• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.278.2-278.2
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• 2013

그래핀은 우수한 전기적, 기계적, 광학적 특성들로 인하여 전자소자, 센서, 에너지 재료 등으로의 응용이 가능하다고 알려진 단 원자층의 탄소나노재료이다. 특히 그래핀을 전자소자로 응용하기 위해서는 캐리어 농도, 전하 이동도, 밴드갭 등의 전기적 특성을 향상시키거나 제어하는 것이 요구되며, 에너지 소재로의 응용을 위해서는 높은 전기전도도와 함께 기능화를 통한 촉매작용을 부여하여 효율을 향상시키는 것이 요구된다. 일반적으로 화학적 도핑은 그래핀의 전기적 특성을 제어하는 효율적인 방법으로 알려져 있다. 화학적 도핑의 방법으로 질소, 수소, 산소 등 다양한 이종원소를 열처리 또는 플라즈마 처리함으로써 그래핀을 구성하는 탄소원자를 이종원자로 치환하거나 흡착시켜 기능화 처리된 그래핀을 얻는 방법들이 제시되었다. 이중 플라즈마를 이용한 도핑방법은 저온에서 처리가 가능하고, 처리시간, 공정압력, 인가전압 등 플라즈마 변수를 변경하여 도핑정도를 비교적 수월하게 제어할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 본 연구에서는 열화학기상증착법으로 합성된 그래핀을 직류 플라즈마로 처리함으로써 효율적인질소도핑 조건을 도출하고자 하였다. 그래핀의 합성은 200 nm 두께의 니켈 박막이 증착된 몰리브덴 호일을 사용하였으며, 원료가스로는 메탄을 사용하였다. 그래핀의 질소 도핑은 평행 평판형 직류 플라즈마 장치를 이용하여 암모니아($NH_3$) 플라즈마로 처리하였으며, 플라즈마 파워와 처리시간을 변수로 최적의 도핑조건 도출 및 도핑 정도를 제어하였다. 그래핀의 질소 도핑 정도는 라만 스펙트럼의 G밴드의 위치와 반치폭(Full width at half maximum; FWHM)의 변화를 통해 확인하였다. NH3 플라즈마 처리 후 G밴드의 위치가 장파장 방향으로 이동하며, 반치폭은 감소하는 것을 통해 그래핀의 질소도핑을 확인하였다.

• Advances in materials Research
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• 제9권1호
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• pp.1-14
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• 2020

The hybrid method of three-dimensional ion implantation and electric arc is presented as a novel plasma-ion technique that allows by means of high voltage pulsed and electric arc discharges, the bombardment of non-metallic and metallic ions then implanting upon the surface of a solid surface, especially out of metallic nature. In this study AISI/SAE 4140 samples, a tool type steel broadly used in the industry due to its acceptable physicochemical properties, were metallographically prepared then surface modified by implanting titanium and simultaneously titanium and nitrogen particles during 5 min and 10 min. The effect of the ion implantation technique over the substrate surface was analysed by characterization and electrochemical techniques. From the results, the formation of Ti micro-droplets upon the surface after the implantation treatment were observed by micrographs obtained by scanning electron microscopy. The presence of doping particles on the implanted substrates were detected by elemental analysis. The linear polarization resistance, potentiodynamic polarization and total porosity analysis demonstrated that the samples whose implantation treatment with Ti ions for 10 min, offer a better protection against the corrosion compared with non-implanted substrates and implanted at the different conditions in this study.

• 열처리공학회지
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• 제32권4호
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• pp.155-160
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• 2019

Diamond Like Carbon (DLC) is a metastable form of amorphous carbon that have superior material properties such as high mechanical hardness, chemical inertness, abrasion resistance, and biocompatibility. Furthermore, its material properties can be tuned by additional doping such as nitrogen or boron. However, either pure DLC or doped DLC show poor adhesion property that makes it difficult to apply contact processing technique. Therefore we propose ultrafast laser micromachining which is non-contact precision process without mechanical degradation. In this study, we developed precision machining process of DLC thin film using an ultrafast laser by investigating the process window in terms of laser fluence and laser wavelength. We have also demonstrated various patterns on the film without generating any microcracks and debris.

• 한국표면공학회지
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• 제51권5호
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• pp.332-336
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• 2018

Alkaline oxygen electrocatalysis, targeting anion exchange membrane alkaline-based metal-air batteries has become a subject of intensive investigation because of its advantages compared to its acidic counterparts in reaction kinetics and materials stability. However, significant breakthroughs in the design and synthesis of efficient oxygen reduction catalysts from earth-abundant elements instead of precious metals in alkaline media still remain in high demand. One of the most inexpensive alternatives is carbonaceous materials, which have attracted extensive attention either as catalyst supports or as metal-free cathode catalysts for oxygen reduction. Also, carbon composite materials have been recognized as the most promising because of their reasonable balance between catalytic activity, durability, and cost. In particular, heteroatom (e.g., N, B, S or P) doping on carbon materials can tune the electronic and geometric properties of carbon, providing more active sites and enhancing the interaction between carbon structure and active sites. Here, we focused on boron and nitrogen doped nanocarbon composit (BNC nanocarbon) catalysts synthesized by a solution plasma process using the simple precursor of pyridine and boric acid without further annealing process. Additionally, guidance for rational design and synthesis of alkaline ORR catalysts with improved activity is also presented.

• 공업화학
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• 제20권4호
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• pp.402-406
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• 2009

상압플라즈마 공정을 이용하여 $TiO_2$ 박막의 표면을 개질하고 광촉매 활성을 평가하였다. $TiO_2$ 박막은 $TiO_2$ 졸-겔 용액에서 유리판에 dip-coating법으로 코팅한 후 소성 온도와 소성 시간을 변화시켜 가면서 제조하였다. 표면 개질에 사용된 플라즈마는 질소 플라즈마였으며, 방전전력, 처리시간 등의 공정변수를 변화시키면서 실험을 수행하였다. 광촉매 활성은 UV-A와 형광등 하에서의 메틸렌 블루 분해효율을 바탕으로 평가하였다. XPS 분석 결과, 박막의 표면에 소량의 질소가 도핑되었음을 알 수 있었으며, 광촉매 효율은 UV-A와 형광등 하에서 모두 증가하였고, 특히 형광등 하에서 좀 더 증가하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.211.2-211.2
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• 2016

그래핀은 본연의 우수한 물성으로 인하여 전자소자, 에너지 저장매체, 유연성 전도막 등 다양한 분야로의 응용가능성이 제기되었으나, 실제적인 응용을 위해서는 구조적인 결함을 최소화하며, 특성을 자유로이 제어하거나 향상시키는 공정의 개발이 요구된다. 특히 그래핀을 전자소자로 응용하기 위해서는 전기적 특성을 제어하는 것이 요구된다. 일반적으로 화학적 도핑은 그래핀의 전기적 특성을 제어하는 효율적인 방법으로 알려져 있다. 화학적 도핑은 그래핀을 구성하는 탄소원자를 이종원자로 치환하거나 표면에 흡착시켜 기능화 된 그래핀을 얻는 방법으로, 특정 가스 분위기에서 고온 열처리하거나 활성종들이 존재하는 플라즈마에 노출시키는 방법이 제시되었다. 특히 플라즈마를 이용한 도핑방법은 저온에서 단시간의 처리로 도핑이 가능하고, 플라즈마 변수를 변경하여 도핑정도를 수월하게 제어할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 그러나 플라즈마내의 극성을 띄는 다양한 활성종들의 충돌효과로 인하여 구조적인 손상이 발생하여 오히려 특성이 저하될 수 있어 이를 고려한 플라즈마 공정조건의 설정이 필수적이다. 따라서 본 연구에서는 플라즈마에 노출된 그래핀의 Raman 특성을 고찰함으로써 화학적 도핑과 구조적인 결함의 경계를 확립하고 구조결함의 형성을 최소화한 효율적인 도핑조건을 도출하였다. 그래핀은 물리적 박리법을 이용하여 300 nm 두께의 실리콘 산화막이 존재하는 실리콘 웨이퍼 위에 제작하였으며, 평행 평판형 직류 플라즈마 장치를 이용하여 전극의 위치, 인가전력, 처리시간을 변수로 암모니아($NH_3$) 플라즈마를 방전하여 그래핀의 Raman 특성변화를 관찰하였다. 그래핀의 구조적 결함 및 도핑 효과는 라만 스펙트럼의 D, D', 2D밴드의 강도와 G밴드의 위치와 반치폭(Full width at half maximum; FWHM)의 변화를 통해 확인하였다. 그 결과, 인가전력과 처리시간에 따라 결함형성과 질소도핑 영역이 구분 가능함을 확인하였으며, 이를 바탕으로 결함형성을 최소화한 효율적인 도핑조건이 접지전위, 0.45 W의 인가전력, 처리시간 10초이며, 최적조건에서 계산된 도핑레벨은 $1.8{\times}10^{12}cm^{-2}$임을 확인하였다.

• Current Photovoltaic Research
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• 제2권4호
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• pp.147-151
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• 2014

A boron doping process using a boron tri-bromide ($BBr_3$) as a boron source was applied to form a $p^+$ emitter layer on an n-type mono-crystalline CZ substrate. Nitrogen ($N_2$) gas as an additive of the diffusion process was varied in order to study the variations in sheet resistance and the uniformity of doped layer. The flow rate of $N_2$ gas flow was changed in the range 3 slm~10 slm. The sheet resistance uniformity however was found to be variable with the variation of the $N_2$ flow rate. The optimal flow rate for $N_2$ gas was found to be 4 slm, resulting in a sheet resistance value of $50{\Omega}/sq$ and having a uniformity of less than 10%. The process temperature was also varied in order to study its influence on the sheet resistance and minority carrier lifetimes. A higher lifetime value of $1727.72{\mu}s$ was achieved for the emitter having $51.74{\Omega}/sq$ sheet resistances. The thickness of the boron rich layer (BRL) was found to increase with the increase in the process temperature and a decrease in the sheet resistance was observed with the increase in the process temperature. Furthermore, a passivated emitter solar cell (PESC) type solar cell structure comprised of a boron doped emitter and phosphorus doped back surface field (BSF) having Ni/Cu contacts yielding 15.32% efficiency is fabricated.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제13권11호
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• pp.2385-2390
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• 2009

본 연구에서는 C-축 우선 배향 특성을 가지는 N-doped ZnO 박막을 증착하고 그 미세구조의 특성을 분석 비교하였다. ZnO박막은 $N_2O$ 가스 분위기에서 RF reactive magnetron sputtering 시스템을 사용하여 p-Si(100) 웨이퍼 위에 증착되었다. $N_2O$ 가스는 N doping source로 사용되었으며, 전체 가스 유량에 대한 $N_2O$ 가스의 비율 $N_2O/(N_2O+Ar)$과 증착 전력을 증착의 주요 공정 변수로 선택하여 다양한 가스 비율과 증착 전력에 대한 박막의 미세 구조 특성을 비교 분석하였다. 특히, Auger electron spectroscopy (AES)를 이용하여 ZnO 박막 내에 들어가 존재하는 불순물 N의 수직분포를 분석하였고, 여러 가지 증착 조건에서 제작된 ZnO 박막의 표면형상 및 미세구조 특성을 Scanning Electron Microscope (SEM)를 이용하여 분석하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제25권3호
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• pp.111-115
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• 2015

$Er^{3+}$ 이온이 5, 7.3, 8, 10 at.% 치환된 $Y_3Al_5O_{12}$ 단결정을 Czochralski법으로 질소 분위기에서 성장시켰다. 1.0 mm/h의 인상속도와 10 rpm의 회전 속도로 50 mm의 결정 직경을 가진 <111> 방향의 $Er:Y_3Al_5O_{12}$ 단결정을 얻었다. 두꺼운 직경의 core 영역은 주로 결정 성장 중 직경 변화가 있는 영역에서 발생되었다. 결정 내에서 $Er^{3+}$의 농도는 융액 내의 농도와 같았다. Core 영역의 $Er^{3+}$ 농도는 core가 없는 영역보다 다소 높게 검출되었다. $Er^{3+}$ 이온의 도핑 농도가 증가함에 따라 형광 수명은 포화되었다.

• 한국세라믹학회지
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• 제45권5호
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• pp.276-279
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• 2008

In this research, properties of $N_2$-doped $Sb_2Te_3$ thin film were evaluated using 4-point probe, XRD and AFM. $Sb_2Te_3$ material has faster crystallization rate than $Ge_2Sb_2Te_5$, but sheet resistance difference between amorphous and crystallization state is very low. This low sheet resistance difference decreases sensing margin in reading operation at PRAM device operation. Therefore, in order to overcome this weak point, $N_2$ gas was doped on $Sb_2Te_3$ thin film. Sheet resistance difference between amorphous and crystallized state of $N_2$-doped $Sb_2Te_3$ thin film showed about $10^4$ times higher than Un-doped $Sb_2Te_3$ thin film because of the grain boundary scattering.