• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.411.2-411.2
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• 2016

직접 메탄올 연료전지 (DMFCs)는 친환경적이고 낮은 작동 온도로 인한 빠른 구동, 높은 에너지 밀도 등 다양한 장점을 가지고 있어 차세대 에너지 변환소자로 많은 관심을 받고 있다. 직접 메탄올 연료전지는 메탄올을 연료로 사용하며, 메탄올이 보유하고 있는 화학적 에너지를 전기 에너지로 변환하는 장치로써 음극에서는 백금 촉매로 인한 메탄올 산화반응, 양극에서는 환원 반응이 일어나며 전기화학적 구동을 하게 된다. 하지만 일산화탄소 피독으로 인한 촉매 활성 저하, 메탄올의 cross over, 백금 촉매 사용으로 인한 고비용 등의 문제점을 가지고 있다. 따라서 많은 연구자들이 백금 사용량을 줄이고 백금 촉매를 고르게 분포하기 위해 값이 저렴하고 넓은 비표면적을 갖는 탄소계 (graphite, graphene, carbon nanotube, carbon nanofiber 등) 지지체 재료를 도입하고 있다. 이 중 탄소나노섬유 (carbon nanofibers, CNFs)는 우수한 전기전도도와 열적/화학적 안정성을 가지고 있으며, 특히 넓은 비표면적을 가지고 있어 백금 촉매의 지지체로서 많은 연구가 진행되고 있다[1]. 따라서 우리는 전기방사법을 활용하여 넓은 비표면적을 보유하는 다공성 탄소나노섬유를 성공적으로 합성하였다. 또한, 이를 백금 촉매의 지지체로 도입하여 직접 메탄올 연료전지를 위한 다공성 탄소나노섬유에 담지된 고분산성 백금 촉매를 제조하였다. 제조한 다공성 탄소나노섬유의 형상 및 구조 분석은 주사전자 현미경 (field-emission scanning electron microscopy)와 투과전자 현미경 (transmission electron microscopy)를 이용하여 분석하였고, 결정구조와 화학적 결합상태는 X-선 회절분석 (X-ray diffraction) 및 X-선 광전자 분광법 (X-ray photoelectron spectroscopy)를 이용하여 규명하였다. 전기화학적 특성은 순환 전압 전류법 (cyclic voltammetry)를 이용하였다. 이러한 실험 결과들을 바탕으로 다공성 탄소나노섬유에 담지된 고분산성 백금 촉매의 자세한 특성을 본 학회에서 다루도록 하겠다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.400-401
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• 2012

그래핀(Graphene)은 열 전도도가 높고 전자 이동도(200 000 cm2V-1s-1)가 우수한 전기적 특성을 가지고 있어 전계 효과 트랜지스터(Field effect transistor; FET), 유기 전자 소자(Organic electronic device)와 광전자 소자(Optoelectronic device) 같은 반도체 소자에 응용 가능하다. 그러나 에너지 밴드 갭이 없기 때문에 소자의 전기적 특성이 제한되는 단점이 있다. 최근에는 아크 방출(Arc discharge method), 화학적 기상 증착법(Chemical vapor deposition; CVD), 이온-조사법(Ion-irradiation) 등을 이용한 이종원자(Hetero atom)도핑과 화학적 처리를 이용한 기능화(Functionalization) 등의 방법으로 그래핀을 도핑 후 에너지 밴드 갭을 형성시키는 연구 결과들이 보고된 바 있다. 그러나 이러한 방법들은 표면이 균일하지 않고, 그래핀에 많은 결함들이 발생한다는 단점이 있다. 이러한 단점을 극복하기 위해 자가조립 단층막(Self-assembled monolayers; SAMs)을 이용하여 이산화규소(Silicon oxide; SiO2) 기판을 기능화한 후 그 위에 그래핀을 전사하면 그래핀의 일함수를 쉽게 조절하여 소자의 전기적 특성을 최적화할 수 있다. SAMs는 그래핀과 SiO2 사이에 부착된 매우 얇고 안정적인 층으로 사용된 물질의 특성에 따라 운반자 농도나 도핑 유형, 디락 점(Dirac point)으로부터의 페르미 에너지 준위(Fermi energy level)를 조절할 수 있다[1-3]. 본 연구에서는 SAMs한 기판을 이용하여 그래핀의 도핑 효과를 확인하였다. CVD를 이용하여 균일한 그래핀을 합성하였고, 기판을 3-Aminopropyltriethoxysilane (APTES)와 Borane-Ammonia(Borazane)을 이용하여 각각 아민 기(Amine group; -NH2)와 보론 나이트라이드(Boron Nitride; BN)로 기능화한 후, 그 위에 합성한 그래핀을 전사하였다. 기판 위에 NH2와 BN이 SAMs 형태로 존재하는 것을 접촉각 측정(Contact angle measurement)을 통해 확인하였고, 그 결과 NH2와 BN에 의해 그래핀에 도핑 효과가 나타난 것을 라만 분광법(Raman spectroscopy)과 X-선 광전자 분광법(X-ray photoelectron spectroscopy: XPS)을 이용하여 확인하였다. 본 연구 결과는 안정적이면서 패턴이 가능하기 때문에 그래핀을 기반으로 하는 반도체 소자에 적용 가능할 것이라 예상된다.

• Clean Technology
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• v.23 no.1
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• pp.95-103
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• 2017

In this study, $ATiO_3$ (A = Ca, Sr, Ba) perovskite, which is the widely known for non $TiO_2$ photocatalysts, were synthesized using sol-gel method. And Ni was added at the A site of $ATiO_3$ by using that it is easy to incorporate. The physicochemical characteristics of the obtained $ATiO_3$ and Ni-$ATiO_3$ particles were confirmed using the X-ray diffraction (XRD) UV-visible spectroscopy, scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), the $N_2$ adsorption-desorption isotherm measurement, and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The $H_2$ was produced using the photolysis of MeOH. Using the Ni-$ATiO_3$ photocatalysts, $H_2$ production was higher than using the $ATiO_3$ photocatalysts. Especially, $273.84mmolg^{-1}$ $H_2$ was produced after 24 h reaction over the Ni-$SrTiO_3$. Also in the water (0.1 M KOH) with the Ni-$SrTiO_3$, $H_2$ production was $961.51mmolg^{-1}$ after 24 h reaction.

• Clean Technology
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• v.18 no.4
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• pp.432-439
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• 2012

The electrocatalytic oxidation of CO was studied using carbon-supported 20 wt% PtRu (PtRu/C) catalysts, which were prepared with different Pt : Ru atomic ratios from 7 : 3 to 3 : 7 using a colloidal method combined with a freeze-drying procedure. The bimetallic PtRu/C catalysts were characterized by various physicochemical analyses, including X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). CO stripping voltammetry measurements indicated that the addition of Ru with a Pt catalyst significantly improved the electrocatalytic activity for CO electrooxidation. Among the tested catalysts, the $Pt_5Ru_5/C$ catalyst had the lowest onset potential (vs.Ag/AgCl) and the largest CO EAS. Structural modification via lattice parameter change and electronic modification in the unfilled d band states for Pt atoms may facilitate the electrooxidation of CO.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.72-72
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• 2010

탄소나노튜브(carbon nanotubes : CNTs)는 뛰어난 전기적, 물리적인 특성을 가지고 있기 때문에 다양한 분야에서 이를 활용하려는 노력들이 활발히 이루어지고 있다. CNTs의 전기적인 특성은 직경에 의해 결정되므로, 직경을 균일하게 제어하는 일이 CNTs를 기반으로 한 전자소자 응용에 가장 중요한 사항이라 할 수 있다. 일반적으로 화학기상증착법(chemical vapor deposition, CVD)으로 합성된 CNTs의 직경은 촉매의 크기에 의존하기 때문에, 촉매의 크기를 제어하기 위한 다양한 연구들이 활발히 진행되고 있다[1-3]. 하지만 CNTs의 성장온도 근처에서 촉매 입자는 표면 확산(surface diffusion)에 의해 응집(agglomeration)되기 때문에 작고 균일한 크기의 촉매를 얻기 어렵다. 본 연구에서는 Si(001) 기판 위에 지지층(supporting layer)인 Al의 두께를 변화시켜 증착하고, 열적산화과정을 통해 $Al_2O_3$ 층을 형성한 후 Fe을 증착하여 CNTs를 합성하였다. $Al_2O_3$ 지지층과 Fe 촉매입자의 구조와 화학적 상태를 원자힘현미경 (atomic force microscopy, AFM), 주사전자현미경 (scanning electron microscopy, SEM), 투과전자현미경 (transmission electron microscopy, TEM), X-선 광전자 분광기(X-ray photoelectron spectroscopy)를 통해 분석하였고, 성장된 CNTs는 SEM, TEM, 라만 분광법 (Raman spectroscopy)을 통해 분석하였다. 그 결과, $Al_2O_3$ 층은 두께에 따라 각기 다른 표면 거칠기(RMS roughness)와 결정립(grain)의 크기를 갖게 되며, 이러한 표면구조가 Fe 촉매입자의 표면확산에 의한 응집에 관여하여 CNTs의 직경에 영향을 미치는 것을 확인하였다. 또한 $Al_2O_3$ 지지층의 두께가 15 nm인 경우, Fe의 응집현상이 억제되어 좁은 직경분포를 지닌 고순도 단일벽 탄소나노튜브(Single-walled CNTs)가 성장되는 것을 확인하였다.

• Journal of the Korean Chemical Society
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• v.42 no.6
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• pp.607-617
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• 1998

Au was dosed on $TiO_2(001)$ film grown epitaxially on Mo(100) surface in about 90 ${\AA}$ thickness. The growth mode of Au, thermal behavior and stability of the Au clusters, and the binding energy shift of Au 4f with the change in the amount of Au loading were studied by Auger Electron Spectroscopy (AES), Temperature Programmed Desorption (TPD) spectroscopy, Ion Scattering Spectroscopy (ISS), and X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS). Au grows three dimensionally on $TiO_2(001)$ film and the average size of Au clusters prepared at low temperature is smaller than those at higher temperature and the size increases with temperature irreversibly. Au clusters on $TiO_2(001)/Mo(100)$ start evaporation at 1000 K. TPD spectra of Au show very asymmetric peaks with the same leading edges irrespective of the amount of Au loading. The temperature at the peak maximum increases with the amount of Au. The desorption energy of Au obtained from the leading edge analysis of the TPD spectra is about 50 kcal/mol. The initial sticking coefficient of Au on $TiO_2(001)$ is constant in the temperature range of 200-600 K. The binding energy of Au 4f for the Au loaded on the film less than 2.0 MLE shifts to higher energy compared with the bulk Au. The shift is +0.3 eV at 0.1 MLE Au amount.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.6 no.2
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• pp.159-164
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• 1997

We have studied initial oxidation of the alkali metal(AM)/Si(111) surface using X-ray photoelectron spectroscopy(XPS) and reflection high energy electron diffraction(RHEED) at room temperature(RT) and high temperature(HT)(300~50$0^{\circ}C$). The oxidation of the Si(111)7$\times$7 surface was promoted by the adsorption of 1 momolayer(ML) AM, whereas no promotion occurred for submonolayer(<0.5 ML) adsorbed Si(111)7$\times$7 surface at RT. O Is core level spectra were measured with increasing oxygen exposure. It was found that the oxygen adsorbed on the Si(111)7$\times$7-AM surface have two different bond configuration, Si-O and Am-O, respectively. From these results, we discussed the role of AM-O bonding in the promoted oxidation. At HT(300~50$0^{\circ}C$), the AM-adsorbed surface became very inactive with the structural transformation to the 3$\times$1-AM. We present the results of the oxidation of the Si(111)3$\times$1-AM(Na, K, Cs) surface.

• Clean Technology
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• v.12 no.2
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• pp.87-94
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• 2006

The reduction of $SO_2$ to elemental sulfur by CO over a series of iron niobate with nominal Nb/Fe atomic ratios of 1/0, 10/1, 5/1, 1/1, 1/5, 1/10 and 0/1 was studied with a flow fixed-bed reactor. Strong synergistic phenomena in catalytic activity and selectivity were observed for the iron niobate catalysts, and the best catalytic performance was observed for the catalyst with Fe/Nb atomic ratio of 1/1. The active phase of the activated iron niobate catalysts was identified to be $FeS_2$ using XRD and XPS. Selective reduction of $SO_2$ by CO was followed by the COS intermediate mechanism.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.106-106
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• 2010

CuO 나노입자는 전기화학적 전지, 가스 센서 및 태양전지와 같은 나노 전자소자에 응용할 수 있는 대단히 유용한 물질이다. CuO 나노구조를 형성하기 위한 방법은 솔-겔법, 전기 화학적 방법 및 전구체의 열적 탈착방법 등으로 연구되어 왔으나 CuO 나노입자의 열처리 효과는 상대적으로 연구가 미흡하다. 본 연구에서는 $Al_2O_3$ 기판 위에 스핀 코팅법과 열처리를 사용하여 형성한 CuO 나노입자의 물리적 성질을 살펴보았다. CuO 나노 입자를 형성하기 위해 methanol에 Cu(I) acetate (5 wt%) 을 적절히 분산한 용액을 $Al_2O_3$ 기판 위에 7000 rpm으로 스핀 코팅을 한 후 $300^{\circ}C$, $500^{\circ}C$ 및 $700^{\circ}C$로 각각 1 시간 동안 산소 분위기에서 열처리를 하였다. X-선 회절법 결과는 CuO의 (200)$K_{\alpha}$와 (400) $K_{\alpha}$ 회절에 해당하는 피크가 나타났고 주사 전자현미경 상의 결과는 CuO 나노입자가 형성되었음을 확인하였다. 나노입자의 크기는 고배율 투과 전자현미경상에 의하여 3-5 nm 인 것으로 확인하였고 300 K에서 측정한 광루미네선스 스펙트럼은 CuO의 주된 스펙트럼 피크가 푸른색 영역에서 나타남을 알 수 있었다. X-선 광전자 분광법 스펙트럼은 Cu $2p_{3/2}$와 O 1s의 전자상태를 보여주었으며 복잡한 산화상태를 갖는 CuO는 Cu-O 결합과 산소의 화학적 흡착상태를 가지는 것으로 확인되었다. 이러한 결과는 $Al_2O_3$ 기판 위에 최적화된 CuO 나노 입자의 형성 방법과 구조적, 광학적 및 전자적 특성을 이해하는데 도움을 제공해 줄 것이다.

• Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers
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• v.51 no.2
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• pp.33-37
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• 2014

We have developed a novel passivation process employing a sacrificial gallium oxide process in order to recover the surface damage in AlGaN/GaN HFETs. Even with a conventional prepassivation process, surface damage during high temperature ohmic annealing cannot be avoided completely. Therefore, it is necessary to recover the damaged surface to avoid the characteristic degradation. In this work, a sacrificial gallium oxide process has been proposed in which the damaged surface after ohmic annealing was oxidized by oxygen plasma treatment and thereafter etched back using HCl. As a result, the leakage current was dramatically reduced and thus the subthreshold slope was significantly improved. In addition, the maximum drain current level was increased from 594 to 634 mA/mm. To verify the effects, the surface conditions were carefully investigated using X-ray photoelectron spectroscopy.