• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제25권4호
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• pp.83-88
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• 2018

Cu/Ni/Sn-Ag 미세범프 접합 공정후 Ni/Sn-Ag접합계면에 잔류한 비전도성 필름(non-conductive film, NCF) trap 형성이 전기적 신뢰성에 미치는 영향을 분석하기 위해 온도 $150^{\circ}C$, 전류밀도 $1.5{\times}10^5A/cm^2$ 조건에서 electromigration (EM) 신뢰성 실험을 진행하였다. EM 신뢰성 실험 결과, NCF trap이 거의 없는 Cu/Ni/Sn-Ag 미세범프가 NCF trap이 형성된 미세범프 보다 약 8배 긴 EM 수명을 보여주고 있다. 저항 변화 및 손상계면에 대한 미세구조 분석결과, Ni/Sn-Ag접합계면에 공정 이슈에 의해 형성된 NCF trap이 Ni-Sn 금속간화합물/Sn-Ag솔더계면에 보이드를 유발하여 EM 원자 확산을 방해하기 때문에 빠른 보이드 성장에 의한 전기적 손상이 일찍 발생하는 것으로 판단된다.

• 한국자기학회지
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• 제13권2호
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• pp.53-58
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• 2003

Mn층 삽입에 의한 NiFe/[FeMn/Mn]$_{80}$/NiFe 다층박막에서 열처리에 따른 교환결합세기의 변화를 조사하였다. Ta(50$\AA$)/NiFe(150 $\AA$)/[F $e_{53}$M $n_{47}$(1.25 $\AA$)/Mn(0 $\AA$, 0.11 $\AA$, 0.3 $\AA$)]$_{80}$/NiFe(90 $\AA$)/Ta(50 $\AA$) 다층박막을 이온빔 증착 스퍼터링법으로 제작하였다. 삽입한 Mn 총 두께가 0 $\AA$, 9 $\AA$, 그리고 24 $\AA$인 다층박막에 대해 조사된 fcc 결정조직의 x-선 회절세기의 비인 NiFe(111)/FeMn(111)값은 각각 0.65, 0.90, 그리고 1.5이었다. Mn이 삽입되지 않은 시료인 경우, 열처리 온도 30$0^{\circ}C$에서 상부 NiFe층의 교환결합세기는 260 Oe로 유지한 후 35$0^{\circ}C$에서 사라졌다. Mn 삽입층의 두께가 0.11 $\AA$, 0.3 $\AA$인 두개의 시료에 대해, 300 $^{\circ}C$에서 상부 NiFe층의 교환결합세기는 각각 310 Oe와 180 Oe로 유지한 후 40$0^{\circ}C$에서 모두 사라졌다. 한편 하부 NiFe층의 교환결합세기는 250 $^{\circ}C$까지 100 Oe에서 70 Oe로 감소하는 동일한 경향을 보여 주었고, 300 $^{\circ}C$ 이상부터는 증가하는 경향이 관찰되었다. 다층박막 내에 뿔뿔이 산란하여 이동하는 Mn 원자의 확산은 주로 결정 조직의 결함이 생성되고 치밀도가 약한 상부 NiFe 층에 영향을 주고 있음을 알 수 있었다. 극 초박막 형태로 Mn 원자층의 삽입에 의한 NiFe/[FeMn/Mn]80/NiFe 다층박막에서 교환결합세기와 열적 안정성 향상을 보여 주었다.

• Investigative Magnetic Resonance Imaging
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• 제7권1호
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• pp.39-46
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• 2003

목적 : 간(liver)과 림프절 특이성 등의 다기능성을 나타내는 미세 초상자성 산화철 입자(ultrasmall superparamagnetic iron oxide: USP IO)의 자기이완(magnetic relaxation)에 대한 이론적 모델을 제시하고 이러한 이론적 모델에 근거한 미세 초상자성 산화철 입자의 자기장의 세기에 따른 자기 이완시간의 변화를 컴퓨터 모의 실험을 통해 연구하였다. 대상 및 방법 : 초상자성 산화철 입자를 조영제로 사용하기 위해서는 생체적합성 고분자로 축약(encapsulation)시키게 되고 따라서 확산(diffusion) 및 전자스핀의 fluctuation 에 기인하여 발생하는 자유 물분자와 간접 상호작용인 "outsphere " 기전에 근거하여 자기이완모델을 개발하였다. 또한 초상자성체의 경우 자기 모멘트가 상자성 입자에 비해 최소 수백배에서 최대 수만배까지 더 크므로 일반적으로 상자성 조영제의 "out sphere" 기전에서 가정하는 저자장 근사치를 사용할 수 없고 따라서 본 연구에서는 Brillouin함수로 표현되는 총자화에 대한 표현을 적용하여 저자장뿐만 아니라 고자장의 경우까지를 모두 포함하는 "out sphere" 기전에 의한 T1 그리고 T2 이완율에 대한 모델을 개발하였다. 이렇게 개발된 자기이완모델을 사용하여 미세 초상자성 산화철 입자의 자기장의 세기에 따른 자기 이완시간의 변화를 symbolic computation tool 인 MathCad(MathCad, USA)를 사용한 컴퓨터 모의 실험을 통해 조사하였다. 결과 : 미세 초상자성 산화철 입자의 T1, T2 자기이완 특성은 먼저, 저자장 영역 (＜1.0 Mhz)에서는 이론적 모델의 spectral density function에 들어 있는 두 개의 correlation time중 $\tau$$_{s1}$ 중 (T2의 경우 ${\tau}_{S2}$)이 주된 역할을 하는 것을 알 수 있었고 이는 결과적으로 이러한 나노자성체 입자들이 낮은 자기장하에서는 열적으로 야기된 자기모멘트들의 재배열이 주된 역할을 하는 것으로 해석할 수 있다. 한편 고자장 영역에서는 correlation time 중 $\tau$가 주된 역할을 담당하는데는 $\tau$는 나노 입자의 크기와 연관되어 있으며 고자장에서 입자 크기에 따른 T1 이완율(R1)과 T2 이완율(R2)의 차이는 이러한 입자크기의 차이에 의해 발생하는 것으로 해석할 수 있다. 나노입자에 포함된 철 원자수를 변화시키는 경우 철 원자수가 증가 할 수록 R1과 R2가 증가하는 결과를 나타내었다. 한편 온도변화에 따른 T1, T2 자기이완시간의 변화는 정상체온 근처의 제한적인 온도범위내에서 저자장 영역에서의 아주 작은 변화를 제외하고는 큰 차이를 보이지 않았으나 T1에 비해 T2에서 이러한 변화가 상대적으로 더 작게 나타났다. 결론 : 임상적 다기능성을 나타낼 가능성이 많은 것으로 보고되고 있는 미세 초상자성 산화철 입자의 자기이완에 대한 이론적 모델을 초상자성 나노입자의 물리적 특성에 기초하여 제시하였고 이러한 이론적 모델에 근거한 미세 초상자성 산화철 입자의 자기장의 세기에 따른 자기 이완시간의 변화를 컴퓨터 모의 실험을 통해 조사하였다.다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제16권2호
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• pp.70-79
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• 1984

대형 고속증식로용 핵계산 체제(KAERI-26군 단면적 library/1DX/2DB)를 이용하여 SUPER-PHE-NIX I 평형 노심의 초기상태에서의 diagrid 및 Pad팽창에 대한 반응도 계수를 계산, 검토하였다. 노심은 R-Z등가 model로 묘사하고, 2차원 다군 확산 이론 전산코드인 2DB를 사용하여 임계도를 계산하였다. 기초계산으로서 반경방향 및 축방향 균일 괭창에 대한 반응도 계산과 노심구성물질의 원자수 밀도 변화와 노심체적 변화에 대한 반응도 변화량계산을 수행하였다. 균일 팽창으로 고려한 diagrid팽창에 대한 반응도 계수는 -0.553pcm/mil로 계산되었다. 한편 반응도의 온도계수는 -1.0766pcm/$^{\circ}C$로 환산되어 프랑스 발표치 -1.09pcm/$^{\circ}C$와 1.2%오차내로 일치하였다. Diagrid 팽창효과 졔산방법을 활용하여 노심의 불균일 팽창을 유발하는 pad팽창에 대한 반응도 계수 계산을 수행한 바 매우 유용함을 알았다. Pad팽창에 대한 반응도 계수는 평균팽창 model의 경우 -0.2743pcm/mi1, pancake집적 model의 경우 -0.2786pcm/mi1로 각각 계산되었다. 또한 자유팽창 노심에서의 온도변화에 따른 pad 팽창에 대한 반응도 계수는 각 model에 대하여 -0.5766pcm/$^{\circ}C$, -0.5858pcm/$^{\circ}C$로 계산되어 프랑스 발표치 -0.574pcm/$^{\circ}C$와 2% 오차내로 일치하였다.

• 한국재료학회지
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• 제3권1호
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• pp.12-18
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• 1993

단결정 실리콘위에 스퍼터법으로 증착된 티타니움막을 급속가열로에서 고상반응에 의해 형성시킨 면저항 1.2 ohm/sq. 내외의 TiS$i_2$ 박막에 있어서 열안정성을 상부절연막의 유무 및 종류에 따라 조사하였다. 상부절연막은 상압 CVD로 증착한 USG(Undoped Silicate Glass, Si$i_2$) 막과 플라즈마 CVD법으로 증착한 PE-SiN(S$i_3$$N_4$)막을 사용했다. 열안정성 평가는 90$0^{\circ}C$에서 시간을 달리하여 TiS$i_2$막, PE-SiN막, USG막의 스트레스는 각각 1.3${\times}{10^{9}}$, 1.25 ${\times}{10^{10}}$, 2.26 ${\times}{10^{10}}$ dyne/c$m^2$의 인장응력을 나타내었다. 응집현상은 TiS$i_2$의 응집현상은 Nabarro-Herring 마이크로 크리프에 의한 원자의 확산관점에서 검토되었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.183-183
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• 2015

Indium tin oxide (ITO)는 넓은 밴드갭을 가지는 n-type의 축퇴 반도체로 태양전지, 스마트윈도우, 터치 센서, organic light emitting displays (OLEDs) 등에 널리 적용된다. 최근 touch screen panels (TSPs)의 높은 전기적 특성 및 고해상도 요구에 따라 고품질 ITO 박막개발의 수요도 증가하는 추세이다. 지금까지 ITO 박막의 물성 및 기계적 특성에 관한 많은 연구가 진행되어 왔지만 ITO 초박막 에서의 근본적인 물성 변화에 대한 연구는 미흡한 실정이므로, 이러한 연구는 필수적이라 할 수 있다. ITO 초박막은 광학적 특성은 우수하나, 낮은 결정성으로 인해 전기적 특성이 나쁘다는 단점을 가지며, 이러한 ITO 박막의 결정성은 초기 박막 성장과정에 많은 영향을 받는다. ITO 박막의 초기성장과정은 핵이 생성된 후(nucleation), 각각의 위치에서 성장하게 되고(growth), 합쳐지면서(coalescence) 연속적인 막을 형성 하는데(continuous), 이러한 초기 박막 성장 과정 중에 핵 생성 밀도를 증가시키고 박막이 연속적으로 되는 두께를 감소시킨다면, 더욱 더 고품질의 ITO 초박막을 얻을 수 있을 것이다. 따라서, 본 연구에서는 박막 초기 형성 과정 중 섬들이 합체되는 두께를 최소화시키기 위하여 EMF(electromagnetic field strength) 시스템을 이용하였다. EMF 시스템은 DC 캐소드에 전자석 코일을 장착하여 전자기장을 추가로 부가한 것으로, 이를 이용할 경우 스퍼터 원자가 중성상태로 기판에 도달하는 것이 아니라, 이온화되어 Vp-Vf의 차이로 가속되어 추가적인 에너지를 공급받음으로써 기판표면상에서 확산을 촉진시키므로 박막이 연속적으로 되는 임계 두께를 감소시킬 수 있는 것으로 기대된다. 실험은 실온에서 DC 마그네트론 스퍼터링법을 이용하였으며, 유리기판위에 4, 6, 8, 10, 12, 20 nm의 두께로 ITO 박막을 제작하였다. 스퍼터링 파워는 150 W (3.29 W/cm3), 작업 압력은 0.13 Pa, 기판과 타깃 사이의 거리는 70 mm였다. 각각의 두께에서 EMF 파워 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30 W로 인가하여 박막을 제작한 후, EMF 파워에 따른 ITO 박막의 초기 성장 과정중 표면상태를 AFM (atomic force microscope) 이미지를 통하여 관찰하였다. 또한, 두께 약 8 nm에서와 20 nm일 때의 전기적 특성 및 광학적 특성을 관찰하였으며, 두 박막 모두 EMF 파워 15 W를 인가하였을 때 그 특성이 가장 향상되는 것을 확인하였다. 이러한 결과를 통하여 박막은 초기 성장이 중요하므로, 매우 얇은 두께에서 좋은 특성을 가진 박막을 제작하여야 박막의 두께를 증가시켰을 때도 좋은 특성의 막을 얻을 수 있음을 알 수 있었다. 또한, EMF 파워를 증가시킴에 따라 자장강도를 증가시키는 것과 같은 효과 즉, 플라즈마 임피던스가 감소하는 효과를 내어 증착 중 고 에너지 입자 (Ar0, O-)에 의한 박막손상이 감소한 것으로 판단된다. 따라서 적정 EMF 파워 15 W를 인가하였을때 가장 물성이 좋은 ITO 박막을 얻을 수 있었다. 즉, EMF 시스템을 이용하여 저온 공정에서 결함농도가 적은 고품질의 ITO 초박막을 제작할 수 있었다.

• Progress in Superconductivity
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• 제11권1호
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• pp.1-7
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• 2009

고온초전도 CC를 다른 산소 분압에서 Ag과 YBCO의 녹는점 보다 낮은 온도에서 열처리시 CC의 특성에 미치는 영향을 실험하였다. 전류의 수송능력과 미세구조는 보호층인 Ag의 존재여부에 다양하게 영향을 미친다. Ag를 제거한 CC를 $850^{\circ}C$의 산소 분위기에서 2시간 동안 열처리 한 시편의 경우 CC의 임계전류의 특성에 영향을 미치지 않았다. 그러나 Ag를 제거하지 않은 CC를 $800^{\circ}C$의 산소 분위기에서 2시간 동안 열처리한 시편의 경우 임계전류가 140 A에서 8 A로 떨어지는 결과를 보였다. 또한, Ag을 제거하지 않은 CC를 1000 ppm 산소 분위기의 $800^{\circ}C$에서 2시간 동안 열처리한 시편의 경우 임계전류 값이 원래 $I_c$ 값의 $70{\sim}80%$의 임계전류 값이 나타났다. SEM 이미지와 XRD 회절 분석 결과 Ni과 Cr 원자들이 표면으로 확산되어 CC의 전류수송 특성에 영향을 미친다.

• 한국재료학회지
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• 제4권1호
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• pp.81-89
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• 1994

전자빔 증착법을 사용하여 10nm두께의 Ti과 18nm두께의 Co를 Si(100)기판에 증착한 후, $N_{2}$분위기에서 $900^{\circ}C$, 20초 급속 열처리하여, Co/Ti 이중금속박막의 역전을 유도함으로서 $CoSi_{2}$박막을 형성하였다. 4점 탐침기로 측정한 면저항은 3.9Ω/ㅁ 었으며, 열처리 시간을 증가해도 이값은 유지하여 열적 안정성을 나타내었다. XRD 결과는 형성된 실리사이드는 기판과 에피관계를 갖는 $CoSi_{2}$상 임을 보였으며, SEM 사진은 평탄한 표면을 나타내었다. 단면 TEM 사진은 기판위에 형성된 박막층은 70nm 두께의 $CoSi_{2}$ 에피박막과 그위에 두개의 C0-Ri-Si합금층등 세개의 층으로 되어 있음을 보였다. AES 분석은, 기판상의 자연산화막을 형성할 수 있었음을 보여주었다. AES분석은, 기판상의 잔연산화막이 열처리초기, Ti에 의해 제거된후 Co가 원자적으로 깨끗한 Si기판에 확산하여 $CoSi_{2}$에피박막을 형성할 수 있었음을 보여주었다. $700^{\circ}C$, 20초 + $900^{\circ}C$, 20초 이중 열처리를 한 경우, $CoSi_{2}$결정성장으로 면저항값은 약간 낮아졌으나, 박막의 표면과 계면이 거칠었다. 이 $CoSi_{2}$에피박막의 실제 소자에의 적용방안과 막의 역전을 통한 에피박막형성의 기제를 열역학 및 kinetics 관점에서 고찰하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.681-682
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• 2013

전기는 우리 주변의 에너지 형태 중에서 가장 편리하고 광범위하게 사용되고 있다. 이러한 전기는 전자제품, 전기자동차, 에너지 저장 플랜트 등 매우 많은 분야에서 저장되고 사용되고 있다. 특히 에너지 저장 용량의 확대는 휴대폰, 노트북 PC 등 휴대용 IT 기기의 성장에 결정적인 역할을 하였다. 가볍고 작으면서도 고용량의 전기 에너지 저장 장치가 없었다면, 통신이나 인터넷 그리고 오락 등 다양한 기능을 작은 휴대용 기기에 구현할 수 없었을 것이다. 그러나 시간이 흐를수록 기기의 요구 성능이 높아지고 소비자의 니즈가 더욱더 다양해지고 고도화될수록 단일 부품으로 가장 큰 부피를 차지하는 에너지 저장 장치의 용량과 디자인은 점점 중요해지고 있다. 이러한 에너지 저장 장치에서 가장 친숙한 형태는 2차 전지 계열이다. 납 축전지를 비롯하여, 니켈수소, 니켈카드뮴, electrochemical capacitor와 Li ion 계열 등이 대표적이다. 특히 Li ion 배터리는 모바일, 자동차 및 에너지 저장 그리드 등과 같은 다양한 분야에 가장 많이 적용되고있다. Li ion 배터리에 대하여 현재의 핵심적인 연구분야는 전극 재료(cathode, anode)와 electrolyte에 대한 것이다. Anode 전극 재료 중에서 가장 많이 사용되는 재료는 카본을 기반으로 하는 재료로 안정성에 대한 장점이 있지만 에너지 밀도가 낮다는 단점이 있다. 에너지 저장 용량 증가에 대한 필요성이 증가하기 때문에 현재 많이 사용되고 있는 에너지 밀도가 낮은 카본 재료를 대체하기 위해서 이론 용량이 높다고 알려진 실리콘과 같은 메탈이나 주석 산화물과 같은 천이 금속 산화물에 대하여 많은 연구가 진행되고 있다. 특히 현재까지 알려진 많은 재료 중에서 가장 큰 capacity (~4,000 mAh/g)를 가지고 있다고 알려진 실리콘이 카본의 대체 재료로 많은 연구가 진행되고 있다. 그러나, Li 과 반응을 하며 약 300~400%에 달하는 부피팽창이 발생하고, 이러한 부피 팽창 때문에 충 방전이 진행됨에 따라 current collector로부터 박리되는 현상을 보여 빠른 용량 감소를 보여주고 있다. 본 연구에서는 adhesion layer를 current collector와 실리콘 전극 재료 사이에 삽입하여 충 방전 시 부피팽창에 의한 미세구조의 변화와 electrochemical 특성에 대한 영향을 알아보았다. 실험에 사용한 anode 전극은 상용 Cu foil current collector에 RF/DC magnetron 스퍼터링을 통해 다양한 종류(Ti, Ta 등)의 adhesion layer과 200 nm 두께의 Si 박막을 증착하였다. 또한 Bio-logic Potentiostat/ Galvanostat VMP3 와 WanAtech automatic battery cycler 장비를 사용하여 0.2 C-rate로 half-cell 타입의 코인 셀로 조립한 전극에 대한 충 방전 실험을 진행하였다. Adhesion layer의 사용으로 인해 실리콘 박막과 Cu current collector 사이의 박리 현상을 줄여줄 수 있었고, 충 방전 시 Cu 원자의 실리콘 박막으로의 확산을 통한 brittle한 Cu-Si alloy 형성을 막아 줄 수 있어 큰 특성 향상을 확인할 수 있었다. 또한, 리튬과 실리콘의 반응을 통한 형태와 미세구조 변화를 SEM, TEM 등의 다양한 장비를 사용하여 확인하였고, 이를 통해 adhesion layer의 사용이 전극의 특성향상에 큰 영향을 끼쳤다는 것을 확인할 수 있었다.

• 대한화학회지
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• 제32권1호
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• pp.37-47
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• 1988

많은 금속이온들에 대한 킬레이트시약으로 알려진 2-Amino-1-cyclopentene-1-dithiocarboxylate (acdc) 음이온의 전기화학적 거동을 직류 폴라로 그래피, 순환 전압전류법 및 양극 벗김 전압 전류법을 사용하여 수용액 및 아세톤 용액에서 각각 조사하였다. 수용액에서 glassy carbon 전극을 사용하였을 때 +0.25V vs. SCE에서 1전자 산화반응을 거쳐 acdc의 이합체가 생성됨을 확인하였으며 이 이합체는 glassy carbon 전극 표면에 석출되어 흡착이 일어남을 알 수 있었다. 이 흡착된 이합체가 +0.80V에서 2전자 산화반응을 거쳐 S가 한원자 유리된 고리를 형성하는 반응이 일어남을 알았다. 이러한 이합체 생성반응을 이용하여 이 화합물의 흡착성 양극 벗김 전압전류법에 의한 분석법을 조사하였다. 직류폴라로그래피를 사용한 벗김 전압-전류법에 의해 검량선을 얻은 결과 3${\times}10^{-5}{\sim}1.0{\times}10^{-6}$M 사이에서 좋은 직선성을 얻을 수 있었으며 확산 전류를 사용한 분석법에 비해 약 100배 가량 분석감도가 증진됨을 알 수 있었다. 이 때 검출한계는 $2.5{\times}10^{-7}$M 이었으며 $5.0{\times}10^{-6}$M 에서의 상대표준편차는 ${\pm}$4.1 % 이었다.