• 한국표면공학회지
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• 제51권2호
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• pp.126-132
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• 2018

SnS thin films with different substrate temperatures ($150 {\sim}300^{\circ}C$) as process parameters were grown on soda-lime glass substrates by RF magnetron sputtering. The effects of substrate temperature on the structural and optical properties of SnS thin films were investigated by X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy (Raman), field-emission scanning electron microscopy (FESEM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), and Ultraviolet-visible-near infrared spectrophotometer (UV-Vis-NIR). All of the SnS thin films prepared at various substrate temperatures were polycrystalline orthorhombic structures with (111) planes preferentially oriented. The diffraction intensity of the (111) plane and the crystallite size were improved with increasing substrate temperature. The three major peaks (189, 222, $289cm^{-1}$) identified in Raman were exactly the same as the Raman spectra of monocrystalline SnS. From the XRD and Raman results, it was confirmed that all of the SnS thin films were formed into a single SnS phase without impurity phases such as $SnS_2$ and $Sn_2S_3$. In the optical transmittance spectrum, the critical wavelength of the absorption edge shifted to the long wavelength region as the substrate temperature increased. The optical bandgap was 1.67 eV at the substrate temperature of $150^{\circ}C$, 1.57 eV at $200^{\circ}C$, 1.50 eV at $250^{\circ}C$, and 1.44 eV at $300^{\circ}C$.

• 한국재료학회지
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• 제23권5호
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• pp.260-265
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• 2013

Silicon nanoparticle is a promising material for electronic devices, photovoltaics, and biological applications. Here, we synthesize silicon nanoparticles via $CO_2$ laser pyrolysis and study the hydrogen flow effects on the characteristics of silicon nanoparticles using high resolution transmission electron microscopy (HRTEM), X-ray diffraction (XRD), and UV-Vis-NIR spectrophotometry. In $CO_2$ laser pyrolysis, used to synthesize the silicon nanoparticles, the wavelength of the $CO_2$ laser matches the absorption cross section of silane. Silane absorbs the $CO_2$ laser energy at a wavelength of $10.6{\mu}m$. Therefore, the laser excites silane, dissociating it to Si radical. Finally, nucleation and growth of the Si radicals generates various silicon nanoparticle. In addition, researchers can introduce hydrogen gas into silane to control the characteristics of silicon nanoparticles. Changing the hydrogen flow rate affects the nanoparticle size and crystallinity of silicon nanoparticles. Specifically, a high hydrogen flow rate produces small silicon nanoparticles and induces low crystallinity. We attribute these characteristics to the low density of the Si precursor, high hydrogen passivation probability on the surface of the silicon nanoparticles, and low reaction temperature during the synthesis.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.566-566
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• 2012

그래핀(Graphene)은 모든 탄소 동소체의 기본구성 요소로 2 차원 결정구조를 가지며, 양자홀 효과(quantum Hall effect), 뛰어난 열 전도도, 고 탄성, 광학적 투과성 등과 같은 탁월한 물리적 성질을 보이는 물질이다. 이러한 그래핀의 우수한 특성은 전계 효과 트랜지스터(field effect transistor), 화학/바이오 센서, 투명 전극(transparent electrode) 등의 다양한 전자소자를 개발하는 응용 가능하다. 그 중, 그래핀 투명전극의 제조는 가장 응용가능성이 높은 분야이다. 현재 투명전극 물질로는 인듐-주석 산화물(indium tin oxide; ITO)가 널리 이용되고 있으나, 인듐의 고갈로 인한 공급부족 문제 및 고 생산비용, 휘어지지 않는 취성 등의 단점을 지니고 있다. 따라서, 우수한 광학적 투과성과 전기전도성을 지닌 그래핀이 ITO의 대체 물질로서 각광받고 있다.[1-5] 본 연구에서는 그래핀의 투명전도필름의 응용을 위해 면저항을 낮추기 위한 방법으로 화학적 도핑(doping)을 이용하였다. 그래핀은 구리(copper; Cu) 호일을 촉매로 사용하여 열 화학증착법(Thermal Chemical Vapor Deposition)을 이용하여 합성하였다. 합성된 그래핀은 PMMA(Poly(methyl methacrylate)) 전사법을 이용하여 산화실리콘(SiO2) 기판에 전사 후, 염화은(AgCl)과 클로로벤젠(C6H5Cl)으로 만든 콜로이드(colloid) 용액에 디핑(dipping)하여 그래핀에 은 입자를 도핑 하였다. 그 결과, 은 입자 도핑 농도에 따라 면저항이 감소하는 양상을 보였다. 제작된 그래핀 투명전도성 필름의 투과도는 자외선-가시광선-근적외선 분광법(UV-Vis-NIR spectroscopy)를 이용하여 측정하였고, 라만 분광법(Raman spectroscopy)을 통해 그래핀 필름의 질적 우수성과 성장 균일도를 조사하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.157-157
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• 2011

박막형태로 제작이 가능한 비정질 실리콘은 결정질 실리콘에 비하여 AM-1 (Air Mass 1:100mW/cm2)조건하에서 10-3 S/cm 정도의 높은 광전기전도도와 가시광선 영역($4000{\sim}7000{\AA}$)에서 약 10배의 높은 광흡수계수를 가지며, $300^{\circ}C$ 이하의 낮은 기판온도에서 다양한 기판위에 대면적으로 제작이 가능할 뿐만 아니라 제작공정이 단순하여 제작비용이 저렴하다는 이점이 있다. 본 실험에서 제작된 모든 박막은 PECVD로 증착하였으며 구조는 p-i-n superstrate형 구조를 사용하였고, 각 박막의 두께는 p-a-Si:H/i-a-SiGe:H/n-a-Si:H ($300{\AA}/2000{\AA}/600{\AA}$)으로 고정하였다. a-Si:H (hydrogenated amorphous silicon) 태양전지의 광 흡수층인 i-layer에서의 germane 가스 유량 변화(0, 20, 40. 60, 80, 100 sccm)에 대한 흡수율의 차이를 UV/Vis/Nir spectrophotometer (ultraviolet/visible/near infrared spectrophotometer)를 통해 확인하고, 그에 따른 a-Si:H 박막 태양전지를 제작하여 solar simulator를 사용하여 AM 1.5 G의 환경 조건에서 태양전지 특성을 평가하였다. 그 결과 germane 가스 유량이 증가함에 따라 파장에 대한 absorptance (a.u.)값이 증가함을 알 수 있었으며, 흡수되는 파장영역의 범위가 장파장으로 확대됨을 확인할 수 있었다. 또한 germane 가스 유량이 60 sccm 일때 a-SiGe:H 박막 태양전지 변환효율이 3.80%로 최대값을 가졌다. 실험에서 germane 가스 유량이 증가할수록 흡수율이 높아져 태양전지특성이 향상될 거라 예상 했지만, 100 sccm보다 60 sccm일 때가 단락전류밀도 값과 변환효율이 높다는 것을 확인할 수 있었다. 이는 각 layer사이에 계면상의 문제가 있을 거라 예상되며 직렬저항측정을 통해 확인할 수 있다.

• 한국재료학회지
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• 제20권10호
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• pp.524-534
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• 2010

Glass was fabricated using refused coal ore obtained from the Dogye coal mine in Samcheok. We additionally used soda ash and calcium carbonate to make a glass with the chemical composition of soda-lime glass, and we also used white, brown, and green glass cullet to make various kinds of colored glass. Transparent glass was fabricated by melting batch materials including refused coal ore at $1550^{\circ}C$ for 1 hr in an electrical furnace. The light transmittance and color chromaticity were measured by a UV/VIS/NIR spectrometer. Transparent glass with a light transmittance of over 80% was fabricated using normal refused coal ore and white glass cullet. Various kinds of colored glass with a light transmittance of 30-80% were fabricated using refused coal ore and brown or green glass cullet. The light transmittance of the mixed color glass samples, fabricated using normal refused coal ore and brown glass cullet and green glass cullet, indicated 30-47%, a relatively low value, in the condition of a cullet ratio of 20-50%. The characteristics of the color chromaticity of the glass samples were indicated in a chromaticity diagram by x-coordinates, y-coordinates, Y (lightness). The values of x-coordinates and y-coordinates were moved with a regular directional property according to the kind and amount of glass cullet. Therefore, we concluded that refused coal ore can be used for raw materials of color glass products like art glass and glass tile.

• 한국재료학회지
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• 제27권7호
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• pp.381-385
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• 2017

In order to replace 14K white gold alloys, the properties of 5K white gold alloys (Au20-Ag80) were investigated by changing the contents of In (0.0-10.0 wt%). Energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) was used to determine the precise content of alloys. Properties of the alloys such as hardness, melting point, color difference, and corrosion resistance were determined using Vickers Hardness test, TGA-DTA, UV-VIS-NIR-colorimetry, and salt-spray tests, respectively. Wetting angle analysis was performed to determine the wettability of the alloys on plaster. The results of the EDS analysis confirmed that the Au-Ag-In alloys had been fabricated with the intended composition. The results of the Vickers hardness test revealed that each Au-Ag-In alloy had higher mechanical hardness than that of 14K white gold. TGA-DTA analysis showed that the melting point decreased with an increase in the In content. In particular, the alloy containing 10.0 wt% In showed a lower melting temperature (> $70^{\circ}C$) than the other alloys, which implied that alloys containing 10.0 wt% In can be used as soldering materials for Au-Ag-In alloys. Color difference analysis also revealed that all the Au-Ag-In alloys showed a color difference of less than 6.51 with respect to 14K white gold, which implied a white metallic color. A 72-h salt-spray test confirmed that the Au-AgIn alloys showed better corrosion resistance than 14K white gold alloys. All Au-Ag-In alloys showed wetting angle similar to that of 14K white gold alloys. It was observed that the 10.0 wt% In alloy had a very small wetting angle, further confirming it as a good soldering material for white metals. Our results show that white 5K Au-Ag-In alloys with appropriate properties might be successful substitutes for 14K white gold alloys.

• 한국재료학회지
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• 제28권2호
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• pp.89-94
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• 2018

The properties of 18 K red gold solder alloys were investigated by changing the content of In up to 10.0 wt% in order to replace the hazardous Cd element. Cupellation and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) were used to check the composition of each alloy, and FE-SEM and UV-VIS-NIR-Colormeter were employed for microstructure and color characterization. The melting temperature, hardness, and wetting angle of the samples were determined by TGA-DTA, the Vickers hardness tester, and the Wetting angle tester. The cupellation result confirmed that all the samples had 18K above 75.0wt%-Au. EDS results showed that Cu and In elements were alloyed with the intended composition without segregation. The microstructure results showed that the amount of In increased, and the grain size became smaller. The color analysis revealed that the proposed solders up to 10.0 wt% In showed a color similar to the reference 18 K substrate like the 10.0 wt% Cd solder with a color difference of less than 7.50. TGA-DTA results confirmed that when more than 5.0 wt% of In was added, the melting temperature decreased enough for the soldering process. The Vickers hardness result revealed that more than 5.0 wt% In solder alloys had greater hardness than 10.0 wt% Cd solder, which suggested that it was more favorable in making a wire type solder. Moreover, all the In solders showed a lower wetting angle than the 10.0 wt% Cd solder. Our results suggested that the In alloyed 18 K red gold solders might replace the conventional 10.0 wt% Cd solder with appropriate properties for red gold jewelry soldering.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.497-498
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• 2011

나노입자는 벌크 재료와는 다른 광학적, 전기적, 촉매적 특징 때문에 최근 많은 연구가 이루어지고 있다. 나노유체의 성질은 나노입자의 크기와 형상, 분산성등과 같은 여러 요인에 의해서 결정되어진다. 이러한 나노입자의 특징 때문에 여러 응용분야에서 활용되어지고 있다. 예를 들면, 일반 유체에 나노입자를 분산시키면, 열전도도와 대류열전달효과가 증대되어 진다. 이러한 나노유체의 제조법으로는 크게 두 가지로 분류되어 있다. 투스텝법은 환원법 혹은 기계적으로 제작한 나노입자를 일반 유체에 혼합시킨 후 분산을 시켜 제조하는 제조법이다. 원스텝법은 투스텝법과는 달리 한번에 나노유체를 제조하는 제조법이다. 일반 유체에서 나노유체를 제조함과 동시에 분산을 시켜서 제조한다. 최근, 유체내에서 나노유체를 제조함과 동시에 분산을 시켜 나노유체를 제조하는 새로운 기술인 유체 플라즈마법이 개발되었다. 하지만, 유체 플라즈마의 일반적인 거동과 해석이 명확하게 규명되지 않은 상태이다. 본 연구에서는 유체 플라즈마의 발생 메카니즘 규명을 위한 방전 시간, 전압, 단극 직류 전력, 극간거리에 따른 유체 플라즈마의 특징을 OES와 오실로스코프를 이용하여 측정하였다. 또한, 제조된 나노유체의 특징을 UV-vis nir spectropgotometer, HR-TEM, zeta-potential, EDS, ICP-OES, KD2 pro and lambda로 측정하였다. 유체 플라즈마를 각 조건에 따라 발생시켰고, 나노유체를 성공적으로 제조하였다. 유체 플라즈마의 주요 발생 원소는 산소와 수소이온으로 측정되었다. 유체 플라즈마의 강도는 전기에너지가 증가함에 따라서 증가함으로 측정되었다. 제조된 나노입자의 크기는 유체 플라즈마의 강도가 증가함에 따라서 감소하였고, 대부분의 나노입자의 형상은 구형으로 제조되었다. 나노유체의 분산안정성 또한 유체 플라즈마의 강도가 증가함에 따라서 증가하였다. 직경이 $18.1{\pm}5.0$ nm인 나노유체의 열전도도는 3%로 측정되었다. 유체 플라즈마에 의한 나노유체의 제조 메카니즘을 다음과 같이 제안한다. 유체내에서 전기에너지 인가에 따른 이온과 전자의 흐름은 유체 플라즈마를 발생시킨다. 기본 유체는 물이므로 유체 플라즈마의 주요 발생 원소는 수소와 산소이며, 인가되는 전기에너지량이 증가함에 따라서 이온과 전자의 흐름이 증가됨으로서 유체 플라즈마의 강도가 증가함으로 추측한다. 유체 플라즈마 발생은 전자의 흐름과 관계되어진다. 따라서, 유체내에 존재하는 전구체에 전자가 제공되어짐에 따라서 금 입자를 환원시켜 입자가 형성된다. 또한, 유체 플라즈마는 나노입자를 음전하로 대전시켜 분산안정성의 확보가 되는 것으로 추측되어진다.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제13권6호
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• pp.1127-1132
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• 2010

Borosilicate glass was prepared in the composition of 81% $SiO_2$, 4% $Na_2O$, 2% $Al_2O_3$, 13% $B_2O_3$. The albite phase($NaAlSi_3O_8$) increased with the $ZrO_2$(0~10wt.%) addition. For measurement of glass transition temperature($T_g$), crystallization temperature($T_{c,max}$) measured by differential thermal analysis. The $T_g$ and $T_{c,max}$ were $510{\sim}530^{\circ}C$ $650{\sim}670^{\circ}C$, respectively. The crystallized glass was heated at various conditions(temperature, time). After nucleation at $550^{\circ}C$ for 2hours prior to crystal growth at $650^{\circ}C$ for 4hours, the resulting Vickers hardness, fracture toughness and bending strength were about $736H_v$, $1.0779MPa{\cdot}m^{1/2}$, and 493MPa, which were 17%, 45% and 149% higher than parent borosilicate glass, respectively. Crystal size and transmittance of crystallized borosilicate glass were analyzed by FE-SEM, EDX and UV-VIS-NIR spectrophotometer. Transmittance of crystallized borosilicate glass was decreased with increasing $ZrO_2$(wt%) at visible-range. The results prove that light-weight bulletproof can be fabricated by the crystallization of borosilicate glass.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제13권6호
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• pp.1121-1126
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• 2010

Borosilicate glass (81% $SiO_2$-2% $Al_2O_3$-13% $B_2O_3$-4% $Na_2O_3$) was prepared, and the glass was ion exchanged in $KNO_3$ powder containing different temperature and time. The $K^+-Na^+$ ion exchange takes place at the glass surface and creates compressed stress, which raise the mechanical strength of the glass. The depth profile of $Na^+$ and $K^+$ was observed by electron probe micro analyzer. With the increasing heat-treatment time from 0min to 20min, the depth profile was increased from 17.1um to 29.4um, but mechanical properties were decreased. It was also found out that excessive heat treatment brings stress relaxation. The Vickers hardness, Fracture Toughness and bending strength of ion exchanged samples at $570^{\circ}C$ for 10min were $821.8H_v$, $1.3404MPa{\cdot}m^{1/2}$, and 953MPa, which is about 120%, 180%, and 450% higher than parent borosilicate glass, respectively. Transmittance was analyzed by UV-VIS-NIR spectrophotometer. Transmittance of ion exchanged borosilicate glass was decreased slightly at visible-range. It can be expected that transparent bulletproof materials in more light-weight and thinner by ion exchanged borosilicate glass.