• 제목/요약/키워드: carbon doping

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Field emission from hydrogen-free DLC

  • Suk Jae chung;Han, Eun-Jung;Lim, Sung-Hoon;Jin Jang
    • Journal of Korean Vacuum Science & Technology
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    • 제3권1호
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    • pp.49-53
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    • 1999
  • We have studied the field emission characteristics of diamond-like-carbon (DLC) films deposited by a layer-by-layer technique using plasma enhanced chemical vapor deposition, in which the deposition of a thin layer of DLC and a CH4 plasma exposure on its surface were carried out alternatively. The hydrogen-free DLC can be deposited by CH4 plasma exposure for 140 sec on a 5 nm DLC layer. N2 gas-phase doping in the CH4 plasma was also carried out to reduce the work function of the DLC. The optimum [N2]/[CH4] flow rate ratio was found to be 9% for the efficient electron emission, at which the onset-field was 7.2 V/$\mu\textrm{m}$. It was found that the hydrogen-free DLC has a stable electron emitting property.

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폴리아닐린 필름의 전기적 특성에 미치는 용매 및 도핑물질의 효과 (The Effect of Solvent and Doping Matter on the Electric Properties of Polyaniline Films)

  • 김재욱
    • E2M - 전기 전자와 첨단 소재
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    • 제10권7호
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    • pp.713-718
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    • 1997
  • Polyaniline free standing films cast from N-methyl-2-pyrrolidinone(NMP) solution, camphorsulfonic acid(HCSA), dodecylbenzensulfonic acid(HDBSA), inorganic matter(carbon black, graphite) and metal(silver) were prepared by processings. The properties of these films such as crystallinity, near-infrared absorption spectra and conductivity were investigated. The HCSA and HDBSA doped polyaniline films cast from m-cresol and chloroform solvents showed the metallic property and high crystallinity, respectively. The value of conductivity in the HCSA doped polyaniline film obtained 180 S/cm. We have obtained the value of conductivity 200 S/cm in the metal(silver) doped polyaniline film, which is higher than that of the HCSA doped polyaniline film. The metal(silver) doped polyaniline film shows good properties as a electromagnetic shielding material.

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하아브리드 공정을 통한 Cr-C:H 박막의 질소 도핑에 관한 연구 (The nitrogen doping effect on the Cr-C:H films deposited by the hybrid deposition proces)

  • 조용기;김강삼;정동근
    • 한국표면공학회:학술대회논문집
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    • 한국표면공학회 2012년도 춘계학술발표회 논문집
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    • pp.192-192
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    • 2012
  • 플라즈마 CVD와 아크방전법을 혼합한 하이브리드 공정을 통하여 알곤과 메탄 그리고 질소를 인입하여 Cr을 타겟으로한 아크방전과 기판에 전극을 인가하는 방식의 플라즈마 CVD공정을 복합화하여 금속이 함유된 Cr-C:H 박막을 합성하고, 공정에 질소를 인입하여 박막에 질소를 도핑하여 부내식성과 전기적 전도성에 관한 고찰을 하였다. 내부식성은 동전위분극시험에서 $1{\mu}A/cm^2$을 보였고, 전기저항은 $1m{\Omega}-cm$ 이하로 측정되어 내식성과 전기전도성을 동시에 갖는 박막을 합성할 수 있었다. 내식성과 전기전도성에 대한 원인규명을 위하여 박막의 구조분석을 XPS, XRD, Raman 분석을 통하여 실시하였다. 흑연화 탄소(Graphitic carbon)와 금속콤포짓(Metal composite)은 내식성에 영향을 주었으며, 전도성물질의 percolation효과와 질소와 탄소의 단일 결합과정에서 생성되는 잉여전자에 의한 단일 결합(C-N) 분율이 전기전도성에 영향을 주었다.

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Pt 및 $SnO_2$ 촉매하에서의 일산화탄소의 산화반응 (Catalytic Oxidation of Carbon Monoxide on Pt and $SnO_2$)

  • 주광렬;김하석;부봉현
    • 대한화학회지
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    • 제24권3호
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    • pp.183-192
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    • 1980
  • $SnO_2$, Sb-doped $SnO_2$>, 그리고 백금촉매하에서 일산화탄소의 산화반응을 연구하였다. $SnO_2$ 및 Sb-doped $SnO_2$ 촉매하에서 산화반응은 CO 및 $O_2$에 대해서 각각 1차, 백금 촉매하에서는 1/2차 반응에 따랐다. $SnO_2$에 소량의 Sb첨가(dopant composition : 0.05∼0.1mole%)는 반응속도를 증가시키고 그 이상의 첨가는 오히려 반응속도를 감소시켰다. 백금 촉매하의 산화반응에서는 일산화탄소의 농도가 증가함에 따라 반응속도가 오히려 감소하는 억제효과를 보여주었다. 각 촉매하에서 산화반응의 활성화에너지는 Sb-dopoped $SnO_2$ 촉매 (dopant compisito : 0.05 mole%)에서 5.7 kcal, 백금 촉매에서 6.4 kcal이었다. 실험적으로 얻은 반응차수와 doping 효과로부터 가능한 반응메카니즘을 제안하였다.

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탄소나노튜브(CNT)의 첨가에 따른 TiO2의 광촉매 특성 변화 연구 (Evaluation of TiO2 Photocatalytic Activity with Addition of Carbon Nanotube)

  • 여인철;강인철
    • 한국분말재료학회지
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    • 제23권6호
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    • pp.458-465
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    • 2016
  • A $TiO_2$/CNT nanohybrid photocatalyst is synthesized via sol-gel route, with titanium (IV) isopropoxide and multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) as the starting materials. The microstructures and phase constitution of the nanohybrid $TiO_2$/CNT (0.005wt%) samples after calcination at $450^{\circ}C$, $550^{\circ}C$ and $650^{\circ}C$ in air are compared with those of pure $TiO_2$ using field-emission scanning electron microscopy and X-ray diffraction, respectively. In addition, the photocatalytic activity of the nanohybrid is compared with that of pure $TiO_2$ with regard to the degradation of methyl orange under visible light irradiation. The $TiO_2$/CNT composite exhibits a fast grain growth and phase transformation during calcination. The nanocomposite shows enhanced photocatalytic activity under visible light irradiation in comparison to pure $TiO_2$ owing to not only better adsorption capability of CNT but also effective electron transfer between $TiO_2$ and CNTs. However, the high calcination temperature of $650^{\circ}C$, regardless of addition of CNT, causes a decrease in photocatalytic activity because of grain growth and phase transformation to rutile. These results such as fast phase transformation to rutile and effective electron transfer are related to carbon doping into $TiO_2$.

의사 커패시터를 위한 WS2 나노입자가 내제된 탄소나노섬유 (WS2 Nanoparticles Embedded in Carbon Nanofibers for a Pseudocapacitor)

  • 성기욱;이정수;이태근;안효진
    • 한국재료학회지
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    • 제31권8호
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    • pp.458-464
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    • 2021
  • Tungsten disulfide (WS2), a typical 2D layerd structure, has received much attention as a pseudocapacitive material because of its high theoretical specific capacity and excellent ion diffusion kinetics. However, WS2 has critical limits such as poor long-term cycling stability owing to its large volume expansion during cycling and low electrical conductivity. Therefore, to increase the high-rate performance and cycling stability for pseudocapacitors, well-dispersed WS2 nanoparticles embedded in carbon nanofibers (WS2-CNFs), including mesopores and S-doping, are prepared by hydrothermal synthesis and sulfurizaiton. These unique nanocomposite electrodes exhibit a high specific capacity (159.6 F g-1 at 10 mV s-1), excellent high-rate performance (81.3 F g-1 at 300 mV s-1), and long-term cycling stability (55.9 % after 1,000 cycles at 100 mV s-1). The increased specific capacity is attributed to well-dispersed WS2 nanoparticles embedded in CNFs that the enlarge active area; the increased high-rate performance is contributed by reduced ion diffusion pathway due to mesoporous CNFs and improved electrical conductivity due to S-doped CNFs; the long-term cycling stability is attributed to the CNFs matrix including WS2 nanoparticles, which effectively prevent large volume expansion.

Role of PEDOT:PSS in Doping Stability of Reduced Graphene Oxide/Single Walled Carbon Nanotubes-Based Tranparent Conductive Electrodes Hybrid Films with AuCl3 Doping

  • 이병룡;김수진;김희동;윤민주;전동수;김태근
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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    • pp.383-383
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    • 2014
  • 최근 디스플레이, 태양전지 그리고 touch screen panels 등 optoelectronic 장치의 시장이 성장함에 따라 투명전극의 수요가 증가하고 있다. Indium tin oxide (ITO)의 좋은 특성 때문에 주로 투명전극에 많이 사용되고 있다. 그러나 화학적 안정성이 떨어지고, 휘어질 때 특성저하가 심하여 금속나노와이어, 탄소나노튜브, 전도성폴리머, 그리고 그래핀 등의 다른 투명전극의 연구가 활발히 진행되고 있다. 그 중에서 그래핀은 높은 전자 이동도(200000 cm2v-1s-1)와 휘어져도 전기적 크게 변하지 않는 특성 때문에 유망한 투명 전도성 전극 (Transparent Conductive Electrodes, TCEs)으로 연구되어왔다. 또한 다양한 속성 가운데, 높은 광 투과성은 그래핀의 가장 큰 장점이다 [1]. 최근, 화학 기상 증착 (Chemical Vapor Deposition, CVD) 등 다양한 제조 방법이 대량 생산을 위해 개발되었다. 그러나 이 방법은 비용이 많이 들며, 과정이 상당히 복잡하고 높은 온도 (${\sim}1000^{\circ}C$)를 필요로 한다. 따라서 용매 기반의 환원된 그래핀 산화물(Reduced Graphene Oxides, RGOs)이 최근 주목 받고 있다. 그러나 RGOs의 면저항이 높아 전극으로서 사용이 제한된다. 따라서 전기적 특성을 향상시키는 방법으로 단일 벽 탄소 나노튜브 (Single-Walled Carbon Nanotubes, SWNTs)를 혼합하거나 화학적 도핑을 통하여 면저항을 크게 향상시키는 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 이런 화학적 도핑의 경우 박막이 공기 중에 직접 산소나 습기와 반응하여 전기적 특성이 저하되는 문제점을 가지고 있다 [2]. 이러한 문제를 해결하기 위해 AuCl3을 도핑한 박막에 내열성 및 내광성 등의 화학적 안정성이 뛰어난 PEDOT:PSS를 코팅하여 필름의 공기중의 노출을 막아 줌으로써 도핑의 안전성 및 전기적 특성을 최적화하였다. 본 연구에서는 간단한 dip-coating방법을 사용하여 4개의 RGO/SWNTs 박막을 흡착하였다. 다음으로 AuCl3를 도핑하여 면저항 $4.909K{\Omega}$, $4.381K{\Omega}$인 두 개의 샘플의 시간과 온도에 따른 면저항의 변화를 확인하였다. 그리고 필름의 도핑 안전성을 향상 시키기 위해 AuCl3를 도핑한 필름 위에 전도성 폴리머 PEDOT:PSS 코팅하여 면저항 $886.1{\Omega}$, $837.5{\Omega}$인 두 개의 샘플의 시간과 온도에 따른 면저항의 변화를 확인하였다. AuCl3 도핑된 필름의 경우 공기 중에 150시간 노출 시 72%의 면저항 증가가 발생하였지만 PEDOT:PSS가 코팅된 필름의 경우 5%의 면저항 증가가 나타나 확연한 차이를 보였다. 또한 AuCl3 도핑한 필름의 경우 $150^{\circ}C$에서 60시간동안 공기중에 노출되었을 때 525%의 면저항 증가가 발생하였지만 PEDOT:PSS가 코팅된 필름의 경우 58%의 면저항 증가를 나타내었다. 이것은 PEDOT:PSS가 passivation역할을 하여 필름이 공기에 노출된 부분을 막아주어 도핑된 필름의 면저항의 변화를 줄여 주었음을 알 수 있다.

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마그네슘과 글리세린 처리한 붕소 분말로 합성한 Mg(B1-xCx)2의 초전도 특성 (Superconducting Properties of Mg(B1-xCx)2 Bulk Synthesized Using Magnesium and Glycerin-treated Boron Powder)

  • 김이정;전병혁;박순동;탄카이신;김봉구;손재민;김찬중
    • 한국분말재료학회지
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    • 제15권3호
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    • pp.182-187
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    • 2008
  • Carbon was known to be one of effective additives which can improve the flux pinning of $MgB_2$ at high magnetic fields. In this study, glycerin $(C_3H_8O_3)$ was selected as a chemical carbon source for the improvement of critical current density of $MgB_2$. In order to replace some of boron atoms by carbon atoms, the boron powder was heat-treated with liquid glycerin. The glycerin-treated boron powder was mixed with an appropriate amount of magnesium powder to $MgB_2$ composition and the powder pallets were heat treated at $650^{\circ}C\;and\;900^{\circ}C$ for 30 min in a flowing argon gas. It was found that the superconducting transition temperature $(T_c)$ of $Mg(B_{1-x}C_x)_2$ prepared using glycerin-treated boron powder was 36.6 K, which is slightly smaller than $T_c$(37.1 K) of undoped $MgB_2$. The critical current density $(J_c)$ of $Mg(B_{1-x}C_x)_2$ was higher than that of undoped $MgB_2$ and the $T_c$ improvement effect was more remarkable at higher magnetic fields. The $T_c$, decrease and $J_c$ increase associated with the glycerin treatment for boron powder was explained in terms of the carbon substitution to boron site.

탄소나노튜브 기반 벌크 소재의 전기적 임피던스 특성을 이용한 생화학 센서용 전극 개발 연구 (Preparation of Bio-Chemical Sensor Electrodes by Using Electrical Impedance Properties of Carbon Nanotube Based Bulk Materials)

  • 소대섭;허훈;김희진;이해원;강인필
    • 공업화학
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    • 제21권5호
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    • pp.495-499
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    • 2010
  • 본 연구에서는 대량 생산 가능한 센서 전극의 생화학 센서 전극 개발을 위하여 탄소나노튜브(carbon nanotube, CNT)를 복합재료화 공정에 의하여 필름과 나노웹 형태의 벌크 재료로 제작한 후, 이들 전극의 넓은 표면적과 뛰어난 화학적 흡착성을 이용하여 화학적 검출 대상에 노출이 되었을 때 이들로 인한 센싱 특성을 연구하였다. CNT 기반 벌크 전극으로 제작하기 위하여 Nafion을 기저재료로 하는 필름과 PAN 기반의 나노 파이버를 전기방사법에 의하여 제작을 한 후 이들 전극의 화학적 영향에 의한 전기적인 특성 변화 실험을 위하여 버퍼 용액의 정전용량에 대한 전기적 임피던스 요소 값인 저항과 정전용량의 변화를 LCR 계측기로 측정하였다. 생화학센서용 전극으로서 CNT벌크전극의 임피던스 변화 형태가 복합소재 전극의 기저재료에 따라 달리 나타났으며 일정량의 버퍼용액 투여 후에는 변화가 없는 포화 상태의 응답을 보였으며 특히, 정전용량이 저항에 비하여 상대적으로 급격하게 큰 변화를 보여 높은 감도 특성을 지니고 있음이 조사되었다. 이들의 전기적인 특성변화는 버퍼 용액의 화학적 성분들이 전극에 흡수 된 후에 CNT에 흡착이 되어 이들의 전기적인 특성을 변화 시키는 것으로 추론된다.