• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제30권2호
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• pp.297-301
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• 2009

We have developed the yttrium oxide (YNP) or ytterbium oxide (YbNP) nanoparticle/polymer matrices for the size-dependent separation of DNA ranging from 100 bp to 9,000 bp. High separation efficiency (> $10^6$ plates/m) and the baseline resolution for various DNA standards (100 bp, 500 bp, and 1 kbp DNA ladder) were obtained in 10 min with these matrices. The effects of concentrations of both polyethylene oxide (PEO) and nanoparticles were investigated and the highest performance was obtained at 0.02% PEO with 0.02% YNP or YbNP. Similar sieving power for both YNP and YbNP matrices was observed probably due to the similar sizes of nanoparticles, resulting in the formation of comparable sieving networks for DNA separation. For the reduction of electrosmotic flow, either dynamic or permanent coating of the capillary inner wall was compared and it turned out that PEO was superior to polyvinylpyrrolidone (PVP) or polyacrylamide (PAA) for better separation efficiency.

• 한국융합학회논문지
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• 제12권4호
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• pp.87-94
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• 2021

의료기관의 방사선 차폐체의 차폐물질이 친환경소재로 변화되면서 기존 납의 일반된 차폐특성보다 차폐물질의 특성에 따른 방사선 방어가 중요한 요소로 대두되고 있다. 납과 유사한 차폐물질로 대표적인 텡스텐과 황산바륨은 친환경 소재로 시트나, 섬유 형태로 제작되어 사용되고 있다. 이테르븀은 치과 방사선영역에서 불투과성 물질로 불소화합물로 사용되었으며, 에너지대별 차폐특성과 기존 친환경소재의 차폐특성과 비교하여 x-선 차폐영역에서 차폐성능을 평가하고자 한다. 동일한 공정과 조건하에 세 종류의 차폐시트를 제작하여 실험하였으며, 의료방사선 영역에서 텅스텐과 약 5 % 차폐성능 차이가 나타났으며, 황산바륨보다 우수한 차폐성능을 보였다. 차폐시트의 단면 구조에서는 인자의 배열이 일정하지 못하는 큰 단점을 보였다. 따라서 산화이테르븀은 의료방사선 차폐물질로 충분한 가능성을 보였으며, 입자배열 구조와 입자크기 조절로 차폐성능을 향상시킬 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.438-439
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• 2013

Microelectronic devices의 접촉저항의 향상을 위해 Metal silicides의 형성 mechanism과 전기적 특성에 대한 연구가 많이 이루어지고 있다. 지난 수십년에 걸쳐, Ti silicide, Co silicide, Ni silicide 등에 대한 개발이 이루어져 왔으나, 계속적인 저저항 접촉 소재에 대한 요구에 의해 최근에는 Rare earth silicide에 관한 연구가 시작되고 있다. Rare-earth silicide는 저온에서 silicides를 형성하고, n-type Si과 낮은 schottky barrier contact (~0.3 eV)를 이룬다. 또한, 비교적 낮은 resistivity와 hexagonal AlB2 crystal structure에 의해 Si과 좋은 lattice match를 가져 Si wafer에서 high quality silicide thin film을 성장시킬 수 있다. Rare earth silicides 중에서 ytterbium silicide는 가장 낮은 electric work function을 갖고 있어 낮은 schottky barrier 응용에서 쓰이고 있다. 이로 인해, n-channel schottky barrier MOSFETs의 source/drain으로써 주목받고 있다. 특히 ytterbium과 molybdenum co-deposition을 하여 증착할 경우 thin film 형성에 있어 안정적인 morphology를 나타낸다. 또한, ytterbium silicide와 마찬가지로 낮은 면저항과 electric work function을 갖는다. 그러나 ytterbium silicide에 molybdenum을 화합물로써 높은 농도로 포함할 경우 높은 schottky barrier를 형성하고 epitaxial growth를 방해하여 silicide film의 quality 저하를 야기할 수 있다. 본 연구에서는 ytterbium과 molybdenum의 co-deposition에 따른 silicide 형성과 전기적 특성 변화에 대한 자세한 분석을 TEM, 4-probe point 등의 다양한 분석 도구를 이용하여 진행하였다. Ytterbium과 molybdenum을 co-deposition하기 위하여 기판으로 $1{\sim}0{\Omega}{\cdot}cm$의 비저항을 갖는 low doped n-type Si (100) bulk wafer를 사용하였다. Native oxide layer를 제거하기 위해 1%의 hydrofluoric (HF) acid solution에 wafer를 세정하였다. 그리고 고진공에서 RF sputtering 법을 이용하여 Ytterbium과 molybdenum을 동시에 증착하였다. RE metal의 경우 oxygen과 높은 반응성을 가지므로 oxidation을 막기 위해 그 위에 capping layer로 100 nm 두께의 TiN을 증착하였다. 증착 후, 진공 분위기에서 rapid thermal anneal(RTA)을 이용하여 $300{\sim}700^{\circ}C$에서 각각 1분간 열처리하여 ytterbium silicides를 형성하였다. 전기적 특성 평가를 위한 sheet resistance 측정은 4-point probe를 사용하였고, Mo doped ytterbium silicide와 Si interface의 atomic scale의 미세 구조를 통한 Mo doped ytterbium silicide의 형성 mechanism 분석을 위하여 trasmission electron microscopy (JEM-2100F)를 이용하였다.

• 한국표면공학회지
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• 제56권6호
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• pp.443-450
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• 2023

SiC/SiC_f CMC is vulnerable to water vapor corrosion at a high temperature of 1500℃. So, EBC (Environmental Barrier Coating) materials are required to protect Si-based CMCs. Ytterbium silicates are reported to have coefficient of thermal expansion (CTE) similar to that of the base material, such as SiC/SiC_f CMC. When the EBC are materials exposed to high temperature environment, the interface between ytterbium silicates and SiC/SiC_f CMC is not separated, and the coating purpose can be safely achieved. For the perspective of EBC applications, thermally grown oxide (TGO) layer with different CTE is formed by the reaction with water vapor in EBC, which leads to a decrease in life time. In this study, we prepare two types of ytterbium silicates to observe the corrosion behavior during the expose to high temperature and water vapor. In order to observe this behavior, the steam-jet furnace is prepared. In addition, phase formation of these ytterbium silicates is analyzed with microstructures by the before/after steam-jet evaluation at 1500℃ for 100 h.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제31권2호
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• pp.479-482
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• 2010

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.399-399
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• 2013

Metal silicides는 Si 기반의microelectronic devices의 interconnect와 contact 물질 등에 사용하기 위하여 그 형성 mechanism과 전기적 특성에 대한 연구가 많이 이루어지고 있다. 이 중 Rare-earth(RE) silicides는 저온에서 silicides를 형성하고, n-type Si과 낮은 Schottky Barrier contact (~0.3 eV)을 이룬다. 또한 낮은 resistivity와 Si과의 작은 lattice mismatch, 그리고 epitaxial growth의 가능성, 높은 thermal stability 등의 장점을 갖고 있다. RE silicides 중 ytterbium silicide는 가장 낮은 electric work function을 갖고 있어 n-channel schottky barrier MOSFETs의 source/drain으로 주목받고 있다. 또한 Silicon 기반의 CMOSFETs의 성능 향상 한계로 인하여 germanium 기반의 소자에 대한 연구가 이루어져 왔다. Ge 기반 FETs 제작을 위해서는 낮은 source/drain series/contact resistances의 contact을 형성해야 한다. 본 연구에서는 저접촉 저항 contact material로서 ytterbium germanide의 가능성에 대해 고찰하고자 하였다. HRTEM과 EDS를 이용하여 ytterbium germanide의 미세구조 분석과 면저항 및 Schottky Barrier Heights 등의 전기적 특성 분석을 진행하였다. Low doped n-type Ge (100) wafer를 1%의 hydrofluoric (HF) acid solution에 세정하여 native oxide layer를 제거하고, 고진공에서 RF sputtering 법을 이용하여 ytterbium 30 nm를 먼저 증착하고, 그 위에 ytterbium의 oxidation을 방지하기 위한 capping layer로 100 nm 두께의 TiN을 증착하였다. 증착 후, rapid thermal anneal (RTA)을 이용하여 N2 분위기에서 $300{\sim}700^{\circ}C$에서 각각 1분간 열처리하여 ytterbium germanides를 형성하였다. Ytterbium germanide의 미세구조 분석은 transmission electron microscopy (JEM-2100F)을 이용하였다. 면 저항 측정을 위해 sulfuric acid와 hydrogen peroxide solution (H2SO4:H2O2=6:1)에서 strip을 진행하여 TiN과 unreacted Yb을 제거하였고, 4-point probe를 통하여 측정하였다. Yb germanides의 면저항은 열처리 온도 증가에 따라 감소하다 증가하는 경향을 보이고, $400{\sim}500^{\circ}C$에서 가장 작은 면저항을 나타내었다. HRTEM 분석 결과, deposition 과정에서 Yb과 Si의 intermixing이 일어나 amorphous layer가 존재하였고, 열처리 온도가 증가하면서 diffusion이 더 활발히 일어나 amorphous layer의 두께가 증가하였다. $350^{\circ}C$ 열처리 샘플에서 germanide/Ge interface에서 epitaxial 구조의 crystalline Yb germanide가 형성되었고, EDS 측정 및 diffraction pattern을 통하여 안정상인 YbGe2-X phase임을 확인하였다. 이러한 epitaxial growth는 면저항의 감소를 가져왔으며, 열처리 온도가 증가하면서 epitaxial layer가 증가하다가 고온에서 polycrystalline 구조의 Yb germanide가 형성되어 면저항의 증가를 가져왔다. Schottky Barrier Heights 측정 결과 또한 면저항 경향과 동일하게 열처리 증가에 따라 감소하다가 고온에서 다시 증가하였다.

• 한국방사성폐기물학회:학술대회논문집
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• 한국방사성폐기물학회 2003년도 가을 학술논문집
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• pp.447-452
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• 2003

산화물 핵연료의 리튬환원공정에서 생성되는 $Li_2O$와 희토류원소 산화물($RE_2O_3$)의 화학적 반응을 밝혔다. 스칸듐, 이트륨, 프라세오디뮴, 네오디뮴, 사마륨, 유러퓸, 가돌리늄, 이테르븀 및 루테튬의 산화물은 각각 어떤 $Li_2O$의 임계농도 이상에서 $Li_2O$와 반응하여 복합산화물($LiREO_2$)을 형성하고, 이들 산화물이 복합산화물을 형성하는 각각의 $Li_2O$ 임계농도는 0.1 wt%, 1.9 wt%, 5.3 wt%, 5.0 wt%, 3.0 wt%, 3.9 wt%, 2.9 wt%, 2.6 wt% 및 0.3 wt%로 나타났다. $CeO_2$ 및 란타늄 산화물은 $Li_2O$와 반응하지 않는 것으로 나타났다. 실험에서 얻은 이들 희토류원소 복합산화물의 LiCl 용융염에 대한 용해도는 매우 작았다.

• 한국분말재료학회지
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• 제24권6호
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• pp.437-443
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• 2017

SiC-based composite materials with light weight, high durability, and high-temperature stability have been actively studied for use in aerospace and defense applications. Moreover, environmental barrier coating (EBC) technologies using oxide-based ceramic materials have been studied to prevent chemical deterioration at a high temperature of $1300^{\circ}C$ or higher. In this study, an ytterbium silicate material, which has recently been actively studied as an environmental barrier coating because of its high-temperature chemical stability, is fabricated on a sintered SiC substrate. $Yb_2O_3$ and $SiO_2$ are used as the raw starting materials to form ytterbium disilicate ($Yb_2Si_2O_7$). Suspension plasma spraying is applied as the coating method. The effect of the mixing method on the particle size and distribution, which affect the coating formation behavior, is investigated using a scanning electron microscope (SEM), an energy dispersive spectrometer (EDS), and X-ray diffraction (XRD) analysis. It is found that the originally designed compounds are not effectively formed because of the refinement and vaporization of the raw material particles, i.e., $SiO_2$, and the formation of a porous coating structure. By changing the coating parameters such as the deposition distance, it is found that a denser coating structure can be formed at a closer deposition distance.

• 한국세라믹학회지
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• 제18권1호
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• pp.23-26
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• 1981

The electrical conductivity of highly pure polycrystalline $Yb_2O_3$ has been measured from 650 to 105$0^{\circ}C$ under oxygen pressure range of $10^{-5}$ to 102 torr. The conductivity dependence of oxygen pressure in the temperature region from 750 to 105$0^{\circ}C$ is approximated by $\sigma$ $\alpha$ $Po_2^{1/5.3}$. This shows that the conduction mechanism is associated with doubly ionized metal vacancies. Fairly low activation energy and the lack of oxygen pressure dependence are found over the temperature range of 650 to 75$0^{\circ}C$. The conduction mechanism can be explaned by not metal vacancies, but hopping oxygen ions in the oxide.

• 대한화학회지
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• 제36권4호
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• pp.511-516
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• 1992

산화이테르븀의 비화학양론적 화학식인 YbO$_x$의 x값을 600∼1150$^{\circ}C$ 온도범위와 1.00 ${\times}$ 10$^{-2}$ 산소분압∼대기압 하에서 측정된 결과 1.5543∼1.60794에서 변화되었다. YbO$_{1.5＋x'}$로 표시되는 비화학양론적 조성식에서 x'의 생성엔탈피는 위의 산소분압 조건하에서 각각 1.55, 1.18 및 1.05kJ/mol이었다. 이 산화물의 전기전도도는 600∼1100$^{\circ}C$의 온도범위와 1.00 ${\times}$ 10$^{-5}$ ∼ 2.00 ${\times}$ 10$^{-1}$ atm의 산소분압 하에서 반도체 영역인 10$^{-9}$∼10$^{-5}\;{\Omega}^{-1}$ cm$^{-1}$ 범위에서 변화하였다. 전기전도도의 아레니우스 도시는 직선성을 보이며 활성화에너지는 1.7eV이었다. 전기전도도는 산소분압이 증가함에 따라 증가하였으며 산소분압 의존성 또는 1/n값은 1/5.3이었다. x값, ${\sigma}$값 및 열역학적 데이타를 사용하여 이 산화물의 비화학양론적 전도성 메카니즘을 고찰하였다.