• 한국재료학회지
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• 제33권12호
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• pp.525-529
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• 2023

β-Ga₂O₃ has become the focus of considerable attention as an ultra-wide bandgap semiconductor following the successful development of bulk single crystals using the melt growth method. Accordingly, homoepitaxy studies, where the interface between the substrate and the epilayer is not problematic, have become mainstream and many results have been published. However, because the cost of homo-substrates is high, research is still mainly at the laboratory level and has not yet been scaled up to commercialization. To overcome this problem, many researchers are trying to grow high quality Ga₂O₃ epilayers on hetero-substrates. We used diluted SiH4 gas to control the doping concentration during the heteroepitaxial growth of β-Ga₂O₃ on c-plane sapphire using metal organic chemical vapor deposition (MOCVD). Despite the high level of defect density inside the grown β-Ga₂O₃ epilayer due to the aggregation of random rotated domains, the carrier concentration could be controlled from 1 × 10¹⁹ to 1 × 10¹⁶ cm^-3 by diluting the SiH4 gas concentration. This study indicates that β-Ga₂O₃ hetero-epitaxy has similar potential to homo-epitaxy and is expected to accelerate the commercialization of β-Ga₂O₃ applications with the advantage of low substrate cost.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제29권4호
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• pp.63-69
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• 2022

이산화 바나듐은 금속-절연체 전이라는 독특한 특성으로 인해 기초적인 소재 연구 및 산업에의 응용을 위한 연구가 꾸준하게 진행되고 있다. 본 연구에서는 통전활성소결법으로 제조한 이산화 바나듐의 금속-절연체 전이 특성에 마그네슘과 텅스텐 첨가가 미치는 영향을 연구하였으며, 덩어리 시편을 대상으로 그 거동을 고찰하였다. 상용 분말과 통전활성소결법을 이용하여 열처리를 진행하여 제작한 시편의 경우 격자 상수의 변화는 크지 않고 이차상이 존재하였으며, 이로 인해 상전이 온도는 64.2-64.6℃에 분포하는 것으로 나타났다. 반면 불순물의 종류와 함량에 따라 전기전도도는 최대 2.4배 증가하거나 최대 57.4배 감소하는 거동을 나타냈다. 열전도도는 불순물의 첨가에 따라 증가하는 거동을 나타냈으며, 상전이 온도 이전에서는 1.8~2.5 W/m·K, 성전이 온도 이후에서는 1.9~2.8 W/m·K의 값을 가졌다. 이러한 물성 변화는 불순물의 첨가로 인한 전하 나르개 농도의 변화, 불순물의 산란중심, 미세구조의 변화 등이 복합적으로 작용한 결과로 해석할 수 있다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제31권1호
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• pp.43-48
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• 2024

SrTiO₃ (STO) 기판 위에 성장된 LaAlO₃ (LAO) 계면에서의 이차원 전자 가스 (2DEG)의 발견은 복합 산화물 이종 구조를 기반으로 한 혁신적인 전자소자 연구의 장을 제공함으로써 많은 관심을 받아왔다. 하지만 LAO 박막을 형성하기 위하여, 일반적으로 물리기상증착법(PVD)을 기반으로 하는 펄스 레이저 증착 (PLD) 등의 기법이 주로 사용되어 왔으나, 공정 비용이 많이 들며 LAO 내 La와 Al의 정밀한 조성 제어가 어려운 단점이 있다. 본 연구에서는 PVD에 비해 경제적인 대안인 용액 기반 공정을 사용하여 LAO 박막을 제조하였고, 그 전기적 특성을 평가하였다. LAO 전구체 용액의 농도를 다르게 하여 LAO의 두께를 2에서 65 nm까지 변화시켰으며, 각 두께에 따른 면저항 및 캐리어 농도를 도출하였다. 진공 열처리 후 형성된 전도성 채널의 면저항 값은 0.015에서 0.020 Ω·sq^-1 범위로 나타났으며, 이러한 결과는 기존 문헌과 비교하였을 때 LAO와 STO 사이의 계면에서의 전자 이동뿐만 아니라 계면으로부터 떨어져 있는 STO bulk 영역으로의 전자 전도를 시사한다. 본 연구 결과는 용액 기반 공정을 통한 2DEG 형성 및 제어를 구현한 것으로, 공정 비용을 줄이고 전자 소자 제조에서 보다 광범위한 응용 가능성을 제시한다는 점에 그 의의가 있다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제57권5호
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• pp.347-357
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• 2024

많은 연구에서 비점착성 부유사의 입경분포를 평균입경와 표준편차를 이용해 묘사한다. 그러나 부유사는 크기가 다른 많은 입자의 혼합물로 구성되어 있다. 난류조건에서 부유사의 이동은 크기와 밀도로부터 계산된 침강속도에 영향을 받는다. 따라서 비점착성 부유사의 이동을 이해하려면 입경 분포를 보다 정량적으로 고려하는 것이 중요하다. 본 연구의 목적은 난류조건에서 부유사의 입경분포를 모의할 수 있는 간편한 모형화 방법을 제시하는 것이다. 점착성 유사와 비점착성 유사의 차이에 대한 이해를 바탕으로, 점착성 부유사를 위한 추계학적 응집 모형을 비점착성 유사의 입경분포 모의에 적합하도록 수정하였다. 본 연구에서 제안하는 간편법의 적용성을 살펴보기 위해 선행연구의 실험자료에 적용하여 모의 결과와 비교하였다. 수치 모의의 결과를 통해 본 연구에서 제안한 모형이 실험값에서 나타나는 주요한 특성을 모사할 수 있다는 점을 확인하였다. 이를 바탕으로 유사 이동 모형을 사용하여 부유사 입경분포를 모의하는 접근 방식이 부유사 입경분포의 중요한 특성을 이해하기에 효과적이라는 결론을 얻었다.

• 청정기술
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• 제26권4호
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• pp.329-335
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• 2020

재생에너지로부터 수전해를 통하여 생산된 수소와 포집된 CO2를 활용하여 메탄올을 합성하는 power-to-methanol 기술이 재생에너지를 대용량으로 저장하는 방안으로 제시되고 있다. 본 연구에서는 메탄올을 수소 및 전력 생산에 활용함에 있어 더욱 효율적인 방법으로 연료전지 내부에서 메탄올 수증기개질 반응이 일어나는 내부개질형 용융탄산염 연료전지에 대해 성능 분석을 실시하였다. 용융탄산염 연료전지의 연료극으로 사용되는 다공성 Ni-10 wt%Cr을 촉매로 메탄올 수증기개질 반응을 수행한 결과 연료전지 운전 조건에서 연료극은 메탄올 수증기개질 반응에 충분한 활성을 나타내었다. 메탄올 수용액을 직접 용융탄산염 연료전지의 연료극으로 공급한 결과 연료전지의 성능은 외부 개질기를 통하여 생산된 개질가스를 공급하는 경우에 비해 다소 성능이 낮게 나타났으며, 메탄올 공급유량이 비교적 낮은 경우 고 전류밀도에서 불안정한 성능을 나타내었다. 연료극으로부터 생성된 가스를 재순환시킴으로써 연료전지의 성능을 향상시킬 수 있었으며, 메탄올 전환율도 90% 이상 얻을 수 있었다. 물질수지를 통하여 연료극에서 일어나는 반응을 분석한 결과 전류밀도 및 가스 재순환 유량이 증가함에 따라 메탄올 수증기개질 반응속도가 증가함을 확인하였다. 이상의 결과로부터 별도의 촉매층을 설치할 필요 없이 연료극 만으로도 용융탄산염 연료전지 내에서 메탄올 수증기개질 반응이 가능하며, 메탄올 내부개질형 용융탄산염 연료전지를 통하여 전력과 합성가스를 동시에 생산할 수 있음을 확인하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제18권5호
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• pp.217-224
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• 2008

수평 전기로에서 $ZnIn_2Se_4$ 단결정을 합성하여 HWE(Hot Wall Epitaxy)방법으로 $ZnIn_2Se_4$ 단결정 박막을 반절연성 GaAs(100) 기판에 성장시켰다. $ZnIn_2Se_4$ 단결정 박막의 성장 조건을 증발원의 온도 $630^{\circ}C$, 기판의 온도 $400^{\circ}C$였고 성장 속도는 0.5 $\mu m/hr$였다. $ZnIn_2Se_4$ 단결정 박막의 결정성의 조사에서 10K에서 광발광(photoluminescence) 스펙트럼이 682.7nm ($1.816{\underline{1}}eV$)에서 exciton emission 스펙트럼이 가장 강하게 나타났으며, 또한 이중결정 X-선 요통곡선(DCRC)의 반폭치(FWHM)도 128 arcsec로 가장 작아 최적 성장 조건임을 알 수 있었다. Hall 효과는 van der Pauw 방법에 의해 측정되었으며, 온도에 의존하는 운반자 농노와 이동도는 293 K에서 각각 $9.41\times10^{16}/cm^{-3}$, $292cm^2/V{\cdot}s$였다. $ZnIn_2Se_4$/SI(Semi-Insulated) GaAs(100) 단결정 박막의 광흡수와 광전류 spectra를 293 K에서 10K까지 측정하였다. 광흡수 스펙트럼으로부터 band gap $E_g(T)$는 varshni공식에 따라 계산한 결과 $E_g(T)=1.8622\;eV-(5.23\times10^{-4}eV/K)T^2/(T+775.5K)$ 이었으며 광전류 스펙트럼으로부터 Hamilton matrix(Hopfield quasicubic mode)법으로 계산한 결과 crystal field splitting energy ${\Delta}cr$값이 182.7meV이며 spin-orbit energy ${\Delta} so$값은 42.6meV임을 확인하였다. 10 K일 때 광전류 봉우리들은 n= 1, 27일때 $A_{1}-$, $B_{1}-$와 $C_{27}-exciton$ 봉우리임을 알았다.

• 분석과학
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• 제28권6호
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• pp.453-459
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• 2015

Split-flow thin cell fractionation (SPLITT fractionation, SF)은 밀도와 입자 크기에 따라 입자성 물질이나 거대분자를 연속적으로 분리 및 분획하는 기술이다. SF 모드 중 full-feed depletion mode (FFD)는 오직 한 개의 주입 구를 가지고 있으며, outlet에만 flow stream splitter가 존재한다. SPLITT은 두 가지의 중요 인자가 있다. 하나는 시간에 따라 통과되는 시료의 양 (throughput, TP)과 또 다른 하나는 이론에 의해 예측된 크기를 가지는 입자들의 수 퍼센트로 정의하는 분획효율 (fractionation efficiency, FE)이다.. 기존 FFD 모드에서는 splitter가 outlet에 존재하여, 채널 규모를 확장시키는 데 제한이 있어 시료 처리량의 한계가 있다. 따라서 splitter를 제거하고 채널규모를 증가하여 시료 처리량을 대폭 증가시킬 수 있는 대규모 중력장 FFD-SF 채널을 사용하였다. 따라서 이 논문에서는 대용량 중력장 FFD-SF의 TP와 FE 최적화를 위하여 시료농도와 유속변화로 실험을 진행하였다. 이 실험에서는 두 개의 다른 입자 분포 (3~7 µm, 2~30 µm) 를 가지는 Polyurethane (PU) latex beads가 사용되었다. 시료의 농도는 0.2~0.8% (wt/vol)을 사용하였으며, 채널의 유속은 70~160 mL/min을 사용하였다. 분획된 입자는 광학 현미경으로 확인하여 직접 크기 관찰을 하였으며 시료 회수율 (recovery)은 수집된 입자를 0.1 µm 맴브레인 필터로 거른 후 무게측정으로 실험하였다. 본 연구를 통해 fraction-a의 분획효율 (FE)은 이론에 따라 정확히 맞춰준다면 언제든 좋은 수치를 얻을 수 있다는 것이 확인되었고, 시료의 입자크기가 커서 채널에 쌓일 경우, 시료 회수율을 높이기 위해서는 이동상을 더 흘려주는 방법을 사용하면 효과적인 것을 확인하였다. 또한 효율적인 TP로 실험을 진행하기 위해서는 최소한 0.4% 농도는 사용해야 효율적인 분획이 이뤄진다는 것을 확인하였다.

• 센서학회지
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• 제11권5호
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• pp.309-318
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• 2002

수평 전기로에서 $CdIn_2S_4$ 다결정을 합성하여 HWE(Hot Wall Epitaxy)방법으로 $CdIn_2S_4$ 단결정 박막을 반절연성 GaAs (100)기판에 성장시켰다. $CdIn_2S_4$ 단결정 박막의 성장 조건은 증발원의 온도 $630^{\circ}C$, 기판의 온도 $420^{\circ}C$였고 성장 속도는 $0.5\;{\mu}m/hr$였다. $CdIn_2S_4$ 단결정 박막의 결정성의 조사에서 10 K에서 광발광(photoluminescence) 스펙트럼이 463.9 nm (2.6726 eV)에서 exciton emission 스펙트럼이 가장 강하게 나타났으며, 또한 이중 결정 X-선 요동 곡선(DCRC)의 반폭치(FWHM)도 127 arcsec로 가장 작아 최적 성장 조건임을 알 수 있었다. Hall 효과는 van der Pauw 방법에 의해 측정되었으며, 온도에 의존하는 운반자 농도와 이동도는 293K에서 각각 $9.01{\times}10^{16}/cm^3$, $219\;cm^2/V{\cdot}s$였다. $CdIn_2S_4$/SI(Semi-Insulated) GaAs(100) 단결정 박막의 광흡수와 광전류 spectra를 293K에서 10K까지 측정하였다. 광흡수 스펙트럼으로부터 band gap $E_g(T)$는 Varshni 공식에 따라 계산한 결과 $2.7116eV-(7.74{\times}10^{-4}eV/K)T^2$/(T+434K)이었으며 광전류 스펙트럼으로부터 Hamilton matrix(Hopfield quasicubic mode)법으로 계산한 결과 crystal field splitting ${\Delta}cr$값이 0.1291 eV이며 spin-orbit ${\Delta}so$값은 0.0248 eV임을 확인하였다. 10K일 때 광전류 봉우리들은 n = 1일때 $A_1$-, $B_1$-와 $C_1$-exciton 봉우리임을 알았다.

• 한국결정성장학회지
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• 제11권4호
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• pp.138-147
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• 2001

수평 전기로에서 $ZnIn_{2}S_{4}$ 다결정을 합성하여 HWE(Hot Wall Epitaxy)방법으로 $ZnIn_{2}S_{4}$ 단결정 박막을 반절연성 GaAs(100) 기판 위에 성장시겼다. $ZnIn_{2}S_{4}$ 단결정 박막은 증발원의 온도를 $610^{\circ}C$, 기판의 온도를 $450^{\circ}C$로 성장시켰고 성장 속도는 0.5$\mu\textrm{m}$/hr로 확인되었다. $ZnIn_{2}S_{4}$ 단결정 박막의 결정성의 조사에서 $10^{\circ}$K에서 광발광 (photoluminescence) 스펙트럼이 433nm (2.8633 eV)에서 exciton emission 스펙트럼이 가장 강하게 나타났으며, 또한 이중결정 X-선 요동곡성 (DCRC)의 반폭치(FWHM)도 133 arcsec로 가장 작아 최적 성장 조건임을 알 수 있었다. Hall 효과는 van der Pauw 방법에 의해 측정되었으며, 온도에 의존하는 운반자 농도와 이동도는 $293^{\circ}$K에서 각각 $8.51{\times}10^{17}electron{\textrm}{cm}^{-3}$, 291$\textrm{cm}^2$/V-s 였다. $ZnIn_{2}S_{4}$ 단결정 박막의 광전류 단파장대 봉우리들로부터 $10^{\circ}$K에서 측정된 ${\Delta}$Cr(crystal field splitting)은 0.1678 eV, ${\Delta}$So (spin orbit coupling)는 0.0148eV였다. $10^{\circ}$K의 광발광 측정으로부터 고품질의 결정에서 볼 수 있는 free exciton 과 매우 강한 세기의 중성 주개 bound exciton 등의 피크가 관찰되었다. 이때 증성 주개 bound exciton 의 반치폭과 결합 에너지는 각각 9meV와 26meV였다. 또한 Haynes rule에 의해 구한 불순물의 활성화 에너지는 130meV였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제46권3호
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• pp.451-464
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• 2008

삼상 역 유동층은 유동하거나 부유하는 입자의 크기가 매우 작은 경우나 유동입자의 밀도가 액체보다 작은 담체나 접촉매체 또는 촉매전달물질인 경우에 생물반응기, 발효공정, 폐수처리공정, 흡착, 흡수공정 등에 매우 효과적으로 사용될 수 있어서 그 적용성은 날로 증대되고 있다. 그러나, 삼상 역 유동층에 대해서는 많은 연구가 진행되지 않아 왔으며 수력학적 특성에 대한 연구조차도 미흡한 실정이다. 삼상 역 유동층을 이용한 많은 종류의 반응기와 공정들의 운전과 설계 그리고 scale-up을 위해서는 삼상 역 유동층에서 수력학적 특성과 열전달과 물질전달과 같은 이동현상에 대한 정보는 필수적이라는 것은 자명한 사실이다. 따라서, 본 총설에서는 삼상 역 유동층에 대한 정보들을 공학적 측면에서 요약하고 재정리하여서 이 분야의 현장에서 필요한 지식들을 제안하고자 하였다. 본 논문은 수력학적 특성, 열전달 특성 그리고 물질전달 특성의 세 부분으로 이루어져있다. 즉, 수력학적 특성 부분에서는 운전변수가 상 체류량, 기포의 특성 그리고 유동입자의 분산에 미치는 영향을 검토하였으며, 열전달 특성 부분에서는 삼상 역 유동층에서의 운전변수가 열전달 계수에 미치는 영향을 고찰하였고, 열전달 모델에 대한 정리를 하였으며, 물질전달 특성 부분에서는 운전변수가 연속액상의 축방향 분산계수 및 액상 부피물질전달계수에 미치는 영향에 대해 고찰하였다. 또한, 각 절에서 유동입자의 최소유동화속도, 상 체류량, 기포특성, 유동입자의 요동빈도수 및 유동입자의 분산 등과 같은 수력학적 특성과 열전달 계수 그리고 연속액상의 축방향 확산계수와 물질전달계수 등을 예측할 수 있는 상관식들을 제안하였다. 본 총설의 마지막 절에서는 삼상 역 유동층의 공업적 응용을 위해 앞으로 더 연구해야하는 내용에 대해 제안을 하였다.