• 대한화학회지
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• 제61권1호
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• pp.12-15
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• 2017

We presented a mapping the work function of the vanadium pentoxide ($V_2O_5$) nanonet structures by scanning Kelvin probe microscopy (SKPM). In this measurement, the $V_2O_5$ nanonet was self-assembled via dropping the solution of $V_2O_5$ nanowires (NWs) onto the $SiO_2$ substrate and drying the solvent, resulting in the networks of $V_2O_5$ NWs. We found that the SKPM signal as a surface potential of $V_2O_5$ nanonet is attributed to the contact potential difference (CPD) between the work functions of the metal tip and the $V_2O_5$ nanonet. We generated the histograms of the CPD signals obtained from the SKPM mapping of the $V_2O_5$ nanonet as well as the highly ordered pyrolytic graphite (HOPG) which is used as a reference for the calibration of the SKPM tip. By using the histogram peaks of the CPD signals, we successfully estimated the work function of ~5.1 eV for the $V_2O_5$ nanonet structures. This work provides a possibility of a nanometer-scale imaging of the work function of the various nanostructures and helps to understand the electrical characteristics of the future electronic devices.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.415-415
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• 2012

ZnO nanostructures were synthesized by a vapor phase transport process in a single-zone furnace within a horizontal quartz tube with an inner diameter of 38 mm and a length of 485 mm. The ZnO nanostructures were grown on Au-catalyzed Si(100) substrates by using a mixture of zinc oxide and graphite powders. The growth of ZnO nanostructures was conducted at $800^{\circ}C$ for 30 min. High-purity Ar and $O_2$ gases were pushed through the quartz tube during the process at a flow rate of 100 and 10 sccm, respectively. The sequence of ON/OFF cycles of the Ar gas flow was repeated, while the $O_2$ flow is kept constant during the growth time. The Ar gas flow was ON for 1 min/cycle and that was OFF for 2 min/cycle. The structure and optical properties of the ZnO nanostructures were investigated by field-emission scanning electron microscope, X-ray diffraction, temperature-dependent photoluminescence. The preferred orientation of the ZnO nanostructures was along c-axis with hexagonal wurtzite structure.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.250-250
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• 2011

Zinc oxide (ZnO) structures have great potential in many applications. Currently, the most commonly used method to grow ZnO nanostructres are the vapor transport method (VPT). The morphology of the ZnO structures largely related to the growth conditions, including growth temperature, distance between the substrate and source, and gas ambient. Previously ZnO nanosturecutres with high crystallinity were obtained at the growth temperature of 800$^{\circ}C$, in the argon and oxygen gas ambient. In this study, we report the properties of the ZnO nanostructures, which were synthesized on Au-catalyzed Si substrate by VPT, using a mixture of ZnO and graphite powders as source material under the different condition, including gas ratio of argon/oxygen and distance between substrate and source at the growth temperature of 800$^{\circ}C$. The structural and optical properties of the ZnO nanostructures were investigated by field-emission scanning electron microscopy (FE-SEM), X-ray diffraction (XRD), and photoluminescence (PL).

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.617-617
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• 2013

최근 그래핀 연구와 더불어 2차원 구조의 나노소재에 대한 관심이 급증하면서 육각형의 질화붕소(hexagonal boron nitride; h-BN) 박막(nanosheet) [1]이나 붕소 탄화질화물(boron caronitride; BCN) 박막 [2,3]과 같은 2차원 구조체에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그 중 BCN은 반금속(semimetal)인 흑연(graphite)과 절연체인 h-BN이 결합된 박막으로 원소의 구성 비율에 따라 전기적 특성을 제어할 수 있다는 장점이 있다. 따라서 다양한 나노소자로의 응용을 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 폴리스틸렌(polystyrene, PS)과 보레인 암모니아(borane ammonia)를 고체 소스로 이용하여 열화학기상증착법으로 BCN 박막을 SiO2 기판 위에 직접 합성하였다. SEM과 AFM 관측을 통해 합성된 BCN 박막의 두께가 약 10 nm이며, RMS roughness가 0.5~2.6 nm로 매우 낮은 것을 확인하였다. 합성과정에서 PS의 양을 조절하여 BCN 박막의 탄소의 밀도를 성공적으로 제어하였으며, 이에 따라 전기적인 특성이 제어되는 양상을 확인하였다. 또한 합성온도 변화에 따른 BCN 박막의 전기적인 특성이 제어되는 양상을 확인하였다. 추가적으로 같은 방법을 이용하여 BCN 박막을 Cu 위에서 합성하여 SiO2 기판위에 전사하였다. 합성된 BCN 박막의 구조적 특징과 화학적 조성 및 결합 상태를 투과전자현미경(transmission electron microscopy), X-선 광전자 분광법(X-ray photoelectron spectroscopy), 라만 분광법(Raman spectroscopy)을 통해 조사하였고, 이온성 용액법(ionic liquid) [4]을 이용하여 전계효과 특성을 측정하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.255-255
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• 2013

최근 그래핀 연구와 더불어 2차원 구조의 나노소재에 대한 관심이 급증하면서 육각형의 질화붕소(hexagonal boron nitride; h-BN) 박막(nanosheet)이나 붕소 탄화질화물(boron caronitride; BCN) 박막과 같은 2차원 구조체에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그 중 BCN은 반금속(semimetal)인 흑연(graphite)과 절연체인 h-BN이 결합된 박막으로 원소의 구성 비율에 따라 전기적 특성을 제어할 수 있다는 장점이 있다. 따라서 다양한 나노소자로의 응용을 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 폴리스틸렌(polystyrene, PS)과 보레인 암모니아(borane ammonia)를 고체 소스로 이용하여 열화학 기상증착법을 이용하여 BCN 박막를 SiO2 기판 위에 직접 합성하였다. SEM과 AFM 관측을 통해 합성된 BCN 박막을 확인하였으며, RMS roughness가 0.5~2.6 nm로 매우 낮은 것을 확인하였다. 합성과정에서 PS의 양을 조절하여 BCN 박막의 탄소의 밀도를 성공적으로 제어하였으며, 이에 따라 전기적인 특성이 제어되는 양상을 확인하였다. 또한 합성온도 변화에 따른 BCN 박막의 전기적인 특성이 제어되는 양상을 확인하였다. 추가적으로 같은 방법을 이용하여 BCN 박막을 Ni 위에서 합성하여 SiO2 기판위에 전사 하였다. 합성된 BCN 박막의 구조적 특징과 화학적 조성 및 결합 상태를 투과전자현미경(transmission electron microscopy), X-선 광전자 분광법(X-ray photoelectron spectroscopy)을 통해 조사하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 하계학술대회 논문집
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• pp.424-424
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• 2009

그라핀은 밴드갭이 없어서 세미메탈의 성질을 띠므로 초고속 RF 소자에는 응용이 가능하지만, 현재 사용되는 반도체 칩에 사용하기가 불가능하다. 그러나 그라핀을 매우 좁은 리본 형태로 만들 경우 밴드갭이 생기고 이에 따라 반도체특성을 뛰게 된다. 이러한 특성은 시뮬레이션을 통해서만 이해되다가 2007년 P. Kim이 그라핀 나노리본의 밴드캡이 리본의 폭이 좁아짐에 따라 증가함을 실험적으로 최초로 발표하였다. 하지만 그라핀을 나노리본형태로 식각 방법에 대해서는 정확히 연구되지 않았다. 따라서 본 연구에서는 $O_2$ plasma ashing 방법을 이용하여 그라핀을 식각하는 방법에 대해 연구하였다. 먼저 Si기판을 initial cleaning 한 후, highly-oriented pyrolytic graphite(HOPG)를 이용하여 기존의 mechanical exfoliation 방식을 통해 그라핀을 형성하였다. Photo-lithography 방법을 통하여 패터닝한 후, 그라핀을 식각하기 위하여 Reactive Ion Etcher (RIE) system을 이용한 $O_2$ plasma ashing을 50 W에서 1 분간 실시하였다. 다시 image reverse photo-lithography 과정과 E-beam evaporator system를 통해서 Al 전극을 형성하여 graphene-FET를 제작하였고, 광학 현미경과 AFM (Atomic force microscope)을 통해 두께를 확인하였다. 본 연구를 통하여 $O_2$ plasma ashing을 이용하여 쉽게 그라 E을 식각할 수 있음을 확인 하였으며, 제작된 소자의 전기적 특성에 대해서 현재 실험중에 있다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2011년도 추계학술발표대회
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• pp.16.2-16.2
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• 2011

Graphene has attracted significant attention due to its unique characteristics and promising nanoelectronic device applications. For practical device applications, it is essential to synthesize high-quality and large-area graphene films. Graphene has been synthesized by eloborated mechanical exfoliation of highly oriented pyrolytic graphite, chemical reduction of exfoliated grahene oxide, thermal decomposition of silicon carbide, and chemical vapor deposition (CVD) on metal substrates such as Ni, Cu, Ru etc. The CVD has advantages over some of other methods in terms of mass production on large-areas substrates and it can be easily separated from the metal substrate and transferred to other desired substrates. Especially, plasma-enhanced CVD (PECVD) can be very efficient to synthesize high-quality graphene. Little information is available on the synthesis of graphene by PECVD even though PECVD has been demonstrated to be successful in synthesizing various carbon nanostructures such as carbon nanotubes and nanosheets. In this study, we synthesized graphene on $Ni/SiO_2/Si$ and Cu plate substrates with CH4 diluted in $Ar/H_2$ (10%) by using an inductively-coupled PECVD (ICPCVD). High-quality graphene was synthesized at as low as $700^{\circ}C$ with 600 W of plasma power while graphene layer was not formed without plasma. The growth rate of graphene was so fast that graphene films fully covered on substrate surface just for few seconds $CH_4$ gas supply. The transferred graphene films on glass substrates has a transmittance at 550 nm is higher 94%, indicating 1~3 monolayers of graphene were formed. FETs based on the grapheme films transferred to $Si/SiO_2$ substrates revealed a p-type. We will further discuss the synthesis of graphene and doped graphene by ICPVCD and their characteristics.

• 전기화학회지
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• 제21권3호
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• pp.55-60
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• 2018

최근 휴대용 기기의 급속한 발전이 이뤄지고, 다양한 전자제품에서 높은 성능의 이차 전지가 요구됨에 따라 고에너지밀도 특성을 가능케 하는 전극 재료의 연구가 주목받고 있다. 음극의 경우, 기존에 사용하고 있는 흑연재료를 대체하기 위하여 실리콘, 주석 등의 소재와 전이금속 산화물을 새로운 음극재료로 사용하려고 한다. 리튬 바나듐 옥사이드는 리튬 전이금속 산화물 기반의 음극 소재로서 흑연 대비 1.5배의 부피당 용량을 나타낼 수 있다는 장점을 가지고 있으나, 낮은 전기전도도와 입자 파쇄현상으로 인하여 전해질의 분해가 가속화되어 성능이 열화되는 문제점을 가지고 있다. 본 연구에서는 이러한 문제를 개선시키기 위하여 전해질 첨가제를 도입하여 전극/전해질 계면의 개질에 따른 리튬 바나듐 옥사이드의 전기화학적 거동 특성을 보고자 하였다.

• 전기화학회지
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• 제11권4호
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• pp.242-255
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• 2008

1991년 lithium-ion battery(LIB)가 상용화된 이후, 초기 전해질은 주로 lithium cobalt oxide($LiCoO_2$) 양극과 graphite 음극의 특성에 집중되어 연구되어 왔다. 또한 전극과 전해질 간의 적합성에 대한 다양한 연구들이 이들 간의 계면에서 활발히 진행되었다. 이후 Si, Sn 등의 비탄소계 음극소재와 3성분(Ni, Mn, Co)계, spinel, olivine 등의 양극 소재를 리튬 2차전지에 채용하려 함에 따라 기존 전해질 재료들도 많은 도전에 직면하게 되었다. 특히, 안전성 문제가 최근 심각하게 부각됨에 따라 전해질의 요구특성은 점점 복잡해지고 까다로워지고 있다. 본 고에서는 이러한 전극소재 변화에 따른 전해질 소재의 다양한 변화와 그 특성에 대하여 구성요소 별로 연구 및 개발 동향을 정리하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.105-105
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• 2012

We have developed a photoemission-assisted plasma-enhanced chemical vapor deposition (PAPE-CVD) [1,2], in which photoelectrons emitting from the substrate surface irradiated with UV light ($h{\nu}$=7.2 eV) from a Xe excimer lamp are utilized as a trigger for generating DC discharge plasma as depicted in Fig. 1. As a result, photoemission-assisted plasma can appear just above the substrate surface with a limited interval between the substrate and the electrode (~10 mm), enabling us to suppress effectively the unintended deposition of soot on the chamber walls, to increase the deposition rate, and to decrease drastically the electric power consumption. In case of the deposition of DLC gate insulator films for the top-gate graphene channel FET, plasma discharge power is reduced down to as low as 0.01W, giving rise to decrease significantly the plasma-induced damage on the graphene channel [3]. In addition, DLC thickness can be precisely controlled in an atomic scale and dielectric constant is also changed from low ${\kappa}$ for the passivation layer to high ${\kappa}$ for the gate insulator. On the other hand, negative electron affinity (NEA) of a hydrogen-terminated diamond surface is attractive and of practical importance for PAPECVD, because the diamond surface under PAPE-CVD with H2-diluted (about 1%) CH4 gas is exposed to a lot of hydrogen radicals and therefore can perform as a high-efficiency electron emitter due to NEA. In fact, we observed a large change of discharge current between with and without hydrogen termination. It is noted that photoelectrons are emitted from the SiO2 (350 nm)/Si interface with 7.2-eV UV light, making it possible to grow few-layer graphene on the thick SiO2 surface with no transition layer of amorphous carbon by means of PAPE-CVD without any metal catalyst.