• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
• /
• 2010.05a
• /
• pp.34.1-34.1
• /
• 2010

국내외적으로 다양한 형태의 저차원 구조 나노재료를 화학센서에 응용하고자 하는 연구가 매우 활발히 진행되고 있다. 현재까지 발표된 많은 연구는 단일 산화물 반도성 재료를 이용한 센서 특성 측정 및 센싱특성 향상 연구가 주를 이루고 있다. 이에 비해 2 가지 이상의 물질로 구성되는 이종접합(heterojuction) 나노재료는 단일 재료에 비해 화학센서로서의 특성을 향상시킬 여러 가능성이 제시되고 있으나, 이러한 이종접합 구조의 가스감응특성에 대한 기본 모델 제시는 부족한 상태이다. 본 연구에서는 $SnO_2$-ZnO 등의 코아-쉘 구조 나노섬유 및 ZnO-$SnO_2$ 이종접합 구조 나노섬유 나노재료를 제조하였다. 이러한 나노재료의 가스 감응특성을 조사하고 그 결과들을 바탕으로 이종접합 나노재료의 가스 감응특성에 대한 메커니즘을 제시하고자 한다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
• /
• 2010.05a
• /
• pp.28.1-28.1
• /
• 2010

다양한 반도체 재료 중 ZnO는 3.2 eV의 넓은 밴드 갭을 통한 고효율의 단파장 전기광학 소자 응용 개발에 대한 연구가 진행중에 있으며, 60 meV의 넓은 엑시톤 결합 에너지로 인해 높은 기계적, 열적 안정성을 가진다. 또한 높은 투과성과 굴절율(n=2)을 가지며 이방성 성장을 통한 텍스처 코팅이 가능함으로 PV(photovoltaics)용 유전체 ARC(anti-reflection coating) 재료로 유망하다. 텍스처된 표면은 빛을 차단시키며, 광대역에서 반사를 억제 시킨다. 또한 나노 구조를 통한 나노 다공성 표면은 광대역에서 빛을 모으는 장점이 있으며 태양전지 효율을 극대화 시킬 수 있다. 본 연구에서는 저온 공정이 가능한 hydrothermal 방법으로 다양한 ZnO 나노 구조를 합성하였다. 사용된 합성 재료로 사용되는 zinc nitrate($Zn(NO_3)_2.6H_2O$), hexamethyltetramine(HMT, $C_6H_{12}N_4$)의 농도 및 합성 온도 변화를 통해 다양한 나노구조(나노선, 나노막대, 나노시트 등)의 형태 및 크기를 제어하였다. 이러한 구조적인 변화를 토대로 텍스처된 다공성 나노구조를 형성시키고, 그 형상과 크기 차이에 따른 AR 특성을 평가하였다. ZnO 나노 구조의 결정학적 특성은 XRD(x-ray diffractometer)를 이용하여 분석하였으며, SEM(scanning electron microscope)을 통해 나노 구조의 모양과 크기를 관찰하였다. 또한 UV-Vis spectrophotometer를 통해 나노 구조의 흡수도와 반사도를 측정하였다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
• /
• 2012.05a
• /
• pp.86.1-86.1
• /
• 2012

나노재료와 나노기술의 연구개발 지원을 위하여 국가나노인프라인 나노종합팹센터에서 개발되고 있는 나노재료/나노현상의 실시간 관찰을 위한 SiN membrane chip 기술 및 나노그래핀 기반구축에 대한 최근 결과와 향후계획을 소개하고자 한다. 나노재료의 합성, 배열, 구조 등의 실시간 관찰을 가능하게 하기 위하여 제작된SiN membrane chip은 투과전자현미경(transmission electron microscope, TEM)에서 투명한 기판으로, 그 위에 나노재료를 합성, 배열하고 원하는 모양의 전극을 형성하여 나노재료 및 나노소자의 온도변화 및 전기적 특성 측정 등이 가능하다. 이러한 기술은 Ag, Sn, Cu 등 nano-cluster의 percolation 소자, SiN 및 Graphene 나노기공 소자, SiGe, BiTe, Si, ZnO 나노선 및 CNT의 내부구조변화, 상변화 등 다양한 나노재료/나노소자의 나노현상 관찰 및 해석에 적용되었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
• /
• 2016.11a
• /
• pp.96-96
• /
• 2016

나노섬유(nanofiber), 나노선(nanowire), 그리고 나노튜브(nanotube)와 같은 1차원 구조의(one-dimensional structure) 나노재료는 벌크(bulk) 및 박막(film) 재료와는 다르게 물리적, 화학적으로 특이한 성질을 가지고 있으며, 이러한 성질은 나노재료의 구조, 형상, 크기 등에 큰 영향을 받는다. 첫 째, 전기방사(electrospinning) 공정을 이용한 나노섬유의 합성; 용액의 특성, 전기장 세기, 방사시간 등의 변수를 조절하게 되면 방출되는 재료의 형상을 입자 혹은 섬유상의 형태로 얻을 수 있으며, 전기방사를 통해 합성된 나노재료의 소결 온도 및 시간을 달리함으로써 나노입자의 크기를 조절할 수 있다. 또한, 템플레이트 합성법(template synthesis) 및 이중노즐(coaxial nozzle)을 이용해 속이 빈 형태인 중공(hollow) 구조의 나노섬유를 얻을 수 있으며, 전기방사에 사용되는 전구물질에 원하는 금속 및 산화물을 첨가함으로써 복합체(composite) 나노섬유를 얻을 수 있다. 둘 째, VLS(Vapor-Liquid-Solid) 공정을 이용한 나노선의 성장; 온도, 압력, 전구물질의 양, 그리고 시간 등의 변수를 조절하게 되면 원하는 직경 및 길이를 갖는 나노선을 성장시킬 수 있다. 그리고 ALD(Atomic Layer Deposition)를 이용해 나노선에 추가적인 층을 형성함으로써 코어-셀 구조를 형성할 수 있으며, 감마선, UV와 같은 공정을 이용해 귀금속 촉매를 나노선에 기능화 시킬 수도 있다. 코어-셀 구조를 갖는 나노선/나노섬유는 코어 혹은 셀 층의 전자나 홀의 이동을 유발하여 전자공핍층(electron depletion layer) 또는 정공축적층(hole accumulation layer)을 확대 및 축소시켜 센서의 초기저항을 증가시키거나 감소시키는 역할로써 이용되고 있으며, 특히, 셀 층의 두께가 셀 층 재료의 Debye length와 유사한 크기를 갖게 되면, 셀 층은 완전공핍층(fully depleted layer)을 형성해 최대의 감도를 나타낼 수 있다. 본 연구에서는 다양한 제조 공정을 통해 제작될 수 있는 1차원 나노-구조물을 가스센서에 적용하는 사례들을 소개하고, 이러한 가스센서의 감응성능을 향상시키기 위한 방법의 한 가지로 원자층증착법으로 나노선/나노섬유의 표면에 셀층을 형성하여 감응성 향상 메커니즘 및 관련 주요 변수들을 조사하고자 한다.

• The Science & Technology
• /
• v.32 no.6 s.361
• /
• pp.22-23
• /
• 1999

21세기 첨단기술로 다기능성 금속과 세라믹 나노입자 재료기술이 부상하고 있다. 한양대 금속재료공학과 이재성교수는 활발한 국제적 협력을 바탕으로 나누구조재료에 관한 연구를 계속하고 있다. 현재 국제 나노구조재료학회 국제상임위원으로 한국을 대표하고 있는 이교수는 '나노입자분말 합성기술 및 치밀화 기술개발과 다기능성 나노벌크재료기술을 핵심기술로 발전시켜 나갈 계획"이라고 강조했다.

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

• Electrical & Electronic Materials
• /
• v.17 no.4
• /
• pp.16-22
• /
• 2004

최근 나노기술의 발달로 다양한 나노구조체가 제작되었으며, 이러한 나노구조체를 바이오센서에 응용하고자하는 연구가 매우 활발하게 진행되고 있다. 나노구조체가 바이오센서 물질로 관심을 끄는 이유는 검출하고자하는 표적물질의 크기가 일반적으로 나노구조체의 크기와 비슷하므로 감도가 매우 좋은 센서의 제작이 가능할 뿐 아니라 센서의 소형화 및 집적화가 가능하기 때문이다.(중략)

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
• /
• 2011.10a
• /
• pp.17.1-17.1
• /
• 2011

본 연구에서는 탄소나노튜브 네트워크의 구조 변화에 따른 투명 전도성 필름의 전기적, 광학적 특성 변화를 관찰하였다. 탄소나노튜브 기반 필름의 전기적 특성은 탄소나노튜브의 직경, 길이에 큰 영향을 받을 뿐만 아니라 개별의 탄소나노튜브가 기판에 적층되어 형성되는 네트워크의 구조 변화에도 영향을 받는다. 이에 대해 본 연구에서는 분산제의 종류 및 농도에 따른 용액내 탄소나노튜브의 분산도, 산소 플라즈마 처리에 따른 기판의 표면장력, 탄소나노튜브의 정제에 따른 순도를 변화 시켰으며, 이에 따른 탄소나노튜브 네트워크 구조변화를 관찰하였다. 또한, 탄소나노튜브 네트워크의 구조변화에 따른 전기적, 광학적 특성 변화를 관찰하고, 이를 통해 탄소나노튜브 필름의 전기적 특성에 개별 탄소나노튜브간에 발생하는 접촉저항의 영향을 논의하였다.

• Proceedings of the Korean Society For Composite Materials Conference
• /
• 2005.11a
• /
• pp.133-136
• /
• 2005

원자현미경을 이용하여 나노허니컴 구조물의 굽힘 탄성계수를 측정하였다. 나노허니컴 구조물의 단면적은 기공들의 배열 때문에 위치마다 다르게 되고, 이로 인해 관성 영역 모멘트는 상수값으로 계산되지 않는다. 본 연구에서는 나노허니컴 구조물의 단위 면적 내 관성 영역 모멘트 평값을 벌크 구조의 나노허니컴 구조물의 영률로 가정하였다. 단위 면적 내 광성 영역 모멘트 평균값과 나노허니컴 구조물의 기공률 사이에 관계식이 유도되었다. 기공의 직경이 31 nm 인 양극 산화 알루미늄 필름이 나노허니컴 구조물로 제작되었다. 양극 산화 알루미늄의 영률이원자현미경을 이용한 굽힘 실험으로 측정되었으며, 나노 인장시험기의 인장 실험 결과와 비교되었다.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
• /
• 2010.04a
• /
• pp.554-557
• /
• 2010

본 논문에서는 동일한 체적분율 가지는 탄소나노튜브 나노복합재의 기계적 특성을 규명하였다. 동일한 chirality를 가지는 서로 다른 크기의 탄소나노튜브를 이용하여 탄소나노튜브의 크기가 복합재의 물성에 미치는 영향을 규명하였다. 복합재료의 분자동역학의 결과 탄소나노튜브의 길이방향의 물성은 크게 증가하나, 전단특성의 물성 강화효과를 나타나지 않았다. 이는 통해 탄소나노튜브와 기지재료 사이의 상호작용력이 복합재료의 전단력을 전달하고, 변형을 유지할 만큼 강하지 않다는 것을 확인하였다. 이와 같은 분자동역학 결과를 바탕으로 멀티스케일 모델을 개발하여 복합재료에서 나타나는 현상을 묘사하였다. 제안된 멀티스케일 모델을 이용하여 다양한 조건의 복합재료에 대한 특성 예측이 가능하다.