• 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.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
• /
• v.37 no.3
• /
• pp.231-240
• /
• 2024

Titanium dioxide (TiO₂) holds significant scientific and technological relevance as a key photocatalyst and resistive random-access memory, demonstrating unique physicochemical properties and serving as an n-type semiconductor. Understanding the density and arrangement of oxygen vacancies (VOs) is crucial for tailoring TiO₂'s properties to diverse technological needs, driving increased interest in exploring oxygen vacancy complexes and superstructures. In this mini review, we summarize the recent understandings of the fundamental properties of oxygen vacancies in bulk rutile (R-TiO₂) and anatase (A-TiO₂) based on DFT and beyond method. We specifically focus on the excess electrons and their spatial arrangement of disordered single VO in bulk R and A-TiO₂, aligned with the experimental findings. We also highlight the theoretical works on investigating the geometries and stabilities of ordered VOs complexes in bulk TiO₂. This comprehensive review provides insights into the fundamental properties of excess electrons in reduced TiO₂, offering valuable perspectives for future research and technological advancements in TiO₂-based devices.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
• /
• v.13 no.8
• /
• pp.3315-3318
• /
• 2012

In this study, Fe-base alloy powder was prepared by gas atomizing method. Shape and crystal structure of the powder were investigated by FESEM, X-ray diffraction, and DSC. The powder was produced in a spherical shape, with a size of 45 ~ 90 ${\mu}m$. X-ray diffraction analysis revealed that the powder was fully amorphous, showing typical broad amorphous peak. From DSC analysis, Tg and Tx that are generally found in a bulk amorphous alloy were also observed in the alloy powder. Tg and Tx of the powder were $530^{\circ}C$ and $560^{\circ}C$, respectively. These results suggest us that the bulk amorphous alloy (BMG) powder prepared in this study is applicable to laser welding.

• Korean Journal of Materials Research
• /
• v.14 no.3
• /
• pp.181-185
• /
• 2004

The mechanical properties of a bulk amorphous alloy ($Zr_{41.2}$ $Ti_{13.8}$ /$Cu_{10}$ $Ni_{10}$ $Be_{22.5}$ /at.%) before and after an annealing treatment were investigated. For the bulk amorphous alloy, the compressive strength was about 2.0 GPa, irrespective of the strain rates in the range of $10^{-4}$ to $10^3$$ sec^{-1}$ . Fine-sized nanocrystalline particles (10～100 nm) were precipitated homogeneously in the bulk amorphous matrix after the annealing treatments. Compared to the bulk amorphous materials, these composite materials, composed of the nanocrystalline phases and a bulk amorphous matrix had much different mechanical properties. The strength and strain of coposite materials measured by a compressive test showed a peak-maximum values at 7 vol.% of the nanocrystalline phases. The values in higher volume fraction of the crystalline phases in the amorphous matrix were decreased, as measured by both quasi-static and high strain rate. The decrease in fracture strength is due to presence of the dispersed large-crystalline phases in the amorphous matrix.

• Korean Journal of Materials Research
• /
• v.6 no.2
• /
• pp.166-174
• /
• 1996

경제적이고 단순성의 공정특성을 갖는 닥터 블레이드법을 이용하여 평판형 고체산화물 연료전지의 고체전해질용 이트리아 안정화 지르코니아 박막을 제조하였다. 슬러리의 최적 제조조건과 그린 필름의 최적 소성조건을 얻었으며, 이 제조 조건에서 제조된 전해질의 결정구조, 미세구조 그리고 전기적 성질을 각각 X-선 회절, 주사전자현미경 그리고 교류 임피던스 분석기를 이용하여 조사하였다. 동량의 8mol% 이트리아를 첨가한 경우, 닥터 블레이드법에 의해 제조된 이트리아 안정화 지르크니아 박막은 금형가압성형법에 의해 제조된 이트리아 안정화 지르코니아 펠렛과 거의 비슷한 전기전도도를 나타내었다. 닥터 블레이드법에 의해 제조된 이트리아 안정화 지르크니아 박막의 경우, 8mol%이트리아를 첨가한 경우의 전도도가 3mol%이트리아를 첨가한 경우 보다 993K 이상과 523K 8mol% 이트리아를 첨가한 경우의 전도도가 3mol%이트리아를 첨가한 경우의 전도도가 3mol%이트리아를 첨가한 경우 보다 993K이상과 523K이하의 온도에서는 더 높고, 523-933K사이의 온도구간에서는 낮게 나타났다. 게다가, 모든 시편에 있어서 전체 전도도에 대한 벌크 전도도의 기여도에 대한 기여도보다 더 크게 나타났다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
• /
• 2011.05a
• /
• pp.32.1-32.1
• /
• 2011

39 K의 임계온도를 갖는 $MgB_2$ 초전도체를 이용한 전력에너지와 MRI 의료 기기로의 응용 가능성이 높아지고 있다. $MgB_2$ 초전도체 제조에 있어서 마그네슘과 반응성이 좋은 비정질의 붕소 원료 분말 가격이 비싼 반면 상대적으로 경제적인 결정질 분말의 기계적 밀링 공정을 이용하여 비정질화와 나노 입자로의 크기 감소 효과를 얻을 수 있다. 또한 탄소를 이용한 붕소 치환으로부터 고 자기장하에서 초전도 임계 성질을 향상시키고자 유, 무기물 형태의 여러 가지 탄소 소스를 개발하는 연구가 진행되어 왔다. 본 연구에서는 저가의 95~97% 순도, 약 1 ${\mu}m$ 이하 크기를 갖는 준결정상의 붕소 분말을 이용하여 기계적 밀링에 따른 붕소 분말의 비정질화 및 입자 나노화, $MgB_2$ 반응성 향상, $MgB_2$ 결정립 크기 감소 및 결정립계 피닝 증가에 의한 초전도 임계 물성 향상에 대하여 알아보았다. 또한 여러 시간 동안 밀링된 각 붕소 분말에 액체 글리세린을 이용한 탄소 도핑 전처리를 통하여 밀링 시간의 최적화를 알아보았고 이로부터 제조된 $MgB_2$ 초전도 벌크의 경우 적절한 임계온도 감소, 격자 왜곡 결함과 높은 결정립계 밀도 등에 의한 플럭스 피닝 향상으로 $MgB_2$ 초전도체의 임계전류밀도 및 비가역자기장이 증가함을 알 수 있었다. 즉, 경제성 있는 저급의 준결정상을 갖는 붕소 원료 분말의 입자 비정질 나노화 및 탄소 도핑 전처리를 통하여 $MgB_2$ 초전도 임계 물성을 향상시킬 수 있었다.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
• /
• v.15 no.11
• /
• pp.958-962
• /
• 2002

This paper reports on the fabrication of free-standing microstructures by DRIE (deep reactive ion etching). SOI (Si-on-insulator) structures with buried cavities are fabricated by SDB (Si-wafer direct bonding) technology and electrochemical etch-stop. The cavity was formed the upper handling wafer by Si anisotropic etch technique. SDB process was performed to seal the formed cavity under vacuum condition at -760 mmHg. In the SDB process, captured air and moisture inside of the cavities were removed by making channels towards outside. After annealing (100$0^{\circ}C$, 60 min.), the SDB SOI structure with a accurate thickness and a good roughness was thinned by electrochemical etch-stop in TMAH solution. Finally, it was fabricated free-standing microstructures by DRIE. This result indicates that the fabrication technology of free-standing microstructures by combination SDB, electrochemical etch-stop and DRIE provides a powerful and versatile alternative process for high-performance bulk micromachining in MEMS fields.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
• /
• 2008.11a
• /
• pp.305-306
• /
• 2008

본 논문에서는 PRAM 에서 기록매질로 이용될 수 있는 최적의 물질을 찾고자 $Ge_2Sb_2Te_5$ 박막에 Al을 첨가하여 비정질-결정질 천이시의 원자구조와 상변화 특성간의 관계를 연구하였다. 이 실험에 사용된 $Al_x(Ge_2Sb_2Te_5)_{1-x}$ 조성은 5N의 금속 파우더를 용융-냉각법으로 벌크를 제작하였고 열증착 방법으로 Si (100) 및 유리 (corning glass, 7059) 기판위에 200nm 두께로 박막을 증착하였다. 비정질 박막의 상변화에 따른 반사도 차이를 평가하기 위해서 658 nm의 LD가 장착된 나노펄스 스캐너를 이용하여 power; 1~17mW, pulse duration; 10~460 ns의 범위에서 각 조성의 비정질-결정질 상변화속도를 측정, 비교 분석하였다. 또한 각각의 박막을 $100^{\circ}C$ 에서 $400^{\circ}C$ 까지 $50^{\circ}C$ 간격으로 $N_2$ 분위기에서 1시간동안 열처리 한 후 XRD와 UV-Vis-NIR spectrophotometer를 사용하여 각 상의 구조분석 및 광학적 특성을 분석하였다. 또한 4-point probe로 면저항을 측정하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
• /
• 2008.11a
• /
• pp.334-345
• /
• 2008

컴퓨터의 발달과 더불어 현대사회는 기록하고 보존해야할 정보의 양이 점점 방대해 지고 있다. 그로 인해 자기기록매체처럼 정보를 사용자의 편의에 따라 반복적으로 기록하고 재생할 수 있는 광기록매체에 대한 관심이 증가되고 있다. $Ge_2Sb_2Te_5$(GST)는 기존의 CD-RW나 Floppy Disk(FD)를 대체할 차세대 기록매체로 주목받고 있다. 따라서 본 연구에서는 비정질상과 결정상으로 변하는 성질을 가지고 있는 GST롤 상변화 기록매체로서 이용하기 위해 굴절률을 평가하였다. 시료는 5N의 순도를 갖는 Ge, Sb, Te 물질을 준비하고 조성비에 맞추어서 석영관에 진공 봉입한 후 용융-냉각법으로 벌크를 제작하였고 열증착 방법으로 Si 및 유리 기판위에 1000nm 두께로 박막을 제작하였다. UV-Vis-IR spectrophotometer를 사용하여 반사도와 투과도를 측정하였고 측정한 스펙트럼을 이용하여 Swanepoel method로 굴절률을 계산하였다. 본 연구진이 자체 개발한 계산툴에 실험값을 대입하였고 실험에 의해 얻은 투과도와 계산툴에 의해 얻은 투과도 스펙트럼을 비교하였다.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
• /
• v.26 no.9
• /
• pp.641-645
• /
• 2013

Chalcogenide glass has superior property of optical transmittance in the infrared region. Glass made using Ge-Se how many important optical applications. We have determined the composite formular of $Ge_{0.25}Se_{0.75}$ to be the GeSe chalcogenide glass composition appropriate for IR lenses. Also, the optical, thermal and physical characteristics of chalcogenide glass depended on the composition ratio. GeSe bulk sample is produced using the traditional melt-quenching method. The optical, structural, thermal and physical properties of the compound were measured by using Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), X-ray diffraction (XRD), Differential scanning calorimeter (DSC), and Scanning electron microscope (SEM) respectively.