• 대한기계학회논문집A
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• 제20권11호
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• pp.3474-3490
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• 1996

A metal matrix composites(MMCs) for A16061 reinforced with silicon carbide particles is fabricated by melt-stirring method. The primary products of MMCs billets are prepared by volume fractions 5 vol% to 20 vol% and particle size $13\mu m$ to $22\mu m$.This paper will be made to examine the microstructure and mechanical properties of fabricated $SiC_p$/Al 6061 composite by melt-stirring and squeeze casting method. The MMC billets is extruded at $500^{\circ}C$ under the constant extrusion velocity $V_e$=2mm/min using curved shape die. Extrusion force, particle rearrangement, micro structure and mechanical properties of extruded composites will be investigated. The mechanical properties of primary billets manufactured by melt-stirring and squeeze casting method will be compared with extrusion specimen. The effect of volume fraction and size of the reinforcements will be studied. The increase in uniformity of particle dispersion is the major reason for an improvement in reliability due to hot extrusion with optimal shape die. Experimental Young's modulus and 0.2% offset yield strength for the extruded MMCs will be compared with theretical values calculated by the Eshelby method. A method will be proposed for the prediction of Young's modulus and yield strength in $SiC_p$ reinforced MMCs.

• 한국재료학회지
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• 제26권11호
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• pp.656-661
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• 2016

4H- and 6H-SiC grown by physical vapor transport method were investigated by transmission electron microscopy (TEM). From the TEM diffraction patterns observed along the [11-20] zone axis, 4H- and 6H-SiC were identified due to their additional diffraction spots, indicating atomic stacking sequences. However, identification was not possible in the [10-10] zone axis due to the absence of additional diffraction spots. Basal plane dislocations (BPDs) were investigated in the TEM specimen prepared along the [10-10] zone axis using the two-beam technique. BPDs were two Shockley partial dislocations with a stacking fault (SF) between them. Shockley partial BPDs arrayed along the [0001] growth direction were observed in the investigated 4H-SiC. This arrayed configuration of Shockley partial BPDs cannot be recognized from the plan view TEM with the [0001] zone axis. The evaluated distances between the two Shockley partial dislocations for the investigated samples were similar to the equilibrium distance, with values of several hundreds of nanometers or even values as large as over a few micrometers.

• Composites Research
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• 제35권1호
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• pp.23-30
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• 2022

폴리카보실란은 탄화규소 섬유 방사와 세라믹 제조를 위해 필요한 중요한 전구체이며, 이 전구체는 제조방법 및 공정에 따라 고내열성 및 내산화성 및 연속적인 탄화규소 섬유 생산 능력이 달라진다. 탄화규소 섬유는 폴리카보실란의 합성, 정제 및 분자구조제어기술, 그리고 이를 이용한 용융방사 및 안정화, 열처리 공정을 통해 제조된다. 본 논문에서는 폴리카보실란 전구체를 다양한 용매처리를 통하여 전구체 내에 존재하는 미반응물 및 저분자량의 정제효과를 파악하였으며, 또한 다양한 온도에서의 열처리에 따른 폴리카보실란 전구체의 중합 및 네트워크 재배열에 의한 변화에 대해 열적 분석을 실시하였다. 특히, 폴리카보실란 전구체의 유변물성 특성을 통해 용매처리 및 열처리에 따른 복합점도 및 구조적 배열의 변화를 분석하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 하계학술대회 논문집
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• pp.113-114
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• 2009

Silicon carbide is one of the most attractive and promising wide band-gap semiconductor material with excellent physical properties and huge potential for electronic applications. Up to now, the most successful method for growth of large SiC crystals with high quality is the physical vapor transport (PVT) method [1, 2]. Since further reduction of defect densities in larger crystal are needed for the true implementation of SiC devices, many researchers are focusing to improve the quality of SiC single crystal through the process modifications for SiC bulk growth or new material implementations [3, 4]. It is well known that for getting high quality SiC crystal, source materials with high purity must be used in PVT method. Among various source materials in PVT method, a SiC powder is considered to take an important role because it would influence on crystal quality of SiC crystal as well as optimum temperature of single crystal growth, the growth rate and doping characteristics. In reality, the effect of powder on SiC crystal could definitely exhibit the complicated correlation. Therefore, the present research was focused to investigate the quality difference of SiC crystal grown by conventional PVT method with using various SiC powders. As shown in Fig. 1, we used three SiC powders with different particles size. The 6H-SiC crystals were grown by conventional PVT process and the SiC seeds and the high purity SiC source materials are placed on opposite side in a sealed graphite crucible which is surrounded by graphite insulation[5, 6]. The bulk SiC crystal was grown at $2300^{\circ}C$ of the growth temperature and 50mbar of an argon pressure. The axial thermal gradient across the SiC crystal during the growth is estimated in the range of $15\sim20^{\circ}C/cm$. The chemical etch in molten KOH maintained at $450^{\circ}C$ for 10 min was used for defect observation with a polarizing microscope in Nomarski mode. Electrical properties of bulk SiC materials were measured by Hall effect using van der Pauw geometry and a UV/VIS spectrophotometer. Fig. 2 shows optical photographs of SiC crystal ingot grown by PVT method and Table 1 shows electrical properties of SiC crystals. The electrical properties as well as crystal quality of SiC crystals were systematically investigated.

• Composites Research
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• 제25권4호
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• pp.93-97
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• 2012

본 연구에서는 액상가압공정을 이용하여 탄소나노섬유(carbon nano fiber, CNF)를 강화재로 하는 AZ91 마그네슘 복합재를 제조하였다. CNF의 분산성 및 마그네슘 합금 용탕과의 젖음성을 향상시키고자 CNF를 마이크로 크기의 실리콘 카바이드 입자(silicon carbide particle, $SiC_p$)와 혼합하였다. 또한, CNF와 $SiC_p$의 혼합분말에 무전해도금법으로 니켈을 코팅하였다. 액상가압공정에서 AZ91 용탕은 무처리된 CNF, CNF와 $SiC_p$의 혼합분말(CNF+$SiC_p$), 니켈 코팅된 CNF와 $SiC_p$의 복합분말((CNF+$SiC_p$)/Ni)과 같이 세 종류의 강화재로 정수압에 의해 함침하여 복합재를 제조하였다. 무처리된 CNF 강화 복합재료에서는 일부 CNF 응집체가 관찰되었으나 CNF+$SiC_p$ 및 (CNF+$SiC_p$)/Ni 강화 복합재에서는 CNF가 기지재 내에 균일하게 분산되었음을 확인하였다. 압축시험결과, CNF+$SiC_p$ 및 (CNF+$SiC_p$)/Ni 강화 복합재의 압축강도가 무처리된 CNF 강화 복합재보다 각각 38%와 28% 향상되었다.

• 한국재료학회지
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• 제9권10호
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• pp.1006-1011
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• 1999

$SiH_4$, $CH_4$, $B_2H_6$ 혼합기체를 이용하여 플라즈마 화학증착법으로 탄화실리콘 (a-SiC:H) 박막을 증착하였다. 증착중에 혼합기체중의$CH_4$농도 ($CH_4/CH_4+SiH_4$)를 변화시켜 얻은 박막의 물성을 SEM, XRD, Raman 분광법, FTIR, XPS, 광흡수도와 광전도도 분석을 통하여 살펴보았다. $SiH_4$기체만 이용하여 증착한 Si:H 박막은 비정질상태를 나타내었으나, $CH_4$가 첨가됨에 따라 실리콘 박막의 Si-$\textrm{H}_{n}$(n은 정수) 결합기가 Si-$\textrm{C}_{n}\textrm{H}_{m}$ (n,m은 정수) 형태의 결합기로 변화되었으며, 박막내 수소함량은 $CH_4$농도가 0~0.8의 범위에서 증가함에 따라 30~45% 범위에서 증가하였다. 반응기체중의 $CH_4$농도의 증가에 따라 박막 내의 탄소 농도가 증가함을 확인하였으며, 이에 따라 막의 전기비저항과 광학적밴드갭 역시 증가하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2009년도 제40회 하계학술대회
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• pp.1254_1255
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• 2009

The composites were fabricated by adding 30, 35, 40, 45[vol.%] Zirconium Diboride(hereafter, $ZrB_2$) powders as a second phase to Silicon Carbide(hereafter, SiC) matrix. The physical, mechanical and electrical properties of electroconductive SiC ceramic composites by Spark Plasma Sintering(hereafter, SPS) were examined. Reactions between $\beta$-SiC and $ZrB_2$ were not observed in the XRD analysis. The relative density of SiC+30[vol.%]$ZrB_2$, SiC+35[vol.%]$ZrB_2$, SiC+40[vol.%]$ZrB_2$ and SiC+45[vol.%]$ZrB_2$ composites are 88.64[%], 76.80[%], 79.09[%] and 88.12[%], respectively. The XRD phase analysis of the electroconductive SiC ceramic composites reveals high of SiC and $ZrB_2$ and low of $ZrO_2$ phase. The electrical resistivity of SiC+30[vol.%]$ZrB_2$, SiC+35[vol.%]$ZrB_2$, SiC+40[vol.%]$ZrB_2$ and SiC+45[vol.%]$ZrB_2$ composites are $6.74{\times}10^{-4}$, $4.56{\times}10^{-3}$, $1.92{\times}10^{-3}$ and $4.95{\times}10^{-3}[{\Omega}{\cdot}cm]$ at room temperature, respectively. The electrical resistivity of SiC+30[vol.%]$ZrB_2$, SiC+35[vol.%]$ZrB_2$, SiC+40[vol.%]$ZrB_2$ and SiC+45[vol.%]$ZrB_2$ are Positive Temperature Coefficient Resistance(hereafter, PTCR) in temperature ranges from 25[$^{\circ}C$] to 500[$^{\circ}C$]. It is convinced that SiC+40[vol.%]$ZrB_2$ composite by SPS can be applied for heater or electrode.

• 한국결정성장학회지
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• 제32권2호
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• pp.55-60
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• 2022

본 연구에서는 SiC 단결정의 TSSG 공정중 결정 품질을 저하시키지 않으면서도 의도하지 않은 질소 도핑(N-UID)을 쉽게 제어하기 위해 지금까지 Co 또는 Sc 전이금속을 첨가한 신규 용융조성을 제안한다. Co 또는 Sc의 특성을 파악하기 위해 Ar 분위기에서 1900℃ 온도에서 약 2시간 동안 열처리 실험을 수행했다. 용융조성은 Si-Ti 10 at% 또는 Si-Cr 30 at%를 비롯하여, 탄소 용해도에 효과적이라고 알려진 Co 또는 Sc을 각각 3 at% 첨가하였다. 열처리 후 도가니 단면을 가공하여 도가니-용융물 계면에서 발생한 Si-C 반응층을 관찰하고, 탄소황분석을 통해 조성에 따른 탄소 용해도를 간접적으로 분석하였다. 그 결과, Si-Sc 기반 용융조성이 TSSG 공정에 적합한 특성을 갖는 Si-C반응층을 형성하고 있었다. 또한 탄소황분석 결과에서도 Cr 다음으로 높은 탄소량이 갖는 것으로 분석되었다. Sc는 Cr에 비해 질소와의 반응성이 낮은 이점을 가지므로 TSSG 공정에 Si-Sc 용융조성을 적용하면, 본 연구에서 의도한 대로 SiC 단결정 성장속도와 질소 UID를 모두 제어할 수 있는 것으로 고려된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권3호
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• pp.29-34
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• 2019

SiC는 큰 에너지 밴드 갭을 갖고, 불순물 도핑에 의해 p형 및 n형 전도의 제어가 용이해서 고온용 전자부품 소재로 활용이 가능한 재료이다. 특히 $N_2$ 분위기, $2000^{\circ}C$에서 ${\beta}-SiC$ 분말로부터 제조한 다공질 n형 SiC 반도체의 경우, $800{\sim}1000^{\circ}C$에서의 도전율 값이 단결정 SiC와 비교해서 비슷하거나 오히려 높은 값을 나타내었으며, 반면에 열전도율은 치밀한 SiC 세라믹스와 비교시 1/10~1/30 정도로 낮은 값을 나타내었다. 본 연구에서는 소결온도를 낮추기 위해 n형 ${\beta}-SiC$에 함침 시킨 polycarbosilane (PCS)의 열분해에 의한 반응소결 공정 ($1400{\sim}1600^{\circ}C$)으로 다공질 소결체를 제작하였다. 함침 및 소결공정($N_2$ 분위기, $1600^{\circ}C$, 3시간)을 반복함에 따라 상대밀도는 크게 증가하지 않았지만 Seebeck 계수 및 도전율은 크게 증가하였다. 본 연구에서의 열전변환 효율을 반영하는 power factor는 고온에서 상압소결 공정으로 제작한 다공질 SiC 반도체에 비해 1/100~1/10 정도 작게 나타났지만, 미세구조 및 캐리어 밀도를 정밀하게 제어하면, 본 연구에서의 반응소결 공정으로 제작한 SiC 반도체의 열전물성은 크게 향상될 것으로 판단된다.

• 전기전자학회논문지
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• 제22권1호
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• pp.180-184
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• 2018

산화갈륨 ($Ga_2O_3$)과 탄화규소 (SiC)는 넓은 밴드 갭 ($Ga_2O_3-4.8{\sim}4.9eV$, SiC-3.3 eV)과 높은 임계전압을 갖는 물질로서 높은 항복 전압을 허용한다. 수직 DMOSFET 수평구조에 비해 높은 항복전압 특성을 갖기 때문에 고전압 전력소자에 많이 적용되는 구조이다. 본 연구에서는 2차원 소자 시뮬레이션 (2D-Simulation)을 사용하여 $Ga_2O_3$와 4H-SiC 수직 DMOSFET의 구조를 설계하였으며, 항복전압과 저항이 갖는 trade-off에 관한 파라미터를 분석하여 최적화 설계하였다. 그 결과, 제안된 4H-SiC와 $Ga_2O_3$ 수직 DMOSFET구조는 각각 ~1380 V 및 ~1420 V의 항복 전압을 가지며, 낮은 게이트 전압에서의 $Ga_2O_3-DMOSFET$이 보다 낮은 온-저항을 갖고 있지만, 게이트 전압이 높으면 4H-SiC-DMOSFET가 보다 낮은 온-저항을 갖을 수 있음을 확인하였다. 따라서 적절한 구조와 gate 전압 rating에 따라 소자 구조 및 gate dielectric등에 대한 심화 연구가 요구될 것으로 판단된다.