III-N계 기반의 광 반도체는 직접 천이형 넓은 밴드갭 구조를 갖고 있기 때문에 자외선에서 가시광을 포함한 적외선까지 포함한 폭 넓은 발광이 가능하여 조명 및 디스플레이 관련 차세대 광원으로 많은 관심을 받고 있다. 하지만 p형 GaN의 경우, 상온에서 도펀트로 사용되는 마그네슘(Mg)이 수소(H)와 결합하여 보상 효과를 나타내기 때문에 높은 정공농도를 갖기에 어려움이 있다고 알려져 있다. 따라서, 대부분의 연구 그룹에서는 GaN계 LED 소자를 성장 후 rapid thermal annealing 공정이 요구되고 있고, 최근에는 박막 성장 후 반응로 내에서 자체적으로 열처리를 진행하고 있는 실정이다. 하지만, 열처리 조건은 LED 소자의 발광특성에 큰 영향을 주기 때문에 본 연구에서는 반응로에서 열처리가 된 LED 샘플에 대해 추가적인 열처리 공정의 유무에 따른 GaN계 LED소자의 광학적 및 전기적 특성에 대해 알아보고자 하였다. 금속유기화학증착법을 이용하여 c-면 사파이어 기판에 저온 GaN 완충층 및 $2.0{\mu}m$두께의 GaN 박막을 성장한 후, $3.0{\mu}m$두께의 n-형 GaN에피층과 InGaN/GaN 5주기의 양자우물구조를 형성하고 $0.1{\mu}m$두께의 p형 GaN층을 성장하였다. P-형 GaN층 성장 후 온도를 내리면서 $750^{\circ}C$, N2 분위기에서 5분간 Mg 활성화를 위한 열처리를 반응로에서 in-situ로 진행하였다. 그 후 급속열처리 장비에 장입하여 $650^{\circ}C$, N2 분위기에서 5분간 추가적인 열처리를 진행하여 추가 열처리 유무에 따른 LED소자의 특성을 분석하였다. 추가적인 열처리 유무에 따른 LED소자의 레이저 여기에 의한 포토루미네선스 스펙트럼과 전계발광 스펙트럼을 조사한 바, 포토루미네선스 스펙트럼의 경우 추가적인 열처리를 진행하였을 경우, 이전보다 발광 세기가 감소함을 나타내었다. 이는 추가적인 열처리에 의해 InGaN/GaN 활성층이 손상되었기 때문이라고 추측된다. 그러나 전계발광 스펙트럼에서는 활성층이 손상되었음에도 불구하고 전계 발광세기가 3배 가량 증가한 것을 확인할 수 있었다. 또한, 20 mA 인가 시 4.2 V 에서 3.7 V로 전압이 감소하였다. 상기 결과로 미루어 볼 때 열처리에 의한 InGaN/GaN 활성층 손상에도 불구하고 광 세기가 크게 증가한 것은 금속유기화학증착장치의 in-situ 열처리에 의한 Mg가 충분히 활성화되지 못하였고, 추가적인 열처리에 의하여 p형 GaN에서 Mg-H 복합체의 분리로 인한 Mg 활성화가 더욱더 효과적으로 이루어졌기 때문이라고 추측된다.
LSV 제거 효과를 조사하기 위하여 LSV에 감염된 나리 Casa Blanca를 재료로 기내 배양 중에 화학약제 및 열처리를 단독 또는 병형처리하였다. 단독처리시 ribavirin 20 mg/L과 열처리 35$^{\circ}C$/$25^{\circ}C$ (주간/야간)에서 식물의 생육 및 LSV 제거율(각각 86%, 80%)이 ekfs 처리보다 좋았다. 이 두 처리를 병행하였을 경우, 열처리 기간이 길수록 LSV 제거율은 증가하는 경향이었으며, 열처리 16주의 모든 처리에서 ribavirin 농도와 관계없이 100%의 LSV 제거 효과를 보였다. 토양 정식 후 LSV 무병화 정도는 ribavirin 20 mg/L 농도와 열처리 8주 병행처리에서 12개체 중 8개체가 무병화를 보여 가장 효과적이었으며, 전체 조사 수를 기준으로 했을 때 약 21% 정도의 무병화가 유지되었고, 나머지는 토양의 자연 조건에서 다시 바이러스의 복제, 증식이 되는 것으로 보인다.
결정립 미세화는 강도와 인성을 동시에 향상시킬 수 있는 유일한 방법이다. 제어압연과 가속냉각은 공정 중에 재결정과 결정립 조대화 거동을 조절함으로써 기계적 성질을 향상시키는 효과적인 방법으로 알려져 있으며, 반복열처리에 의한 반복상변태는 결정립 미세화 방법 중의 하나이다. 본 연구에서는 제어압연과 반복열처리를 복합 적용하여 그 효과를 관찰하였다. Mo 첨가효과와 공정변수의 효과를 관찰하기 위해 Mo이 첨가된 저탄소강 시편을 준비하여 Gleeble로 가공열처리 모의실험을 하였다. Mo첨가는 결정립 조대화 온도를 상승시키고, 오스테나이트 재결정을 억제하는 효과를 나타내었다. 오스테나이트 결정립 미세화에 가장 효과적인 공정조건은 반복 열처리 제어압연을 두번 실시하는 것이고, 첫번째보다 두번째 압연율을 더 크게 하는 것이었다
혐기성소화공정에서 슬러지의 용해가 전체 반응속도를 제한하고 있다. 용해율 향상을 위해 산(pH1.5, 3, 4, 5) 및 알칼리처리(pH9, 10, 13), 열처리(50, 100, 150, $200^{\circ}C$) 및 초음파처리(400W, 20kHz, 15, 20, 25, 30. 35, 40, 50, 60min)가 각 조건에서 실시되어 아래의 결과를 얻었다. 용해효과는 SCOD기준으로 무처리에 비해 산처리는 효과가 매우 낮았고, 알칼리처리는 pH13에서 986%, 열처리는 $200^{\circ}C$에서 959%, 초음파처리는 처리시간 35분에서 온도고정의 경우 802%, 온도 무고정의 경우 1123%의 높은 효과를 나타내어, 초음파처리가 가장 효과적이었다. VS/SS비율은 전처리에 따른 용해율과 정의 상관성을 가져, 용해율 효과의 지표로써 이용 가능했다. 총가스발생량은 열처리 $200^{\circ}C$가 무처리에 비해 1.8배, 열처리 $150^{\circ}C$가 1.4배, pH9의 알칼리처리가 1.2배, 온도 무고정 초음파 90분처리가 1.3배의 가스증산 효과를 나타내어, 열처리의 경우가 가장 효과적이었다. 또한 초음파처리의 경우, 온도고정보다 무고정의 경우가 저온 열처리의 동시효과가 있어 보다 효과적이었다.
CdS/ITO/glass 기판위에 다결정 CdTe 박막을 진공증착법으로 제조한 후 급속열처리하여 열처리 온도와 가스분위기가 CdTe의 박막의 물성과 전지특성에 미치는 효과를 연구하였다. $450^{\circ}C$에서 $550^{\circ}C$까지 공기중 급속열처리한 경우 박막은 EDX 조성분석결과 화학양론비를 유지하였고 표면성분비는 Cd-rich 상태였으나 전처리후 저저항 contact 제조에 유리한 Te-rich 상태로 변화되었다. TEM과 micro-EDX 결과 급속열처리 전후 모두 CdTe는 주상정구조가 관찰되었고 열처리동안 CdTe내로 확산된 S의 양이 로열처리와 비교하여 매우 적음을 알 수 있었다. 급속열처리 온도가 가스분위기 조건 중 공기 중에서 $550^{\circ}C$ 열처리하였을 때 가장 우수한 태양전지효율을 나타내었다.
상변화 메모리 소자 제작 공정의 단위 스텝인 최종 열처리의 온도가 상변화 메모리 소자 특성에 미치는 영향을 고찰하였다. $Ge_2Sb_2Te_5$ (GST) 박막을 활성 물질로 하는 기공(pore) 구조의 단위 상변화 메모리 소자를 제작하고, $160^{\circ}C$에서 $300^{\circ}C$까지의 온도 범위에서 최종 열처리를 실시하였다. 상변화 메모리 소자의 SET 저항에서 RESET 저항으로의 셀 저항 변화 양상은 최종 열처리 온도에 따라 큰 차이를 나타내었다. 정상적인 상변화 메모리 동작 특성을 얻을 수 있는 임계 열처리 온도가 존재하며, 열처리 온도가 그 온도에 비해 상대적으로 높거나 낮은 경우에는 소자가 오동작하거나 불안정하게 동작하는 것을 확인하였다. 이러한 열처리 온도의 효과는 열에너지에 따른 상부전극-GST 박막-발열층 다층 구조의 열적 안정성과 밀접한 관련이 있는 것으로 보인다.
고주파 마그네트론 스파터링 방법으로 제작한 다결정 $Ni_{83}Fe_{17}$ 합금박막의 열처리 효과를 고찰하기 위하여 제작된 시료를 $135^{\circ}C,\;225^{\circ}C$의 공기분 위기 및 $160^{\circ}C,\;220^{\circ}C,\;330^{\circ}C,\;390^{\circ}C\;및\;420^{\circ}C$의 아르곤 분위기에서 각각 1시간씩 열처리한 후, 강자성 공명실험을 통해 스핀파 특성변화를 고찰했다. 정자기장을 박막면에 수직한 방향으로 인가하면서 측정한 강자성 공명실험에서 여러개의 스핀파 모우드가 관측되었는데, 열처리하지 않은 시료와 아르곤 분위기에서 열처리한 시료에서는 홀수모우드만 관측되었다. 공기중 $225^{\circ}C$에서 열처리 한 시료에서는 시료양면의 표면이방성차가 증가하여 짝수모우드의 스핀파도 관측되었다. $420^{\circ}C$의 아르곤 분위기에서 열처리한 시료의 경우, 스핀파들이 높은 자기장 쪽으로 이동하는 모습을 보였는데, 이와같은 현상은 열처리과정에서 시료의 포화자화가 증가했기 때문으로 생각된다. 또한 스핀파들 사이의 간격들이 급격히 좁아지는 경향을 보였는데, 이는 시료내부의 자기적 균일성이 증가하는데 그 원인이 있는 것으로 해석된다.
본 연구는 로페라마이드로 처리된 흰쥐의 결장점막에 1,2-dimethylhydrazine (DMH)로 유도시 aberrant crypt foci(ACF)에 대한 길항 작용 효과를 갖는 초임계 열처리된 무 복합추출물의 화학적 암 예방 효과를 알아보고자 하였다. 초임계 열처리된 무 복합물추출물을 DMH유발 발암의 개시(12주 동안) 또는 개시 후 단계(9주 동안)에 식수(3.2 mg/ml)에 투여 하였다. 12주 동안 DMH와 함께 초임계 열처리된 무 복합추출물 투여군은 비정상적인 선와(전신경병변)의 총 수와 ACF의 수를 각각 35 %와 30 %로 크게 줄였다. 12주 동안 초임계 열처리된 무 복합추출물을 투여한 흰쥐의 결장에서 4가지 이상의 이상선와소(ACF)가 있는 ACF의 수가 현저히 감소하였다. 9주 동안 개시후 초임계 열처리된 무 복합추출물을 투여한 그룹에서, 4 이상의 이상선와소(ACF)의 수만이 현저히 감소하였다. 12주 동안 단독으로 투여한 초임계 열처리된 무 복합추출물은 ACF의 발생을 유발하지 않았다. 이러한 결과는 초임계 열처리된 무 복합추출물이 화학적으로 유도된 흰쥐의 결장 발암에 화학적 암예방 효과를 가지고 있음을 시사한다.
원자층증착법으로 제조한 청색 CaS:Pb 박막 형광체에 대한 열처리 및 전자빔 조사 효과찰 연구하였다. CaS:Pb 형광 박박의 열처리는 500 - $700^{\circ}C$ 온도범위에서 급속 열처리 공정으로 수행하였고, 1 kV, $20{\mu}A/cm^{2}$ 조건의 전자빔을 연속적으로 조사하여 열화를 가속시킨 후 처리 전, 후의 재료 및 cathololuminescence (CL) 특성을 비교 분석하였다. 원자층증착법으로 성장한 CaS:Pb 박막은 화학적 조성과 결정성이 우수하여 후속 열처리에 의해 발광특성이 크게 증가하는 경향을 보이지 않았으며, 전자빔에 의한 열화 정도는 판매되고 있는 형광체에 비하여 오히려 적었다. CL 강도가 초기값의 50%로 감소할 때까지 전자빔을 조사한 후에도 주목할만한 결정성 및 조성의 변화는 관찰되지 않았으나 전자빔 조사에 의해 표변에 두께 10 nm 내외의 탄소오염층이 형성됨을 알 수 있었다.
Pt-$SrBi_2Nb_2O_9(SBN)-Pt-Y_2O_3-Si$ 게이트 전계효과 트랜지스터 (MFMISFETs)의 정보저장 특성향상을 위하여 SBN 박막을 산소 플라즈마 내에서 급속열처리 하였다. 그 결과 SBN 박막의 결정크기는 $700^{\circ}C$의 동일한 열처리조건에서 급속열처리한 SBN 결정립의 크기가 전기로 열처리에 의한 SBN 결정립보다 4배 이상 성장하였다. 또한 분극 특성을 비교한 결과 잔류분극은 2배이상 급속열처리 방법으로 제조된 SBN 박막을 이용한 MFMISFET의 메모리윈도우 (memory window)와 on/off상태의 정보저장특성(programming characteristics)은 월등히 향상되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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