• 한국진공학회지
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• 제18권6호
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• pp.488-493
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• 2009

탄소나노튜브 Array를 고성능의 전자소자로 응용하고자 함에 있어, 탄소나노튜브의 전기적 특성을 결정짓는 길이와 직경을 제어하는 일은 매우 중요하다. 본 연구에서는 비교적 간단한 공정을 통하여 탄소나노튜브의 길이를 제어하는 기술을 개발 하였다. 기판에 평행하게 정렬된 탄소나노튜브 Array 박막을 열화학기상증착법을 이용하여 성장 시킨 후, 간단한 포토 리소그래피 공정과 산소 플라즈마 에칭 공정을 통하여 균일한 길이의 탄소나노튜브 Array를 기판위에 형성하였다. 본 연구를 통하여 개발된 균일한 길이의 고밀도 탄소나노튜브 Array는 대면적의 나노전자 소자뿐만 아니라, 태양전지, 바이오센서 등에 적용할 수 있다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2005년도 하계학술대회 논문집 Vol.6
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• pp.219-220
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• 2005

본 논문은 산소 플라즈마 처리에 따른 반도전성 실리콘 고무의 표면특성 변화를 조사하였다. 실리콘 고무는 각종 초고압 전력기기에서 절연부품으로 많이 사용되어 지고 있다. 하지만, 실리콘 고무가 가지고 있는 고유의 특성 때문에 반도전성 부품과 절연성 부품간의 계면이 접착이 잘 되지 않는 문제점이 나타난다. 이를 위해서 접착제를 사용하거나 표면 거칠기를 변화시키는 개질을 하기도 하지만, 이는 새로운 계면을 형성하거나 약점을 만드는 문제가 있다. 이를 위해 반도전성 실리콘 고무 표면을 산소 플라즈마 개질시켜, 표면을 활성화 시키는 역할과 표면을 균일하게 에칭시켜 기계적 interlocking 메커니즘으로 접착력을 향상시킬 수 있다. 본 실험에서는 산소 플라즈마 처리에 따른 반도전성 실리콘 고무의 표면을 표면에너지. XPS로 기본적인 표면특성을 조사하였다. 실험 결과, 단시간의 산소플라즈마 처리로 표면에 다수의 관능기가 관찰되었다. 이러한 산화층은 실록산 결합쇄가 산화된 실리카 유사층으로 밝혀졌다. 이로써 절연부와 접착 용이성이 기대되었으며, 벌크적인 실리콘 고무의 특성변화 없이 표면개질 만으로 우수한 계면특성을 얻을 수 있다.

• KSBB Journal
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• 제22권6호
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• pp.433-437
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• 2007

본 연구에서는 나노임프린트 리소그래피를 이용하여 500 nm line, 600 nm pore, $1{\mu}m$ pore, $2.5{\mu}m$ pore의 마이크로 수준에서 나노 수준에 이르는 다양한 크기와 모양의 nanopore 형태 패턴을 제작하였다. Thermal imprint 방식과 달리 상온, 저압에서 임프린팅이 가능하며 사용되는 스탬프의 수명을 늘리고 보다 미세하고 복잡한 형태의 패턴을 제작할 수 있는 UV-assisted imprint 방식을 사용하였다. E-beam lithography로 패턴을 각인한 quartz소재의 스탬프를 사용하였으며 스탬프의 재질이 투명하여 UV 조사시 UV curable resin이 경화될 수 있도록 하였다. 또한 스탬프의 표면을 (heptadecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrodecyl) trichlorosilane의 monolayer 층으로 미리 코팅하여 임프린트 후 스탬프와 기판과의 releasing을 쉽게함과 동시에 패턴의 일부가 스탬프에 묻어 나와 전사된 패턴에 defect가 없도록 하였다. 또한, gold를 미리 증착하여 임프린팅함으로써 lift-off 시에 필요한 hi-layer 층이 필요 없게 되어 산소 플라즈마를 이용한 에칭이 더욱 쉽고 lift-off 공정이 생략될 수 있도록 하였다. 나노임프린트 공정에 있어 가장 큰 문제점은 잔여층의 생성이며 이러한 잔여층을 제거하고자 산소 플라즈마 에칭을 하였다. 에칭공정을 통해 gold의 표면이 완전히 드러났으며 산소 플라즈마를 통해 gold의 표면이 친수성으로 바뀌어 추후 단백질 고정화를 더욱 쉽게 하였다. 그리하여 나노임프린트 기술을 이용해 나노크기의 바이오소자 제작을 가능하게 하였다.

• 폴리머
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• 제33권3호
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• pp.263-267
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• 2009

d-PMMA(deuterated poly(methyl methacrylate)) 박막 표면의 친수성을 향상시키기 위해 산소 플라즈마에 노출시켰다. 이 때 모든 조건은 동일하며, 플라즈마에 대한 노출 시간만을 0초에서 180초까지 변화를 주어 노출 시간에 대한 영향을 접촉각과 X-ray 반사율 장치, 중성자 반사율 장치, XPS(X-ray photoelectron spectroscopy)를 이용해 조사하였다. 노출 시간이 증가할수록 물 접촉각은 작아지며, 산소의 조성은 커짐을 확인함으로써 산소의 조성이 친수성 향상에 큰 영향을 미치는 것을 확인할 수 있었다. 또한, X-ray 반사율 장치를 이용해 얻은 에칭률을 통해서 d-PMMA 박막에 대한 산소 플라즈마의 노출 시간에 따른 물리적 특성을 연구하였으며, X-ray 반사율과 중성자 반사율, 그리고 XPS 측정 결과로부터 산소와 탄소의 조성뿐만 아니라 수소의 조성까지도 얻음으로써 플라즈마 처리된 박막의 화학적 성질을 보다 자세히 연구할 수 있었다.

• 공업화학
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• 제25권4호
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• pp.386-391
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• 2014

본 연구에서는 상압 저온 코로나 방전 플라즈마를 화산암재(스코리아) 분말의 살균에 적용하였다. 스코리아 분말에 Escherichia coli (E. coli) 배양액을 살포하여 균일하게 혼합한 후, 코로나 방전 플라즈마 특성 인자인 방전전력, 방전시간, 주입기체, 전극간격 등의 조건을 변화시키며 E. coli 살균효율을 조사하였다. 실험 결과 상압 저온 코로나 방전 플라즈마는 분말상의 스코리아 살균에 아주 효과적인 것으로 나타났으며, 방전전력 15 W에서 5 min 동안 살균한 결과 E. coli가 99.9% 이상 사멸하였다. 방전전력, 방전시간, 인가전압이 증가할수록 사멸율이 향상되었다. 반응기에 주입되는 기체의 종류에 따른 살균력 실험 결과, 산소 > 모사공기(산소 20%) > 질소 순으로 나타났다. 코로나 방전 플라즈마에 의한 E. coli 살균은 자외선과 활성산화종(산소라디칼, OH라디칼, 오존 등)에 의한 세포막 침식 및 에칭, 그리고 플라즈마 방전 스트리머에 의한 대장균 세포막 파괴로 설명할 수 있다.

• Elastomers and Composites
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• 제35권1호
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• pp.53-62
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• 2000

아연 도금된 강철 타이어 코드를 아세틸렌 또는 부타디엔 가스를 이용한 플라즈마 고분자 중합으로 고무와의 접착성 향상을 위하여 코팅하였다. 플라즈마의 세기, 중합 시간 및 가스의 압력을 변화시키면서 플라즈마 고분자 중합을 실시하였으며, 아르곤 가스를 이용한 에칭도 실시하였다. 또한 플라즈마 중합시에 아르곤, 질소 또는 산소를 담체 가스로 사용하여 접착성 향상으로 도모하였으며, 접착성은 TACT 방법으로 측정하였다. 아르곤 에칭 (90W, 10min, 30mTorr) 후에 아르곤 가스를 (25/5 : 아세틸렌/아르곤) 담체로 사용하여 아세틸렌 플라즈마 중합 (10W, 30sec, 30mTorr)으로 코팅된 타이어 코드가 285N의 접착력으로 가장 좋은 결과를 보였으며, 이는 황동으로 코팅된 타이어 코드의 290N과 같은 수준의 접착력이다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2000년도 제18회 학술발표회 논문개요집
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• pp.133-133
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• 2000

알루미늄 산화막은 알루미늄 전해 커패시터의 유전재료로 많이 사용되고 잇다. 기존의 생산 공정은 양극 산화법에 의한 산화막 형성으로 대부분이 이러한 습식 공정으로 생산되고 있다. 이 양극 산화법 방식은 장점도 있으나 폐기물이 많이 발생되는 단점이 있다. 본 연구에서는 폐기물의 발생을 획기적으로 줄일 수 있고 산화막 형성 효율을 높일 수 잇는 방식으로 activated reactive evaporation(ARE)을 도입하였다. 이 방식은 electron-beam에 의해 알루미늄을 증착시킬 때 plasma를 챔버 내에 발생시켜 활성 반응으로 알루미늄 원자가 산소와 반응하여 기판위에 Al2O3가 증착되는 것이다. 이 방식은 기계적 작동이 단순하고 증착이 되는 여러 변수들의 독립적 조절이 가능하므로 증착을 제어하기 쉽기 때문에 바로 산업 현장에서 적용될 수 있을 것으로 전망되어 본 연구에 도입하게 되었다. 기판은 유전용량을 증가시키기 위하여 알루미늄 원박을 에칭하였다. 이것은 기판으로 쓰일 알루미늄의 표면의 표면적을 증가시키기 위한 것으로, 알루미늄 전극의 표면적을 확대시키면 유전용량이 증가된다. 99.4%의 50$\mu\textrm{m}$와 60$\mu\textrm{m}$ 두께의 알루미늄 원박을 Ar 이온빔에 의해 1keV의 에너지로 20mA로 에칭을 하였다. 에칭 조건별로 에칭상태를 조사하였다. 에칭 후 표면 상태는 AFM으로 관찰하였다. 화성 실험은 진공 챔버 내의 진공을 약 10-7 torr까지 내린 후, 5$\times$10-5 torr까지 O2와 Ar을 주입시킨 다음 filament에서 열전자를 방출시키고 1.2 kV의 electrode에 의해 가속시켜 이들 기체들의 플라즈마를 발생시켰다. e-beam에서 증발된 알루미늄과 활성 반응을 이루어 기판에 Al2O3가 형성되었다. 여러 증착 변수들(O2와 Ar의 분압, 가속 전압, bias 전압 등)과 산화막의 상태 등을 XPS(X-ray photoelectron spectroscopy), AFM(Atomic Force Microscopy), XRD(X-Ray Diffraction), EXD로 조사하였다.

• 한국재료학회지
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• 제7권4호
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• pp.322-329
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• 1997

ECR 마이크로 플라즈마 CVD법에 의하여 단결정 Si기판위에서 대면적에 걸쳐 방향성을 가진 다이아몬드박막을 성공적으로 성장시키고, 막 증착공정을 바이어스처리 단계와 성막단계의 2단계로 나누어 실시할 때 바이어스처리 단계에서 여러 공정 매개변수들이 다리아몬드 핵생성밀도에 미치는 효과에 관하여 조사하였다. 기판온도$600^{\circ}C$, 압력 10Pa, 마이크로파 전력 3kW, 기판바이어스 +30V의 조건으로 바아어스 처리할 때, 핵생성에 대한 잠복기간은 5-6분이며, 핵생성이 완료되기 까지의 시간은 약 10분이다. 10분 이후에는 다이아몬드 결정이 아닌 비정질 탄소막이 일단 형성된다. 그러나 성장단계에서 이러한 비정질 탄소막은 에칭되어 제거되고 남아있는 다이다몬드 핵들이 다시 성장하게 된다. 또한 기판온도의 증가는 다이아몬드 막의 결정성을 높이고 핵생성 밀도를 증가시키는 데에 별로 효과가 없다. ECR플라즈마 CVD법에서 바이어스처리 테크닉을 사용하면, 더욱 효과적임을 확인하였다. 총유량 100 sccm의 CH$_{3}$OH(15%)/He(85%)계를 사용하여 가스압력 10Pa, 바이어스전압 +30V마이크로파 전력 3kW, 온도 $600^{\circ}C$의 조건하에서 40분간 바이어스처리한 다음 다이아몬드막을 성장시켰을 때 일시적으로나마 제한된 지역에서 완벽한 다이아몬드의 에피성장이 이루어졌음을 SEM으로 확인하였다. 이것은 Si기판상에서의 다이아몬드의 에피성장이 가능함을 시사하는 것이다. 그밖에 라만분광분석과 catodoluminescence 분석에 의한 다이아몬드의 결정질 조사결과와 산소방전 및 수소방전에 의한 챔버벽의 탄소오염효과 등에 관하여 토의하였다.

• 접착 및 계면
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• 제13권1호
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• pp.45-50
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• 2012

폴리케톤(polyketone, PK) 섬유는 고무의 강화재로 사용하기 위해서 최근 개발되고 있는 소재이다. 섬유의 고무와의 접착성을 향상시키기 위하여 플라즈마로 표면을 개질하였다. 산소 플라즈마 처리에 의한 섬유표면의 물리적 형태변화를 관찰하기 위하여 주사전자현미경과 원자현미경을 이용하여 관찰하였다. 섬유표면의 화학적 조성변화를 XPS (X-ray photoelectron spectroscopy)를 이용하여 알아보았다. 최종적으로 이러한 변화가 PK 섬유와 고무와의 계면접착력에 어떠한 영향을 미치는지를 microdroplet debonding 시험을 통해 분석하였다. 플라즈마 처리에 의하여 섬유표면에 산소함유기들이 증가하는 결과를 보였으며, 처리시간과 처리전력이 증가함에 따라 에칭에 의한 표면조도(RMS roughness)가 증가하였다. 그러나 장시간의 플라즈마 처리조건에서는 표면에 degradation이 발생하여 오히려 표면조도가 감소하는 결과를 보였다. PK 섬유와 고무와의 계면전단강도는 처리시간 60 s의 80 W, 처리전력 60 W의 180 s에서 처리한 경우에 최대 계면전단강도를 나타내었다. 그러나 그 이상으로 증가하면 degradation이 발생하면서 계면전단강도가 감소하였다.

• 한국재료학회지
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• 제10권9호
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• pp.593-600
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• 2000

본 연구에서는 도핑하지 않은 다이아몬드 박막에서의 전류전도 경로를 체계적으로 규명하고 다이아몬드 박막의 전도기구에 대해 조사하였다. 도핑되지 않은 다결정 다이아몬드 박막에서 두께와 측정방향에 따른 교류 임피던스법에 의해 측정된 저향값이 기존의 표면전도 모델과는 일치하지 안니하였다. 다이아몬드 박막에 구리를 전기도금한 결과 구리는 결정립계에만 불연속적으로 도금되었고 다이아몬드 박막 위에 은을 증착한 후 전지에칭을 한 결과 결정립계가 우선 에칭이 되어 전류가 결정립계를 통하여 흐름을 확인하였다. 또, 리본형 다이아몬드 박막의 표면을 절연층으로 형성시킨 후 박막 내부의 결정립계를 통하여 전류가 흘러 전기도금이 되는 것으로부터 다결정 다이아몬드 박막의 주요 전기전도 경로는 결정립계임을 확인하였다. 높은 전기전도도를 보여주는 다이아몬드 박막은 전도 활성화 에너지가 45meV 정도이었고 dangling bond 밀도는 낮았다. 그러나 산소 열처리나 수소플라즈마처리가 Si passivation 이론과는 반대로 dangling bond 밀도를 증가시키면서 전기전도성을 떨어뜨렸다. 이 결과들과 표면의 탄소화학결합을 연결시켜 높은 전도성을 야기시키는 결합은 H-C-C-H 결합임을 추론하였다.