• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2014.11a
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• pp.280-280
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• 2014

본 연구에서는 유체 플라즈마 공정 (Solution plasma process; SPP)이라고 불리우는 새로운 공정법을 이용하여 ZnO 나노입자를 합성하였고 그 입도와 분산성을 평가하였다. 이 방법으로 인해 합성된 ZnO 나노입자는 10~60 nm 범위의 입도를 가지며, 플라즈마 처리시간이 길어질수록 유체 내 ZnO 나노입자의 분산성이 향상되었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.239.1-239.1
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• 2015

1차원 탄소나노재료이며 한 겹의 흑연을 말아 놓은 형태인 단일벽 탄소나노튜브(Single-walled carbon nanotubes, SWNTs)는 감긴 형태에 따라 반도체성, 금속성 성질을 나타내는 특이성과 우수한 기계적 성질을 지니고 있어 광범위한 분야로 응용이 기대되어왔다. 이러한 SWNTs의 응용가능성을 실현시키기 위해서는 보다 경제적, 산업적인 면에서 손쉬운 합성방법의 개발이 필요한 실정이다. SWNTs의 합성 방법들로는 아크방전법과 레이저 증발법, 그리고 열화학기상증착법(Thermal chemical vapor deposition, TCVD) 등이 이용되었다. 이 중 TCVD법은 대면적의 균일한 CNTs를 합성할 수 있다는 장점이 있다. 그러나 탄화수소가스를 효율적으로 분해하기 위하여 $800^{\circ}C$ 이상의 고온 공정이 요구되며, 이는 경제적, 산업적인 면에서 사용이 제한적이다. 따라서 저결함, 고수율의 SWNTs를 저온합성 할 수 있는 공정의 개발이 지속적으로 필요하다. 본 연구에서는, TCVD법을 이용하여 에틸렌 원료가스로 SWNTs의 저온합성 가능성을 확인하였다. 합성을 위한 기판과 촉매로는 실리콘 산화막 기판(SiO2/Si wafer)에 철 나노입자를 지닌 ferritin을 스핀코팅 후 산화하여 이용하였다. 저온합성 공정의 변수로는 합성온도와 원료가스인 에틸렌의 분율을 설정하여, 변수가 SWNTs의 결정성과 수율에 미치는 영향을 고찰하였다. 합성된 SWNTs의 분석의 용이함과 손지기(Chirality)의 제어를 위하여 나노 다공성 물질인 제올라이트(Zeolite)를 보조 기판으로 사용하였다. 실험결과 에틸렌 원료가스로 합성한 SWNTs는 $700^{\circ}C$ 부근의 저온에서도 합성이 가능함을 확인하였다. 또한 에틸렌 원료가스의 분율과 합성시간의 정밀한 제어를 통해 SWNTs의 합성온도를 더욱 감소시키는 것도 가능할 것으로 예상된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.117-117
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• 2010

나노입자 제조 기술이 점차 발전하면서 금속산화물, 반도체용 및 태양전지용, 신소재 등 다양한 응용분야에 사용하고 있다. 따라서 이와 같은 나노입자 제조방법으로는 펄스 레이저 용사법(pulsed laser ablation), 플라즈마 아크 합성법(plasma arc synthesis), 열분해법(pyrolysis), plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD)법 등과 같은 기상공정이 많이 사용되고 있다. 기상공정은 기존의 공정에 비해 고순도 입자의 대량 생산, 다성분 입자의 화학적 균질성 유지, 비교적 간단하고 깨끗한 공정 등의 장점을 가지고 있다. 기상공정에서 일반적인 입자 형성 메커니즘은 기체 상태의 화학 물질이 물리적 공정 혹은 화학 반응에 의해 과포화상태에 도달하게 되며, 이 때 동질 핵생성(homogeneous nucleation)이 일어나고 생성된 핵(nuclei)에 기체가 응축되고 충돌, 응집하면서 입자는 성장하게 된다. 열분해법은 실리콘 나노입자를 생산하는 기상공정 중 하나이다. 일반적으로 열분해 공정은 지속적으로 열이 가해지는 반응기 내에 반응기체인 $SiH_4$을 주입하고, 운반기체는 He, $H_2$, Ar, $N_2$ 등을 사용하였을 때, 높은 열로 인해 $SiH_4$가 분해되며, 이 때 가스-입자 전환 현상(gas to particle conversion)이 일어나 실리콘 입자가 형성된다. 그러나 입자 형성과정은 $SiH_4$ 농도, 유량, 작동 압력, 온도 등 매우 다양한 요소에 영향을 받는다. 고, 복잡한 화학반응 메커니즘에 의해 명확히 규명되지는 못하고 있다. 이에 본 연구에서는 복잡한 화학반응을 해석하는 상용코드 CHEMKIN 4.1.1을 이용하여 열분해 반응기 내에서의 실리콘 입자 형성, 성장, 응집, 전송 모델을 만들고 이를 수치해석하였다. 표면 반응, 응집, 전송에 의한 입자 성장 메커니즘을 포함하고 있는 aerosol dynamics model을 method of moment법으로 해를 구하였으며, 이를 실험 결과와 비교하여 모델링을 검증하였다. 또한 반응기의 온도, 압력, 가스 농도, 유량 등의 요소를 고려하여 실리콘 나노입자를 형성하는 최적의 조건을 연구하였다.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 2003.10a
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• pp.41-41
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• 2003

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2009.06a
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• pp.448-448
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• 2009

기존에 박막공정을 이용한 CIGS 태양전지는 단가가 비싸고 공정이 복잡한 단점이 있다. 따라서 후막형 CIGS 태양전지 위한 CIGS 나노 입자의 필요성이 대두 되었다. CIGS 나노 입자를 합성하기 위한 방법은 용매열법, 콜로이달법 등이 있다. 특히 이들 방법 중에서 열용매 방식은 입도 제어가 용이하고 저압, 저온에서 간단한 공정으로 입자를 합성할 수 있다는 잠정으로 인해 많이 사용되어지고 있다. 본 연구에서는 열용매법을 이용하여, 용매양, 반응온도, 반응시간 등을 통하여 후막형 CIGS에 적합한 나노 입자를 합성하였다. XRD를 통해 상을 분석하고, SEM, 입도, B.E.T.를 통해 파우더의 평가하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.337.1-337.1
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• 2016

단일벽 탄소나노튜브(Single-walled carbon nanotubes, SWNTs)는 나노 스케일의 크기와 우수한 물성을 갖고 있어, 전자, 에너지, 바이오 등 다양한 분야로의 응용이 기대되고 있다. 이러한 응용의 실현을 위해서는 경제적, 산업적인 면에서 보다 손쉬운 합성법이 요구된다. SWNTs의 합성에는 대면적의 균일한 CNTs를 합성할 수 있다는 장점이 있는 열화학기상증착법(Thermal chemical vapor deposition, TCVD)이 가장 일반적으로 사용되고 있다. 하지만 탄화수소가스를 효율적으로 분해하기 위하여 $900^{\circ}C$ 이상의 고온공정이 요구되며, 이는 경제적, 산업적인 면에서 사용이 제한적이다. 따라서 저결함, 고수율의 SWNTs를 저온합성 할 수 있는 공정의 개발이 지속적으로 필요하다. 본 연구에서는, TCVD법을 이용하여 에틸렌 원료가스로 SWNTs의 저온합성 가능성을 확인하였다. 합성을 위한 기판과 촉매로는 실리콘 산화막 기판(SiO2/Si wafer)에 철 나노입자를 지닌 ferritin을 스핀코팅 후 산화하여 이용하였다. 저온합성 공정의 변수로는 합성온도와 원료가스인 에틸렌의 분율을 설정하여, 변수가 SWNTs의 결정성과 수율에 미치는 영향을 고찰하였다. 합성된 SWNTs의 분석의 용이함과 손지기(Chirality)의 제어 가능성을 확인하기 위하여 나노 다공성 물질인 제올라이트(Zeolite)를 보조 기판으로 사용하였다. 실험결과 에틸렌 원료가스로 합성한 SWNTs는 메탄을 원료가스로 사용한 경우보다 낮은 $700^{\circ}C$ 부근에서도 합성이 가능함을 확인하였다. 또한 에틸렌의 분율과 합성 시간의 정밀한 제어를 통해 SWNTs의 합성온도를 더욱 감소시키는 것도 가능할 것으로 예상된다.

• Proceedings of the Korean Society For Composite Materials Conference
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• 2003.10a
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• pp.37-41
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• 2003

열화학 기상합성법을 이용한 탄소나노튜브의 성장에서 촉매 금속 층의 형성 공정은 탄소나노튜브의 직경 및 길이를 제어해주는 가장 중요한 요소이다. 탄소나노튜브의 대량합성을 위해 자성유체를 이용한 촉매 금속 층의 손쉬운 형성공정을 개발하였다. 수용성 폴리비닐알코올과 마그네타이트 나노 입자들이 혼합된 자성유체를 다양한 기판에 스핀 코팅하여 촉매 금속 층을 간편하게 형성할 수 있었다. 자성유체 제조 시 혼합된 수용성 폴리비닐알코올은 자성유체용액의 점성을 증가 시켜 주었으며, 이러한 점성의 증가는 스핀 코팅 시 용액과 기판간의 접착력을 증대시켜 주었다. 또한 건조 과정 이후에도 잔류되어 탄소나노튜브 합성 공정 중에 촉매금속이 응집되는 현상을 방지 차여 균일한 입자 크기를 유지하도록 하였다. 이는 고밀도의 수직 배열된 탄소나노튜브의 성장의 직접적인 원인으로 생각된다. 또한 탄소나노 튜브의 대량 합성을 위해서 Si 기판 치에 알루미나와 금속 기판에서도 탄소나노튜브의 성장을 시도하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.263-263
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• 2010

실제 옷처럼 입는 컴퓨터를 구현하거나 복잡하고 움직임이 많은 사람의 장기 등 생체에 이식 가능한 정보 전자 소자를 개발하려는 시도가 많이 이루어지고 있다. 현재는 기존의 반도체 공정과 실리콘 소재를 기반으로 연구 결과가 보고되고 있는데, 이는 소자 제작에 있어서 높은 공정 온도 등으로 인해 응용성이 제한되는 상황이다. 우리는 metal oxide 나노선과 단일벽 탄소나노튜브 (SWCNT)를 성장하여 각각 슬라이딩 전이법과 thermal tape 전이법을 이용하여 원하는 기판에 전이하고 소자를 제작하였다. metal oxide 나노선은 슬라이딩 전이를 통해 정렬된 상태로 패턴을 제작하였으며, SWCNT는 density 제어와 채널 크기 조정을 통해 반도체성 채널을 유도하여 소자 특성을 확보하였다. 또한 각 나노선의 전계효과소자와 SWCNT로 구성된 PMOS inverter를 유연한 고분자 필름기판위에 구현하고, 이를 스트레칭이 가능한 스테이지를 이용해 strain 대비 전기특성 변화를 분석하였다. 유연성이 좋은 나노선/나노튜브로 제작된 해당 소자는 전체 소자가 스트레칭이 가능할 수 있게 연결구조를 디자인하여 수십% 의 stain에도 각각의 전기특성이 유지되었다. 이처럼 스트레칭이 가능한 1차원 나노소재 소자는 그 유연성을 바탕으로 입는 옷처럼 구겨지거나 늘여지게 되는 다양한 스트레칭 상황에도 특성이 보장되어 미래 정보전자소자로 많은 응용이 가능할 것으로 예상된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.64-64
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• 2010

ZnO 나노와이어를 수열합성법에 의하여 합성 하였다. 나노와이어 합성을 위한 Seed layer는 Al 이 2% 도핑된 ZnO타겟을 이용하여 스퍼터링 공정을 통해 증착시켰다. 이 Seed layer박막을 대기압 플라즈마 공정을 통하여 친수처리와 소수처리를 한 후 접촉각을 측정 하여 표면에너지를 관찰하였다. 또한 각각의 표면에너지에 의한 ZnO 나노와이어 합성결과 ZnO 나노와이어의 밀도, 직경, 길이가 표면에너지와 밀접한 관련이 있다는 것을 확인 하였다. 결과적으로 수열합성법에 의해 성장된 나노와이어는 Seed layer의 표면에너지에 큰 영향을 받는 것을 확인하였고 이것은 향후 연구에서 나노 구조체 전반에 밀도, 직경, 길이를 조절할 수 있는 핵심 기술임을 제시한다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2011.10a
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• pp.22.2-22.2
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• 2011

Si 나노와이어를 합성하는 다양한 방법들 중에서 Si 기판을 나노와이어 형태로 제작하는 무전해 식각법은 쉽고 간단하기 때문에 최근 많은 연구가 진행되고 있다. 무전해 식각법을 이용한 Si 나노와이어는 p 또는 n형의 전기적 특성을 갖는 Si 기판의 도핑농도에 따라 원하는 전기적 특성을 갖는 나노와이어를 얻을 수 있을 것이라는 기대가 있었지만 n형으로 제작된 나노와이어의 경우 식각에 의한 표면의 거칠기 때문에 그 특성을 나타내지 못하는 문제점을 가지고 있다. 본 연구에서는 무전해 식각법을 이용하여 p와 n형 나노와이어를 합성하고 field-effect transistors (FETs) 소자를 제작하여 각각의 특성을 구현하였다. 나노와이어와 절연막 사이의 계면 결함을 최소화하기 위하여 poly-4-vinylphenol (PVP) 고분자 절연막에 나노와이어를 삽입시킨 형태로 소자를 제작하였고, 특히 n형 나노와이어의 표면을 보다 평평하게 하기 위하여 열처리를 진행 하였다. 이렇게 각각의 특성이 구현된 나노와이어를 이용하여 soft-lithography 공정을 통해 complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) 구조의 인버터 소자를 제작하였으며 그 전기적 특성을 평가하였다.