• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.52-52
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• 2018

Only approximately 30% of fossil fuel energy is used; therefore, it is desirable to utilize the huge amounts of waste energy. Thermoelectric (TE) materials that convert heat into electrical power are a promising energy technology. The TE materials can be formed either as thin films or as bulk semiconductors. Generally, thin-film TE materials have low energy conversion rates due to their thinness compared to that in bulk. However, an advantage of a thin-film TE material is that the efficiency can be smartly engineered by controlling the nanostructure and composition. Especially nanostructured TE thin films are useful for mitigating heating problems in highly integrated microelectronic devices by accurately controlling the temperature. Hence, there is a rising interest in thin-film TE devices. These devices have been extensively investigated. It is demonstrated that transparent amorphous oxide semiconductors (TAOS) can be excellent thermoelectric (TE) materials, since their thermal conductivity (${\kappa}$) through a randomly disordered structure is quite low, while their electrical conductivity and carrier mobility (${\mu}$) are high, compared to crystalline semiconductors through the first-principles calculations and the various measurements for the amorphous In-Zn-O (a-IZO) thin film. The calculated phonon dispersion in a-IZO shows non-linear phonon instability, which can prevent the transport of phonon. The a-IZO was measured to have poor ${\kappa}$ and high electrical conductivity compared to crystalline $In_2O_3:Sn$ (c-ITO). These properties show that the TAOS can be an excellent thin-film transparent TE material. It is suggested that the TAOS can be employed to mitigate the heating problem in the transparent display devices.

• 한국자기학회지
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• 제22권5호
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• pp.157-161
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• 2012

각기 암염구조를 가지는 sp 반쪽금속인 NaN과 CaN가 계면상태를 이룰 때의 반쪽금속성 및 자성을 연구하기 위해 단순계면계와 혼합계면계 두 계를 고려하여, FLAPW(full-potential linearized augmented plane wave) 방법을 이용하여 그 전자구조를 계산하였다. 계산된 원자별 자기모멘트를 보면, 단순계면계에서는 Na 쪽 계면 N 원자의 자기모멘트는 안쪽 N 원자에 비해 다소 감소하였고, Ca 쪽 계면 N원자의 경우는 다소 증가하였다. 혼합계면계에서는 계면 N 원자들의 자기모멘트는 대략 덩치 CaN과 NaN에서 N 원자의 자기모멘트 값의 평균치를 가졌으나, 아래 위층 모두에서 Na와 연결된 계면 N 원자의 자기모멘트가 가장 컸고, 아래 위층 모두에서 Ca 원자와 연결된 계면 N 원자의 자기모멘트가 가장 작았다. 이와 같은 상황은 각각의 N 원자가 이웃한 Ca나 Na 원자와 결합하면서 결합에 참여하지 않은 p 전자수가 자기모멘트의 크기를 결정한다는 사실과 부합한다. 또한 계산된 원자별 상태밀도를 통해 이들의 계면상태를 논의하였다.

• 한국재료학회지
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• 제17권5호
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• pp.250-255
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• 2007

The alloying effects on the electronic structures of Zinc are investigated using the relativistic $DV-X{\alpha}molecular$ orbital method in order to obtain useful information for alloy design. A new parameter which is the d obital energy level(Md) and the bonder order(Bo) of alloying elements in Zinc was introduced and used for prediction of the mechanical properties. The Md correlated with the atomic radius and the electronegativity of elements. The Bo is a measure of the strength of the covalent bond between M and X atoms. First-principles calculations of electronic structures were performed with a series of models composed of a MZn18 cluster and the electronic states were calculated by the discrete variational- $X{\alpha}method$ by using the program code SCAT. The central Zinc atom(M) in the cluster was replaced by various alloying elements. In this study energy level structures of pure Zinc and alloyed Zinc were calculated. From calculated results of energy level structures in MZn18 cluster, We found Md and Bo values for various elements of Zn. In this work, Md and Bo values correlated to the tensile strength for the Zn. These results will give some guide to design of zinc based alloys for high temperature applications and it is possible the excellent alloys design.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제41권6호
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• pp.25-31
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• 2004

본 논문에서는 나노 스케일 확산 공정 모사를 위한 방법으로 동력학적 몬테칼로(kinetic Monte Carlo)를 소개하고자 한다. 먼저 동력학적 몬테칼로의 이론과 배경을 살펴보고 실제적인 이해를 돕기 위하여 실리콘 기판에 이온(전자) 주입 후 열처리과정에서 일어나는 점결함의 확산을 동력학적 몬테칼로를 이용하여 모사하는 간단한 예를 보여주고 있다. 동력학적 몬테칼로는 몬테칼로의 일종이지만 기존의 몬테칼로에서 구현하지 못하였던 물리적인 시간을 포아송 확률 과정을 통하여 구현하였다. 동력학적 몬테칼로 확산 공정 모사에서는 연속 확산 미분 방정식의 해를 구하는 기존의 유한 요소 수치 해석적 방법과 달리원자 상호간 혹은 원자와 결함 또는 결함들 간의 화학적 반응과 입자들의 확산 과정을 포아송 확률 과정에 따라 일어나는 화학적 반응, 입자들의 확산 사건의 연속으로 본다. 사건마다 고유의 사건 발생 확률을 갖고 이 사건 발생 확률에 따라 일어나는 확률적 사건의 연속적 발생으로 실제의 반도체 확산 공정을 시간에 따라 직접적으로 모사할 수 있다. 입자들 간의 화학적 반응 사건 확률과 입자들의 확산 공정에 필요한 확률적 인자들은 분자 동역학, 양자 역학적 계산, 흑은 실험으로 얻어진다.

• 자원리싸이클링
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• 제31권1호
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• pp.46-55
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• 2022

최근 희유금속 자원 회수에서 초경합금 스크랩 재활용의 중요성이 증가하고 있다. 그러나 IV, V족 전이금속 질화물로 코팅된 초경합금 스크랩에서 고순도 분말 회수에서 어려움을 겪고 있다. 제1원리 계산을 사용하여 IV 및 V족 전이금속 질화물(TiN, VN, ZrN, NbN, HfN 및 TaN)의 구조, 탄성 및 기계적 특성을 조사하였다. IV족 전이금속 질화물은 V족 전이금속 질화물보다 높은 공유결합 특성을 보였다. 따라서 IV족 전이금속 질화물은 V족 전이금속 질화물보다 취성 거동을 보였다. 대조적으로 V족 전이금속 질화물은 최외각전자 농도에 영향받는 금속결합의 특성 때문에 IV족 전이금속 질화물보다 전단응력에 대한 약한 저항성과 연성 거동을 보였다. Crystal orbital Hamilton population 분석 결과는 모든 전이금속 질화물의 전단 저항 경향성이 일치함을 보여주었다.

• 한국자기학회지
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• 제21권2호
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• pp.43-47
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• 2011

Fe-Al 계의 전이금속 화합물은 구조적 안정성과 자성에 대한 이견이 많은 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 B2, $L1_2$, 및 $D0_3$ 구조를 갖는 Fe-Al 계 화합물의 자성과 원자구조의 상관관계를 논의하기 위해 전전자 총퍼텐셜선형보강평면파(all-electron fullpotential linearized augmented plane wave; FLAPW) 방법을 이용하여 일반기울기 근사(generalized gradient approximation; GGA) 하에서 계산하였다. 고려한 모든 구조에서 강자성이 비자성에 비해 안정한 것으로 계산되었다. Fe 원자의 계산된 스핀 자기모멘트는 B2, $L1_2$ 구조에서 각각 0.771 ${\mu}_B$, 2.373 ${\mu}_B$의 값을 얻었고, $D0_3$ 구조의 Fe(I) 및 Fe(II) 원자들은 각각 2.409 ${\mu}_B$, 1.911 ${\mu}_B$로 계산 되었다. $Fe_3Al$의 같은 조성을 갖는 $L1_2$와 $D0_3$ 구조간의 안정성을 조사하기 위하여 형성 엔탈피 계산을 통해 강자성 상태에서 16 meV/atom의 에너지 차이로 $D0_3$ 구조가 $L1_2$ 구조보다 더 안정함을 확인하였다. 이 결과는 실험연구와 잘 일치하며, 원자구조와 전자구조의 분석을 통해 구조적 안정성과 자성에 대해 이해하였다.

• 정보교육학회논문지
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• 제25권5호
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• pp.791-801
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• 2021

본 논문은 예비교사와 현직교사를 위한 인공지능 소양 교육으로 적용할 수 있는 교육 사례를 연구하였다. 이를 위해, 이미지를 인식하는 인공신경망의 동작 원리를 교육하는 사례를 제안하였다. 본 교육 사례는 인공신경망 동작 및 구현의 기초 원리 교육에 초점을 맞추어, 인공신경망 구현에 필요한 매개변수 최적화 해들을 스프레드시트로 찾는 방법을 적용하였다. 본 논문에서는 지도학습 방식의 인공신경망에 초점을 맞추었다. 첫 번째로, 인공신경망 원리 교육 사례로서 2종 이미지를 인식하는 인공신경망 교육 사례를 제안하였다. 두번째로 인공신경망 확장 교육 사례로서 3종 이미지를 인식하는 인공신경망 교육 사례를 제안하였다. 마지막으로 인공신경망 교육 사례를 분석한 결과와 교육 만족도 분석 결과를 제시하였다. 제안한 교육 사례를 통해, 인공신경망 동작 원리, 학습 데이터 작성 방법, 학습 데이터양에 따라 실행되는 매개변수 계산 회수 그리고 매개변수 최적화에 대해 학습할 수 있다. 예비교사와 현직교사에 대한 교육 만족도 조사 결과는 각 조사 항목에 대해 모두 70%이상 긍정적인 응답 결과를 나타내어, 높은 수업 적용 적합성을 나타내었다.

• 한국재료학회지
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• 제31권12호
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• pp.682-689
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• 2021

NbC, HfC, TaC, and their solid solution ceramics have been identified as the best materials for ultrahigh-temperature ceramics. However, their structural stability and elastic properties are mostly unclear. Thus, we investigated structure and elastic properties of (Nb_1-xTa_x)C and (Nb_1-xHf_x)C solid solutions via ab initio calculations. Our calculated results show that the stability of (Nb_1-xTa_x)C and (Nb_1-xHf_x)C increases with the increase of Hf and Ta content, and (Nb_1-xHf_x)C is more stable than (Nb_1-xTa_x)C at the same content of Hf and Ta. The lattice constants decrease with increasing of Hf and Ta content. (Nb_1-xTa_x)C and (Nb_1-xHf_x)C carbides are mechanically stable and brittle. Bulk modulus of (Nb_1-xTa_x)C increases with increasing Ta content. In contrast, bulk modulus of (Nb_1-xHf_x)C decreases with increasing Hf content. Hardness of solid solutions shows the highest values at the (Nb_0.25Ta_0.75)C and (Nb_0.75Hf_0.25)C. In particular, (Nb_0.75Hf_0.25)C shows the highest hardness for the current system. The results indicate that the overall mechanical properties of (Nb_1-xHf_x)C solid solutions are superior to those of (Nb_1-xTa_x)C solid solutions. Therefore, controlling the Hf and Ta element and content of the (Nb_1-xTa_x)C and (Nb_1-xHf_x)C Solid solution is crucial for optimizing the material properties.

• 한국자기학회지
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• 제27권2호
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• pp.41-48
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• 2017

$CrPt_3$ 합금은 큰 Kerr 효과를 보여 주는 강한 자기결정 이방성을 가지고 있고 흥미롭게도 훈트 제3법칙을 따르지 않는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 $CrPt_3$ 합금 박막의 두께의 따른 자성과 자기결정 이방성의 변화를 제일원리계산 방법을 이용하여 연구하였다. 기준 자료로 활용하기 위해 덩치 $CrPt_3$의 다양한 자성 상태, 즉 강자성(FM), A-, C-, G-type 반강자성(A-, C-, G-AF)에 대한 계산을 우선 수행하였는데 덩치 $CrPt_3$은 FM 상태가 안정하였고 이는 실험과 일치하였다. A-, C-, G-AF 상태가 FM 상태일 때 보다 총에너지가 각각 0.517, 0.591, 0.183 eV 만큼 높았고 Cr의 자기모멘트는 FM, A-, C-, G-AF 일 때 각각 2.782, 2.805, 2.794, $2.869_{{\mu}_B}$으로 확인되었다. $CrPt_3$(001) 박막의 표면은 CrPt 표면과 Pt 표면으로 두 종류의 원소 구성을 가질 수 있다. 각각의 표면에 대해 3층에서 9층까지 두께를 변화시켜 가면서 계산을 수행하였다. CrPt 표면의 3층 박막은 덩치와는 다르게 C-AF 상태가 FM 상태에 비해 8 meV 안정하였고 그 보다 두꺼운 5층, 7층, 9층 박막은 덩치처럼 FM 상태가 안정하였다. Pt 표면의 3층 박막은 C-AF 상태가 FM 상태에 비해 37 meV, 5층 박막은 G-AF이 FM 상태에 비해 54 meV 만큼 안정하였고 그 보다 두꺼운 7, 9층 박막은 덩치와 같이 FM 상태가 더 안정하였다.