• Korean Chemical Engineering Research
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• v.45 no.6
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• pp.656-662
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• 2007

Fuel reformer using plasma and shift reactor for CO oxidation were designed and manufactured as $H_2$ supply device to operate a polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC). $H_2$ selectivity was increased by non-thermal plasma reformer using GlidArc discharge with Ni catalyst simultaneously. Shift reactor was consisted of steam generator, low temperature shifter, high temperature shifter and preferential oxidation reactor. Parametric screening studies of fuel reformer were conducted, in which there were the variations of the catalyst temperature, gas component ratio, total gas ratio and input power. and parametric screening studies of shift reactor were conducted, in which there were the variations of the air flow rate, stema flow rate and temperature. When the $O_2/C$ ratio was 0.64, total gas flow rate was 14.2 l/min, catalytic reactor temperature was $672^{\circ}C$ and input power 1.1 kJ/L, the production of $H_2$ was maximized 41.1%. And $CH_4$ conversion rate, $H_2$ yield and reformer energy density were 88.7%, 54% and 35.2% respectively. When the $O_2/C$ ratio was 0.3 in the PrOx reactor, steam flow ratio was 2.8 in the HTS, and temperature were 475, 314, 260, $235^{\circ}C$ in the HTS, LTS, PrOx, the conversion of CO was optimized conditions of shift reactor using simulated reformate gas. Preheat time of the reactor using plasma was 30 min, component of reformed gas from shift reactor were $H_2$ 38%, CO<10 ppm, $N_2$ 36%, $CO_2$ 21% and $CH_4$ 4%.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.162-162
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• 1999

초고주파 집적회로의 핵심소자로 각광을 받고 있는 GaAs MESFET(MEtal-emiconductor)은 게이트 형성 공정이 가장 중요하며, WNx 내화금속을 이용한 planar 게이트 구조의 경우 임계전압(Vth:threshold voltage)의 균일도가 우수할 뿐만 아니라 특히 Side-wall을 이용한 self-align 게이트는 소오스 저항을 줄일 수 있어 고성능의 소자 제작을 가능하게 한다.(1) 본 연구의 핵심이 되는 Side-wall을 형성하기 위하여 PECVD법에 의한 SiOx 박막을 증착하고, 건식식각법을 이용하여 SiOx side-wall을 형성하였다. 이 공정을 이용하여 소오스 저항이 낮고 임계전압의 균일도가 우수한 고성능의 self-aligned gate MESFET을 제작하였다. 3inch GaAs 기판상에 이온주입법에 의한 채널 형성, d.c. 스퍼터링법에 의한 WNx 증착, PECVD법에 의한 SiOx 증착, MERIE(Magnetic Enhanced Reactive Ion Etcing)에 의한 Side-wall 형성, LDD(Lightly Doped Drain)와 N+ 이온주입, 그리고 RTA(Rapid Thermal Annealing)를 사용하여 활성화 공정을 수행하였다. 채널은 40keV, 4312/cm2로, LDD는 50keV, 8e12/cm2로 이온주입하였고, 4000A의 SiOx를 증착한 후 2500A의 Side-wall을 형성하였다. 옴익 접촉은 AuGe/Ni/Au 합금을 이용하였고, 소자의 최종 Passivation은 SiNx 박막을 이용하였다. 제작된 소자의 전기적 특성은 hp4145B parameter analyzer를 이용한 전압-전류 측정을 통하여 평가하였다. Side-wall 형성은 0.3$\mu\textrm{m}$ 이상의 패턴크기에서 수직으로 잘 형성되었고, 본 연궁에서는 게이트 길이가 0.5$\mu\textrm{m}$인 MESFET을 제작하였다. d.c. 특성 측정 결과 Vds=2.0V에서 임계전압은 -0.78V, 트랜스컨덕턴스는 354mS/mm, 그리고 포화전류는 171mA/mm로 평가되었다. 특히 본 연구에서 개발된 트랜지스터의 게이트 전압 변화에 따른 균일한 트랜스 컨덕턴스의 특성은 RF 소자로 사용할 때 마이크로 웨이브의 왜곡특성을 없애주기 때문에 균일한 신호의 전달을 가능하게 한다. 0.5$\mu\textrm{m}$$\times$100$\mu\textrm{m}$ 게이트 MESFET을 이용한 S-parameter 측정과 Curve fitting 으로부터 차단주파수 fT는 40GHz 이상으로 평가되었고, 특히 균일한 트랜스컨덕턴스의 경향과 함께 차단주파수 역시 게이트 바이어스, 즉 소오스-드레스인 전류의 변화에 따라 균일한 값을 보였다. 본 연구에서 개발된 Side-wall 공정은 게이트 길이가 0.3$\mu\textrm{m}$까지 작은 경우에도 사용가능하며, WNx self-align gate MEESFET은 낮은 소오스저항, 균일한 임계전압 특성, 그리고 높고 균일한 트랜스 컨덕턴스 특성으로 HHP(Hend-Held Phone) 및 PCS(Personal communication System)와 같은 이동 통신용 단말기의 MMICs(Monolithic Microwave Integrates Circuits)의 제작에 활용될 것으로 기대된다.

• Journal of the Korean Magnetics Society
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• v.11 no.5
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• pp.202-210
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• 2001

Spin dependent tunneling (SDT) junction devices of Ta/NiFe/Ta/NiFe/FeMn/NiFe/AlOx/CoFe/NiFe/Al with in-situ naturally oxidized Al barrier were fabricated using ion beam deposition and dc sputtering in UHV chamber of 10$^{-9}$ Torr. The maximum tunneling magnetoresistance (TMR) and the product resistance by junction (R$_{j}$ A) are 16-17% and 50-60 $\Omega$${\mu}{\textrm}{m}$$^2$, respectively. The values of TMR and (R$_{j}$ A) with field annealing were slightly increased. The TMR and (R$_{j}$ A) dependence versus the junction area size was observed. These results were explained by using sheet resistance effect of bottom electrode and spin channel effects.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.393-393
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• 2016

Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) 박막 태양전지는 높은 효율과 낮은 제조비용, 높은 신뢰성으로 인해 박막 태양전지 중 가장 각광받고 있다. 특히 유리기판 대신 가볍고 유연한 철강소재나 플라스틱 소재를 이용하여 발전분야 외에 건물일체형, 수송용, 휴대용등 다양한 분야에 적용이 가능하다. 이러한 유연 기판을 이용한 CIGS 태양전지의 개발을 위해서는 기판의 특성에 따른 다양한 공정개발이 선행되어야 한다. Stainless steel과 같은 철강기판의 경우 Fe, Ni, Cr등의 불순물이 확산되어 흡수층의 특성을 저하시켜 효율을 감소시킨다. 따라서 이러한 철강 기판의 경우 불순물의 확산을 방지하는 확산방지막이 필수적이다. 이러한 유연기판의 특성을 고려하여 본 연구에서는 기존의 두껍고 추가 장비가 요구되는 SiOx나 Al2O3 대신 200nm 이하의 ZnO 박막을 이용하여 확산방지막을 제조하였다. 유연기판으로 STS 430 stainless steel을 이용하였다. 먼저 stainless steel 기판을 이용하여 기판에 의한 흡수층의 특성을 분석하였으며 ZnO 확산 방지막의 유무 및 두께에 따른 흡수층 및 소자의 특성을 분석하였다. 이때 확산 방지막은 기존 TCO 공정에서 사용되는 i-ZnO를 사용하였으며 RF sputter를 이용하여 50~200nm로 두께를 달리하며 특성 비교를 실시하였다. 효율은 확산방지막을 적용하지 않았을 때 약 5.9%에서 확산 방지막 적용시 약 10.7%로 증가하였다. 그 후 기판으로부터 확산되는 불순물의 유입에 의한 결함을 분석하기 위해 DLTS를 이용하여 소자 특성을 분석하였다. 온도는 80~300K으로 가변하며 측정을 실시하였으며 그 후 계산을 통해 activation energy와 capture cross section 값을 구하였다. DLTS 분석 결과 Ni이 CIGS 흡수층으로 확산되어 NiCu anti-site를 형성하여 태양전지의 효율을 감소시키는 것을 확인하였다. 모든 흡수층은 Co-Evaporation 방법을 이용하여 제조하였으며 제조된 흡수층은 SEM, XRF, XRD, GD-OES, PL, Raman등을 이용하여 분석하였으며 그 외 일반적인 방법을 이용하여 Mo, CdS, TCO, Al grid를 제조하였다. AR 코팅은 제외 하였으며 제조된 소자는 솔라 시뮬레이터를 이용하여 효율 특성 분석을 실시하였으며 Q.E. 분석을 실시하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.194-195
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• 2012

박막 실리콘 태양전지에 입사한 빛 중 흡수층인 진성 비정질 실리콘층(i-a-Si)에 흡수된 빛은 출력으로 변환되나, 기타의 층에서 흡수된 빛은 손실 성분이 된다. 이 중 흡수 손실이 큰 층은 도핑 층(p-a-SiC 및 n-a-Si)들인데, 이 들의 흡수 손실을 측정된 광학함수를 이용해 계산해 보면 Fig. 1과 같이 나타난다. p-a-SiC은 광 입사부에 위치하여 단파장 영역의 흡수 손실을 일으키고, n-a-Si 은 태양전지의 후면에 위치하여 장파장 영역의 흡수손실을 일으킨다. 이러한 도핑층에서의 흡수 손실을 제거 또는 개선하기 위해 도핑층의 재료를 기존 재료보다 광학적 밴드갭이 큰 재료로 대체하여 개선하는 방안에 대해 논하고자 한다. 금속 산화물의 밴드갭은 실리콘 화합물에 비하여 대체로 큰 값을 가지기 때문에 이를 기존의 실리콘 화합물 대신으로 사용한다면 광학적 흡수 손실을 효과적으로 줄일 수 있다. 단, 이때 태양전지의 광 전압을 결정하는 인자가 p층과 n층 사이의 일함수 차이에 해당하므로, p층의 대체층으로 사용 가능한 금속 산화물은 일함수가 큰(＞5 eV) 재료 중에서 선택하는 것이 적합하며, n층의 대체층으로 사용 가능한 금속 산화물은 일함수가 작은(＜ 4.2 eV) 재료 중에서 선택하는 것이 적합하다. Table 1에서 p층과 n층 대체용 금속산화물의 후보들을 정리하였다. 먼저 도핑층에서의 광 흡수가 광손실이 될 수 밖에 없는 물리적 근거에 대해서 논하고, 그 실험적인 증명을 제시한다. 이러한 개념을 바탕으로 도핑층의 내부 전기장의 방향을 제어하여 전자-정공쌍을 분리 수집하는 방법을 실험적으로 구현하였다. 이어서 금속 산화물을 부분적으로 대체하여 흡수 손실을 개선하는 방안을 제시한다. WOx, NiOx, N doped ZnO 등을 적용하여 그 효과를 비교 검토하였다. 끝으로 금속산화믈 대체 또는 쇼트키 접합을 적용하여 도핑층의 광 흡수를 줄이고 효율을 향상하는 방안을 제시한다. 그 사례로서 WOx, MoOx, LiF/Al의 적용결과를 살펴보고 추가 개선방안에 대해 토의할 것이다. 결론적으로 광학적 밴드갭이 큰 재료를 도핑층 대신 사용하여 흡수 손실을 줄이는 것이 가능하다는 것을 알 수 있고, 이 때 일함수 조건이 만족이 되면 광 전압의 손실도 최소화할 수 있다는 점을 확인할 수 있었다. 현재까지 연구의 한계와 문제점을 정리하고, 추가 연구에 의한 개선 가능성 및 실용화 개발과의 연관관계 등을 제시할 것이다.

• Journal of the Korean Magnetics Society
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• v.15 no.6
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• pp.315-319
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• 2005

To obtain low switching field ($H_{SW}$) we introduced amorphous ferromagnetic $Co_{70.5}Fe_{4,5}Si_{15}B_{10}$ single and synthetic antiferromagnet (SAF) free layers in magnetic tunnel junctions (MTJs). The switching characteristics for MTJs with structures $Si/SiO_2/Ta$ 45/Ru 9.5/IrMn 10/CoFe 7/AlOx/CoFeSiB 7 or CoFeSiB (t)/Ru 1.0/CoFeSiB (7-t)/Ru 60 (in nm) were investigated and compared to MTJs with $Co_{75}Fe_{25}$ and $Ni_{80}Fe_{20}$ free layers. CoFeSiB showed a lower saturation magnetization of $560 emu/cm^3$ and a higher anisotropy constant of $2800\;erg/cm^3$ than CoFe and NiFe, respectively. An exchange coupling energy ($J_{ex}$) of $-0.003erg/cm^2$ was observed by inserting a 1.0 nm Ru layer in between CoFeSiB layers. In the CoFeSiB single and SAF free layer MTJs, it was frond that the size dependence of the $H_{SW}$ originated from the lower $J_{ex}$ experimentally and by micromagnetic simulation based on the Landau-Lisfschitz-Gilbert equation. The CoFeSiB SAF structures showed lower $H_{SW}$ than that of NiFe, CoFe and CoFeSiB single structures. The CoFeSiB SAF structures were proved to be beneficial far the switching characteristics such as reducing the coercivity and increasing the sensitivity in micrometer to submicrometer-sized elements.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.27 no.9
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• pp.547-550
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• 2014

In this study, the electrical characteristics of the nickel (Ni)/carbon nanotube (CNT)/$SiO_2$ structures were investigated in order to analyze the mechanism of CNT in MOS device structures. We fabricated 4H-SiC MOS capacitors with or without CNTs. CNT was dispersed by isopropyl alcohol. The capacitance-voltage (C-V) and current-voltage (I-V) are characterized. Both devices were measured by Keithley 4200 SCS. The experimental flatband voltage ($V_{FB}$) shift was positive. Near-interface trap charge density ($N_{it}$) and negative oxide trap charge density ($N_{ox}$) value of CNT embedded MOS capacitors was less than that values of reference samples. Also, the leakage current of CNT embedded MOS capacitors is higher than reference samples. It has been found that its oxide quality is related to charge carriers and/or defect states in the interface of MOS capacitors.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.46 no.5
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• pp.1002-1007
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• 2008

The purpose of this paper studied the optimal hydrogen production condition of plasma reforming system to operate the PEMFC. Plasma reforming reactor used with Ni catalyst reactor at the same time, So $H_2$ concentration increased. Also the WGS and PrOx reactor were designed to remove CO concentration under 10 ppm, because CO has effect on catalyst poisoning of PEMFC. The maximum $H_2$ production condition in plasma reforming system was S/C ratio 3.2, $CH_4$ flow rate 2.0 L/min, catalytic reactor temperature $700{\pm}5^{\circ}C$ and input power 900 W. At this time, the concentration of produced syngas was $H_2$ 70.2%, CO 7.5%, $CO_2$ 16.2%,$CH_4$ 1.8%. The hydrogen yield, hydrogen selectivity and $CH_4$ conversion rate were 56.8%, 38.1% and 92.2% respectively. The energy efficiency and specific energy requirement were 37.0%, 183.6 kJ/mol. In additional, The experiment of $CO_2/CH_4$ ratio proceeded. Also WGS reactor experiment was proceeding on optimum condition of plasma reactor and the exit concentration were $H_2$ 68%, CO 337 ppm, $CO_2$ 24.0%, $CH_4$ 2.2%, $C_2H_4$ 0.4%, $C_2H_6$ 4.1%. At this time, experiment result of PrOx reactor were $H_2$ 51.9%, CO 0%, $CO_2$ 17.3%.