• 한국자기학회:학술대회 개요집
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• 한국자기학회 2011년도 임시총회 및 하계학술연구발표회
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• pp.7-8
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• 2011

Basically, the lattice mismatch between film and substrate can make those BiFeO3(BFO) films distorted with strain structure. BFO phase can be stabilized on LaAlO3(LAO) represents the example of a multiferroic with giant axial ratio. Its crystal structure is not strictly tetragonal, but tetragonal with a slight monoclinic distortion and related to the rotation of the oxygen octahedra. In this study, we show that phases with a tetragonal-like epitaxial BFO films can indeed be ferroelectric and also can be stabilized via epitaxial growth onto LAO. Recent reports on epitaxial BFO films show that the crystal structure changes from nearly rhombohedral ("R-like") to nearly tetragonal("T-like") at strains exceeding approximately -4.5%, with the "T-like" structure being characterized by a highly enhanced c/a ratio. While both the "R-like" and the "T-like" phases are monoclinic, our detailed x-ray diffraction results reveal asymmetry change from MA and MC type, respectively. By applying additional strain or by modifying the unit cell volume of the film by substituting Ba for Bi, the monoclinic distortion in the "T-like" MC phase is reduced, i.e. the system approaches a true tetragonal symmetry. There are two different M-H loops for $Bi_{1-x}Ba_xFeO_{3-{\delta}}$(BBFO) and BFO films on SrTiO3(STO) & LAO substrates. Along with the ferroelectric characterization, these magnetic data indicate that the BFO phase stabilized on LAO represents the first example of a multiferroic with giant axial ratio. However, there is a significant difference between this phase and other predicted ferroelectrics with a giant axial ratio: its crystal structure is not strictly tetragonal, but tetragonal with a slight monoclinic distortion. Therefore, in going from bulk to highly-strained films, a phase sequence of rhombohedral(R)-to-monoclinic ["R-like" MA-to-monoclinic, "T-like" MC-to-tetragonal (T)] is observed. This sequence is otherwise seen only near morphotropic phase boundaries in lead-based solid-solution perovskites (i.e. near a compositionally induced phase instability), where it can be controlled by electric field, temperature, or composition. Our results show that this evolution can occur in a lead-free, stoichiometric material and can be induced by stress alone. Those major results are summarized as follows ; 1) Ba-doping increases the unit cell volume, 2) BBFO on LAO can be fully strained up to x=0.08 as a strain limit (Fig. 1), 3) P(E) & M(H) properties can be tuned by the variation of composition, strain, and film thickness.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제47권4호
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• pp.418-423
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• 2009

유기발광다이오드(OLED)에서 정공 주입층(hole injection layer, HIL)으로 사용되는 poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrene sulfonate)(PEDOT:PSS)에 관능성기가 치환된 MWCNT(multi-wall carbon nanotube)를 도입하여 PEDOT:PSS-MWCNT 나노 복합재 박막을 제조하였다. PEDOT:PSS-MWCNT 박막 층은 ITO 유리 위에 스핀 코팅되어 제조하였으며 FT-IR과 UV-Vis 및 SEM을 이용하여 박막의 투과도 및 개질된 MWCNT 함량에 따른 박막의 모폴로지 특성을 관찰하였다. 또한, ITO/PEDOT:PSS-MWCNT/NPD/$Alq_3$/Al 다층 소자를 제조하여 J-V 및 L-V 특성을 고찰하였다. 산 처리에 의해 관능성기가 도입된 MWCNT는 PEDOT:PSS 용액 내에서 분산성이 확인되었으며, 제조된 박막은 우수한 투과도 특성을 보였다. 다층 소자 특성에서 PEDOT:PSS 층에 개질된 MWCNT 도입으로 MWCNT의 함량이 증가함에 따라 다층 소자의 전류 밀도가 증가됨을 확인하였고, 반면에 소자의 휘도는 급격히 감소하는 특성을 보였다. 이것은 MWCNT에 의하여 전하 이동은 수월하게 하였으나 MWCNT가 가지는 정공을 가두는 성질에 의해 정공 이동도가 저하되었기 때문인 것으로 판단된다.

• Composites Research
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• 제29권4호
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• pp.194-202
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• 2016

이차원 구조의 탄소 결합체인 그래핀은 뛰어난 물리적, 화학적 특성으로 인해 미래 전자 소자의 소재로 크게 각광을 받고 있는 물질이다. 따라서, 소자에서 사용된 기판이 그래핀의 물리적 특성에 끼치는 영향에 대한 이해는 그래핀의 응용에 있어서 필수적이며, 그에 대한 연구를 수행하였다. 니켈 (111)과 (100) 결정면에서 각각 성장한 그래핀과 니켈 기판의 상호작용에 대한 연구를 수행함과 동시에, 산화규소 기판으로 전사한 후, 기판과 그래핀과의 상호작용을 라만 분광법을 이용하여 연구하였다. 니켈 기판에서 성장한 그래핀은 기판의 면 방향과 상관없이 기판으로부터 전하의 이동에 따른 도핑효과는 발견되지 않았으며, 산화규소 기판 또한 도핑효과는 없었다. 니켈 기판과 그래핀 사이의 결합력이 그래핀과 산화규소 기판과의 결합력합보다 더 큰 것으로 분석이 되었으며, 니켈에서 성장한 그래핀은 기판의 영향을 받아 수축되어 있었고, 니켈 (100) 면에서는 그래핀이 엇맞음 성장하였음을 확인하였다. 마지막으로, 니켈 (111), (100) 면에서 성장한 그래핀을 산화 규소 기판으로 전사하면 서로 다른 파수 값에서 2D band의 픽이 관측되었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제27권6호
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• pp.309-312
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• 2017

세리아 분말은 Ce 이온의 산화, 환원 반응을 통한 산소저장능력(OSC)이 뛰어나 배기가스를 정화하는 자동차의 삼원촉매에 대표적인 재료로 사용된다. 그러나 일반적으로 세리아는 고온에서 열적 안정성이 떨어지기 때문에 금속이온을 도핑시켜 열적 안정성을 향상시켜 사용한다. 따라서 본 연구에서는 Zr 이온을 세리아 분말에 도핑시켰고, 도핑으로 인해 입자크기가 감소하면서 비 표면적 증가로 인해 그 특성은 더욱 향상되었다. 그리고 본 연구에서는 세리아 및 Zr 이온이 도핑된 세리아를 나노 크기로 합성하기 위해 수열반응법을 이용하여 합성하였다. 수열합성 조건은 pH = 11, 반응온도는 $200^{\circ}C$에서 6시간 동안 합성하였다. 수열합성법을 이용하여 합성된 세리아 및 Zr 도핑 $CeO_2$ 나노 분말의 평균 입자 크기는 약 20 nm 이하였다. 합성된 세리아 나노분말의 비표면적은 $52.03m^2/g$, Zr 이온이 도핑된 $CeO_2$ 분말의 비 표면적 $132.27m^2/g$이었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권4호
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• pp.596-601
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• 2020

SiC는 큰 밴드 갭 에너지를 갖고, 불순물 도핑에 의해 p형 및 n형 전도의 제어가 용이해서 고온용 전자부품소재로 활용이 가능한 재료이다. 따라서 국내 부존 규조토의 고부가가치 활용을 위해 정제 규조토로부터 합성한 β-SiC 분말의 열전물성에 대해 조사하였다. 정제한 규조토 중의 SiO₂ 성분을 카본블랙으로 환원 탄화 반응시켜 β-SiC 분말을 합성하고, 잔존하는 불순물(Fe, Ca 등)을 제거하기 위해서 산처리 공정을 행하였다. 분말의 성형체를 질소 분위기 2000℃에서 1~5시간 소결시켜 n형 SiC 반도체를 제작하였다. 소결시간이 길어짐에 따라 캐리어 농도의 증가 및 입자간의 연결성 향상에 의해 도전율이 향상되었다. 합성 및 산처리한 β-SiC 분말에 내재하는 억셉터형 불순물(Al 등)로 인한 캐리어 보상효과가 도전율 향상에 저해하는 요인으로 나타났다. 소결시간이 증가함에 따라 입자 및 결정 성장과 함께 적층 결함 밀도의 감소에 의해 Seebeck 계수의 절대값이 증가하였다. 본 연구에서의 열전 변환 효율을 반영하는 power factor는 상용 고순도 β-SiC 분말로 제작한 다공질 SiC 반도체에 비해 다소 작게 나타났지만, 산처리 공정을 정밀하게 제어하면 열전물성은 보다 향상될 것으로 판단된다.

• 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.

• 청정기술
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• 제18권2호
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• pp.177-182
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• 2012

Tri-block copolymer를 유연 템플레이트로 사용한 수열합성법에 의해 메조다공성 아나타제상 $TiO_2$ 나노입자를 합성하였다. 합성된 $TiO_2$ 재료는 $230m^2/g$의 매우 큰 표면적을 가졌으며 6.8 nm의 기공크기와 0.404 mL/g의 기공부피를 보였다. 리튬이 온전지 음극재로서의 가능성을 확인하기 위해 코인셀 테스트를 실시하였는데 0.1 C에서 240 mAh/g의 방전 용량을 얻었으며 이는 LTO ($Li_4Ti_5O_{12}$)의 이론 방전 용량인 175 mAh/g 보다 훨씬 큰 값이었다. 비록 C-rate가 증가함에 따라 용량이 감소하는 모습을 보였으나 메조다공성 $TiO_2$ 재료는 리튬 이온이 침투할 수 있는 큰 표면적을 제공할 수 있다는 면에서 여전히 리튬 이온전지의 음극재로서 가능성이 있다. 추가적으로 질소를 도핑하여 $TiO_2$ framework 내의 전자 이동을 향상시킴으로써 C-rate 증가에 따른 용량 감소를 일부 제어할 수 있음을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.153-153
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• 2010

p-i-n 형 비정질 실리콘 박막 태양전지에서 p층은 창물질(window material)로서 전기 전도도가 크고, 빛 흡수가 적어야한다. p층의 두께가 얇으면 p층 전체가 depletion layer가 되고 충분한 diffusion potential을 얻을 수 없어 open-circuit voltage ($V_{oc}$)가 작아진다. 반대로 p층 두께가 두꺼워지면 빛 흡수가 증가하고, 표면 재결합이 문제가 되어 변환효율이 감소한다. 밴드갭이 큰 물질로 창층을 제작하게 되면 보다 짧은 파장의 입사광이 직접 i층을 비추므로 Short-circuit current ($I_{sc}$) 와 fill factor를 증가시킬 수 있다. 하여 본 연구에서는 기존의 창층으로 사용되는 Boron을 doping한 p-type a-Si:H 대신에 $N_2O$를 첨가한 p-type a-$SiO_x$:H의 $N_2O$ flow rate에 따른 밴드갭의 변화에 관한 연구를 수행하였다. p-type a-$SiO_x$:H Layer는 $SiH_4$, $H_2$, $N_2O$, $B_2H_6$ 가스를 혼합하여 증착하게 되는데 $SiH_4$, 가스와 $H_2$ 가스의 혼합비는 1:20, $B_2H_6$ 농도는 0.5%로 고정 하였으며 $N_2O$의 flow rate을 가변하며 증착하였다. $N_2O$의 가변조건은 5에서 50sccm으로 가변하여 증착하며 일반적으로 사용되는 RF-PECVD (13.56MHz)를 이용하였고 증착 온도는 175도, 전극간의 거리는 40mm, 파워와 압력은 30W, 700mTorr로 고정하여 진행하였다. 전기적 특성을 알아보기 위해 eagle 2000 Glass를 사용하였고 구조적 특성은 p-type wafer를 사용하여 각각 대략 200nm의 두께로 증착하였다. 증착 두께는 Ellipsometry를 이용하였으며 전기 전도도는 Agilent사의 4156c를 구조적특성은 FT-IR을 사용하여 측정하였다. Conductivity(${\sigma}_d$)는 $N_2O$가 증가함에 따라 $8.73\;{\times}\;10^{-6}$에서 $5.06\;{\times}\;10^{-7}$으로 감소하였고 optical bandgap ($E_{opt}$)은 1.71eV에서 2.0eV로 증가함을 알 수 있었다. 또한 reflective index(n)의 경우는 4.32에서 3.52로 감소함을 나타내었다. 기존의 p-type a-Si:H에 비해 상당한 $E_{opt}$을 가지므로 빛 흡수에 의한 손실을 줄임으로서 $V_oc$를 향상 시킬 수 있으며 동시에 짧은 파장에서의 입사광이 직접 i층을 비추므로 $I_{sc}$와 FF를 향상 시킬 수 있으리라 예상된다. 다소 낮은 전도도만 개선한다면 고효율의 박막 태양전지를 제작 할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.59-59
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• 2010

Graphene is a 2-D sheet of $sp^2$-bonded carbon arranged in a honeycomb lattice. This material has attracted major interest, and there are many ongoing efforts in developing graphene devices because of its high charge mobility and crystal quality. Therefore clear understanding of the substrate effect and mechanism of synthesis of graphene is important for potential applications and device fabrication of graphene. In a published paper in J. Phys. Chem. C (2008), the effect of substrate on the atomic/electronic structures of graphene is negligible for graphene made by mechanical cleavage. However, nobody shows the interaction between Ni substrate and graphene. Therefore, we have studied this interaction. In order to studying these effect between graphene and Ni substrate, We have observed graphene synthesized on Ni substrate and graphene transferred on $SiO_2$/Si substrate through Raman spectroscopy. Because Raman spectroscopy has historically been used to probe structural and electronic characteristics of graphite materials, providing useful information on the defects (D-band), in-plane vibration of sp2 carbon atoms (G-band), as well as the stacking orders (2D-band), we selected this as analysis tool. In our study, we could not observe the doping effect between graphene and Ni substrate or between graphene and $SiO_2$/Si substrate because the shift of G band in Raman spectrum was not occurred by charge transfer. We could noticed that the bonding force between graphene and Ni substrate is more strong than Van de Waals force which is the interaction between graphene and $SiO_2$/Si. Furthermore, the synthesized graphene on Ni substrate was in compressive strain. This phenomenon was observed by 2D band blue-shift in Raman spectrum. And, we consider that the graphene is incommensurate growth with Ni polycrystalline substrate.

• 한국자기학회지
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• 제18권4호
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• pp.136-141
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• 2008

Ru-Co가 복합 치환된 M-type Ba-ferrite($BaFe_{12-2x}Ru_xCo_xO_{19}$)의 치환량 x의 변화에 따른 자기적 특성과 전파흡수 특성에 관해 조사하였다. 기존의 Ti-Co를 치환시킨 경우보다 적은 양의 치환(x=0.3)으로 면내 자기이방성을 보이는 낮은 보자력($H_c$)과 높은 포화자화($M_s$) 값을 얻을 수 있었다. 따라서 Ru-Co 치환량 조절에 의해 GHz 대역에서 자연공명주파수의 조절이 가능하였다. 소결체 및 복합체에서 흡수 주파수 대역은 보자력이 증가할수록 고주파 대역으로 이동한다. 복합체에서 페라이트 혼합량이 증가함에 따라 복소투자율과 복소유전율의 값이 증가하기 때문에 정합주파수는 저주파 대역으로 이동한다. 이러한 특성들을 이용하여 순수한 M-형 육방정 페라이트에 Ru-Co의 치환량, 복합체에서 페라이트 분말의 혼합량, 그리고 흡수체의 두께의 제어를 통하여 GHz 주파수 대역에서 양호한 전자파 흡수체, 노이즈 감쇠재의 제조가 가능함을 제시할 수 있다.