• 폴리머
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• 제29권4호
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• pp.408-412
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• 2005

생체재료로 이용하기 위하여 키토산을 기질로 하여 Bembyx mori로부터 추출한 견 피브로인을 블렌드한 필름에 대한 구조와 특성을 X선 회절분석, 열분석, 적외선 분광분석, 전자현미경 관찰, 접촉각 측정, 흡수율 측정으로 조사하였다. $-\~30wt\%$ 피브로인을 포함하는 블렌드 필름은 리튬이온을 포함하는 초산수용액으로 제조되었다. 키토산/피브로인 블렌드 필름은 키토산의 아미노기와 피브로인의 아미드 카보닐기 사이의 수소결합과 같은 분자간 상호작용의 형성에 의해 결정성이 감소되었다. 피브로인의 비율이 증가할수록 키토산의 무수혈 견정상은 소실되었고, 수화형 결정상은 감소되었으며, 퍼브로인의 P형 결정이 형성되어 혼재된 결정구조를 이루었다. 표면 친수성과 수분 흡수성은 피브로인의 비율이 클수록 증가되었으며, 20 $wt\%$, 이상에서 수화젤 상의 필름을 형성하였다. 전자현미경에 의한 블렌드 필름의 표면과 단면은 균일한 상을 나타내었다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2017년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.129-129
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• 2017

열전재료는 열에너지를 전기에너지로 또는 전기에너지를 열에너지로 직접 변환하는데 가장 널리 사용되는 재료이다. $Bi_2Te_3$계 열전 재료는 400K 이하의 비교적 저온 영역에서 높은 성능지수(Dimensionless Figure of merit, ZT($={\alpha}2{\sigma}T/{\kappa}$, ${\alpha}$: 제백계수, ${\sigma}$: 전기전도도, T: 절대온도, ${\kappa}$: 열전도도))를 나타내는 열전재료이며 자동차 시트나 정수기 등에 응용되고 있다. 열전모듈은 제조시 수십 개에서 수백 개 이상의 n형 및 p형 열전소자를 알루미나($Al_2O_3$)와 같은 세라믹 기판(substrate) 상에 접합된 동 전극 위에 전기적으로 서로 직렬로 접합시켜 제조한다. 기존의 열전모듈의 제조방법에는 동 전극 위에 위에 Sn합금 분말과 플럭스(flux)의 혼합물인 솔더페이스트를 스크린 인쇄법을 사용하여 동 전극에 도포한 다음, 그 위에 열전소자를 얹고 약 520K의 열풍을 가하여 솔더를 용융시켜 열전소자와 동 전극을 접합시킨다. 스크린 인쇄법에서는 인쇄 압력이 일정하지 않으면, 솔더페이스트 층의 두께가 균일하지 않게 되어 열전소자 접합부의 불량을 유발시킨다. 그러나 열모듈은 단 하나의 접합 불량이 모듈 전체의 열전변환성능에 심각한 영향을 줄 수 있기 때문에 본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해, 솔더페이스트를 도포하지 않고 열전소자를 직접 동 전극과 접합할 수 있는 방법을 고안하였다. 무전해도금을 이용한 니켈층을 형성시킨 $Bi_2Te_3$계 열전소자 표면에 약 $50{\mu}m$의 주석도금층을 전기도금법을 구사하여 형성시켰다. 그 후, wire cutting을 통하여 $3mm{\times}3mm{\times}3mm$의 크기로 절단한 주석도금된 열전소자를 동 전극에 얹고 1.1KPa의 압력을 가하면서 523K의 핫플레이트 위에서 3분간 방치하여 직접(direct) 열압착 접합을 실시하였다. 접합부의 단면을 SEM을 이용하여 관찰한 결과, 동 전극과 열전소자 사이의 계면에 용융 후 응고된 주석층이 결함없이 균일하게 형성된 양호한 접합부를 관찰할 수 있었다. 따라서, 솔더페이스트를 이용하지 않고, 열전소자 표면에 주석도금을 실시한 후, 동 전극과 직접 열압착 본딩을 실시하는 방법은 균일한 접합계면을 얻을 수 있는 새로운 공정으로 기대된다.

• 한국진공학회지
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• 제14권3호
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• pp.147-152
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• 2005

실시간 x-선 산란기법을 이용해 p형 질화물 위에 성장된 $Ni(400\;\AA)/Au(400\;\AA)$ 박막의 공기 중에서 산화과정 동안 일러나는 구조적인 변화를 조사하였다. 350 "C의 열처리 온도에서 산화과정 동안 니켈과 금 박막들이 서로 섞인다는 것을 확인하였고 금의 회절 프로파일의 우측 부근에서 니켈의 양이 서로 다른 금 고용체의 새로운 상이 형성되는 것을 발견하였다. 또한, 이런 금 고용체에 포함된 니켈 원자는 산화가 더욱 진행함으로써 바깥쪽으로 확산하여 산소와 결합하여 NiO의 새로운 상이 형성되는 것을 알 수 있었다. $650^{\circ}C$의 열처리 온도에서는 완전히 산화가 일어났음에도 불구하고 금(111) 벌크 회절 프로파일에 소량의 니켈 원자가 포함되어 있음을 확인하였다.

• 한국진공학회지
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• 제12권2호
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• pp.123-129
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• 2003

다공질 실리콘(PS)기판 위에 rf-스퍼터링법으로 10~40 nm의 두께의 반 투과성 구리박막을 증착하였다. PS는 p형 (100) 실리콘 웨이퍼를 기판으로 50㎃/$\textrm{cm}^2$의 전류밀도를 사용하여 전해 에칭법으로 양극 산화하여 제작하였다. PS층과 Cu박막의 미세구조를 분석하기 위하여 SEM, AFM 그리고 XRD 분석을 시행하였다. AFM 분석결과 Cu 박막의 RMS roughness 값은 약 1.47nm로 Volmer-Weber 유형의 결정립 성장을 보였으며, 결정립의 성장은 (111) 배향성을 나타냈다. PS층의 PL 스펙트럼은 blue green 영역에서 관찰되었고, Cu 박막 증착 후 0.05eV의 blue shift가 나타났으며, 약간의 강도저하를 보였다. PS/Cu접합구조의 FTIR스펙트럼은 주 피크변화는 없으나 전반적인 강도의 감소를 보였다. I-V 특성곡선으로 본 PS/Cu 접합구조는 ideality factor가 2.77이고 barrier의 높이가 0.678eV인 Schottky 유형의 다이오드 특성을 보였다. PS/Cu 접합구조로 만든 다이오드 제조로 EL특성을 관찰할 수 있었다.

• 한국진공학회지
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• 제9권4호
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• pp.341-345
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• 2000

p형 Si (100)기판 위에 reactive DC magnetron sputtering으로 증착한 $ZrO_2$박막에 대하여 증착 조건과 열처리 조건에 따른 미세구조의 변화 및 전기적 특성 변화를 관찰하였다. 증착 및 열처리 온도가 증가하고 power 증가할수록 $ZrO_2$의 굴절율은 증가되어 이상적인 2.0~2.2에 근접하였다. 상온에서 증착된 $ZrO_2$ 박막은 비정질이며 $300^{\circ}C$에서 증착한 경우 $ZrO_2$박막은 다결정이었다. 산소 분위기에서 열처리를 수행한 박막의 RMS 값은 증착직후보다 높아지고 계면 산화막은 산소의 확산에 의해 두께가 증가하였다. A1/$ZrO_2$/p-type Si(100)의 C-V과 I-V 특성을 관찰하였고, 그 결과 산소분위기에서 열처리하는 경우 계면 산화막의 두께증가로 Cmax 및 누설전류가 감소함을 알 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.191-192
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• 2010

높은 유전상수를 가지는 터널 장벽물질 들은 플래쉬메모리 및 나노 부유게이트 메모리 소자에서 터널의 두께 및 밴드갭 구조의 변형을 통하여 단일층의 $SiO_2$ 터널장벽에 비하여 동작속도를 향상시키고 누설전류를 줄이며 전하보존 특성을 높여줄 수 있다.[1-3] 본 연구에서는 $Al_2O_3/HfO/Al_2O_3$구조의 고 유전체 터널장벽을 사용하여 $WSi_2$ 나노입자를 가지게 되는 metal-oxide-semiconductor(MOS)구조의 커패시터를 제작하여 전기적인 특성을 확인하였다. p형 (100) Si기판 위에 $Al_2O_3/HfO/Al_2O_3$ (AHA)의 터널장벽구조를 원자층 단일 증착법을 이용하여 $350^{\circ}C$에서 각각 2 nm/1 nm/3 nm 두께로 증착시킨 다음, $WSi_2$ 나노입자를 제작하기 위하여 얇은 $WSi_2$ 박막을 마그네트론 스퍼터링법으로 3 - 4 nm의 두께로 증착시켰다. 그 후 $N_2$분위기에서 급속열처리 장치로 $900^{\circ}C$에서 1분간의 열처리과정을 통하여 AHA로 이루어진 터널 장벽위에 $WSi_2$ 나노입자들이 형성할 수 있었다. 그리고 초 고진공 마그네트론 스퍼터링장치로 $SiO_2$ 컨트롤 절연막을 20 nm 증착하고, 마지막으로 열 증기로 200 nm의 알루미늄 게이트 전극을 증착하여 소자를 완성하였다. 그림 1은 AHA 터널장벽을 이용한 $WSi_2$ 나노 부유게이트 커패시터 구조의 1-MHz 전기용량-전압 특성을 보여준다. 여기서, ${\pm}3\;V$에서 ${\pm}9\;V$까지 게이트전압을 점차적으로 증가시켰을 때 메모리창은 최대 4.6 V로 나타났다. 따라서 AHA의 고 유전체 터널층을 가지는 $WSi_2$ 나노입자 커패시터 구조가 차세대 비 휘발성 메모리로서 충분히 사용가능함을 보였다.

• 센서학회지
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• 제11권1호
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• pp.1-8
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• 2002

온도 측정이 필요한 다양한 용도의 소자에 응용되고 있는 열전쌍열(thermopile) 제작에 SOI 구조를 응용하여, 특성을 개선하였다. 열전쌍열을 구성하는 저항체가 단결정 실리콘으로, 제벡 계수(seebeck coefficient)가 높은 재료일 뿐 아니라, 실리콘 저항체를 산화막을 이용하여 실리콘 기판과 절연 분리한 구조로 되어있어서, 기존의 이온주입 공정에 의해 불순물을 주입하는 방법으로 제작된 저항체에 비해서 두 접점(hot junction 및 cold junction) 사이의 열 전달을 극적으로 감소시킬 수 있어서 소자의 특성을 개선할 수 있었다. 열전쌍열은 p형 단결정 실리콘 저항체 17개 및 n형 17개를 직렬 연결로 구성했다. 저항체의 길이 $1600{\mu}m$, 폭 $40{\mu}m$, 두께 $1{\mu}m$으로 제작된 열전쌍열에 빛을 조사하여 소자 양단에 온도차를 발생시키고, 그 때 발생하는 기전력을 측정한 결과 130mV/K의 우수한 특성을 나타냈다.

• 센서학회지
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• 제9권5호
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• pp.357-364
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• 2000

R.F. magnetron sputtering에 의해 $Al_2O_3$ 기판상에 $LaFeO_3$ 박막을 증착하고 막의 구조적, 전기적 및 가스감도 특성을 조사하였다. $600^{\circ}C$ 이상에서 열처리 된 박막에서 (121) 방향의 주결정상을 확인할 수 있었고 가스감지특성에서 박막은 p형 반도체의 특성을 보였다. 박막의 두께 및 열처리 온도의 변화에 대하여, 감도는 박막의 두께변화에는 둔감하였지만 열처리온도에는 큰 변화를 보였다. $800^{\circ}C$에서 열처리된 두께 400 nm의 박막에서 동작온도가 $300^{\circ}C$일때 5000 ppm의 CO 가스에 대해서는 약 400%, 350 ppm의 $NH_3$ 가스에서는 약 60%의 감도를 보였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.81-81
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• 2018

Bi-Te계 열전소자는 상온에서의 열전 효율이 우수하기 때문에 항공, 컴퓨터 등의 열전발전 또는 열전냉각 모듈에 널리 사용된다. 이 열전소자를 활용한 열전모듈은 다수의 n형 및 p형 열전소자가 세라믹 위에 형성된 Cu 전극에 전기적으로 직렬이 되도록 서로 솔더링 접합이 되어 있는 구조를 가지고 있다. 이처럼 직렬 연결된 방식에서는 높은 접합강도를 필요로 한다. 열전모듈 제작 시 Bi-Te 계 소자를 바로 Cu 기판에 접합시키면 솔더에 들어있는 Sn과 기판의 Cu가 접합하는 과정에서 소재 내로 확산하여 접합강도를 저하시킨다. 이러한 열전모듈의 접합강도 저하를 막기 위해 무전해 Ni-W-P 도금층을 확산 방지층으로 적용하였다. 본 연구에서는 Ni-W-P 도금이 Bi-Te 계 열전 모듈의 접합강도에 미치는 영향을 조사하였다. 본 연구에서는 Bi-Te계 열전소자에 양호한 밀착성을 가지는 Ni-W-P 도금층을 형성시키기 위해서 알루미나 분말을 이용한 sand-blasting 방법을 사용하여 Bi-Te 소재 표면에 분사하는 방법으로 표면을 거칠게 하였다. 그 후 무전해 Ni-W-P 도금을 $85^{\circ}C$에서 20분간 실시하여 약 4um의 Ni-W-P 도금층을 형성시켰다. 열전 모듈은 Sn-Ag-Cu 솔더를 사용하여 제작하였으며 접합강도는 Bonding tester를 사용하여 측정하였다. 제작한 열전 모듈의 단면 및 파단면 관찰을 통하여 접합강도가 변하는 요인을 조사하였다. 제작한 열전 모듈의 단면을 FE-EPMA로 관찰한 결과 Ni-W-P 도금층이 Bi-Te 소자와 Sn과 Cu사이의 확산을 방지하는 확산방지층 역할을 하는 것을 관찰할 수 있었다. 또한 열처리 전 열전모듈과 200도, 150시간 열처리 후 접합강도를 각각 측정해 본 결과, 열처리 후의 접합강도가 상승하는 것을 확인 할 수 있었다. 따라서 Bi-Te계 열전모듈 제작에 무전해 Ni-W-P 도금층을 형성시키므로 인해 확산방지층의 생성과 접합강도의 상승에 도움을 주었다.

• 공업화학
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• 제28권5호
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• pp.521-528
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• 2017

폐 LCD 패널유리의 재활용방안을 찾고자, 폐 LCD 패널유리를 원료로 사용하여 수열반응에 의해 이온교환성능을 갖는 제올라이트 합성공정을 조사하였다. 폐 LCD 패널유리는 이온교환성능을 갖는 제올라이트의 제조 원료로 사용될 수 있음을 보여주었다. 이온교환능력을 갖는 제올라이트의 제조를 위한 조건은 폐 LCD 패널유리의 Al성분에 대한 Si성분의 몰비 2.0~2.8, 수열반응온도 $100^{\circ}C$, 수열반응시간 12 h이다. 상기조건에서 Al성분에 대한 Si성분의 몰비(Si/Al mole ratio)를 2.0으로 하는 경우 A형 제올라이트가 합성되며, 몰비를 2.8의 조건으로 유지하는 경우 P형 제올라이트의 생성된다. 폐 LCD 패널유리를 이용하여 제조된 A형 제올라이트는 양호한 이온교환능력 및 중금속 흡착능력을 보여 주었으며, 결정상이 큐빅상으로 안정적으로 성장할수록 이온 교환능력은 우수하다.