• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.16 no.4
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• pp.279-285
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• 2007

We have demonstrated structural evolution and optical properties of the Si-NWs on Si (111) substrates with synthesized nanoscale Au-Si islands by rapid thermal chemical vapor deposition(RTCVD). Au nano-islands (10-50nm in diameter) were employed as a liquid-droplet catalysis to grow Si-NWs via vapor-liquid-solid mechanism. Si-NWs were grown by a mixture gas of $SiH_4\;and\;H_2$ at pressures of $0.1{\sim}1.0$Torr and temperatures of $450{\sim}650^{\circ}C$. SEM measurements showed the formation of Si-NWs well-aligned vertically for Si (111) surfaces. The resulting NWs are 30-100nm in diameter and $0.4{\sim}12um$ in length depending on growth conditions. HR-TEM measurements indicated that Si-NWs are single crystals convered with about 3nm thick layers of amorphous oxide. In addition, optical properties of NWs were investigated by micro-Raman spectroscopy. The downshift and asymmetric broadening of the Si optical phonon peak with a shoulder at $480cm^{-1}$ were observed in Raman spectra of Si-NWs.

• Polymer(Korea)
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• v.34 no.2
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• pp.150-153
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• 2010

In this research, biomolecule-immobilized multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) were prepared by using radiation-induced graft polymerization. For the immobilization of biomolecules, the surface of MWNCTs was functionalized by radiation-induced graft polymerization of acrylic acid. Based on the results of TGA and Raman spectroscopy it was found that acrylic acid was effectively graft-polymerized on the MWCNTs. Biomolecules such as DNA and proteins were immobilized onto the resultant poly(acrylic acid)-grafted MWCNTs. The results of the X-ray photoelectron spectroscopy and fluorescence microscopy confirmed that the biomoelcules were successfully immobilized on the poly(acrylic acid)-grafted MWCNTs.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.28 no.6
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• pp.705-713
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• 2017

A novel material, $Bi_2WO_6-GO-TiO_2$ composite, was successfully synthesized using a facile hydrothermal method. During the hydrothermal reaction, the loading of $Bi_2WO_6$ and $TiO_2$ nanoparticles onto graphene sheets was achieved. The obtained $Bi_2WO_{6-GO-TiO2}$ composite photo-catalysts were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray (EDX) analysis, transmission electron microscopy (TEM), Raman spectroscopy, ultraviolet-visible diffuse reflectance spectroscopy (UV-vis-DRS), and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The $Bi_2WO_6$ nanoparticle showed an irregular dark-square block nanoplate shape, while $TiO_2$ nanoparticles covered the surface of the graphene sheets with a quantum dot size. The degradation of rhodamine B (RhB), methylene blue trihydrate (MB), and reactive black B (RBB) dyes in an aqueous solution with different initial amount of catalysts was observed by UV spectrophotometry after measuring the decrease in the concentration. As a result, the $Bi_2WO_6-GO-TiO_2$ composite showed good decolorization activity with MB solution under visible light. The $Bi_2WO_6-GO-TiO_2$ composite is expected to become a new potential material for decolorization activity. Photocatalytic reactions with different photocatalysts were explained by the Langmuir-Hinshelwood model and a band theory.

• Journal of the Mineralogical Society of Korea
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• v.5 no.2
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• pp.109-121
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• 1992

For the purpose of mineralogical and chemical study on the topazes from various localities of world(Brzail, China, India, Nigeria and Sri Lanka), electron microprobe analysis(EPMA), neutron activation analysis(NAA), X-ray diffractometry, Raman spectroscopy, etch test, scanning electron microscopy, refractive index, specific gravity, fluid inclusion were performed. The chemical composition in topaz was discussed along with its physical and structural properties. Variations in the unit-cell dimension and physical properties of topaz were found to have a close relations in the unit-cell dimension and physical properties of topaz were found to have a close relationship with extent of substitution of $OH^-\;for\;F^-$. According to neutron activation analyses, the trace elements had no effects on the physical properties of topaz. Raman spectra showed that the peaks of topaz were different in intensity from one locality to another. Etching defects in topaz includes negative crystal defect o point-bottom pit(India, Nigeria) and net work defect of curl-bottom pit(Brazil, China). Fluid inclusions in topaz may be classiffied into liquid $CO_2$-bearing inclusion, gaseous inclusion, halite, sylvite-bearing inclusion and liquid inclusion. The results of this study can be useful to devising artificial coloring methods for topaz with different mineralogical compositions.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.114-114
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• 2018

탄소 재료는 뛰어난 물성에서 다양한 재료로의 응용이 기대되고 있다. 특히, 이종 원소 함유 카본 재료는 전기적 특성과 촉매성의 발현 등 새로운 기능을 카본 재료에 부여할 수 있어서 연료 전지, 에너지 저장, 태양 전지 등에의 응용이 기대되고 있다. 최근, 용액 중의 저온 플라즈마인 솔루션 플라즈마(solution plasma process)를 이용하여 벤젠 용액 등에서 탄소 재료 합성에 성공하였다. 그러나 기존의 연구에서는 솔루션 플라즈마 프로세스를 이용하여 합성한 이종원소 카본은 전도성이 낮아 이종원소의 함유량을 낮추는 고온의 열처리가 필요했다. 따라서 본 연구에서는 우수한 물리적 전기적 특성을 갖는 그래핀(graphene)과 같은 이종 원소 카본 나노시트(heteroatom carbon nanosheets)의 합성 및 메커니즘(mechanism)에 대해 검토하였다. 다양한 이종원소를 포함한 유기용매 안에 바이폴라 펄스 전원에 의한 전압을 두 텅스텐 전극 간에 인가하고, 솔루션 플라즈마를 생성하여 이종원소 카본 재료를 합성했다. 플라즈마 생성은 텅스텐 봉을 전극으로 사용하고 전압을 2.0 kV, 펄스 주파수를 200 kHz, 펄스 폭을 $1.0{\mu}s$, 전극 간 거리를 1.5 mm에서 일정하게 유지하며 200 mL 유기용매 중에서 방전시키는 것으로 재료를 합성했다. 플라즈마 방전 후, 필터을 이용하여 흡인 여과한 뒤 $200^{\circ}C$에서 1 시간 동안 건조 시켰다. 건조 후의 이종원소 카본의 물리적 특성을 원소 분석, X선 회절 법(XRD), 저항률 측정, 투과형 전자 현미경(TEM) 및 라만 분광법, 전자 현미경(SEM), X-선광전자분광기(XPS)등을 이용하여 카본의 형상 및 특성을 분석하였다. 그 결과 다양한 이종원소를 포함한 유기용매 중 2-pyrrolidone을 사용했을 때, 이종 원소 카본 나노시트를 합성하는데 성공하였다. 또한, 이 연구방법을 통해서 솔루션 플라즈마 프로세스를 통한 카본 나노시트 합성의 메커니즘을 규명하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.655-655
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• 2013

그래핀은 높은 전자 이동도, 열전도도, 기계적 강도, 유연성 등의 고유한 특성으로 다양한 분야에 응용하기 위한 연구가 수행되고 있으며, 특히 전자 소자에의 적용에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 전자 소자에 적용하기 위해서는 성장 및 물성에 관한 규명, 응용 소자에 따른 특성 평가가 필요하다. 이러한 소자 특성은 그래핀 물성에 의한 영향이 기본적이지만 에칭, 전사 등의 공정 중 발생하는 오염, 표면 특성, 잔여물 등에 의한 물성 변화 또한 분석 및 제어에 관한 연구가 필요하다. 열화학증착법(thermal chemical vapor deposition)을 이용한 그래핀 합성은 구리 기판을 사용하며, 합성된 그래핀의 에칭, 박리 및 전사 공정이 있다. 이러한 공정 중 발생하는 오염 입자가 그래핀 표면에 흡착되거나, 제거되지 않은 PMMA 잔여물이 그래핀의 특성에 영향을 미치게 된다. 따라서 본 연구에서는 $CO_2$ 클러스터의 표면 충돌을 이용하여 이러한 오염 물질 및 잔여물을 제거하고 그래핀 표면을 평탄화하는 것에 관한 연구를 수행하였다. 가스 클러스터란 작동기체의 분자가 수십에서 수백 개 뭉쳐 있는 형태를 뜻하며 이렇게 형성된 클러스터는 수 nm 크기를 형성하게 된다. 그리고 짧은 시간의 응축에 의해 수십 nm 크기 까지 성장 하게 된다. 클러스터를 이용한 표면 처리는 충돌에 의한 제거에 기반 한다. 따라서 생성 및 가속되는 클러스터로부터 대상으로 전달되는 운동량의 정도가 세정 특성에 영향을 미치며 이는 생성되는 클러스터의 크기에 종속적이다. 생성 클러스터의 크기 분포는 분사거리, 유량, 분사 각도, 노즐 냉각 온도 등의 변수에 관한 함수이다. 본 연구에서는 이러한 변수들을 제어하여 클러스터를 이용한 그래핀 표면 처리 실험을 수행하였다. 평가는 클러스터 표면 처리 전과 후의 특성 비교에 기반 하였으며, 광학 현미경을 이용한 표면 형상 측정, 라만분광 분석, AFM을 이용한 표면 조도 측정, 그래핀 면저항 측정 결과를 비교하였다. 평가 결과를 통하여 표면 처리를 하지 않은 그래핀에 비하여 면저항과 표면 조도가 낮아지는 것을 확인 할 수 있었다. 또한 클러스터 세정은 300 mm 웨이퍼 크기 이상의 대면적을 짧은 시간에 건식으로 세정할 수 있다는 장점이 있어 향후 최적화를 통해 그래핀 양산 시 특성 향상을 위한 후처리 방법으로 사용될 수 있음을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2016.11a
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• pp.173.1-173.1
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• 2016

전이금속 디칼코게나이드는 서로 다른 전이 금속원소와 칼코겐 원소의 결합으로 이루어진 층상 구조의 물질로서, 그래핀과 비슷한 2D 결정성 구조를 지니면서도, 그래핀과는 달리 밴드갭을 가지는 반도체적 성질 때문에 최근 많은 연구가 진행되고 있다. 특히 $WS_2$는 촉매, 전자, 광전자, 센서와 같은 반도체등 다양한 소자에 적용된다. $WS_2$ 합성 방법에는 기계적 박리법, 화학기상증착법, 용액법 등이 있다. 기계적 박리법은 방법이 간단하나 수율이 낮고 균일하게 얻어지지 않으며, 화학기상증착법은 고가의 고온공정이라는 한계점을 가지고 있다. 반면에 용액법은 제조공정이 쉬우며, 저가 대량생산이 가능하다는 이점이 있다. 더욱이 본래 용액법에서는 $WS_2$를 합성하기 위해 $WO_3$를 추가적으로 합성 후 진행하였지만, 쉽게 제조 가능한 $WO_3$ colloidal 용액을 이용하면 sulfurization을 진행하여 $WS_2$를 합성할 수 있다. colloidal 용액을 이용한 합성법은 입자크기 조절이 가능하기 때문에 균일한 나노입자를 uniform 하게 형성할 수 있는 장점이 있다. 본 연구에서는 $WO_3$ colloidal 용액을 spin coating 과 sulfurzation 공정을 거쳐 2D triangle $WS_2$의 합성 및 특성을 분석하였다. 2D $WS_2$의 나노결정구조, 입자 형상 및 광학 특성을 주사전자현미경, 라만 분광기, x-ray 회절분석기 등을 통해 확인하였다. 또한, 합성된 $WS_2$를 이용하여 트랜지스터를 제작하여 전기적 특성을 확인하였다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.35 no.1
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• pp.37-41
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• 2024

The coconut shell, a by-product of popular tropical fruit, is a promising material due to its interesting properties. The preparation of the composite consisted of conducting polymer and coconut shell using a simple wet method, and subsequent carbonization produced a carbonized material under a controlled carbonization cycle. In addition, its electrochemical performance as an anode in lithium-ion batteries was also investigated. The appearance of the obtained materials was observed with a scanning electron microscope. The internal structure of the carbon derived from the coconut shell under a controlled heating profile was analyzed using a Raman spectroscope. A simple electrical measurement based on the ohmic relationship showed that the carbonized product has a significant electrical conductivity. The application of the carbonized product as anode in a lithium-ion battery was tested using half-cell charge/discharge experiments. This article provides important information for future research regarding the recycling of fruit shells and food waste.

• Polymer(Korea)
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• v.39 no.1
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• pp.114-121
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• 2015

Mutli-walled carbon nanotubes (MWCNTs) were surface-modified by a hydrofluoric acid solution to remove impurities and improve interfacial bonding and dispersion of nanotubes in an epoxy matrix. The crystallinity on the surface of treated MWCNTs was investigated by X-ray photoelectron spectroscopy and Raman spectroscopy. The mechanical properties were characterized by tensile test, and the enhancement of mechanical properties of the modified MWCNTs/epoxy composites was indicated by a 33% increase in tensile strength. The electromagnetic interference shielding effectiveness (EMI-SE) of modified MWCNTs/epoxy composites was improved with an increase in concentration of hydrofluoric solution, and EMI-SE showed the maximum increase with 25% HF. However, mechanical and EMI-SE properties didn't show further increase with over 50% HF concentration because the properties of MWCNTs were influenced by degradation of crystallinity and intrinsic properties of MWCNTs. The mechanical and electrical property enhancements of the polymer composites are attributed to the modification of MWCNTs which improve crystallinity of MWCNTs and dispersion in the epoxy resin.

• Resources Recycling
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• v.13 no.5
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• pp.45-50
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• 2004

To investigate the characteristics of phases formed in iron carbides, super iron carbide was synthesized from hematite fines with $CO-H_2$ gas mixture after reduction under $H_2$ gas at $600^{\circ}C$. Before carburization, the surface of iron powder reduced was pre-treated in the atmosphere of 0.05 vol% $NH_3$-Ar. The synthesized iron carbides were comprehensively explored by C/S analyzer(Low C/S determinator), M$\"{o}$ssbauer spectroscopy, X-ray diffraction patterns(XRD), scanning electron microscopy(SEM), transmission electron microscopy(TEM), and Raman spectroscopy at various reaction time of 5, 10, 15, 20, 25, 30, and 35 min, respectively. By adding a small amount of $NH_3$ gas, the super iron carbides containing 10 wt% carbon were synthesized, and its addition stabilized iron carbides. It was found that the $NH_3$ treatment played a major role in the formation of iron carbide without decomposition($Fe_3C{\to}$3Fe+C) of iron carbides and precipitation of free carbon. It also succeed to synthesize super iron carbide, $Fe_5C_2$, as a stable single phase without involving Fe and $Fe_3C$ phases.