• Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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• v.12 no.1
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• pp.97-103
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• 2013

A new precision positioning mechanism for stage was been developed by Displacement Magnification Device(DMD) in this paper. The DMD was composed of the beam and multilayer piezoelectric actuators. The theoretical and experimental analysis of DMD to enlarge displacement more then 50times were discussed. And the 2-axis stage by using displacement amplification apparatus was added in the new DMD, and it was able to do it through finite element analysis and experiment. As the results, the magnification of DMD can be obtained about $100{mu}m$ displacement to the 10V input voltage($1.5{mu}m$). And the about 50nm of linearity error in the $30{mu}m$ measurement range and 20times of the amplification in displacement can be measured. In addition, the experimental results are confirmed the possibility of millimeter displacement characteristics and correspond to finite element analysis results.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.220.1-220.1
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• 2014

본 연구에서는 PECVD 공법 중에 이온화 에너지가 높은 선형이온빔 소스를 이용하여 고온에서 전도성 카본박막을 코팅하였다. 카본 박막 코팅을 위한 Precursor는 $C_2H_2$ gas를 이용하였으며, 온도에 따른 카본 박막의 전기적 특성 및 두께에 따른 카본 박막 성장 구조를 분석하였다. 카본 박막의 전기적 특성은 Interfacial contact resistance (ICR) 방법으로 측정하였으며, 접촉 저항 측정을 위한 모재는 SUS316L stainless steel을 사용하였고 카본 박막 성장 구조 분석을 위해서는 폴리싱된 Si-wafer를 사용하였다. 선형이온빔 소스를 이용하여 상온에서 증착한 카본 코팅의 접촉저항 값은 50 nm 코팅 두께에서 $660m{\Omega}cm^2@10kgf/cm^2$으로 비정질상의 특성을 나타냈으며, 고온에서는 $14.8m{\Omega}cm^2@10kgf/cm^2$으로 온도가 증가함에 따라 비정질상의 카본 박막이 전도성을 가지는 카본박막으로의 성장을 확인할 수 있었다. 또한 전도성 카본 박막의 성장 구조 분석은 FE-SEM 및 Raman spectrum 분석을 통해 확인하였으며, 그 결과 코팅 두께가 증가할수록 카본 입자들은 수nm에서 약 150 nm의 카본 cluster를 형성하며 성장하였다. 이때 전도성 카본 박막의 두께에 따른 접촉저항의 값은 고온 조건에서 카본 박막의 두께가 약 100 nm일 때, $12.1m{\Omega}cm^2@10kgf/cm^2$의 가장 낮은 값을 가졌다. 위의 결과를 경제성이 아주 우수한 대면적 전도성 나노 카본 박막의 상용화 가능성이 높아질 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2010.05a
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• pp.30.1-30.1
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• 2010

Hydrogen silsesquioxane (HSQ)는 spin-on glass (SOG)의 일종으로 spin-coating이 가능하며 $400^{\circ}C$ 이상의 고온에서의 어닐링을 통해 silica로 변환되는 물질이다. 이 물질은 가시광선 영역에서 95% 이상의 높은 투과도를 나타내며 산화물로의 변환 공정이 간단하며 표면 개질이 용이하기 때문에 나노 바이오, 반도체, 광전자 소자 등의 다양한 분야로의 적용이 기대되는 물질이다. 최근 나노 기술의 발전에 따라 다양한 나노 구조물을 이용하여 소자들의 효율을 향상시키는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 따라서 HSQ를 이용하는 소자의 효율을 높이기 위해서는 쉽고 간단하면서 생산성이 높은 HSQ 나노 구조물 제작 기술에 대한 연구가 필요하다. 현재 개발된 대면적 HSQ 나노 구조물 제작 기술로는 e-beam lithography, x-ray lithography, room temperature nanoimprint lithography 등이 있다. 하지만 이와 같은 나노 패터닝 기술들은 생산성이 낮거나 공정이 복잡한 단점이 있다. 본 연구에서는 poly(dimethylsiloxane) (PDMS) mold를 이용한 직접 printing 기술을 통해 HSQ 나노 구조물을 제작하는 기술을 개발하였다. 이 기술은 대면적에 간단한 기술로 HSQ 나노 패턴을 제작할 수 있으며 master mold의 패턴이 그대로 HSQ layer로 전사되기 때문에 제작이 까다로운 아날로그 패턴도 손쉽게 제작할 수 있는 장점을 가지고 있다. 따라서 이와 같은 HSQ 직접 printing 기술을 이용하여 HSQ 아날로그 나노 패턴을 제작하고 이의 응용기술에 대한 연구를 진행하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.484-485
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• 2011

반사방지(Anti-Reflection, AR) 특성은 태양전지, LED, 광검출기 등의 광전소자와 디스플레이의 효율과 투과도를 향상시키기 위해 적용되고 있다. 또한 최근에 네비게이션, 스마트폰의 보급 증가로 인해 소형 디스플레이에 지문방지와 동시에 반사방지 기능을 갖는 필름이 사용되고 있다. 현재 적용되고 있는 반사방지 필름은 다층박막 코팅으로 형성된 필름[1]으로 생산단가와 박막의 내구성 및 신뢰성에 문제점을 가지고 있다. 이런 문제점을 해결하기 위해 나노구조로 제작 되는 반사방지 필름에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다[2]. 나노구조로 형성된 반사방지 구조는 moth-eye 구조라고 하며, 기본 원리는 원뿔 형태를 형성된 나노 구조를 통해 공기와 나노구조 사이의 유효 굴절률을 서서히 변화시켜 반사를 줄이는 것이다. 그러므로 moth-eye 나노구조는 파장 이하의 pitch와 파장 크기의 높이를 갖도록 구조가 제작되어야 한다[3]. Photo-lithography[4], e-beam lithography[5], interference lithography[6], dip-pen nanolithography[7], hybrid nano-patterning lithography[8] 등 여러 가지 방법으로 나노 구조를 제작하고 있으나, 네비게이션이나 스마트폰 등에 적용될 수 있는 대면적으로 제작하기 위해서는 roll-to-roll printing과 같은 대면적 공정을 이용하여 제작하는 것이 필요하다. 본 논문에서는 원통형 알루미늄 rod에 양극산화를 통해 다공성 AAO(anode aluminium oxide) template를 제작하고, roll-to-roll printing 기술을 사용하여 moth-eye 나노구조를 갖는 반사방지 필름을 제작하는 것에 대해 기술하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.397-397
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• 2011

최근 태양전지 연구가 활발히 진행되는 가운데 저가 고효율 태양전지로 제안되는 제3세대 태양전지로 Quantum Dots (QD: 양자점) 태양전지에 대한 연구가 많은 연구자들에 의해 관심이 모아지고 있다. 현재까지 보고된 최고효율은 NSWU의 13%의 효율을 보고하고 있으며, 국내에서도 다양한 분야에서 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 기존의 PECVD에서 문제시 되고 있는 플라즈마에 의한 박막손상과 고온 증착온도 등의 단점을 보완한 증착 기술로 중성입자빔 (Hyper-thermal neutral beam ; HNB)을 이용한 저온 증착방법에 대한 연구를 진행하였다. 유리기판과 p-type Si 기판 그리고 SiNx 박막 위에 Ar, He, H2, 그리고 SiH4 가스를 소스 가스로 활용하여 ECR-microwave 플라즈마에서 생성된 중서입자빔을 이용한 Si 양자점을 형성하였고, Si 양자점 형성 특성과 크기제어 방법에 대한 연구를 진행하였다. 또한 TEM, FTIR, Raman, Photo Luminescence 등의 분석 방법을 이용하여 결정성 및 성분 등을 분석하여 HNB의 특성 및 효과를 규명하였다.

• Laser Solutions
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• v.12 no.1
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• pp.7-13
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• 2009

Engineering ceramics as sapphire are widely used in industry owing to their superior mechanical and corrosion properties. However, micromachining of sapphire is a considerable challenge due to its transparency. Recently, direct ablation of sapphire has been demonstrated with a visible laser pulse at sufficiently high laser intensity. In this work, the theoretical model for pulsed laser ablation of sapphire is suggested and numerical analysis is carried out using the model. Sapphire ablation begins with plasma generation by the laser interaction with surface defects, impurities and contaminations in the initial stage of machining. Subsequent absorption of the visible laser beam can be explained by three mechanisms: metalization of sapphire surface due to the EUV radiation from the hot plasma, increments of surface roughness and temperature-dependent absorption coefficient. Comparison of the computation results with experimental observation indicates that the proposed model of sapphire is reasonable.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.89-89
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• 2018

스마트 폰이나 내비게이션, 태블릿 PC, TV 등 디스플레이 소자가 휴대 가능해지고 고급화되면서 빛 반사로 인한 눈부심, 시인성 저하 등에 대한 문제가 제기되고 있다. 디스플레이의 반사방지를 위해 방현성(anti-glare) 및 반사방지(anti-reflection) 특성의 코팅이나 기능성 필름에 대한 연구 개발이 이루어지고 있다. 특히 반사방지 기능 부여를 위해 나방눈(moth-eye) 구조를 모방하여 표면 나노 구조 형상화에 대한 연구가 활발히 진행되고 있지만, 나노 임프린팅 및 리소그라피 공정을 통한 패턴 공정은 마스크나 몰드를 필요하고 대면적 제작에 어려움이 있다. 본 연구에서는 폭 300 mm급 롤투롤 이온빔 표면처리를 통해 나노 구조 몰드 필름을 제작하였고, 이형용 수지를 이용한 표면 구조 전사를 통해 모스 아이 구조와 같은 나노 구조 패턴이 전사되는 것을 확인하였다. 나노 구조가 전사된 필름에 대한 투과도 관찰 결과, 전체 투과도 91% 이상으로 투과도가 약 3% 향상되고 반사도는 저하되는 결과를 확인하였다. 롤투롤 장비를 이용하여 대면적 필름 제작이 가능한 것을 확인하였고, 나노패턴의 구조 형성 및 반사방지 기능에 대한 신뢰성 검토를 통해서 양산화 가능할 것이라 전망된다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.21-21
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• 2018

다양한 소재(금속, 세라믹, 고분자 소재 등)들이 3차원 형상기반 적층제조법에 적용되고 있는데, 금속 소재를 이용하여 3D 프린팅 법으로 치과용 수복물을 제조하는 연구가 많이 보고되고 있다. 하지만, 티타늄 또는 티타늄 합금 분말을 이용하여 3D 프린팅 법으로 제작한 치과용 보철물에 관한연구 보고는 많지 않다. Kanazawa 등 (2014)은 Ti-6Al-4V 합금분말을 이용하여 SLM법으로 총의치 용 framework를 제작하여 주조법으로 제작한 것과 비교 평가하였고, Mangano 등(2013)은 Ti-6Al-4V 합금분말로 지름이 작은 일체형 (1-piece narrow-diameter) 임플란트를 SLS법으로 제작하여 16명의 환자에게 식립한 다음, 2년간 관찰하였고, Mangano 등 (2014)은 cone-beam computed tomography (CBCT) data를 3D이미지로 변환시켜 DLMS법으로 치근 형상의 임플란트를 제작하여 15명의 환자에게 식립한 다음, 1년간 관찰하였다. 또한 서울대학교 및 연세대학교 치과생체재료과학교실 (2016)에서는 3D 프린팅 법으로 제작한 티타늄 시편과 기계 가공한 티타늄 시편의 물성을 비교하였다. 그러나 티타늄 합금 분말을 이용하여 3D 프린팅 법으로 제작한 치과용 보철물을 실제 임상에 적용하는 단계에서 기존 기계가공 방식으로 제작한 티타늄 보철물과 3D 프린팅 법으로 제작한 티타늄 보철물의 물성과 표면특성을 다양하게 비교 평가하는 것이 필요하여 본 연구에서는 3D 프린팅 법으로 제작한 티타늄 시편과 기계 가공한 티타늄 시편의 물성특성과 표면특성을 비교하여 조사하였다.

• Journal of Surface Science and Engineering
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• v.39 no.5
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• pp.235-239
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• 2006

The aluminum nitride(AlN) layer on Al7075 substrate has been formed through nitrogen ion implantation process. The implantation process was performed under the conditions : 100 keV energy, total ion dose up to $2{\times}10^{18}\;ions/cm^2$. XRD analysis showed that aluminum nitride layers were formed by nitrogen implantation. The formation of Aluminum nitride enhanced surface hardness up to 265HK(0.02 N) from 150HK(0.02 N) for the unimplanted specimen. Micro-Knoop hardness test showed that wear resistance was improved about 2 times for nitrogen implanted specimens above $5\;{\times}\;10^{17}\;ions/cm^2$. The friction coefficient was measured by Ball-on-disc type wear tester and was decreased to 1/3 with increasing total nitrogen ion dose up to $1\;{\times}\;10^{18}ions/cm^2$. The enhancement of mechanical properties was observed to be closely associated with AlN formation. AES analysis showed that the maximum concentration of nitrogen increased as ion dose increased until $5\;{\times}\;10^{17}\;ions/cm^2$.

• Advances in nano research
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• v.3 no.4
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• pp.193-206
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• 2015

The present paper investigate the elastic buckling of chiral double-walled carbon nanotubes (DWCNTs) under axial compression. Using the non-local elasticity theory, Timoshenko beam model has been implemented. According to the governing equations of non-local theory, the analytical solution is derived and the solution for non-local critical buckling loads is obtained. The numerical results show the influence of non-local small-scale coefficient, the vibrational mode number, the chirality of carbon nanotube and aspect ratio of the (DWCNTs) on non-local critical buckling loads of the (DWCNTs). The results indicate the dependence of non-local critical buckling loads on the chirality of single-walled carbon nanotube with increase the non-local small-scale coefficient, the vibrational mode number and aspect ratio of length to diameter.