• Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
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• v.24 no.4
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• pp.363-367
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• 2015

This paper reports on thermally adjusted graphene oxide (GO) as the hole transport layer (HTL) for organic light-emitting diodes (OLEDs). GO is generally not suitable for HTL of OLEDs because of intrinsic specific resistance. In this paper, the specific resistance of GO is adjusted by the thermal annealing process. The optimum specific resistance of HTL is found to be $10^2{\Omega}{\cdot}m$, and is defined by the maximum current efficiency of OLEDs, 2 cd/A. In addition, the reasons for specific resistance change are identified by x-ray photoelectron spectroscopy (XPS). First, the XPS results show that several functional groups of GO were detached by thermal energy, and the amount of epoxide changed substantially following the temperature. Second, the full width at half maximum (FWHM) of the C-C bond decreased during the process. That means the crystallinity of the graphene improved, which is the scientific basis for the change in specific resistance.

• The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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• v.65 no.8
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• pp.1369-1375
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• 2016

A rapid progress of the next-generation non-volatile memory device has been made in recent years. Metal/insulator/Metal multi-layer structure resistive RAM(ReRAM) has attracted a great deal of attention because it has advantages of simple fabrication, low cost, low power consumption, and low operating voltage. This paper describes the working principle of the ReRAM device, a review of fabrication techniques, and characteristics of flexible ReRAM devices using graphene oxide as an insulating layer and ReRAM devices using multi-layered insulator. The switching characteristics of the above ReRAM devices have been compared. The oxidized graphene could be employed as an insulator of next generation ReRAM devices.

• Journal of the Korean institute of surface engineering
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• v.52 no.3
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• pp.123-129
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• 2019

With recent demand for the renewable energy resources, we conducted a research on the energy conversion and storage device of supercapacitor. The hybrid graphene-zinc oxide(GZO) electrodes for the supercapacitors (SCs) were fabricated and investigated. To increase the electrical conductivity of the GZO electrode, the rapid thermal annealing(RTA) in $Ar/H_2$(10%) atmosphere was applied and the effect was examined by comparing it with RTA at Ar atmosphere. In Raman spectroscopy, the electrodes annealed at 400? in $Ar/H_2$ atmosphere showed a lower ratio of D/G peak than that of annealed at Ar atmosphere, and had a larger specific capacitance(Sc) in the cyclic voltammetry(CV), and a lower the equivalent series resistance(ESR) in the electrochemical impedance spectroscopy(EIS). The reason seems to come from the better mixing of the graphene and zinc oxide by the RTA in $Ar/H_2$(10%).

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.32 no.2
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• pp.93-99
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• 2019

A pressure sensor is a device that converts an applied physical pressure into an electrical signal. Such sensors have a range of applications depending on the pressure level, from low to high pressure. Sensors that use physical pressure, when compared to those operating under air pressure, are not widely applied as they are inefficient. To solve this problem, graphene oxide, which exhibits good mechanical and electrical characteristics, was used to increase the efficiency of these pressure sensors. Graphene oxide has properties that control the movement of charges within the dielectric. Exploiting these properties, we evaluated the change in electrical characteristics when pressure was applied according to the ratio and thickness of the oxidation graph added to the pressure sensor.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.29 no.11
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• pp.677-683
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• 2019

In this paper, nitrogen-doped reduced graphene oxide(rGO) is obtained by thermal annealing of nitrogen-containing compounds and graphene oxide (GO) manufactured by modified Hummers' method. We use melamine as a nitrogen-containing compound and treat GO thermally with melamine at over $800{\sim}1,000^{\circ}C$ and 1 ~ 3 hr under Ar atmosphere. The electrical conductivity of doped rGO is measured by 4-point probe method. As a result, nitrogen contents on rGO are found to be in the range of 2.5 to 12.5 at% depending on the doping conditions after thermal annealing. The main doping site on graphene oxide is changed from pyridinic-N and pyrrolinic N to the graphitic site as the heat treatment temperature increases. The electrical conductivity of doped rGO increases as the N doping content increases. As the thermal treatment time increases, the change of both total doping contents and doping sites is slight and the surface resistance is remarkably reduced, which is caused by healing effects of doped graphene oxide at high temperature.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.25 no.6
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• pp.252-256
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• 2015

Nitrogen oxides ($NO_X$) was emitted from flue gas of stationary sources and exhaust gas of mobile sources, can leads to various environments problems. Selective Catalysts Reduction (SCR) is the most effective $NO_X$ removal system. Commercial $V_2O_5-WO_3/TiO_2$ catalysts, usually containing $V_2O_5$ 0.5~3 wt%, $WO_3$ 5~10 wt%, and $V_2O_5$ is active in the reduction of $NO_X$ but also in the desired oxidation of $SO_2$ to $SO_3$. To reduce the amount of vanadium, using graphene matrix supported vanadium to synthesize nanocomposite. Then, we fabricated to 1 inch honeycomb type of SCR catalysts adding graphene-vanadium nanocomposite. The chemical-physical characteristics and the catalytic activity were performed by XRD, XRF, BET and Micro-Reactor (MR). As a result, the De-NOX performance was showed, similar to the commercial catalyst activity as 77.8 % and using nanocomposite catalyst as 77.1 % at $350^{\circ}C$.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.27 no.4
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• pp.402-406
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• 2016

In order to investigate the thermal stability of electro-conductive poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-poly(styrene sulfonate) (PEDOT/PSS), we have prepared films by casting PEDOT/PSS aqueous solution without using a binding material and measured surface resistances of the films while annealing at $200^{\circ}C$. Electrical properties of films were improved by annealing, and the maximum conductivity ($540S{\cdot}m^{-1}$) after annealing for 2 hrs was found to be approximately 3 times higher than that ($180S{\cdot}m^{-1}$) of the original film. The conductivities, however, dramatically decreased with an increase in annealing time and dissipated after 24 hrs of annealing. On the other hand, PEDOT/PSS films hybridized with graphene oxide (GO) displayed a salient improvement in conductivity by annealing, which was measured to be around $600S{\cdot}m^{-1}$ even after 30 hrs of annealing at $200^{\circ}C$. We tentatively conclude that hybridization with GO enhances the thermal stability of PEDOT/PSS.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.371.1-371.1
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• 2016

다양한 물질계의 2차원 나노구조는 그래핀과 함께 그 고유특성으로 최근 광전소자, 전자소자, 센서, 에너지 생성 및 저장과 수소에너지 생성 등의 응용으로 매우 많은 관심을 받고 있다. 특히 층상이중수산화물 (layered-double hydroxide; LDH) 2차원 나노구조는 생성의 용이성과 층상 내 금속 이온의 교환을 통한 특성의 자유로운 제어가 가능하므로 많은 관심을 받고 있다. 층상이중수산화물 화합물은 [Zn(1-x) MIII(x)(OH)2][$An-x/n{\cdot}mH2O$] (MIII = Al, Cr, Ga; An- = CO32-, Cl-, NO3-, CH3COO-) 구조로써, Brucite-type 구조 내에서 3가 양이온의 상태에 따라서 다양한 특성을 제어할 수 있는 장점이 있다. 이러한 장점으로 인해 층상이중수산화물 화합물은 촉매나, 에너지 저장, 음이온 교환 및 흡착, 화학적 촉매, 바이오 소자 등에 응용이 연구되고 있으며, 다양한 금속 산화물을 제조하기 위한 중간자 precursor로써도 연구되고 있다. 하지만, 이러한 대부분의 연구들을 통한 결과물들이 분말 및 수용액 상태로 남게 되며, 이러한 화합물의 특성을 제어하기 어려운 문제점이 있다. 더욱이 이러한 나노구조물들을 다양한 소자로 응용하기 위해서는 상용의 실리콘이나 glass 등의 기판형태의 물질상에 성장시킬 수 있어야 하며, 그러한 기판 위에서의 형상 및 특성 제어가 용이해야 한다. 따라서 본 연구에서는 실리콘 기판을 적용한 Zn기반의 층상이중 수산화물 화합물을 성장하고, 하부물질의 조성제어를 통한 층상이중수산화물 화합물의 형상제어가 가능한 기술에 관한 연구를 보고하고자 한다. 이를 위한 하부물질의 조성은 Zn와 Al을 통해 이루어지며, 기형성된 Al2O3박막을 핵형성층으로 활용한다. 이러한 방법으로 형성된 층상이중수산화물 화합물에 대해 이차전자주사현미경, 투과전자현미경 및 X-ray회절기법을 통해 구조분석을 하고, Raman 및 광발광스펙트럼 분석을 통해 광학적 분석을 시행함으로써, 층상이중수산화물이 기판상에서 형성되는 메커니즘에 관한 규명을 시행하였다. 이러한 분석연구를 통해 핵형성층의 에칭 따라 실리콘 기판상에서 성장하는 층상이 중수산화물 화합물의 형상 및 조성이 제어되는 메커니즘을 구명하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.697-698
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• 2013

최근에 유연한 성질을 갖는 전자기기들의 수요가 증가하면서, 그에 따라서 유연 전자기기를 뒷받침 해줄 수 있는 에너지 저장체의 유연한 성질도 중요성이 점점 부각되고 있으며 많은 연구가 진행되고 있다. 유연한 에너지 저장체의 많은 연구들이 유연한 금속 박막이나 특수 공정처리가 필요한 고분자를 이용하고 있으나, 대부분의 유연 에너지 소자들은 에너지 저장체의 성능에 비해 고온과 산 약품과 같은 환경이 필요하며, 비용과 시간이 많이 소모되고 있다. 그에 반해 섬유는 앞에서와 같이 특수 공정 처리가 따로 필요하지 않으며 상온에서도 손 쉽게 이용 가능하며, 신축성이 뛰어난 장점이 있기 때문에 효율적, 비용적으로 유연한 에너지 저장체에 유리한 소재이다. 몸에 해로운 산과 같은 약품처리의 필요도 없으며, 용매를 흡수하는 능력이 뛰어나기 때문에 용매를 이용한 도포 방법을 사용하면 다양한 물질을 폭넓게 적용 가능하다. 그리고 적용 분야에 맞춰서 섬유의 종류를 조절하면 다양한 성질을 갖는 천 기반의 에너지 저장체가 형성되며, 면 섬유가 수소 결합과 높은 반데르 발스 결합에 의해 탄소나노튜브와 결합하여 높은 에너지 밀도를 갖는 에너지 저장체를 형성하는 것을 분석한 논문들도 보고되고 있다. 면 섬유의 특수한 성질을 이용하여 에너지 저장체를 제작하고 이를 확인하기 위해서 일반 합성 섬유인 polyester와 면 섬유를 비교 제작하였으며, 용매의 형태로 손쉽게 도포 가능한 물질은 탄소 계열의 활물질들이며, 탄소 나노 튜브나 그래핀 등이 분산된 용액을 이용해 천에 도포 가능하다. 탄소 계열의 활물질들은 대표적인 슈퍼캐패시터 물질이며, 천에 도포를 함으로써 천 기반의 슈퍼캐패시터를 제작하였다. 일반 합성 섬유 polyester와 CNT를 결합한 형태의 전극은 최대 에너지 축전 용량(Maximum specific capacitance)이 53.6 F/g으로 나타났으며, 면 섬유와 CNT를 결합한 형태의 전극은 최대 에너지 축전 용량이 122.1 F/g으로 나타났다. 따라서 면 섬유에서 높은 에너지 저장 능력을 보이는 것을 실험적으로 확인하였으며, 에너지 저장 능력이 뛰어난 면 섬유를 다음 전극 디자인에서도 일률적으로 적용하였다. 슈도캐패시터의 대표적 물질인 금속 산화물인 망간 산화물(MnO2)을 3전극 도금 시스템을 이용하여 에너지 축전 용량과 에너지 밀도를 올리는 전극을 제작하였다. 특히 망간 산화물의 형태는 표면적을 극대화하기 위해서 평균 지름은 200~300 nm 정도 되는 나노 입자의 형태로 제작하였다. 그 결과, 확연하게 에너지 축전 용량이 향상되었으며, 최대 에너지 축전 용량은 282.0 F/g, 에너지전력 밀도는 14.2 Wh/kg으로 나타나서 금속 산화물의 형태가 주는 효과를 확인할 수 있었다. 하지만 나노 입자의 형태로 제작된 금속 산화물은 문제점이 발생하였다. 금속 산화물의 전기 전도성이 매우 낮기 때문에, 전기 전도성에 비례해서 전력 밀도의 값이 표현되는데, 전기 전도성이 급격히 감소하기 때문에 전력 밀도도 급격한 감소가 나타난다. 다음과 같이 전기 전도성 물질을 첨가하는 방법은 추가의 공정이 필요한 단점이 있지만 오직 기계적인 인장응력만을 가해서 에너지 밀도와 전력 밀도를 증가시키는 전극을 제작하였다. 인장응력을 섬유 기반의 전극에 가했을 시에 가닥들간의 접촉 증가와 CNT가 정렬되면서 특정 변형률(strain) 이전에서는 전기 전도성이 최대 50% 이상 증가하는 것을 확인할 수 있었으며, 선행 연구에서 보고되었다. 이를 이용해서 전기 전도성과 직결되는 전력 밀도의 양도 증가시키고 에너지 밀도의 증가 여부까지 확인한 결과 인장을 가하기 전 면 섬유의 전력 밀도와 에너지 밀도는 6.4 kW/kg and 6.1 Wh/kg으로 나타났으나 30% 변형 인장 후에는11.4 kW/kg과 7.1 Wh/kg으로 나타났다. 그리고 망간 산화물을 첨가한 전극 역시 4.9 kW/kg과 14.2 Wh/kg으로 나타났었으나 인장 이후 전력 밀도는 14.2 kW/kg, 에너지 밀도는 17.6 Wh/kg으로 확연하게 증가한 것을 확인하였다.

• Membrane Journal
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• v.30 no.1
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• pp.1-8
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• 2020

In membrane bioreactor (MBR), activated sludge degrade the biological component and membrane process separate this bacterial flocks as well the suspended solids. However, membrane fouling is one of the major issues in MBR. In this review, composite membrane used in MBR to overcome fouling is discussed. It is classified into membrane containing carbon and noncarbon materials. Introducing graphene, graphene oxide (GO) and carbon nanotubes or their modified part into pristine membrane enhance hydrophilicity of the composite membrane. Inorganic materials like silicon dioxide (SiO₂) or titanium dioxide (TiO₂) are also incorporated for preparing composite membrane to increase its water flux.