• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
• /
• 2018.06a
• /
• pp.28-28
• /
• 2018

수전해(electrochemical water splitting)는 연료전지의 가역적 역반응을 이용하여 물로부터 수소와 산소를 발생시키는 기술이다. 산소는 음극에서 발생하는데, 이 때 음극 표면은 고농도의 산소 음이온 및 라디칼에 장시간 노출된다. 때문에 기계적, 화학적 내구성이 우수한 전극재를 사용할 필요가 있다. 불용성 전극 (dimensionally stable anode, DSA)은 이러한 기술적 요구사항을 잘 만족하는 상용화 된 전극이다. 티타늄이나 티타늄 합금 표면에 촉매를 미량 반복 살포하여 산화물 형태의 매우 견고한 표면을 형성함으로서 내구성을 확보한다. 그러나, 보통 DSA 제조 기법의 특징에 따라 다공성 표면 구조를 사용하지는 않기 때문에 생산 과정이 복잡하고 비용이 많이 발생하는 문제를 여전히 나타내고 있다. 본 연구는 상기 문제를 개선하기 위한 수전해용 음극 제조 기술에 관한 연구이다. 티타늄과 티타늄 합금은 동일한 양극산화 기술 적용이 가능하다는 점을 이용하여 티타늄 기판으로부터 다공성 구조를 형성함으로써 바인더의 사용을 배제하였다. 단일공정양극산화기법 (single-step anodization)을 이용하여 $IrO_2$와 $RuO_2$를 도핑함으로써 TiO2에 촉매능을 부여하였다. 제조된 나노튜브들의 구조적 특징을 HR-TEM (High-resolution transmission electron microscope)과 FE-SEM (Field-emission scanning electron microscope)으로 분석하고 SAED (selective area electron diffraction) 패턴을 분석하여 전극재의 결정성을 확인하였다. 알칼라인 분위기에서 일으킨 산소발생반응 (oxygen evolution reaction, OER)의 LSV (linear sweep voltammetry) 결과를 XPS (X-ray photoelectron microscoscopy) 결과와 연관지어 촉매 표면 구조와 과전압의 관계를 해석하였다. LSV 결과로부터 Tafel 분석을 연달아 수행함으로써 전극의 속도결정단계를 정의하였다. 최종적으로 사이클 테스트 통하여 DSA로써의 성능을 평가하였다.

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
• /
• v.40 no.8
• /
• pp.560-564
• /
• 2003

Thick oxide layer was fabricated by anodic reaction and complex oxidation performed by combining low temperature thermal oxidation (50$0^{\circ}C$, 1 hr at $H_2O$/O$_2$) and a RTO (rapid thermal oxidation) process (105$0^{\circ}C$, 1 min). Electrical characteristics of OPSL (oxidized porous silicon layer) were almost the same as those of thermal silicon dioxide prepared at high temperature. The leakage current through the OPSL of 20${\mu}{\textrm}{m}$ thickness was about 100 - 500 ㎀ in the range 0 V to 50 V. The average value of breakdown field was about 3.9 MV/cm. From the XPS analysis, surface and internal oxide films of OPSL prepared by complex process were confirmed completely oxidized and also the role of RTO process was important for the densification of PSL (porous silicon layer) oxidized at low temperature.

• Journal of Sensor Science and Technology
• /
• v.10 no.5
• /
• pp.292-303
• /
• 2001

This work reports the tunneling effects of the lateral field emitters. Tunneling effect is applicable to the VMFS(vacuum magnetic field sensors). VMFS uses the fact that the trajectory of the emitted electrons are curved by the magnetic field due to Lorentz force. Polysilicon was used as field emitters and anode materials. Thickness of the emitter and the anode were $2\;{\mu}m$, respectively. PSG(phospho-silicate-glass) was used as a sacrificial layer and it was etched by HF at a releasing step. Cantilevers were doped with $POCl_3(10^{20}cm^{-3})$. $2{\mu}m$-thick cantilevers were fabricated onto PSG($2{\mu}m$-thick). Sublimation drying method was used at releasing step to avoid stiction. Then, device was vacuum sealed. Device was fixed to a sodalime-glass #1 with silver paste and it was wire bonded. Glass #1 has a predefined hole and a sputtered silicon-film at backside. The front-side of the device was sealed with sodalime-glass #2 using the glass frit. After getter insertion via the hole, backside of the glass #1 was bonded electrostatically with the sodalime-glass #3 at $10^{-6}\;torr$. After sealing, getter was activated. Sealing was successful to operate the tunneling device. The packaged VMFS showed very small reduced emission current compared with the chamber test prior to sealing. The emission currents were changed when the magnetic field was induced. The sensitivity of the device was about 3%/T at about 1 Tesla magnetic field.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
• /
• v.12 no.3 s.36
• /
• pp.187-196
• /
• 2005

MEMS devices such as a vibratory gyroscope often suffer from a lower yield rate due to fabrication errors and the external stress. In the decoupled vibratory gyroscope, the main factor that determines the yield rate is the frequency difference between the sensing and driving modes. The gyroscope, fabricated with SOI (Silicon-On-Insulator) wafer and packaged using the anodic bonding, has a large wafer bowing caused by thermal expansion mismatch as well as non-uniform surfaces of the structures caused by the notching effect. These effects result in large distribution in the frequency difference, and thereby a lower yield rate. To improve the yield rate we propose a packaged SiOG (Silicon On Glass) technology. It uses a silicon wafer and two glass wafers to minimize the wafer bowing and a metallic membrane to avoid the notching. In the packaged SiOG gyroscope, the notching effect is eliminated and the warpage of the wafer is greatly reduced. Consequently the frequency difference is more uniformly distributed and its variation is greatly improved. Therefore we can achieve a more robust vibratory MEMS gyroscope with a higher yield rate.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
• /
• 2016.11a
• /
• pp.164-164
• /
• 2016

항만 및 해양 구조물은 육상과는 비교할 수 없을 정도로 가혹한 해수 환경에서 사용되며 계속적으로 부식 손상을 받는다. 따라서 강구조물이 장기적으로 안전하게 사용되기 위해서는 적절한 방식은 물론 철저한 유지관리가 필수적이다. 한편, 현재 해양환경 중 항만, 조선, 해양산업 등에 많이 이용되는 강구조물은 이에 대응하기 위하여 일반적으로 도장방식이나 음극방식이 사용되고 있다. 음극방식은 피방식체를 일정전위로 음극 분극하는 원리로써 외부전원을 인가하거나 비전위의 금속을 희생양극으로 연결하여 방식하는 방법이다. 이와같이 해수 중 음극방식을 실시할 경우 해수 중 용존하는 많은 이온들 중에서 특히 $Ca^{2+}$ 이나 $Mg^{2+}$ 이온이 탄산칼슘, 수산화마그네슘을 주성분으로하는 화합물로 형성된다. 이렇게 생성된 전착막은 산소 확산을 방지하는 물리적 장벽을 형성하고 부식율을 감소시키는 것으로 보고되고 있다. 그러나 전착막은 소지 금속과의 결합력이 불균일 함은 물론 막을 형성하는데 있어서 장시간이 소요된다는 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 해수 중 음극방식 응용 원리에 의해 전착막을 형성하고, 석출속도, 밀착성 및 내식특성을 향상시키기 위해 해수 중 기체를 용해시켜 제작한 막의 특성을 분석-평가하였다. 본 연구에 사용된 기판(substrate)은 일반구조용 강(SS400)을 사용하였으며, 면적은 $70mm{\times}30mm$, 두께는 1 mm로 제작하여 실험을 진행하였다. 외부전원은 정류기(Rectifier, xantrex, XDL 35-5T)를 사용하여 3 및 $5A/m^2$ 의 조건으로 인가하였고, 양극은 Carbon Rod를 사용하였다. 이때 해수에 주입한 이산화탄소의 양은 0.5 NL/min 였다. 각 조건별로 제작된 전착막에 대해 외관관찰, 석출량, 모폴로지, 조성원소 및 결정구조 분석을 실시하였고, 밀착성 및 내식특성을 평가하기 위해 테이핑 테스트(Taping Test, JIS K 5600-5-6)와 3.5 % NaCl 용액에서 전기화학적 양극 분극 시험을 진행하였다. 시간에 따른 전착막의 외관관찰 결과 전류밀도의 증가와 함께 상대적으로 많은 피막이 형성되었고, 용해시킨 기체에 의해 더 치밀하고 두터운 피막이 형성됨을 확인할 수 있었다. 성분 및 결정구조 분석 결과 $Mg(OH)_2$ 성분의 Brucite 및 $CaCO_3$ 성분의 Calcite 구조 및 Aragonite 구조를 확인하였으며, 용해시킨 기체의 영향으로 $CaCO_3$ 성분의 Aragonite 구조가 상대적으로 많이 검출되었다. 이는 해수 중 용해된 이산화탄소의 영향으로 인해 풍부한 ${CO_3}^{2-}$ 이온이 형성되고 용액 pH를 낮게 유지시켜 Ca 화합물 형성이 용이한 환경이 조성되는 것으로 판단된다. 밀착성 및 내식성 평가를 실시한 결과 해수중 용해시킨 기체에 의해 제작한 시편의 경우 견고하고 화학적 친화력이 높은 Aragonite 결정이 표면을 치밀하게 덮어 전해질로부터 산소와 물의 침입을 차단하는 역할을 하여 기체를 용해시키지 않은 $3A/m^2$ 및 $5A/m^2$ 보다 비교적 우수한 밀착성 및 내식 특성을 보이는 것으로 사료된다.

• Journal of the Korean Ceramic Society
• /
• v.42 no.2 s.273
• /
• pp.117-122
• /
• 2005

Electron Beam Physical Vapor Deposition (EB-PVD) is a typical technology for thermal barrier coating with Yttria Stabilized Zirconia (YSZ) on aero gas turbine engine. In this study EB-PVD method was used to fabricate dense YSZ film on NiO-YSZ as a electrolyte of Solid Oxide Fuel Cell (SOFC). Dense YSZ films of -10 $\mu$m thickness showed nano surface structure depending on deposition temperature. Electrical conductivities of YSZ film and electric power density of the single cell were evaluated after screen- printing $LaSrCoO_3$ as a cathode.

• Journal of the Korean Vacuum Society
• /
• v.12 no.2
• /
• pp.123-129
• /
• 2003

Thin transparent Cu films in the thickness range of 10 ~ 40 nm are deposited by rf-magnetron sputtering on porous silicon (PS) anodized on p-type silicon in dark. Microstructural features of the Cu films are investigated using SEM, AFM and XRD techniques. The RMS roughness of the Cu films is found to be around 1.47 nm and the grain growth is columnar with a (111) preferred orientation and follows the Volmer-Weber mode. The photoluminescence studies showed that a broad luminiscence peak of PS near the blue-green region gets blue shifted (~0.05 eV) with a small reduction in intensity and therefore, Cu-related PL quenching is absent. The FTIR absorption spectra on the PS/Cu structure revealed no major change of the native PS peaks but only a reduction in the relative intensity. The I-V characteristic curves further establish the Schottky nature of the diode with an ideality factor of 2.77 and a barrier height of 0.678 eV. An electroluminiscence (EL) signal of small intensity could be detected for the above diode.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2011.02a
• /
• pp.480-480
• /
• 2011

양극산화(anodization)는 금속을 전기화학적으로 산화시켜 금속산화물로 만드는 기술로서 최근 다양한 크기의 나노 구조를 제조하는 기술로 각광받고 있으며, 이러한 기술에 의하여 얻어지는 anodic aluminum oxide(AAO)는 magnetic data storage, optoelectronic device, sensor에 적용될 수 있는 nano device 뿐만 아니라 nanostructure를 제조하기 위한 template 및 mask로써 최근 광범위 하게 연구되고 있다. 또한, AAO는 Al2O3의 단단한 구조를 가진 무기재료이므로 solid mask로써 다른 porous materials 보다 뛰어난 특성을 갖고 있다. 또한 electron-beam lithography 및 block co-polymer 에 의한 patterning 과 비교하여 매우 경제적이며, 재현성이 우수할 뿐만 아니라 대면적에서 나노 구조의 크기 및 형상제어가 비교적 쉽기 때문에 널리 사용되고 있다. 그러나, AAO 형성 시 생기게 되는 반구형 모양의 barrier layer는 물질(substance)과 기판과의 direct physical and electrical contact을 방해하기 때문에 해결해야 할 가장 큰 문제점 중 하나로 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 실리콘 기판위의 형성된 AAO의 barrier layer를 Cl/BCl3 gas mixture에서 Neutral Beam Etching (NBE)과 Ion Beam Etching (IBE) 로 각각 식각한 후 그 결과와 비교하였다. NBE와 IBE 모두 Cl2/BCl3 gas mixture에서 BCl3 gas의 첨가량이 60% 일 경우 etch rate이 가장 높게 나타났고, optical emission spectroscopy (OES)로 Cl2/BCl3 플라즈마 내의 Cl radical density와 X-ray photoelectron spectroscopy (XPS)로 AAO 표면 위를 관찰한 결과 휘발성 BOxCly의 형성이 AAO 식각에 크게 관여함을 확인 할 수 있었다. 또한, NBE와 IBE 실험한 다양한 Cl2/BCl3 gas mixture ratio 에서 AAO가 식각이 되지만, 이온빔의 경우 나노사이즈의 AAO pore의 charging에 의해 pore 아래쪽의 위치한 barrier layer를 어떤 식각조건에서도 제거하지 못하였다. 하지만, NBE에서는 BCl3-rich Cl2/BCl3 gas mixture인 식각조건에서 AAO pore에 휘발성 BOxCly를 형성하면서 barrier layer를 제거할 수 있었다.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
• /
• v.2 no.1
• /
• pp.46-49
• /
• 1999

Lithium cobalt oxide cathode for thin-film rechargeable lithium batteries were fablicated by electron-beam evaporation. Annealed lithium cobalt oxide, which was deposited on to stainless steel substrate, showed well-developed (003) planes of the hexagonal structure and potential plateau at $\~3.9 V$. Lithium cobalt oxide thin films had the stoichiometric Li/co ratio at high deposition rates and exhibited high discharge capacity at $15{\AA}/s$. As the annealing temperature increased, discharge capacity increased with maximum value at $700^{\circ}C$, but showed low capacity as a result of reaction with substrate above $700^{\circ}C$. Unuiformity of the lithium and cobalt in the depth profile gave initial capacity loss with charge/discharge performance.

• Proceedings of the Korean Society for Technology of Plasticity Conference
• /
• 2009.10a
• /
• pp.217-220
• /
• 2009

This paper presents fabrication method of nano-structured PMMA substrates as well as evaluations of their optical transmittance. For anti-reflective surface, surface coating method had been conventionally used. However, it requires high cost, complicated process and post-processing times. In this study, we suggested the fabrication method of anti-reflective surface by the hot embossing process. Using the nano patterned master fabricated by anodic aluminum oxidation process. Anodic aluminum oxide(AAO) is widely used as templates or a molds for various applications such as carbon nano tube (CNT), nano rod and nano dots. Anodic aluminum oxidation process provides highly ordered regular nano-structures on the large area, while conventional pattering methods such as E-beam and FIB can fabricate arbitrary nano-structures on small area. We fabricated a porous alumina hole array with various inter-pore distance and pore diameter. In order to replicate nano-structures using alumina nano hole array patterns, we have carried out hot-embossing process with PMMA substrates. Finally the nano-structured PMMA substrates were fabricated and their optical transmittances were measured in order to evaluate the charateristivs of anti-reflection. Anti-reflective structure can be applied to various displays and automobile components.