• Korean Journal of Materials Research
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• v.23 no.2
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• pp.98-103
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• 2013

$Mg_{3-x}Zn_xSb_2$ powders with x = 0-1.2 were fabricated by mechanical alloying in a planetary ball mill with a speed of 350 rpm for 24 hrs and then hot pressed under a pressure of 70 MPa at 773 K for 2 hrs. It was found that there were systematic shifts in the X-ray diffraction peaks of $Mg_3Sb_2$ (x = 0) toward a higher angle with increasing Zn for both the powder and the bulk sample and finally the phase of $Mg_{1.86}Zn_{1.14}Sb_2$ was formed at the Zn content of x = 1.2. The $Mg_{3-x}Zn_xSb_2$ compounds had nano-sized grains of 21-30 nm for the powder and 28-66 nm for the hot pressed specimens. The electrical conductivity of hot pressed $Mg_{3-x}Zn_xSb_2$ increased with increasing Zn content and temperature from 33 $Sm^{-1}$ for x = 0 to 13,026 $Sm^{-1}$ for x = 1.2 at 323 K. The samples for all the compositions from x = 0 to x = 1.2 had positive Seebeck coefficients, which decreased with increasing Zn content and temperature, which resulted from the increased charge carrier concentration. Most of the samples had relatively low thermal conductivities comparable to the high performance thermoelectric materials. The dimensionless figure of merit of $Mg_{3-x}Zn_xSb_2$ was directly proportional to the Zn content except for the compound with Zn = 1.2 at high temperature. The $Mg_{3-x}Zn_xSb_2$ compound with Zn = 0.8 had the largest value of ZT, 0.33 at 723 K.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.589-589
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• 2013

열전재료는 제백효과(Seebeck effect)에 의해 폐열을 전기에너지로 변환시킬 수 있는 소재로서, 기존의 열전재료가 나노수준으로 크기가 줄어들 경우 양자제한효과에 의한 제백계수의 증가와 표면산란에 의한 열전도도 감소로 인해 벌크재료에 비해 높은 에너지변환효율을 가질 수 있을 것으로 기대되고 있다. 에너지 변환효율은 열전성능계수인 $ZT=S2{\sigma}T/k$로 정의되며 따라서 우수한 열전재료는 높은 제백계수 S와, 높은 전기전도도 ${\sigma}$ 및 낮은 열전도도 k를 갖는 재료여야 한다. 그러나 나노소재는 낮은 측정 신호와 측정소자준비가 어려워 기존 측정시스템으로는 원활한 측정이 어렵다. 특히 열전도도의 경우 나노소재 자체의 열전도 보다 나노소재 주변 구조에 의한 열전도가 큰 경우 정확한 열전도도 평가가 어렵다. 본 연구에서는 나노선의 열전물성을 평가하기 위해 MEMS기반 기술을 이용하여 열전물성 측정플랫폼(MEMS-based thermoelectric measurement platform, MTMP)을 개발하였다. 개발 된 MTMP는 얇은 Si nitride 브릿지들이 허공에 떠 있는 두 개의 아일랜드 형태의 멤브레인 구조를 지지하는 형태로 제작되었으며, 한 쪽 아일랜드구조 위에는 나노히터가 있어 두 아일랜드 구조 사이에 온도구배를 만들 수 있도록 제작되었다. 제작된 멤브레인을 이용하여 전기화학적인 방법으로 합성한 Bi-Te계 나노선의 S, ${\sigma}$ 그리고 k를 측정하였다. 측정결과 화학양론적 미세구조를 갖는 단결정 Bi2Te3 나노선은 300 K의 측정온도에서 $S=-57{\mu}V/K$, ${\sigma}=3.9{\times}10^5S/m$, k=2.0 W/m-K의 측정 값으로 ZT=0.19였다. 본 연구에서 개발한 MTMP는 나노선 뿐만 아니라 나노플레이트의 열전 측정에도 활용할 수 있는 구조로서 나노열전소재 측정에 널리 활용될 수 있다.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.50 no.6
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• pp.476-479
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• 2013

$CoSb_3$ with its high electrical conductivity, Seebeck coefficient and rather low thermal conductivity is quite a promising material for thermoelectric conversion applications. A potentially high figure of merit (ZT) can be achieved by a nanostructure evolution of thermoelectric materials. In this work, $CoSb_3$ nanoparticles were synthesized through a thermal decomposition method in cooperation with a hot injection technique. Nano-sized $CoSb_3$ particles were obtained through the thermal decomposition reaction between the pre-heated cobalt-oleate at $320^{\circ}C$ and the injected antimony oleate with room temperature. The results showed that the particle size was increased with increasing synthesis temperature and the crystallinity of particles was improved with temperature but the decomposition of $CoSb_3$ was observed at $320^{\circ}C$. The $CoSb_3$ particles synthesized at $300^{\circ}C$ showed a high purity and an homogeneous shape with average particle size of 26 nm.

• Journal of IKEEE
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• v.21 no.1
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• pp.66-69
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• 2017

In recent year, energy harvesting technologies from the ambient environments such as light, motion, wireless waves, and temperature again a lot of attraction form research community [1-5] due to its efficient solution in order to substitute for conventional power delivery methods, especially in wearable together with on-body applications. The drawbacks of battery-powered characteristic used in commodity applications lead to self-powered, long-lifetime circuit design. Thermoelectric generator, a solid-state sensor, is useful compared to the harvesting devices in order to enable self-sustained low-power applications. TEG based on the Seebeck effect is utilized to transfer thermal energy which is available with a temperature gradient into useful electrical energy. Depending on the temperature difference between two sides, amount of output power will be proportionally delivered. In this work, we illustrated a low-input voltage energy harvesting circuit applied discontinuous conduction mode (DCM) method for getting an adequate amount of energy from thermoelectric generator (TEG) for a specific wearable application. With a small temperature gradient harvested from human skin, the input voltage from the transducer is as low as 60mV, the proposed circuit, fabricated in a $0.6{\mu}m$ CMOS process, is capable of generating a regulated output voltage of 4.2V with an output power reaching to $40{\mu}W$. The proposed circuit is useful for powering energy to battery-less systems, such as wearable application devices.

• Journal of Powder Materials
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• v.14 no.4
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• pp.272-276
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• 2007

P-type thermoelectric material $Si_{0.8}Ge_{0.2}$ was sintered by Hot Press process (HP) and the effect of boron ($0.25{\sim}2$ at%) addition on the thermoelectric properties were reported. To enhance the thermoelectric performances, the $Si_{0.8}Ge_{0.2}$, alloys were fabricated by mechanical alloying (MA) and HP. The carrier of p-type SiGe alloy was controlled by B-doping. The effect of sintering condition and thermoelectric properties were investigated. B-doped SiGe alloys exhibited positive seebeck coefficient. The electrical conductivity and thermal conductivity were increased at the small amount of boron content ($0.25{\sim}0.5$ at%). However, they were decreased over 0.5 at% boron content. As a result, the small addition of boron improved the Z value. The Z value of 0.5 at% B doped $Si_{0.8}Ge_{0.2}$ B alloy was $0.9{\times}10{-4}/K$, the highest value among the prepared alloys.

• Journal of Powder Materials
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• v.30 no.2
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• pp.130-139
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• 2023

Thermoelectric materials and devices are energy-harvesting devices that can effectively recycle waste heat into electricity. Thermoelectric power generation is widely used in factories, engines, and even in human bodies as they continuously generate heat. However, thermoelectric elements exhibit poor performance and low energy efficiency; research is being conducted to find new materials or improve the thermoelectric performance of existing materials, that is, by ensuring a high figure-of-merit (zT) value. For increasing zT, higher σ (electrical conductivity) and S (Seebeck coefficient) and a lower κ (thermal conductivity) are required. Here, interface engineering by atomic layer deposition (ALD) is used to increase zT of n-type BiTeSe (BTS) thermoelectric powders. ALD of the BTS powders is performed in a rotary-type ALD reactor, and 40 to 100 ALD cycles of ZnO thin films are conducted at 100℃. The physical and chemical properties and thermoelectric performance of the ALD-coated BTS powders and pellets are characterized. It is revealed that electrical conductivity and thermal conductivity are decoupled, and thus, zT of ALD-coated BTS pellets is increased by more than 60% compared to that of the uncoated BTS pellets. This result can be utilized in a novel method for improving the thermoelectric efficiency in materials processing.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.32 no.3
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• pp.132-138
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• 2022

Zintl phase Mg₃Sb₂ is a promising thermoelectric material in medium to high temperature range due to its low band gap energy and characteristic electron-crystal phonon-glass behavior. P-type Mg₃Sb₂ has conventionally exhibited lower thermoelectric properties compared to its n-type counterparts, which have poor electrical conductivity. To address these problems, a small amount of Sn doping was considered in this alloy system. P-type Mg₃Sb₂ was synthesized by controlled melting, pulverizing, and subsequent vacuum hot pressing (VHP) method. X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) were used to investigate phases and microstructure development during the process. Single phase Mg₃Sb₂ was successfully formed when 16 at.% of Mg was excessively added to the system. Nominal compositions of Mg_3.8Sb_2-xSn_x (0 ≤ x ≤ 0.008) were considered in this study. Thermoelectric properties were evaluated in terms of Seebeck coefficient, electrical conductivity, and thermal conductivity. A peak ZT value ≈ 0.32 was found for the specimen Mg_3.8Sb_1.994Sn_0.006 at 873 K, showing an improved ZT value compared to intrinsic one. Transport properties were also evaluated and discussed.

• Journal of Convergence for Information Technology
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• v.12 no.3
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• pp.294-301
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• 2022

In this study, a multi-layer cascade (MLC) electrical array configuration method for thermoelectric generator consisting of plural number of thermoelectric modules (TEMs) was proposed to reduce mismatch loss caused by temperature maldistribution on the surfaces of the TEMs. To validate the effect of MLC on the mismatch loss reduction, a numerical model capable of reflecting multi-physics phenomena occuring in the TEMs was developed. MLC can be employed by placing a group of TEMs experiencing relatively low temperature differences in an electric layer with more electrical branches while locating a group of TEMs experiencing relatively high temperature differences in an electric layer with less electrical branches. The TEMs were classified using the temperature distribution obtained by the numerical model. A MLC with an optimal electrical branch ratio showed a 96.5% of electric power generation compared to an ideal case.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.253-253
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• 2016

최근 세계적으로 대체 에너지는 중요한 이슈가 되고 있으며 그 중 열전 재료는 유망한 에너지 기술로서 주목 받고 있다. 특히 고 직접화 전자 소자의 발열 문제를 해결하기 위해, 소형화와 정밀 온도 제어가 가능한 박막형 열전 소자에 연구가 주목 받고 있다. 박막형 열전소자 중 산화물 반도체계에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 이러한 산화물 반도체계 중 In2O3는 BiTe, PbTe 등의 기존의 재료에 비해 독성이 낮을 뿐만 아니라 내 산화성 및 고온에서 열적 안정성이 우수하여 고온에서 적용 불가능한 금속계 열전 재료의 한계를 극복 할 수 있다는 장점을 가진다. 우수한 성능 가장 낮은 캐리어 밀도를 가지기 때문에 의 열전 재료는 높은 전기 전도도 및 제백 계수 그리고 낮은 열전도도 특성을 가져야만 한다. IZO:Sn(Zn 10 wt.%, Sn 800 ppm) 박막의 경우, 높은 전기 전도성을 가지면서 비정질 구조를 가진다. 이와 같이 비정질 구조를 가지는 박막 열전 재료는 격자에 의한 열 전도도가 낮기 때문에 결정질 구조에 비해 전체 열 전도도 값이 낮을 것으로 기대된다. 따라서 높은 전기 전도도를 가지면서 동시에 낮은 열 전도도를 가지게 되어 우수한 열전 특성을 가질 것이라 예상된다. 이러한 특성을 바탕으로 본 연구에서는 비정질 구조를 갖는 Zn와 미량의 Sn을 동시에 첨가한 In2O3박막의 전기적 특성및 열전 특성을 관찰하고자 한다. 본 연구에서는 magnetron sputtering법으로 IZO:Sn(Zn 10 wt.%, Sn 800 ppm) 타깃을 이용하여 기판 가열없이 DC Power 70 W, 작업 압력 0.7 Pa으로 SiO2 기판 위에 $400{\pm}20nm$ 두께의 박막을 증착하였다. 이러한 공정으로 만들어진 박막은 대기 중 후 열처리를 각각의 200, 300, 400, 500, $600^{\circ}C$ 온도에서 진행하였다. 박막의 미세 구조는 XRD를 통해 관찰하였다. 그리고 박막의 전기적 특성은 Hall effect measurement을 통해 측정하였고, 열전 특성은 Seebeck 상수의 측정을 통하여 평가하였다. XRD 확인 결과 RT에서 증착한 박막과 후 열처리 200, 300, 400, $500^{\circ}C$ 결과 비정질 구조를 보였고, 후열처리 $600^{\circ}C$에서는 결정의 회절 피크를 보였다. 전기적 특성의 경우, 후 열처리 온도가 증가함에 따라 전기 전도도는 감소한다. 이는 공기중의 산소가 박막에 침투하여 oxygen vacancy를 막아 캐리어 밀도가 감소한것에 기인 된 것으로 판단된다. 열전 특성의 경우 제백상수는 후 열처리 $600^{\circ}C$에서 가장 높은 제백상수를 나타낸다. 제백 상수는 수식에 따라 캐리어 밀도의 -2/3승에 비례하게 된다. 수식에 따라 후 열처리 $600^{\circ}C$에서 가장 낮은 캐리어 밀도를 가지기 때문에 가장 높은 제백 상수를 가지게 된다. 열전 성능 척도인 Power factor는 제백 상수의 제곱과 전기전도도의 곱으로 나타내는데, 후 열처리 $200^{\circ}C$에서 가장 높은 Power factor를 보인다. 이는 캐리어 밀도 감소에 따라 전기 전도도는 감소하였지만 이로 인해 제백상수는 증가하였고, 또한 캐리어 밀도 감소에 따라 이온화 불순물 산란의 감소에 의해 이동도의 증가에 의한 것으로 판단된다. 박막의 경우 기판의 영향으로 인해 열 전도도 측정이 어려워 열전 성능 지수(ZT)를 계산을 할 수 없지만, 마그네트론 스퍼터링법으로 증착한 IZO:Sn 박막은 비정질 구조를 가지므로 격자진동에 의한 열 전도도가 낮아 전체 열 전도도가 결정질에 비해 낮을 것이며 이는 높은 열전 성능 지수를 가질 것으로 예상된다.

• Proceedings of the Korean Quaternary Association Conference
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• 2004.06a
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• pp.46-46
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• 2004

Van Mijenfjorden은 스발바드 군도의 Spitsbergen 서부에 위치하는 두 번째로 큰 피오르드로 온난하고 염분도가 높은 북대서양의 표층수가 북극해로 유입되는 Gateway에 위치하기 때문에 전지구적이며 지역적인 기후변화의 영향을 받는 지역이다. 1999년 IMAGES 프로그램의 일환으로 프랑스 탐사선인 'R/V Marion Dufresne'을 이용하여 북극해의 스발바드 군도에 위치하는 Van Mijenfjorden (77$^{\circ}$ 46.87'N and 15$^{\circ}$ 17.81'E)에서 약 18m의 빙ㆍ해양 퇴적물 코아(MD99-2305)를 시추하여 마지막 최대 빙하기 이후의 고환경변화를 연구하였다. AMS 14C 연대 측정에 의하면 diamicton 층인 하부 2m를 제외한 16m의 퇴적층은 지난 12cal. ka BP경에 피오르드에 존재하던 조수빙하(tidewater glacier)가 해빙되기 시작한 이후에 퇴적되었다. 특히 유기지화학 자료와 부유성과 저서성 유공충의 산출양상 그리고 저서성 유공충인 C. reniforme의 산소ㆍ탄소 안정동위원소 비에 의하면 코아 MD99-2305에는 Van Mijenfjorden에서 홀로세 동안에 일어난 퇴적환경변화를 잘 기록하고 있다. 특히 홀로세 동안에 피오르드내의 퇴적환경 변화는 조수빙하의 확장과 후퇴와 밀접한 관계가 있으며, 유기물의 탄소동위원소(13Corg) 비는 -24에서 -22$\textperthousand$ 값의 변화를 보인다. 이는 Van Mijenfjorden 퇴적물에 공급된 유기물은 육상과 해양기원이 혼합되어 퇴적되었음을 지시한다. 지난 12 cal. ka BP 이후 13Corg 값이 뚜렷하게 변하는 것은 Van Mijenfiorden에서 조수빙하의 변동과 표층수에서의 생산력의 변화를 강하게 반영한다. 강하게 반영한다.53%가 이공계 출신, 100대 기업 CEO의 38.4%가 이공계 출신, 대입수능시험에서 자연계 지원비율이 감소 -40.1%('99)\$\longrightarrow$34.7%('00)\$\longrightarrow$29.4%('01)\$\longrightarrow$26.9%('02)\$\longrightarrow$30.3%('03)\$\longrightarrow$31.5%\$\longrightarrow$'04)필요성, 효과적인 운전자 교육 정책 등이 그것이다. 자동차 긴급 피난 차선은 유용한 시설로 여러곳에서 그 기능이 발휘되고 있으므로 많은 고속도로 관계자들은 설계, 시공 및 유지 관리 측면에서 유의해야 할 것이다.미세조직을 광학현미경으로 압출방향에 평행한 방향과 수직방향으로 관찰하였고, 열간 압출재 이방성을 검토하기 위하여 X선 회절분석을 실실하여 결정방위를 확인하였다. 전기 비저항 및 Seebeck 계수 측정을 위하여 각각 2$\times$2$\times$10$mm^3$ 그리고 5$\times$5$\times$10TEX>$mm^3$ 크기의 시편을 준비하였다.준비하였다.전류를 구성하는 주요 입자의 에너지 영역(75~l13keV)에서 가장 높은(0.80) 상관계수를 기록했다. 넷째, 회복기 중에 일어나는 입자들의 유입은 자기폭풍의 지속시간을 연장시키는 경향을 보이며 큰 자기폭풍일수록 현저했다. 주상에서 관측된 이러한 특성은 서브스톰 확장기 활동이 자기폭풍의 발달과 밀접한 관계가 있음을 시사한다.se that were all low in two aspects, named "the Nonsignificant group". And the issues were