A 30-kV plasma immersion ion implantation setup (P $I^3$) has been equipped with a self-developed 6'-magnetron to perform hard coatings with enhanced adhesion by P $I^3$D(P $I^3$ assisted deposition) process. Using ICP source with immersed Ti antenna and reactive magnetron sputtering of Ti target in $N_2$/Ar ambient gas mixture, the TiN films were prepared on Si substrates at different pulse bias and ion-to-atom arrival ratio ( $J_{i}$$J_{Me}$ ). Prior to TiN film formation the nitrogen implantation was performed followed by deposition of Ti buffer layer under A $r^{+}$ irradiation. Films grown at $J_{i}$$J_{Me}$ =0.003 and $V_{pulse}$=-20kV showed columnar grain morphology and (200) preferred orientation while those prepared at $J_{i}$$J_{Me}$ =0.08 and $V_{pulse}$=-5 kV had dense and eqiaxed structure with (111) and (220) main peaks. X-ray diffraction patterns revealed some amount of $Ti_{x}$$N_{y}$ in the films. The maximum microhardness of $H_{v}$ =35 GN/ $M^2$ was at the pulse bias of -5 kV. The P $I^3$D technique was applied to enhance wear properties of commercial tools of HSS (SKH51) and WC-Co alloy (P30). The specimens were 25-kV PII nitrogen implanted to the dose 4.10$^{17}$ c $m^{-2}$ and then coated with 4-$\mu\textrm{m}$ TiN film on $Ti_{x}$$N_{y}$ buffer layer. Wear resistance was compared by measuring weight loss under sliding test (6-mm $Al_2$$O_3$ counter ball, 500-gf applied load). After 30000 cycles at 500 rpm the untreated P30 specimen lost 3.10$^{-4}$ g, and HSS specimens lost 9.10$^{-4}$ g after 40000 cycles while quite zero losses were demonstrated by TiN coated specimens.s.
The effects of the annealing temperature on the structural, morphological, and luminescent properties of SrWO4:Sm3+ thin films grown on quartz substrates by radio-frequency magnetron sputtering were investigated. The thin films were annealed at various annealing temperatures for 20 min in a rapid thermal annealer after growing the thin films. The experimental results showed that the annealing temperature has a significant effect on the properties of the SrWO4:Sm3+ thin films. The crystal structure of the as-grown SrWO4:Sm3+ thin films was transformed from amorphous to crystalline after annealing at 800℃. The preferred orientation along (112) plane and a significant increase in average grain size by 820 nm were observed with increasing the annealing temperature. The average optical transmittance in the wavelength range of 500~1,100 nm was decreased from 72.0% at 800℃ to 44.2% at an annealing temperature of 1,000℃, where the highest value in the photoluminescence intensity was obtained. In addition to the red-shift of absorption edge, a higher annealing temperature caused the optical band gap energy of the SrWO4:Sm3+ thin films to fall rapidly. These results suggest that the structural, morphological, and luminescent properties of SrWO4:Sm3+ thin films can be controlled by varying annealing temperature.
우리나라 점토집적층 토양의 분류체계를 보완하고 점토집적의 미세형태를 구명하기 위하여 52개 점토집적층의 모재별로 20개 토양통을 대상으로 토양 층위별로 시료를 채취하여 토양의 이화학적 특성, 토양 중점토의 광물조성과 화학성분을 분석하였다. 미세형태에 관한 분석은 토양 원상시료를 채취하여 박편을 제작한 후 편광현미경을 이용하였으며 그 결과는 다음과 같다. 점토집적층의 점토함량은 28% 이상으로 표토의 점토함량에 비하여 평균 1.33배 높았으며, 토양의 pH는 점토집적층에서 높았으나 CEC는 유기물의 감소로 점토함량이 증가함에도 불구하고 표토보다 작았다. 모든 공시토양의 점토집적층에서 피막의 점토집적현상을 관찰할 수 있었으나 3기층 유래 반곡통 토양집적층의 점토함량의 증가에도 불구하고 점토집적현상을 관찰할 수 없었다. 점토광물 종류별 이동성 정도를 보면 팽창형 2:1 광물, 비팽창형 2:1광물, 1.1형광물의 순이었다. 점토집적층에서는 점토이외에 비정질의 철 또는 망간, 불투명 광물 및 유기물이 토양공극 표면피막, 토양공극 충진, 광물입자 외부피막 형성하고 있었다. 잔적토나 붕적토에서는 점토집적층과 토양기질 사이에 경계의 발달이 뚜렷한 반면에 충적토의 점토집적층에서는 점토함량이 높은 토양기질이 오랜 기간 외부로부터 물리적인 작용을 받아 절단된 배열면이 형성되었다.
비휘발성 메모리 소자로의 응용의 관점에서, sol-gel 방법으로 La 을 10mo1% 로 고정시킨 PLZT (10/y/z) 박막을 제작하여 Zr/Ti 조성비에 따른 구조적 및 전기적 특성을 조사하였다. PLZT(10/40/60) 박막은 로제트와 파이로클로르 상이 관찰되었으며, Zr/Ti 조성비에서 Ti 함유량이 증가함에 따라, (100) 배향성, 결정립 크기와 표면 거칠기는 증가되었다. 또한 Zr/Ti 조성비에서 Ti 함유량이 증가함에 따라, 10㎑ 에서 비유전율은 600 에서 400 으로 감소된 반면, 유전손실은 0.028 에서 0.053 로 증가되었으며, 170 ㎸/cm 에서 누설전류밀도는 1.64×10/sup -6/ 에서 1.26×10/sup -7/A/㎠ 으로 감소되었다. 그리고 ± 170㎸/㎝ 에서 측정한 PLZT 박막의 이력곡선을 측정한 결과, Zr/Ti 조성비가 40/60 에서 0/100 로 변화함에 따라 PLZT 박막의 잔류분극과 항전계는 6.62 에서 12.86 μC/cm2, 32.15 에서 56.45㎸/㎝ 로 각각 증가되었으며, 피로와 retention 특성 역시 개선되었다. PLZT 박막에 ±5V 의 사각펄스를 10/sup 9/ 회 인가하여 피로특성을 측정한 결과, PLZT(10/40/60) 박막의 잔류분극은 초기분극값으로부터 50% 감소된 반면, PLZT(10/0/100) 박막은 30% 감소되었다. 또, 10/sup 5/ 초의 retention 결과에서 PLZT(10/0/100) 박막은 초기분극값에서 오직 11% 만이 감소된 반면, PLZT(10/40/60) 박막은 40% 감소되었다.
Multitarget bias cosputter deposition(MBCD)에 의해 저온($200^{\circ}C$)에서 NaCI(100)상에 정합$CoSi_2$를 성장시켰다. X-선회절과 투과전자현미경에 의해 증착온도와 기판 bias전압에 따른 각각 silicide의 상전이와 결정성을 관찰하였다. Metal induced crystallization(MIC) 과 self bias 효과에 의해 $200^{\circ}C$에서 기판전압을 인가하지 않은 경우에도 결정질 Si이 성장하였다. MIC현상을 이론 및 실험적으로 고찰하였다. 관찰된 상전이는 $Co_2Si \to CoSi \to Cosi_2$로서 유효생성열법칙에 의해 예측된 상전이와 일치하였다. 기판 bias전압 인가시 발생한 이온충돌에 의한 충돌연쇄혼합(collisional cascade mixing), 성장박막 표면의 in situ cleaning, 핵생성처(nucleation site)이 증가로 인하여 상전이, CoSi(111)우선방위, 결정성은 증착온도에 비해 기판bias전압에 더 큰 영향을 받았다. $200^{\circ}C$에서 기판 bias전압을 증가시킴에 따라 이온충돌에 의한 결정입성장이 관찰되었으며, 이를 이온충독파괴(ion bombardment dissociation)모델에 의해 해석하였다. $200^{\circ}C$에서의 기판 bias전압증가에 따른 결정성변화를 정량적으로 고찰하기 위해 Langmuir탐침을 이용하여 $E_{Ar},\; \alpha(V_s)$를 계산하였다.
경상분지 북동부 일대의 제3기 결정질 응회암에서 분포하는 미세균열의 전반적인 분포특성을 규명하였다. 포항시 흥해읍 및 청하면 지역에서 채취한 6개 암석시료의 수평면 상에서 발달하는 108조의 미세균열은 영상처리를 통하여 구별하였다. 이들 108조의 미세균열은 38장의 영상에서 뚜렷한 선상배열을 보여 주었다. 결정질 응회암에 대한 방향각(${\theta}$)-빈도수(N) 관계도의 전 영역은 미세균열의 분포상에 의하여 20개의 영역으로 분류할 수가 있다. 관계도에서 미세균열의 여러 조는 수직상의 일반적인 절리의 방향과 일치하는 강한 배향성을 보여 준다. 따라서 관계도의 각 영역내에서 빈도가 높은 방향각으로부터 거시적인 수직상 절리의 잠재성을 추측할 수가 있다. 관계도에서 나타난 이러한 절리의 형태는 강화군 석모도의 중생대 화강암의 경우와 거의 동일하다. 결정질 응회암에서 도출한 미세균열의 방향을 종합한 장미도에서, 빈도등급에 따른 미세균열의 우세한 조들의 방향성은 암체에 작용한 최대 압축 주응력의 대표적인 방향성을 시사한다. 한편 결정질 응회암의 미세균열의 방향성에 대하여 경상분지 남서부의 불국사 화강암류에서 분포하는 열린 미세균열 그리고 국내 중생대 화강암류의 석산에서 발달하는 수직 결의 방향성과 비교하였다. 광역 분포도에서 상기한 결정질 응회암 및 불국사 화강암류의 미세균열 조 그리고 수직 결 사이의 분포형이 일치한다는 사실은 결정질 응회암에서 내재하는 미세균열의 계는 국내 중생대 화강암류에서도 광역적으로 발달함을 시사한다.
곰소만 중앙부의 하부 조간대(lower tidal flat)에는 길이 1300m, 폭 400m규모의 조간대 모래톱(intertidal sand shoal)이 남북 방향으로 발달한다. 이 모래톱을 경계로 3개 구역으로 구분하고, 각 구역에서 표층 퇴적구조, 입도 분포, 퇴적물 이동량(집적율), 그리고 천부 퇴적상을 분석하여, 각 구역의 에너지 영역을 비교하였다. 그 결과 각 구역의 퇴적 특징은 다음과 같다: A 구역(offshorewards zone) -세립사(평균입도 3${\varphi}$), 혀모양 연흔, 월 평균 70mm의 집적율과 미발달생물교란구조, B 구역(sand shoal) -중립사(평균입도 2.5${\varphi}$), 사구(4${\sim}$5m의 파장),월 평균 30mm의 집적율과 미발달 생물교란구조, C 구역(onshorewards zone) - 조립질 실트(평균입도 5${\varphi}$), 굴곡형 연흔, 월 평균 10mm의 집적율과 잘 발달된 생물교란구조. 이러한 결과로부터 하부 조간대에 분포하고 있는 모래톱은 외해에서부터 유입되는 파랑의 에너지를 분산시키거나 또는 막아주는 역할을 하고 있는 것으로 추측된다. 즉 곰소만 조간대에 사주섬이 없음에도 불구하고, 저 에너지상태로 유지되고 있는 것은 만의 안쪽 지역에 위치하는 모래들이 방파제의 역할을 하고 있기 때문으로 사료된다.
Sol-gel 법으로 quartz 기판 위에 Al 도핑 농도와 열처리 온도에 따른 AZO 박막을 제작하였다. 1 % Al 이 도핑되고 550 $^{\circ}C$ 에서 열처리한 ZnO 박막에서 가장 우수한 (002) 배향성과 가장 평탄한 박막 (1.084 nm) 이 제작되었다. 모든 박막은 가시광 영역에서 약 80 % 이상의 투과율을 보였으며, Al 농도가 증가할수록 에너지 밴드 갭이 넓어지는 Burstein-Moss 효과가 관찰되었다. Hall 측정 결과, 순수한 ZnO 박막보다 Al 이 도핑된 ZnO 박막에서 캐리어 농도의 증가와 비저항 값의 감소가 나타났다. 또, Al 의 도핑 농도가 증가함에 따라 segregation 효과로 인한 캐리어 농도의 감소와 비저항 값의 증가가 관찰되었다. 1% Al 이 도핑되고 550 $^{\circ}C$ 에서 열처리한 ZnO 박막에서 가장 큰 캐리어 농도 ($1.80{\times}10^{19}\;cm^{-3}$) 와 가장 낮은 비저항 (0.84 ${\Omega}cm$) 값을 나타내었다.
We fabricated $YBa_2Cu_33O_{7-x}$(YBCO) films on(00l) $LaAlO_3$ substrates prepared by metal organic deposition(MOD) method using trifluoroacetate(TFA) solution and evaluated the effects of the humidity on the microstructure, phase purity, and critical properties. The films calcined at $430^{\circ}C$ were fired at $775^{\circ}C$ at 0%, 4.2%, 12.1%, and 20.0% humidified As gas mixed with 0.1% $O_2$. We observed that the amount of $BaF_2$ phase was effectively reduced and that a sharp and strong biaxial texture formed under a humidified atmosphere, leading to increased critical properties. For the films fired at 0% humidity, the $T_c\;and\;I_c$ were undetectably small. When the humidity was increased to 4.2%, the corresponding $T_c$(onset) and $I_c$ were increased to 90.5 K and 8 A/cm-width, respectively. For the films at the humidity range of 12.1-20.0%, the $I_c$ was found to be 35 A/cm-width. According to the results of the XRD, pole-figure, and SEM, these improved critical properties are probably attributed to the formation of a purer YBCO phase, larger grain size, and stronger c-axis orientation.
화강암 석산에서는 '결'이라고 지칭되는 분리되기 용이한 면을 따라 채석이 이루어진다. 이러한 결의 방향성과 발달 특징은 채석의 효율성과 관련되므로 석산에서 채굴방향을 결정함에 있어 고려해야할 가장 중요한 요인이다. 이번 연구에서는 한반도 남부 거창지역에 분포하는 화강암 석산(JS기업, SD개발, AR석재, GD산업, BW무역, MD기업사)들을 대상으로 대자율이방성 방법을 적용하여 석재의 자기미세구조를 해석하였으며, 이로부터 석재 결과의 연관성 및 파악방법에 대해 논의하였다. 평균대자율 분석, 고온대자율 실험 그리고 자기이력곡선 분석 결과, 화강암 석재의 대자율이방성을 지배하는 주자성광물은 티탄함량이 적은 다자구 및 위단자구의 자철석으로 해석된다. 대자율이방성 측정 결과, 6개 석산 모두에서 체계적인 방향성의 자기엽리구조가 발달하며, 자기엽리구조는 대부분 거의 수직에 가까운 고각의 경사를 가진다. 자기엽리구조는 대부분 석산에서 석재의 2번 결과 매우 유사한 방향성을 보인다. 예외적으로 다른 석산에 비해 $P_J$ 값이 높아 미세구조의 발달이 현저한 BW무역에서의 자기엽리구조는 1번 결과 거의 평행하다. 이상의 결과들은 화강암 석재의 결은 광물결정들의 모양 및 배열상태, 즉 암석미세구조와 밀접하게 관련됨을 지시하고 있어, 대자율이방성을 이용한 자기미세구조 분석은 석재 결의 방향성을 측정하는 정량적이고 효과적인 하나의 방법이 될 수 있음을 알려준다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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