The reactions of $Cu/Ti/SiO_2$ structures at temperatures ranging from 200 to $700^{\circ}C$ have been studied for various Ti thicknesses. The reaction products initially formed, at around $300^{\circ}C$, were a series of Cu-Ti intermetallics ($Cu_3$Ti/CuTi) with the oxygen dissolved in the Ti moving from the compounds into the remaining unreacted Ti. At $500^{\circ}C$, the $Cu_3$Ti was converted into Cu-rich intermetallics, $Cu_4$Ti, which grew at the expense of the CuTi due to the increased oxygen content in the Ti. In addition, the outdiffusion of Ti, to the Cu surface, and the $Ti-SiO_2$ reactions, caused an abrupt increase in the oxygen content in the Ti layer, which placed thermodynamic restraints on further Ti reactions. Furthermore, thinner Ti layers showed a higher increasing rate of oxygen accumulation for the same consumption of Ti, which led to significantly reduced Ti consumption. The $SiO_2$ film under the Ti diffusion barrier was more easily destroyed with increasing Ti thickness.
본 연구에서는 부분 안정화 지르코니아(Z)와 자기치유능력을 부여하기 위하여 SiC와 $TiO_2$를 첨가한 5종류의 복합 지르코니아(ZS, ZST1, ZST2, ZST3, ZST5)를 소결하여, 기계적 특성과 열처리에 의한 균열 치유 가능성을 평가하였다. 6종류 지르코니아 세라믹스의 비커스 경도는 큰 차이가 없으며, 부분 안정화 지르코니아에 SiC 첨가(ZS)는 급격한 굽힘강도의 저하가 나타났지만, $TiO_2$의 첨가(ZST1, ZST2, ZST3, ZST5)는 강도가 향상하였다. 이는 SiC 및 $TiO_2$의 첨가의 따른 결정화의 영향이라 판단된다. 최고 굽힘 강도를 나타내는 균열 치유 조건에서 지르코니아 단상체는 비커스 균열이 남았으나, SiC가 첨가된 4종류는 비커스 균열이 관찰되지 않아 균열이 치유되었다.
본 연구에서는 전구체 각각의 독립제어가 가능한 이성분계 금속산화물을 얻기 위해 졸-겔법으로 합성한 실리카 나노입자를 $TiO_2$ 전구체와 교반시켜 전기방사법을 이용하여 실리카가 고르게 분산된 $TiO_2$ 나노섬유를 성공적으로 제작하였다. 제작된 나노섬유는 FE-SEM, XRD, EDS를 이용해 구조적 특성분석과 UV-VIS, 광촉매 반응기를 통해 광촉매 특성 분석을 하였다. 그 결과, 실리카가 분산된 $TiO_2$ 나노섬유는 실리카가 분산되지 않은 $TiO_2$ 나노섬유 보다 광촉매 효율이 10% 가량 향상되었다. 이는 실리카 나노입자가 첨가됨으로써 $TiO_2$가 흡수하지 못하는 380~440 nm 가시광선 영역을 흡수하여 광학적 특성 향상되었으며 Ti와 Si 두 금속산화물간에 $Br{\o}nsted$ acid site가 생성되어 OH 라디칼을 증가시킴으로써 광조사에 의해 여기된 전자를 잡아 재결합 손실을 억제하는 역할을 하여 화학적 특성이 개선되어 광촉매 효율이 증가되었을 것으로 사료된다.
이원계 산화막인 비정질 $SiO_2$와 다결정 $TiO_2$의 저항 변화 특성을 연구하였다. Metal-Insulator-Metal의 저항 소자를 형성하여 전압 sweep에 의한 I-V를 측정하여 저항 상태를 확인하였다. 즉, 낮은 저항 상태 (LRS) 와 높은 저항 상태 (HRS) 의 두 가지 저항 상태가 존재하였으며, LRS는 전압에 의한 절연체의 불완전한 breakdown 후에, HRS는 전압에 의한 negative differential resistance 후에 각각 나타났다. LRS의 경우에는 Ohmic 전도 mechanism에 의해서, HRS의 경우에는 Schottky contact에 의한 potential barrier의 생성이 저항 상태를 결정한다고 제안하였다. 즉, potential barrier의 생성과 소멸이 두 저항 상태를 형성한다고 할 수 있다. 유전율이 높은 $TiO_2$가 $SiO_2$에 비하여, 낮은 동작 특성 전압을 나타내었으며, 1 V에서의 저항비도 높았다.
Kim, Do-Hong;Shim, Young-Seok;Moon, Hi-Gyu;Yoon, Seok-Jin;Ju, Byeong-Kwon;Jang, Ho-Won
한국진공학회:학술대회논문집
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한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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pp.66-66
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2011
Anodic titanium dioxide (TiO2) nanotubes are very attractive materials for gas sensors due to its large surface to volume ratios. The most widely known method for fabrication of TiO2 nanotubes is anodic oxidation of metallic Ti foil. Since the remaining Ti substrate is a metallic conductor, TiO2 nanotube arrays on Ti are not appropriate for gas sensor applications. Detachment of the TiO2 nanotube arrays from the Ti Substrate or the formation of electrodes onto the TiO2 nanotube arrays have been used to demonstrate gas sensors based on TiO2 nanotubes. But the sensitivity was much lower than those of TiO2 gas sensors based on conventional TiO2 nanoparticle films. In this study, Ti thin films were deposited onto a SiO2/Si substrate by electron beam evaporation. Samples were anodized in ethylene glycol solution and ammonium fluoride (NH4F) with 0.1wt%, 0.2wt%, 0.3wt% and potentials ranging from 30 to 60V respectively. After anodization, the samples were annealed at $600^{\circ}C$ in air for 1 hours, leading to porous TiO2 films with TiO2 nanotubes. With changing temperature and CO concentration, gas sensor performance of the TiO2 nanotube gas sensors were measured, demonstrating the potential advantages of the porous TiO2 films for gas sensor applications. The details on the fabrication and gas sensing performance of TiO2 nanotube sensors will be presented.
In this study the thin films with the structure of Si+SiO$_2$+TiN are made by RF supttering method. TiN, which has small diffusion coefficient and low resistivity, is evaporated between SiO$_2$ and Al layers. It investigates the V-R characteristics depending on the thickness of SiO$_2$ which is used as insulation layer and researches its effects on voltage stability of thin film and varistor. These films show very small resistance valus in negative(-) voltage and large and large value in positive voltage band, and with the increase of voltage, resistance value is rapidly reduced and the satisfactory characteristic of varistor is shown at +1[V]. It is found that resistance value of TiN thin film is small and also TiN thin film has more current than the thin film which is not evaporated by TiN thin film. When Al electrode is evaporated of SiO$_2$ thin film, spiking occurs, but the spiking can be prevented with evaporation of TiN between SiO$_2$ and Al layers and this thin films in made easily because of its good attachment. With the increase of voltage, the resistance is changed into non-linear pattern and the bidirectional varistor characteristic is shown and then its theory can be verified by this experiment. Accordingly, when TiN is evaporated of Si Wafer(n-100), it obtains better voltage-resistance than thin film which is not evaporated and also when varistor character is used electrically to automatic control element such as elimination of flame, power distribution arrestor and constant voltage compensation, satisfactory reproducibilities are expected.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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