured using a universal testing machine. The results were as follows: 1. The Young's modulus of $Tytin^{(R)}$ was 63.95 GPa, followed by $Ketac-Silver^{(R)}$ 27.60 GPa, $Miracle-mix^{(R)}$ 18.48 GPa, and $Resinomer^{(R)}$ 10.74 GPa showing significant differences between the groups(P<0.05). The bulk modulus of the materials showed the same order as Young's modulus. The value of $Tytin^{(R)}$ showed 59.57 GPa indicating that it will deform less than other materials under the same stress. It was followed by $Ketac-Silver^{(R)}$ 23.57 GPa, Miracle $Mix^{(R)}$ 12.50 GPa, and $Resinomer^{(R)}$ 11.60 GPa. 2. The Resinomer group had a shear-bond strength of 7.41 MPa which was significantly higher than those of the Ketac-Silver group (1.80 MPa) and the Miracle Mix group (2.84 MPa) (P<0.01). All the specimens of Tytin group detatched from the dentin surface during thermocycling. 3. The mean marginal ridge strength of the Unrestored group(46.14 kgf) was significantly lower than that of the Control group (84.24 kgf) (P<0.01). The marginal ridge strength of teeth restored by the tunnel technique was, in order, Ketac-Silver group 74.06 kgf, Miracle Mix group 73.36 kgf, Resinomer group 63.47 kgf, and Tytin group 58.76 kgf. The Ketac-Silver, Miracle Mix, and Resinomer groups showed no significant difference with the Control group (P>0.05), but the Tytin group showed significantly lower strength compared to the Control group(P<0.05). The results showed that the marginal ridge strength of the teeth restored by the tunnel technique was not significantly lower than that of sound teeth. They also demonstrated that the bonding strength of the restorative material to the tooth surface should be high and the modulus of elasticity should not be lower than that of the tooth in order to restore the marginal ridge strength to its natural condition.

  • PDF

STEAM 교육의 한계와 개선방향 -STEAM 교육 전문성을 가진 교사의 견해를 바탕으로- (Limits of STEAM Education and its Improvement Alternative : Based on the Viewpoints of STEAM Expert Teachers)

  • 손미현;정대홍
    • 한국과학교육학회지
    • /
    • 제39권5호
    • /
    • pp.573-584
    • /
    • 2019
  • 2011년부터 시도된 STEAM 교육은 여전히 자생적 확산은 어려운 상태이다. STEAM 교육의 확산이 자율적으로 일어나지 않는데는 STEAM 교육의 정체성 부족과 이로 인한 교사들의 혼란, 정책의 변화로 인한 현실과의 괴리가 있기 때문이다. 따라서 교사들의 경험적 지식을 활용한 현장 적용에 관련된 연구에서 벗어나 주로 전문연구자들에 의해 이루어졌던 STEAM 교육에 대한 본질을 교육 실행의 주체인 교사의 눈에서 바라보고 한계와 방향성을 모색할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 정책 경험과 현장 적용 경험이 모두 풍부한 8인의 초중고 교사로부터 STEAM 교육의 목적, 정의, 준거틀, 변화 등에 대한 설문 및 면담을 실시하였으며, 유형적 분석법을 사용하여 자료를 분석하였다. 분석 결과 STEAM 교육의 목적은 정책적인 목적보다는 교사 개인의 경험에 치중되어 있었으며, 이는 STEAM 교사의 실행 당위성을 감소시키므로, STEAM 교육의 목적을 교사가 직접 경험할 수 있는 융합적 사고력과 문제해결력에 대한 평가 방안이 제시되어야 한다. STEAM 교육의 정의에 사용된 '과학기술 기반' 과 '분야' 대한 단어의 수준 정립은 STEAM 교육의 목표가 명확해지고 꾸준하게 실행될 때 이루어질 수 있다. '과학기술 기반' 이라는 용어를 사용함으로써 교육과정을 넘어 융합 교육을 좀 더 수월하게 할 수 있도록 하였으며, '분야' 또는 '요소' 라는 용어는 정해진 기준 대신 학생들이 하는 활동의 맥락과 수준을 고려하여 상황에 맞게 변할 수 있다. 교수학습 준거틀은 STEAM 교육이 일관성을 유지시키는 가이드라인일 수 있으나 접근을 어렵게 하는 걸림돌이 될 수도 있으므로 좀 더 넓은 의미를 허용할 필요가 있다. 상황제시의 경우 학생의 흥미와 수업의 안내를 강조하고, 실생활 연계의 의미를 학생 수준에서 확대할 필요가 있으며, 창의적 설계는 산출물을 강조하는데서 벗어나 그 과정에 방점을 맞출 수 있도록 해야 하고, 감성적 체험은 현장의 적용 사례를 분석하여 의미와 정의를 수정할 필요가 있다. STEAM 교육이 교육과정에 포함되면서 확대되고는 있으나 여전히 초등에 머물고 있어 중등 교육과정의 편입이 무엇보다 중요하며 시도별 연수의 질 관리, 꾸준한 예산과 제도적 지원이 뒷받침되어야 STEAM 교육에 대한 확신이 높아지고 실행이 활성화될 것이다. 또한 이제까지 지속되는 수많은 STEAM 정책들의 피드백 과정이 보완되어야 수요자 중심의 STEAM 교육이 자리잡을 수 있을 것이다.

Effects of Organic or Inorganic Acid Supplementation on Growth Performance, Nutrient Digestibility and White Blood Cell Counts in Weanling Pigs

  • Kil, D.Y.;Piao, L.G.;Long, H.F.;Lim, J.S.;Yun, M.S.;Kong, C.S.;Ju, W.S.;Lee, H.B.;Kim, Y.Y.
    • Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
    • /
    • 제19권2호
    • /
    • pp.252-261
    • /
    • 2006
  • Four experiments were conducted to investigate the effect of organic or inorganic acid supplementation on the growth performance, nutrient digestibility, intestinal measurements and white blood cell counts of weanling pigs. In growth trial (Exp I), a total of 100 crossbred pigs ({$Landrace{\times}Yorkshire$}${\times}$Duroc), weaned at $23{\pm}2$ days of age and $7.25{\pm}0.10kg$ average initial body weight (BW), were allotted to 5 treatments by body weight and sex in a randomized complete block (RCB) design. Three different organic acids (fumaric [FUA], formic [FOA] or lactic acid [LAA]) and one inorganic acid (hydrochloric acid [SHA]) were supplemented to each treatment diet. Each treatment had 5 replicates with 4 pigs per pen. During 0-3 wk, average daily gain (ADG), average daily feed intake (ADFI) and feed efficiency (G/F ratio) were not significantly different among treatments. However, pigs fed LAA or SHA diet showed improved ADG by 15 or 13% respectively and 12% greater ADFI in both treatments compared to CON diets. Moreover, compared to organic acid treatments, better ADG (p = 0.07) and ADFI (p = 0.09) were observed in SHA diet compared to pigs that were fed the diet containing organic acids (FUA, FOA or LAA). However, during 4-5 wk, no differences in ADG, ADFI and G/F ratio were observed among treatments. Overall, ADG, ADFI and G/F ratio were not affected by acidifier supplementation. Although it showed no significant difference, pigs fed LAA or SHA diets showed numerically higher ADG and ADFI than pigs fed other treatments. In metabolic trial (Exp II), 15 pigs were used to evaluate the effect of acidifier supplementation on nutrient digestibility. The digestibility of dry matter (DM), crude protein (CP), crude fat (CF), crude ash (CA), calcium (Ca) and phosphorus (P) was not improved by acidifier supplementation. Although the amount of fecal-N excretion was not different among treatments, that of urinary-N excretion was reduced in acidsupplemented treatments compared to CON group (p = 0.12). Subsequently, N retention was improved in acid-supplemented groups (p = 0.17). In anatomical trial (Exp III), the pH and $Cl^-$ concentrations of digesta in gastrointestinal (GI) tracts were not affected by acidifier supplementation. No detrimental effect of intestinal and lingual (taste bud) morphology was observed by acidifier supplementation particularly in inorganic acid treatment. In white blood cell assay (Exp IV), 45 pigs were used for measuring white blood cell (WBC) counts. In all pigs after LPS injection, WBC counts had slightly declined at 2 h and kept elevating at 8 h, then returned to baseline by 24 h after injection of lipopolysaccharide (LPS). However, overall WBC counts were not affected by acidifier supplementation. In conclusion, there was no difference between organic and inorganic acidifier supplementation in weanling pigs' diet, however inorganic acidifier might have a beneficial effect on growth performance and N utilization with lower supplementation levels. Furthermore, inorganic acidifier had no negative effect on intestinal measurements and white blood cell counts in weanling pigs. These results suggested that inorganic acidifier might be a good alternative to organic acidifiers in weanling pigs.

Improved Device Performance Due to AlxGa1-xAs Barrier in Sub-monolayer Quantum Dot Infrared Photodetector

  • Han, Im Sik;Byun, Young-Jin;Lee, Yong Seok;Noh, Sam Kyu;Kang, Sangwoo;Kim, Jong Su;Kim, Jun Oh;Krishna, Sanjay;Ku, Zahyun;Urbas, Augustine;Lee, Sang Jun
    • 한국진공학회:학술대회논문집
    • /
    • 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
    • /
    • pp.298-298
    • /
    • 2014
  • Quantum dot infrared photodetectors (QDIPs) based on Stranski-Krastanov (SK) quantum dots (QDs) have been widely explored for improved device performance using various designs of heterostructures. However, one of the biggest limitations of this approach is the "pancake" shape of the dot, with a base of 20-30 nm and a height of 4-6 nm. This limits the 3D confinement in the quantum dot and reduces the ratio of normal incidence absorption to the off-axis absorption. One of the alternative growth modes to the formation of SK QDs is a sub-monolayer (SML) deposition technique, which can achieve a much higher density, smaller size, better uniformity, and has no wetting layer as compared to the SK growth mode. Due to the advantages of SML-QDs, the SML-QDIP design has attractive features such as increased normal incidence absorption, strong in-plane quantum confinement, and narrow spectral wavelength detection as compared with SK-DWELL. In this study, we report on the improved device performance of InAs/InGaAs SML-QDIP with different composition of $Al_xGa1-_xAs$ barrier. Two SML-QDIPs (x=0.07 for sample A and x=0.20 for sample B) are grown with the 4 stacks 0.3 ML InAs. It is investigated that sample A with a confinement-enhanced (CE) $Al_{0.22}Ga_{0.78}As$ barrier had a single peak at $7.8{\mu}m$ at 77 K. However, sample B with an $Al_{0.20}Ga_{0.80}As$ barrier had three peaks at (${\sim}3.5{\mu}m$, ${\sim}5{\mu}m$, ${\sim}7{\mu}m$) due to various quantum confined transitions. The measured peak responsivities (see Fig) are ~0.45 A/W (sample A, at $7.8{\mu}m$, $V_b=-0.4V$ bias) and ~1.3 A/W (sample B, at $7{\mu}m$, $V_b=-1.5V$ bias). At 77 K, sample A and B had a detectivity of $1.2{\times}10^{11}cm.Hz^{1/2}/W$ ($V_b=-0.4V$ bias) and $5.4{\times}10^{11}cm.Hz^{1/2}/W$ ($V_b=-1.5V$ bias), respectively. It is obvious that the higher $D^*$ of sample B (than sample A) is mainly due to the low dark current and high responsivity.

  • PDF

과학과 교육과정의 연계성 국제 비교: 광합성 개념 중심으로 (International Comparison Study on the Articulation of the Science Curriculum: Focus on the Concept of Photosynthesis)

  • 이효녕;여채영
    • 한국과학교육학회지
    • /
    • 제35권5호
    • /
    • pp.805-815
    • /
    • 2015
  • 우리나라 교육과정은 2007 개정 및 2009 개정 교육과정을 통해 미래사회가 요구하는 인재 양성을 목적으로 개선되고 있다. 이러한 목적을 달성하기 위한 개정 방향은 질 높은 교육과정을 위해 연계성 강화에 초점을 두었다. 교육과정에서 연계성은 미래 사회를 대비하기 위한 교육과정의 설계 기준으로 고려해야 할 요소이다. 연계성에는 계속성 및 계열성을 포함하는 종적 연계성과 통합성에 관한 횡적 연계성이 있다. 계속성과 계열성은 교과 내용이 반복되고 지속되는 위계를 의미하며, 통합성은 교과 간 내용의 수준, 범위, 관련성을 말한다. 이번 연구에서는 연계성을 분석하기 위한 기준을 세워 우리나라 과학과 교육과정의 연계성을 종적 및 횡적으로 분석하였다. 또한 과학교육의 성취 수준이 높고 체계적인 교육과정을 갖춘 국가(영국, 캐나다, 미국, 핀란드, 싱가포르, 대만)들을 대상으로 한 국제 비교를 통해 우리나라 교육과정의 문제점을 발견하고 개선 방안을 모색하였다. 그리고 생명과학 광합성 개념의 연계성을 국제 비교 함으로써 우리나라 과학과 교육과정에서 필요한 연계성 강화 근거를 도출하였다. 연구 결과를 정리하면 다음과 같다. 첫째, 우리나라 과학과 교육과정은 종적 연계성에 초점을 두고 있으며 상대적으로 횡적 연계성에 소홀하다는 문제점이 발견되었다. 이를 보완하기 위해 횡적 연계성이 높은 영국, 미국, 핀란드와 같이 '자연', '환경'과 같은 관점을 도입하고 학생의 흥미와 관심을 고려한다. 둘째, 실제 교육 현장에서 개념의 단순 반복 또는 개념의 특정 학년에 집중으로 계속성과 계열성이 결여되어 있었다. 그 대안으로 Big Idea와 같은 내용 체계나 개념 구성의 기준을 마련하고 캐나다, 미국, 싱가포르의 교육과정에서 자주 등장하는 '시스템'의 관점 도입을 제안한다. 마지막으로 횡적 및 종적 연계성의 공통 기준으로서 교육과정의 교육 내용이 학생들의 발달이나 수준에 적절한지 확인할 수 있는 근거가 부족하였다. 개념 위계와 교육 순서를 제시하는 근거로 최근 해외에서 학생의 학습발달과정 연구가 증가하고 있는 추세이다. 우리나라 교육 현장에 적용이 가능한 학습발달과정에 대한 연구가 필요하며 그에 따라 교육과정을 개발하여야 할 것이다.