• 한국결정성장학회지
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• 제7권1호
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• pp.47-58
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• 1997

본 연구에서는 수열성장법을 이용해서 알루미늄 수화물인 깁사이트로부터 코런덤($\alpha$-$Al_2O_3$) 단결정 분말을 제조하였으며, 주요 반응인자로서 광화제와 성장기질의 특성이 생성물의 입도분포와 결정성에 미치는 영향을 조사했다. 실험결과 성장용액의 용해도를 증가시키기 위해 광화제로 사용된 KOH의 첨가량이 증가할수록 코런덤 입자의 크기가 커졌고, 수열반응 온도는 낮아졌으나, 영양제인 깁사이트의 농도가 증가할수록 합성된 코런덤 입자는 작아졌다. 성장기질의 물성특성 차이에 따라 수열합성 조건이 달라졌다. 수열합성을 통해 400~$470^{\circ}C$인 반응온도 범위에서 1~10 $\mu \t extrm{m}$ 정도의 중량평균 입경을 갖는 육방정의 코런덤 결정을 합성하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제23권6호
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• pp.265-271
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• 2013

Czochralski(CZ) 성장공정은 LED 기판용 고품질의 사파이어 단결정을 성장시키기 위한 중요한 기술 중 하나이다. 본 연구에서는 300 mm 길이의 사파이어 단결정 위한 유도 가열방식의 CZ 성장공정을 FEM으로 수치적 해석하였다. 또한 도가니의 형상 및 상부 단열재 보강 등 hot zone 구조를 변경하고, 결정의 온도 변화를 분석하였다. 본 연구의 결과, 고-액 계면의 높이는 성장 속도의 균형이 이루어져 초기에 80 mm 부터 중기 이후 40 mm 정도까지 감소하였다. 또한 CZ 성장로의 최적 입력 전력은 도가니 형상 변경 및 상부 단열재 보강에 의한 보상효과로 기존 300 mm 용 CZ 성장로 조건과 유사하다. 그리고 Hot zone 구조를 변경한 CZ 성장로를 이용해 성장시킨 결정의 온도는 기존 보다 약 10 K 정도 상승 되는 것으로 분석되었다. 본 연구에서 도출된 결과를 CZ 성장공정에 적용하여 300 mm 길이를 갖는 c-축 사파이어 단결정을 성공적으로 성장시킬 수 있었고, 단결정 성장공정에 대한 시뮬레이션 분석기법의 타당성 및 유용성을 확인하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제9권2호
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• pp.149-156
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• 1999

초크랄스키 결정성장계의 산소농도에 영향을 주는 유동거동에 대한 정보를 얻기 위해 저온모델을 이용하여 실험적으로 초크랄스키 멜트에 내의 유속을 측정하였다. 실리콘 멜트와 유사한 프란틀(Pr) 수를 갖는 저 융점의 Woods metal을 작동유체로 채택하였다. 전기 전도성을 갖는 유체에서 속도 측정이 가능한 일체형 자석 프로우브(Incorporated magnet probe)를 제작하여 멜트 내부의 여러 지점에서 유속을 3차원저긍로 측정하였다. 측정 결과 관찰된 속도장은 자연대류가 지배적이며 비축대칭적인 유동양상을 나타내었다. 또한 멜트의 두 지점에서 동시에 측정된 온도 데이터로부터 상관계수 및 도가니 회전에 의한 온도 wave의전파를 분석한 결과 상관계수의 크기는 기존의 소형 실리콘 멜트의 연구에서 구한 값보다 작게 나타났으며 이러한 현상은 규모가 큰 멜트의 유동은 난류인 거동이 더 강해지기 때문에 발생하는 것으로 파악되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제8권2호
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• pp.207-211
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• 2007

본 논문에서는 단결정$(Al_2O_3)$ 성장을 DC-Motor로 제어하여 양질의 결정을 얻도록 하는 자동 가스 조절용 DC-Motor의 운영 시스템과 실시간 모니터링 시스템을 연구 개발하였다. 인조 보석류나 예물시계의 유리와 고열 내화용 투명유리 등에 사용되는 단결정(單結晶:$Al_2O_3$) 제품은 대부분의 가열 소성제품처럼 결정 성장 중에 로(爐)내의 열 흐름에 의해 제품의 품질과 특성에 결정적인 영향을 받게 된다. 따라서 수소와 산소를 적절히 혼합하여 로(爐) 내에서 연소시킴으로 공정시간 동안 로(爐)의 온도를 최적의 상태로 유지시키는 것이 양질의 단결정$(Al_2O_3)$을 제조하는 핵심 요소가 된다. 본 연구에서 수행한 가스 조정용 전동 밸브는 기존의 수작업으로 수행하던 압력 밸브의 제어를 기기 작동 밸브의 압력을 샘플링 하여 변위 값들을 일련의 명령어로 변환한 후 컴퓨터의 제어 신호로 바꾸어 밸브를 조정하도록 함으로서 직경이 확대된 단결정의 제조를 가능하게 하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.157-157
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• 2015

Recently, the growing interest in organic microelectronic devices including OLEDs has led to an increasing amount of research into their many potential applications in the area of flexible electronic devices based on plastic substrates. However, these organic devices require a gas barrier coating to prevent the permeation of water and oxygen because organic materials are highly susceptible to water and oxygen. In particular, high efficiency OLEDs require an extremely low water vapor transition rate (WVTR) of $1{\times}10^{-6}g/m^2day$. The Key factor in high quality inorganic gas barrier formation for achieving the very low WVTR required ($1{\times}10^{-6}g/m^2day$) is the suppression of defect sites and gas diffusion pathways between grain boundaries. In this study NBAS process was introduced to deposit enhanced film density single gas barrier layer with a low WVTR. Fig. 1. shows a schematic illustration of the NBAS apparatus. The NBAS process was used for the $Al_2O_3$ nano-crystal structure films deposition, as shown in Fig. 1. The NBAS system is based on the conventional RF magnetron sputtering and it has the electron cyclotron resonance (ECR) plasma source and metal reflector. $Ar^+$ ion in the ECR plasma can be accelerated into the plasma sheath between the plasma and metal reflector, which are then neutralized mainly by Auger neutralization. The neutral beam energy is controlled by the metal reflector bias. The controllable neutral beam energy can continuously change crystalline structures from an amorphous phase to nanocrystal phase of various grain sizes. The $Al_2O_3$ films can be high film density by controllable Auger neutral beam energy. we developed $Al_2O_3$ high dense barrier layer using NBAS process. We can verified that NBAS process effect can lead to formation of high density nano-crystal structure barrier layer. As a result, Fig. 2. shows that the NBAS processed $Al_2O_3$ high dense barrier layer shows excellent WVTR property as a under $2{\times}10^{-5}g/m^2day$ in the single barrier layer of 100nm thickness. Therefore, the NBAS processed $Al_2O_3$ high dense barrier layer is very suitable in the high efficiency OLED application.

• Current Photovoltaic Research
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• 제4권3호
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• pp.124-129
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• 2016

Recently industry has voiced a need for optimally designing the production process of low-cost, high-quality ingots by improving productivity and reducing production costs with the Czochralski process. Crystalline defect control is important for the production of high-quality ingots. Also oxygen is one of the most important impurities that influence crystalline defects in single crystals. Oxygen is dissolved into the silicon melt from the silica crucible and incorporated into the crystalline a far larger amount than other additives or impurities. Then it is eluted during the cooling process, there by causing various defect. Excessive quantities of oxygen degrade the quality of silicone. However an appropriate amount of oxygen can be beneficial. because it eliminates metallic impurities within the silicone. Therefore, when growing crystals, an attempt should be made not to eliminate oxygen, but to uniformly maintain its concentration. Thus, the control of oxygen concentration is essential for crystalline growth. At present, the control of oxygen concentration is actively being studied based on the interdependence of various factors such as crystal rotation, crucible rotation, argon flow, pressure, magnet position and magnetic strength. However for methods using a magnetic field, the initial investment and operating costs of the equipment affect the wafer pricing. Hence in this study simulations were performed with the purpose of producing low-cost, high-quality ingots through the development of a process to optimize oxygen concentration without the use of magnets and through the following. a process appropriate to the defect-free range was determined by regulating the pulling rate of the crystals.

• 한국결정성장학회:학술대회논문집
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• 한국결정성장학회 1996년도 The 9th KACG Technical Annual Meeting and the 3rd Korea-Japan EMGS (Electronic Materials Growth Symposium)
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• pp.179-200
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• 1996

The intrinsic instabilities of fluid flow occurred in the melt of the Czochralski crystal growth system Czochralski method, asymmetric flow patterns and temperature profiles in the melt have been studied by many researchers. The idea that the non-symmetric structure of the growing equipment is responsible for the asymmetric profiles is usually accepted at the first time. However further researches revealed that some intrinsic instabilities not related to the non-symmetric equipment structure in the melt could also appear. Ristorcelli had pointed out that there are many possible causes of instabilities in the melt. The instabilities appears because of the coupling effects of fluid flow and temperature profiles in the melt. Among the instabilities, the B nard type instabilities with no or low crucible rotation rates are analyzed by the visualizing experiments using X-ray radiography and the 3-D numerical simulation in this study. The velocity profiles in the Silicon melt at different crucible rotation rates were measured using X-ray radiography method using tungsten tracers in the melt. The results showed that there exits two types of fluid flow mode. One is axisymmetric flow, the other is asymmetric flow. In the axisymmetric flow, the trajectory of the tracers show torus pattern. However, more exact measurement of the axisymmetrc case shows that this flow field has small non-axisymmetric components of the velocity. When fluid flow is asymmetric, the tracers show random motion from the fixed view point. On the other hand, when the observer rotates to the same velocity of the crucible, the trajectory of the tracer show a rotating motion, the center of the motion is not same the center of the melt. The temperature of a point in the melt were measured using thermocouples with different rotating rates. Measured temperatures oscillated. Such kind of oscillations are also measured by the other researchers. The behavior of temperature oscillations were quite different between at low rotations and at high rotations. Above experimental results means that the fluid flow and temperature profiles in the melt is not symmetric, and then the mode of the asymmetric is changed when rotation rates are changed. To compare with these experimental results, the fluid flow and temperature profiles at no rotation and 8 rpm of crucible rotation rates on the same size of crucible is calculated using a 3-dimensional numerical simulation. A finite different method is adopted for this simulation. 50×30×30 grids are used. The numerical simulation also showed that the velocity and flow profiles are changed when rotation rates change. Futhermore, the flow patterns and temperature profiles of both cases are not axisymmetric even though axisymmetric boundary conditions are used. Several cells appear at no rotation. The cells are formed by the unstable vertical temperature profiles (upper region is colder than lower part) beneath the free surface of the melt. When the temperature profile is combined with density difference (Rayleigh-B nard instability) or surface tension difference (Marangoni-B nard instability) on temperature, cell structures are naturally formed. Both sources of instabilities are coupled to the cell structures in the melt of the Czochralski process. With high rotation rates, the shape of the fluid field is changed to another type of asymmetric profile. Because of the velocity profile, isothermal lines on the plane vertical to the centerline change to elliptic. When the velocity profiles are plotted at the rotating view point, two vortices appear at the both sides of centerline. These vortices seem to be the main reason of the tracer behavior shown in the asymmetric velocity experiment. This profile is quite similar to the profiles created by the baroclinic instability on the rotating annulus. The temperature profiles obtained from the numerical calculations and Fourier transforms of it are quite similar to the results of the experiment. bove esults intend that at least two types of intrinsic instabilities can occur in the melt of Czochralski growing systems. Because the instabilities cause temperature fluctuations in the melt and near the crystal-melt interface, some defects may be generated by them. When the crucible size becomes large, the intensity of the instabilities should increase. Therefore, to produce large single crystals with good quality, the behavior of the intrinsic instabilities in the melt as well as the effects of the instabilities on the defects in the ingot should be studied. As one of the cause of the defects in the large diameter Silicon single crystal grown by the

• 폴리머
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• 제35권2호
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• pp.130-135
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• 2011

전자 기기의 빠른 발전에 따른 무선 기기들의 사용은 급격히 늘어나고 있다. 그래서 이런 제품에 자가 발전이 가능한 재료를 적용시키는 사례가 점차 늘고 있다. 여기에 사용되는 재료로서 poly(vinylidene fluoride) (PVDF)가 있는데 PVDF는 piezoelectricity를 낼 수 있는 특별한 결정구조인 ${\beta}$-phase를 가지고 있다. 이 논문에서는 piezoelectricity에 결정적인 영향인 ${\beta}$-phase 함량을 증가시키기 위해 다층 PVDF 필름을 제조하였다. 이 PVDF 필름은 용매인 DMAc에 10%로 용해시킨 깃으로 spin rate는 850 rpm, spin time은 60초이며 건조온도는 $60^{\circ}C$이다. 비교적으로 다층 필름은 단열 층보다 더 높은 ${\beta}$-phase함량을 나타내었다 이 ${\beta}$-phase함량은 4-layer 필름이 되기까지 점차 증가되었으며 최대 함량은 7.72이다.

• 한국재료학회지
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• 제3권2호
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• pp.121-130
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• 1993

합성용질확산법으로 GaP 단결정을 성장시키고, 몇가지 성질을 조사하였다. 결정성장용 석영관을 전기로내에서 1.75mm/day의 속도로 하강시킴으로써 양질의 GaP 단결정을 성장하였다. 에치피트 밀도는 결정의 성장축 방향으로 3.8 ${\times}{10^4}$c$m^{-2}$부터 2.3 ${\times}{10^5}$c$m^2$이었다. 에너지갭의 온도의존성은 실험적으로 $E_g$(T)=[2.3383-(6.082${\times}{10^{-4}}$)$T^2$(373.096+T)eV로 구하여졌다. 저온에서의 광루미네센스 스펙트럼은 구속된 여기자의 복사재결합과 재결합 과정에 포논의 참여로 인하여 에너지갭 부근의 복잡한 선 스펙트럼이 나타났다. n형의 GaP내에서 Zn의 확산깊이는 확산시간의 제곱근에 비례하였으며, 확산계수의 온도의존성은 D(T)=3.2${\times}{10^3}$ exp(-3.486/KbTc$m^2$/sec이었다. p-nGaP 동종접합다이오드의 전기루미제센스 스펙트럼은 깊은 준위의 도너인 Zn-O 복합중심(complex center)과 Zn가 형성한 역셉터 준위사이의 도너-억셉터 쌍 재결합 천이에 의한 630nm의 발광과 에너지갭 부근의 케리어 재결합 처이에 의한 550nm의 발광으로 구성되었으며, 100mA보다 낮은 전류 영역에서 광자의 방출은 bane-filling 과정으로 이루어 진다.