• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 1997.05a
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• pp.109-109
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• 1997

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.330-332
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• 2013

소 분위기에서 플라즈마 표면 처리의 경우 기판 표면에 존재하는 수소와 탄소 유기물들이 산소와 반응하여 $H_2O$와 $CO_2$ 등으로 제거되며 표면에 오존 결합을 유도하여 표면 에너지를 증가시키는 것으로 알려져 있다. ZnO 나노구조물을 성장시키는 방법으로는 MOCVD (Metal-Organic Chemical Vapor Deposited), PLD (Pulsed Laser Deposition), VLS (Vapor-Liquid-Solid), Sputtering, 습식화학합성법(Wet Chemical Method) 방법 등이 있다. 그중에서도 습식화학합성법은 쉽게 구성요소를 제어할 수 있고, 저비용 공정과 낮은 온도에서 성장 가능하며 플렉서블 소자에도 적용이 가능하다. 그러므로 본 연구에서는 플라즈마 표면처리에 따라 표면에너지를 변화하여 습식화학합성법으로 성장시킨 ZnO nanorods의 밀도를 제어하고 photolithography 공정 없이 패터닝 가능성을 유 무를 판단하는 연구를 진행하였다. 기판은 Si wafer (100)를 사용하였으며 세척 후 표면에너지 증가를 위한 플라즈마 표면처리를 실시하였다. 분위기 가스는 Ar/$O_2$를 사용하였으며 입력전압 400 W에서 0, 5, 10, 15, 60초 동안 각각 실시하였다. ZnO nanorods의 seed layer를 도포하기 위하여 Zinc acetate dehydrate [Zn $(CH_3COO)_2{\cdot}2H_2O$, 0.03 M]를 ethanol 50 ml에 용해시킨 후 스핀코팅기를 이용하여 850 RPM, 15초로 5회 실시하였으며 $80^{\circ}C$에서 5분간 건조하였다. ZnO rods의 성장은 Zinc nitrate hexahydrate [$Zn(NO_3)_2{\cdot}6H_2O$, 0.025M], HMT [$C6H_{12}N_4$, 0.025M]를 deionized water 250 ml에 용해시켜 hotplate에 올리고 $300^{\circ}C$에서 녹인 후 $200^{\circ}C$에서 3시간 성장시켰다. ZnO nanorods의 성장 공정은(Fig. 1)과 같다. 먼저 플라즈마 처리한 시편의 표면에너지 측정을 위해 접촉각 측정 장치[KRUSS, DSA100]를 이용하였다. 그 결과 0, 5, 10, 15, 60 초로 플라즈마 표면 처리했던 시편이 각각 Fig. l, 2와 같이 $79^{\circ}$, $43^{\circ}$, $11^{\circ}$, $6^{\circ}$, $7.8^{\circ}$로 측정되었으며 이것을 각각 습식화학합성법으로 ZnO nanorods를 성장 시켰을 때 Fig. 3과 같이 밀도 차이를 확인할 수 있었다. 이러한 결과를 바탕으로 기판의 표면에너지를 제어하여 Fig. 4와 같이 나타나며 photolithography 공정없이 ZnO nanorods를 패터닝을 할 수 있었다. 본 연구에서는 플라즈마 표면 처리를 통하여 표면에너지의 변화를 제어함으로써 ZnO nanorods 성장의 밀도 차이를 나타냈었다. 이러한 저비용, 저온 공정으로 $O_2$, CO, $H_2$, $H_2O$와 같은 다양한 화학종에 반응하는 ZnO를 이용한 플렉시블 화학센서에 응용 및 사용될 수 있고, 플렉시블 디스플레이 및 3D 디스플레이 소자에 활용 가능하다.

• Proceedings of the Korean Society of Dyers and Finishers Conference
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• 2012.03a
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• pp.34-34
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• 2012

Polypropylene 섬유는 세계적으로 큰 관심을 모으고 있는 섬유 소재로 환경친화성, 경량성, 신축성 등 다양한 기능성을 보유하여 미국, 일본 등의 선진국에서 의류 및 인테리어용으로 채택하여 널리 사용되고 있다. 그러나, polypropylene 섬유는 다른 섬유에 비해 융점이 매우 낮아 내열성이 약하여 가공 공정시 고온을 피해야 하고, 곁가지가 거의 없고 섬유 분자 구조가 매우 조밀하며 탄소와 수소로만 이루어진 분자구조에 의한 극소수성 성질 때문에 다른 종류의 물질들과 접착력이 없어 사용에 제약을 주어 다양한 용도로의 활용이 제한되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 Polypropylene 섬유의 제품화에 필요한 요소 기술의 기초를 마련하고자 대기압 플라즈마를 적용하여 소수성 표면을 지니는 표면을 친수화 함으로써 polypropylene 섬유에 후가공이 가능하도록 한다. 따라서 Plasma 표면 처리에 의해 polypropylene 섬유에 미치는 영향에 대하여 조사하고, 표면을 친수화 함으로써 습윤성, 접착성 등 다양한 가공 기술을 적용하여 PP 섬유의 기능성을 향상시키고자 한다. 플라즈마 처리에 의한 폴리프로필렌 섬유의 모폴로지 변화는 주사전자현미경 (FE-SEM)으로 확인하였으며 표면개질 효과는 Wicking Test로 평가하였다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.35 no.1
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• pp.8-15
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• 2024

In this study, nitrogen plasma treatment was performed in 5, 10, and 15 minutes to improve the tetracycline adsorption performance of activated carbon. All nitrogen plasma-treated activated carbons showed improved tetracycline adsorption compared to untreated activated carbons. The nitrogen functional groups in activated carbon lead to chemisorption with tetracycline via π-π interactions and hydrogen bonding. In particular, in the nitrogen plasma treatment at 80 W and 50 kHz, the activated carbon treated for 10 minutes had the best adsorption performance. At this time, the nitrogen content on the surface of the activated carbon was 2.03% and the specific surface area increased to 1,483 m²/g. As a result, nitrogen plasma treatment of activated carbon improved its physical and chemical adsorption capabilities. In addition, since the adsorption experimental results were in good agreement with the Langmuir isotherm and pseudo-second order model, it was determined that the adsorption of tetracycline on the nitrogen plasma-treated activated carbon was dominated by chemical adsorption through a monolayer. As a result, nitrogen plasma-treated activated carbon can be used as an adsorbent to efficiently remove tetracycline from water due to the synergistic effect of physical adsorption and proactive chemical adsorption.

• Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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• v.24 no.2
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• pp.160-171
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• 2013

$LiNi_{1/3}Co_{1/3}Mn_{1/3}O_2$ powder for cathode materials in lithium rechargeable batteries was treated by atmospheric plasma containing hydrogen to investigate the relationship between charge/discharge performance and physical/chemical changes of materials. Hydrogen plasma at atmosphere pressure was irradiated on the surface of active materials, and the change for their crystal structure, surface morphology, and chemical composition were observed by XRD, SEM-EDS and titration method, respectively. The crystal structure and surface morphology of $H_2$ plasma-treated powders were not changed but their chemical compositions were slightly varied. For charge/discharge test, $H_2$ plasma affected initial capacity and rate capability of active materials but continuous cycling was not subject to plasma treatment. Therefore, it was observed that $H_2$ plasma treatment affected the surface of materials and caused the change of chemical composition.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.154.1-154.1
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• 2014

Indium gallium zinc oxide (IGZO)는 차세대 디스플레이 평판 패널에 사용되는 반도체 화합물의 일종으로 최근 주목받고 있는 물질의 하나이다. 기존의 IGZO를 사용하여 박막을 증착한 뒤 표면 처리를 통해 박막의 특성 변화에 대한 연구들이 진행되어 왔으며, 기존의 연구들은 plasma 환경에 노출을 시켜 간접적인 plasma treatment를 통해 박막의 특성을 향상시켜 왔다. 본 연구에서는 기존의 plasma treatment에서 발견된 방식인 ion beam treatment를 통해 플라즈마를 직접적으로 표면에 조사하여 박막의 특성 변화를 알아보았다. 한국표준과학연구원에서 자체 제작한 chamber를 이용하여 RF sputter로 Si wafer 위에 IGZO 박막을 증착하고 수소 ion beam treatment를 한 뒤, SEM과 XPS를 사용하여 박막 표면의 물성 변화를 분석하였다. 실험에 사용된 chamber에는 sputter gun과 ion beam이 함께 장착되어 있으며, scroll pump와 TMP를 사용하여 pressure를 유지하였다. 실험 시 base pressure는 $1.4{\times}10^{-6}Torr$였다. RF power 150 W. ion beam power 2,000 V에서 실험을 진행하였다.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.29 no.6
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• pp.239-244
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• 2019

Two hydrogenation surface modifications, namely hydrogen atmosphere heat treatment and hydrogen plasma treatment, were found to lead to improved dispersion of nanodiamond (ND) seed particles and enhanced nucleation density for deposition of smooth ultrananocrystalline diamond (UNCD) film. After hydrogenation, the C-O and O-H surface functionalities on the surface of nanodiamond particles were converted to the C-H surface functionalities, and the Zeta potential was increased. As the degree of dispersion was improved, the size of nanodiamond aggregates decreased significantly and nucleation density increased dramatically. After hydrogen heat treatment at 600℃, average size of ND particles was greatly reduced from 3.5 ㎛ to 34.5 nm and a very high nucleation of ~3.9 × 10¹¹ nuclei/㎠ was obtained for the seeded Si surface.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.06a
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• pp.159-159
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• 2009

RF 스퍼터링법을 이용하여 유리기판위에 ZnO:Al 박막을 증착하고 다양한 조건 하에서 후 열처리를 실시하여 이에 따른 박막의 구조적, 전기적 및 광학적 특성과 HCl 습식 식각 후의 표면형상 변화를 조사하였다. ZnO:Al 투명전도막은 우수한 전기적, 광학적 특성, 수소 플라즈마 안정성 및 저 비용 등으로 실리콘 박막 태양전지 전면 전극용으로 많은 관심을 받고 있다. 기존의 비정질 실리콘 박막 태양전지용으로 많이 사용되고 있는 상용 Asahi-U형 ($SnO_2:F$) 투명전도막의 경우는 수소 플라즈마에 대한 안정성이 낮고 입사광의 장파장 대역에서의 낮은 산란특성으로 인하여 실리콘 박막 태양전지의 고효율화를 위한 적용에 한계를 나타내고 있다. 이를 개선하기 위하여 스퍼터링법으로 우수한 전기적 특성을 갖는 ZnO:Al 박막을 제조한 후 습식 식각을 통한 표면형상 변화를 통하여 입사광의 산란특성을 향상시키는 방법이 개발되어 많은 연구가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 2.5 wt%의 $Al_2O_3$가 함유된 ZnO 타겟을 이용하여 ZnO:Al 박막을 RF 스퍼터링으로 증착한 후 $N_2$ 분위기와 진공 분위기 하에서 다양한 시간과 온도에 따라 후열처리를 하여 열처리 전 박막과의 물질 특성을 상호 비교하고 1%로 희석된 HCl로 습식 식각하여 열처리 전 박막의 구조적 특성이 습식 식각 후의 박막 표면형상 변화에 미치는 영향을 조사하였다. 이로부터 후열처리를 통한 ZnO:Al 투명전도막의 특성을 최적화하고 Asahi-U형 투명전도막과의 특성 비교를 통하여 실리콘 박막 태양전지용 전면전극으로의 적용 가능성을 조사하였다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.30 no.6
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• pp.719-725
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• 2019

In this study, activated carbon fibers were treated with oxygen plasma to investigate gas sensing properties of the dimethyl methylphosphonate (DMMP), which is a simulant gas of the chemical warfare agent, according to oxygen functional group contents. As the flow rate of oxygen plasma treatment increased, oxygen groups were introduced to the surface of activated carbon fibers from 6.90 up to 36.6%, increasing the -OH group which influences the DMMP gas sensing properties. However, as the flow rate of oxygen plasma increases, the specific surface area tends to decrease because etching on the surface of activated carbon fibers occurs due to active species generated during the oxygen plasma treatment. The resistance change rate of the DMMP gas sensor increased from 4.2 up to 25.1% as the oxygen plasma treatment flow rate increased. This is attributed to the hydrogen bonding between DMMP gas and introduced hydroxyl functional group on activated carbon fibers by the oxygen plasma treatment. Therefore, the oxygen plasma is considered to be one of the important surface treatment methods for detecting chemical warfare agents at room temperature.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.30 no.2
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• pp.160-166
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• 2019

In this study, oxygen functional groups were introduced on activated carbon fibers (ACFs) by oxygen plasma treatment to improve the adsorption performance on an acetic acid which is a sick house syndrome induced gas. The active species was generated more as the flow rate of the oxygen gas increased during the plasma treatment. For this reason, the specific surface area (SSA) of the ACFs decreased with much more physical and chemical etching. In particular, the SSA of the sample (A-O60) injected with an oxygen gas flow rate of 60 sccm was reduced to about $1.198m^2/g$, which was about 6.95% lower than that of the untreated samples. On the other hand, the oxygen content introduced into the surface of ACFs increased up to 35.87%. Also, the adsorption performance on the acetic acid gas of the oxygen plasma-treated ACFs was improved by up to 43% compared to that of using the untreated ACFs. It is attributed to the formation of the hydrogen bonding due to the dipole moments between acetic acid molecules and oxygen functional groups such as O=C-O introduced by the oxygen plasma treatment.