• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2016.11a
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• pp.165.1-165.1
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• 2016

표면활성화 접합은 이종 소재의 표면을 제어하여 직접 접합하는 기술이다. 본 연구에서는 표면활성화 접합을 이용하여 고 방열특성의 LED용 히트스프레더(heat spreader)를 제작하기 위하여 $Al-Al_2O_3$ 복합소재를 제조하였다. LED 제품의 히트스프레더는 LED에서 발생하는 열을 한 곳으로 집중하는 것을 막아 열을 분산하는 금속판을 의미한다. 최근의 LED 제품은 고출력화에 의한 발열량의 급증으로 MCL(Metal Clad Laminate)를 이용하여 LED 칩에서 발생된 열을 외부로 배출하는 모듈구조를 나타내는 경우가 대다수이다. LED에서 열이 증가하게 되면 LED의 효율이 감소하고, 수명이 줄어드는 현상을 보이기 때문에 방열특성은 매우 중요하다. 따라서 고출력화되어 LED 칩에서 발생되는 열을 제어하는 기술이 이슈화 되고 있다. 기존의 히트스프레더 구조는 통상적으로 Al/절연층(폴리머)/Al으로 폴리머의 열전도율이 1W/mk로 고출력화에 의해 급증하는 LED의 발열량을 충분히 해소시키기 어렵다. 본 연구에서는 급증하는 LED의 방열량을 해소시키기 위해서 기존의 Al/폴리머/Al의 구조를 $Al/Al_2O_3/Al$의 구조로 개발하기 위해서 HV-SCDB 기술을 이용한 $Al-Al_2O_3$ 복합소재 제조 및 접합특성에 관하여 연구하였다.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2011.04a
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• pp.689-692
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• 2011

본 논문에서는 해양작업 상태의 하중조건을 고려한 부유식 원유생산 저장 하역 장치에 설치된 라이져 보강구조의 강도설계에 관련하여 다양한 근사화 기법 기반 설계 최적화 및 그 성능을 비교하고자 한다. 설계 최적화 문제는 하중조건별 구조강도의 제한조건 하에서 중량을 최소화하여 설계변수인 구조 부재치수가 결정되도록 정식화 된다. 비교 연구를 위해 사용된 근사화 기법은 반응표면법 기반 순차적 근사최적화(RBSAO), 크리깅 기반 순차적 근사최적화(KBSAO), 그리고 개선된 이동최소자승법(MLSM) 기반 근사최적화 기법인 CF-MLSM와 Post-MLSM이다. 본 연구에 적용한 MLSM 기반 근사최적화 기법들은 제한조건의 가용성을 보장할 수 있도록 새롭게 개발되었다. 다양한 근사화 모델 기반 설계 최적화 기법에 의한 결과는 설계 해의 개선 및 수렴속도 등의 수치적 성능을 기준으로 실제 비근사 설계최적화 결과와 비교검토 하였다.

• Korean Journal of Crystallography
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• v.17 no.2
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• pp.60-65
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• 2006

표면 및 계면층의 결정구조, 결함구조, 불순물 편석, 표면의 전자 구조, 원자 진동 등과 같은 산화물의 표면물성은 촉매, 센서, 소결, 마찰, 부식 등과 같은 분야에서 그 특성을 좌우한다. 고체 표면의 결정구조 해석 수단으로 저에너지 이온산란 분광법이 유용한 도구로 알려져 있는데, 이 방법의 뛰어난 표면민감성은 표면에서의 효과적인 이온 중성화 과정에 기인한다. $He^+$, $Ne^+$, $Ar^+$ 등과 같은 이온은 Auger 중성화 과정에 의하여 쉽게 중성원자화 되고, 중성화 확율의 타겟에 대한 의존성이 낮기 때문에 이온빔으로서 종종 사용된다. 산란각도를 180$^{\circ}$로 고정하여 산란이온 검출기를 설치한 직충돌 이온산란 분광법의 경우는 산란된 이온의 궤적이 입사궤도와 거의 동일하기 때문에 산란궤적의 계산이 간단해지고, 수 층 깊이의 원자구조의 해석이 가능해진다. 본 고에서는 고체 표면의 원자구조를 실공간에서 해석할 수 있는 직충돌 이온산란 분광법에 대하여 측정의 기본원리, 측정장치, 간단한 분석 예 등에 관하여 기술하고자 하며, 다음 편에서는 복잡한 표면구조를 가지는 반도체 표면에서 직충돌 이온산란분광법의 이용하여 해석한 예를 중심으로 기술하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2009.11a
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• pp.259-259
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• 2009

박막태양전지의 효율을 높이기 위한 방법 중 입사된 태양광의 흡수율을 높이기 위한 방법으로 전지의 표면구조를 제어하는 기술이 최근에 활발히 연구되고 있다. 본 연구에서는 박막태양전지의 저가화와 고효율화를 위하여 투명전도막으로 응용되고있는 ZnO박막의 증착속도를 높이는 공정변수의 영향과 수광효과를 개선하기 위하여 최적의 표면구조를 가지는 ZnO박막 증착조건을 찾고자 증착 공정변수에 대하여 실험하였다. 공정변수의 조절에 따라 표면구조의 제어가 가능하였으며 우수한 광학적 특성과 500nm/min 의 높은 증착속도를 얻을 수 있었다. 또한 표면구조와 전기적, 광학적 특성이 긴밀한 관계를 가지는 것을 알 수 있었다. 실험된 공정 변수는 기판온도, 공정압력, 플라즈마 파워, 원료 가스 조성 이며 공정변수에 따른 전기적, 광학적, 구조적, 특성은 FE-SEM, 4Point-probe, XRD, UV-spectroscopy를 이용하여 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2014.11a
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• pp.100-100
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• 2014

최근 탄소나노섬유는 우수한 물리적 화학적 특성을 바탕으로 에너지 저장소자의 전극소재 및 촉매 지지체로 사용되고 있다. 이들의 에너지저장능력을 향상시키기 위하여 다공화, 기능화 (산소 작용기), 복합화 등 탄소나노섬유의 표면제어를 실시하였고, 이들의 구조적, 화학적, 전기화학적 평가를 실시하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.275.1-275.1
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• 2016

반전형 폴리머 태양전지는 그 구조에 의하여 훌륭한 안정성을 가질 뿐만 아니라 roll-to-roll 공정을 통한 대량생산이 가능하여 각광받고 있는 구조이다. 이런 반전형 구조에서, 금속 산화물 나노파티클에 의해 만들어지는 금속 산화물 층은 전자수송층으로서 사용된다. 이 연구에서는 표면개질 물질인 PEIE (Polyethyleneimine-ethoxylate)와 화학적으로 기능화된 산화아연/그래핀 핵/껍질 양자점을 이용하여 전기수송층의 역할을 하는 기능화된 산화아연/그래핀 단분자층을 가지는 태양전지를 제작하였다. 이는 기능화된 산화아연/그래핀 단분자층이 표면개질, 광센서, 전기수송층의 역할을 동시에 수행하는 효과로 인해 제작된 태양전지는 향상된 전자 수집능력을 보였다. 단분자층이 잘 형성되어 있는지 확인하기 위하여 집속 이온 빔 장비를 이용하여 태양전지의 내부 구조를 확인하였으며, density functional theory (DFT)을 이용한 모델링을 통하여 기능화된 산화아연/그래핀 양자점의 전자상태밀도를 분석하였다. 기능화된 산화아연 단분자층에 의한 효과적인 계면 제어 및 전하수송에 의해 약 10.3%의 높은 효율을 가지는 반전형 폴리머 태양전지를 제작할 수 있었다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.4 no.2
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• pp.150-155
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• 1995

Mo 단결정 표면에 황을 흡착시켜 형성된 상층구조를 AES와 LEED로써 연구하였다. 황의 피복률은 sulfur gun으로부터 생성되는 S2 flux로써 조절하였으며, 여러 가지 흡착된 황의 상층구조를 LEED로써 관찰하였다. 황화된 Mo 표면에서 탈산소반응(HDO)의 모델 분자로서, Furan의 흡착과 반응을 승온반응분광법(TPRS)으로 조사하였다. 낮은 온도에서 Furan 분자의 헤테로 원자는 직접 이탈하여 안정한 기체상의 반응 생성물인 일산화탄소를 형성하였으며, 이 반응은 Mo의 (100) 및 (110)면에서 각각 깨끗한 표면 및 황화된 표면에 관계없이 일어났다. 이를 바탕으로 Mo 표면에서 Furan의 분해반응에 대한 메카니즘을 제안하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.141.2-141.2
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• 2016

디스플레이, 센서 등 전자소자는 소형화 단계를 지나 인체 부착형 소자로의 발전을 요구하고 있다. 인체 부착을 위해서는 민감한 피부에 장시간 부착시 무해성과 탈부착의 자유로움이 요구되기에 기존의 화학물질을 활용한 접착 방식에서 개코도마뱀 또는 딱정벌레 발바닥에서 영감을 얻은 자연모사형 건식 접착 방식에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 폴리머를 이용하여 자연모사형 마이크로/나노구조 형성은 기계적으로 가공된 금형 몰딩과 후처리를 통한 매우 복잡한 공정이 요구된다. 본 연구에서는 이러한 복잡한 공정을 단순화하기 위해서 폴리머 소재에 플라즈마를 활용한 나노구조를 형성하는 방법을 소개하고자 하며, 건식 접착용 폴리머 소재(PMMA, PDMS)에 따른 표면구조 변화와 표면에너지 변화에 대한 연구를 수행하였다. 플라즈마 표면처리를 위해서 본 연구실에서 자체 개발한 선형이온소스를 활용하였으며 입사에너지, 노출시간, 사용가스에 따른 표면형상 변화를 주사전자현미경을 활용하여 관찰하였다. 또한 처리조건에 따른 표면에너지 변화를 확인하기 위해 물접촉각 변화를 측정하였다. PMMA는 입사에너지, 노출시간이 증가함에 따라 쉽게 나노기둥구조가 형성되었으나, 과도한 입사에너지 또는 노출시간에서는 표면구조가 에칭되면서 무너지는 것이 관찰되었다. 또한 PDMS는 동일한 조건에서 주름구조 형태를 보였으며 노출시간이 증가할수록 주름구조의 간격이 늘어남을 확인하였다. 본 연구 결과를 통해 나노 구조를 쉽게 제어할 수 있는 PMMA가 피부 부착형 접착 패치에 응용이 가능할 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.264.2-264.2
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• 2014

비휘발성 메모리는 전원이 공급되지 않아도 저장된 정보를 계속 유지하는 메모리로써 현재 다양한 차세대 전자소자의 집적화 구현을 위해 저전압 동작 및 저장능력의 향상 등에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이때 삽입되는 전하저장층의 경우 기존 널리 이용되는 질화막(SiNx) 외에 최근에는 산화 알루미늄(Al2O3) 등의 고유전상수 물질 뿐만 아니라, 밴드갭 조절을 통해 전하저장능력을 향상시키는 산화막(SiOx)에 대한 연구도 진행 중이다. 이번 연구에서는 전하저장능력을 향상시키기 위해 전하저장층으로 산화막을 이용할 뿐만 아니라, 기존의 평편한 구조가 아닌 표면 조절을 통해 전하저장능력을 보다 향상시키고자 한다. 또한 이번 연구에서는 비휘발성 메모리 소자의 응용을 위해 우선적으로 금속-절연체-반도체 형태의 MOOxOyS 구조를 이용하였다. 이 때 실리콘 표면적을 변화시키기 위해 이용된 실리콘 웨이퍼는 1) 평편한 실리콘, 2) 수산화암모늄, 이소프로필 알코올 및 탈이온수를 혼합한 용액에 식각시킨 삼각형 구조, 3) 불산, 질산 및 아세트산을 혼합한 용액에 식각시킨 라운드 구조이다. 정전용량-전압 측정을 통해 얻어진 메모리 윈도우는 1) 평편한 실리콘의 경우 약 5.1 V, 2) 삼각형 구조의 경우 약 5.3 V, 3) 라운드 구조의 경우 약 5.9 V를 얻었다. 이 때, 라운드 구조의 경우 가장 넓은 표면적으로 인해 상대적으로 전하트랩이 가장 많이 되어 메모리 윈도우가 가장 커지는 특성을 볼 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.67.2-67.2
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• 2017

본 연구에서는 $SiO_2$ 미세구조 상에 Pd 나노입자(NPs)를 증착하여, 불소화된 마이크로-나노 계층구조를 갖는 Pd-decorated $SiO_2$($Pd/SiO_2$)를 제작하였다. 마이크로 크기의 거칠기를 갖는 $SiO_2$ 층은 졸-겔 공정을 사용해서 제조된 용액을 전기분사함으로써 제조되었다. 이어서, 자외선(UV)을 이용한 광 환원법을 이용해 Pd 나노입자를 $SiO_2$ 층에 형성했다. 생성된 표면은 마이크로-나노의 계층구조 형태를 보여주었다. 해당 시편의 불소화 처리 후, 마이크로-나노의 계층구조 표면은 $170^{\circ}$ 이상의 물 접촉각(water contact angle; WCA) 및 $5^{\circ}$ 이하의 슬라이딩 각(sliding angle)을 보여줌으로써 물에 대해 탁월한 소수성을 나타내었다. 또한, 커피($CA=161^{\circ}$), 우유($CA=162^{\circ}$), 쥬스($CA=163^{\circ}$), 그리고 글리세롤($CA=165^{\circ}$)에 대해서도 우수한 소수 특성을 보여주었다. 또한, 이들 $Pd/SiO_2$ 층은 우수한 장기내구성 및 자외선 저항성을 보여주었다. 그리고 이어진 기름에 대한 접촉각 측정을 통해 해당 시편이 소유 특성이 아닌 친유 특성을 보여준다는 것을 확인할 수 있었고, 기름에 대한 CA는 약 ${\sim}10^{\circ}$로 매우 우수한 친유 특성을 나타내었다. 이와 같은 결과는 자체세정이 가능한 표면 및 지능형 물/기름 분리 시스템과 같은 스마트 장치에서 초소수성-친유성 특성을 갖는 계층구조의 $Pd/SiO_2$ 층을 사용할 가능성을 명확하게 보여준다고 판단된다.