• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.335-335
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• 2012

III-V 족 반도체 물질 중, GaN는 넓은 밴드갭을 가지고 있어 발광 다이오드나 레이저 다이오드, 트랜지스터, 스핀트로닉스 등의 응용에 유용한 물질이다 [1]. 실시간 성장 제어 및 최적화된 특정 소자 응용을 위해서는 GaN의 다양한 온도에 대한 유전율 함수 정보가 필수적이다. 편광분석법을 이용한 상온에서의 hexagonal GaN 유전율 함수는 이미 여러 연구에서 보고되었고, 80~650 K 사이의 온도 범위에 대한 언구도 수행되었다 [2,3]. 그러나, 온도변화에 대한 GaN 유전율 함수와 $E_0$ 전이점에 대한 해석은 부정확하다. 따라서 본 연구에서는 사파이어 기판 위에 분자살박막증착장치를 이용하여 c-축 방향 (0001)으로 성장 시킨 hexagonal GaN를 0.74~6.42 eV 에너지 구간에서 보다 확장된 온도 영역(26~693 K)의 유전율 함수를 편광분석법을 이용하여 측정하였다. 측정된 GaN의 유전율 함수를 회기분석법을 통한 2차 미분 표준해석법을 이용해 분석 하였고, 그 결과 $E_0$와 excitonic $E_0$ 전이점을 명확히 얻을 수 있었다. 온도가 감소함에 따라 격자상수 및 전자-포논 상호작용이 감소하여 전자 전이점이 청색천이 하고, 그 구조가 명확해 지는 결과를 얻었다. 본 연구의 결과는 GaN 유전율 함수의 온도 의존성에 대한 데이터베이스를 제공함은 물론, 실시간 모니터링과 GaN를 기반으로 하는 광소자 제작 등에 유용할 것이다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.10 no.2
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• pp.252-256
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• 2001

We performed spectroscopic ellipsometry measurement to obtain dielectric function(DF) of ZnSe at room temperature. Proper wet chemical etching procedure was carried out to remove overlayers on top of ZnSe, and our result indicates that the previous reports on the pure DF of ZnSe have inaccurate interpretations. We constructed DF of oxide on ZnSe by using reported DFs of amorphous-Se, $GaAsO_3$, and voids through Bruggeman effective-medium approximation.

• Proceedings of the Korean Society of Soil and Groundwater Environment Conference
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• 2004.09a
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• pp.104-107
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• 2004

지반오염을 조사하기 위해서는 시추작업을 통하여 시료를 채취하는 방법이 일반적이지만, 실시간으로 원위치에서 다양한 오염물질들의 오염도 변화를 체계적으로 모니터링하는 것은 대단히 어렵다. 본 연구에서는 Frequency Domain Reflectometry(FDR) 장비를 고안하여 지반의 유류오염을 파악하기 위한 유전율 측정법의 실험적 접근을 시도하였다. 구체적으로 포화 및 불포화 매질에 대한 오염도의 측정 및 오염도와 체적함수비의 관계를 측정하여 유전율 반응으로부터 매질의 물성치를 파악할 수 있는 것을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.405-405
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• 2012

InSb는 높은 전자이동도와 낮은 밴드갭을 가지고 있어 저전력 고효율의 고주파소자 및 비선형 광소자에 적합한 물질이다. 특히 InSb 기반 소자들은 전자-포논효과의 영향을 덜 받는 저온에서 고감도 소자로도 사용되고 있는데, 소자의 최적합 설계와 제작시의 실시간 성장제어를 위해서는 넓은 온도범위에서의 InSb의 광물성이 필요하다. 분광타원편광분석법(ellipsometry)은 물질의 광특성인 유전율 함수를 정확하게 측정 할 수 있은 기술로써, InSb 에 대한 유전율 함수는 많은 연구를 통해 잘 알려져 있다. 그러나, 온도변화에 대한 연구로는 100-700 K, 1.2-5.6 eV의 제한된 온도와 분광영역에서만 이루어졌다. 본 연구에서는 보다 확장된 온도범위(25-686 K), 광역 에너지 범위 (0.74-6.5 eV)에서 분광타원편광분석 연구를 수행하였다. 그 결과 저온에서의 전자-포논 효과의 감소로 인한 청색천이와 보다 명확한 전자전이점들의 값을 얻었다. 특히, 100 K 까지의 이전 연구에서는 구분할 수 없었던 $E_2'$ 전이점을 본 연구의 25 K 의 유전율 함수에서 명확히 구분할 수 있었고, 고에너지 영역의 $E_1'+{\Delta}_1+{\Delta}_1'$ 전이점의 온도의존성을 처음으로 연구하였다. 본 연구의 결과는 InSb 를 기반으로 한 광전자 소자의 개발 및 적용분야와 밴드갭 엔지니어링 분야에 많은 도움이 될 것으로 예상한다.

• Journal of Integrative Natural Science
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• v.2 no.2
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• pp.59-64
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• 2009

금속 나노 입자의 표면편재 플라즈몬 공명 주파수에 영향을 미치는 금속의 유전율은 조사된 빛의 파장 값에 의존하는 함수로 표현된다. 본 연구에서는 유전율의 실수부와 허수부 값을 체계적으로 변화시킬 수 있는 가상의 금속 나노 막대를 대상으로, 이산 쌍극자 근사(Discrete dipole approximation)를 사용하여, 광학적 성질을 계산하였다. 계산 결과, 유전율 함수의 실수부가 선형적으로 감소하는 경우에는 금속의 크기가 커짐에 따라 최대 소광이 나타나는 피크가 긴 파장영역으로 이동했고, 반대로 실수부가 선형적으로 증가하는 경우에는 최대 소광이 나타나는 피크가 짧은 파장영역으로 이동함을 알 수 있었다. 허수부 값을 증가시켰을 경우에는, 실수부에 관계없이 그 값이 증가함에 따라 피크의 세기가 감쇠하는 경향을 보였다.

• Composites Research
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• v.22 no.3
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• pp.44-54
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• 2009

In this paper, we proposed a numerical model the complex permittivity for the E-glass fabric/epoxy composite laminate containing electrical conductive carbon black. The model is based on the percolation theory and for the composites over than the percolation threshold and in higher frequency band in that the AC conductivity is fully proportional to the frequency. The measurement for the complex permittivity wasperformed at the frequency band of 0.5 GHz $\sim$ 18.0 GHz using a vector network analyzer with a 7 mm coaxial air line. The proposed model is composed of the numerical equations of the scaling law used in percolation theory and constants obtained from experiments to quantify the model itself. The model describes the complex permittivity as the function of frequency and filler concentration. The model was verified by being compared with the measurements.

• Composites Research
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• v.18 no.3
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• pp.14-20
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• 2005

This paper presents a study on the permittivities of the carbon black/epoxy composite at microwave frequency. The measurements were performed at the frequency band of $1\;GHz\~18\;GHz$. The experimental data show that the complex permittivities of composites depend strongly on the natures and concentrations of the carbon black dispersion. The frequency characteristics of dielectric constants and ac conductivities of composites show the good conformity with descriptions of the percolation theory, satisfying the general scaling relation. The measuring frequency band is over the critical frequency, below that the ac conductivities of composites are constant to the frequency. The values of dielectric constants and ac conductivities have consistent relationships with the carbon black concentration. The A new scheme, that is a branch of Lichtenecker-Rother formula, is proposed to obtain a mixing law to describe the complex permittivities of the composites as function frequency and concentration of carbon black.

• The Journal of Engineering Geology
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• v.15 no.2 s.42
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• pp.123-132
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• 2005

This study presents the results of a laboratory investigation performed to study physical properties of soil-bentonite mixtures through the vertical permeation test and dielectric measurement test using Frequency Domain Reflectometry system for the liner of waste landfill. For the laboratory experiments, geotechnical testing was conducted on pre-mixed soil-bentonite which is consisted of standard sand, weathered granite soil and bentonite for estimating physical parameters such as a volumetric water content, void ratio and dielectric constant. In experiment results, initial soil-bentonite mixing rate has an effect of change of volumetric water content. Also change of volumetric water content of a soil-bentonite mixture is clearly detected to measure a response of dielectric constant. In order to estimate an unsaturated permeable property of soil-bentonite mixtures, equations between volumetric water content and dielectric constant were derived from this study.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.63-63
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• 2012

편광분석법(ellipsometry)은 대상 물질의 유전율 함수의 실수부와 허수부를 Kramers-Kronig 관계식의 도움 없이 그 물질상수를 정확히 측정할 수 있는 매우 우수한 기술이다. 이 기술의 큰 장점 중 하나는 빛의 편광상태의 변화를 이용한 비파괴적인 방법으로써 실시간 측정이 가능하며, 박막의 두께측정의 오차범위는 0.1 nm 이하로써 매우 정확하다는 것이다. 본 연구자는 이러한 우수한 측정 기술인 편광분석법을 고진공의 분자살박막증착장치(MBE) 와 결합하여 AlSb, AlP의 유전율 함수를 측정하였다. Al 계열을 포함하는 반도체 화합물은 Al의 산소친화력이 강해 대기 중에서 순수한 유전율 함수를 얻기가 불가능하다. 하지만 본 연구실에서 초고진공 상태의 MBE 챔버에서 시료를 성장시키는 동시에 실시간으로 편광분석기를 이용하여 측정하였고, 지금까지 발표된 결과들 중 가장 순수한 상태의 AlSb 유전율 함수를 얻어낼 수 있었다. 또한 순수한 AlP의 유전함수를 측정할 수 있었고, 이는 편광분석기를 이용한 최초의 실험결과로써 이차미분을 이용한 전이점 분석결과 이론적인 전자밴드구조에서 E1, E1+${\Delta}1$, E2에 해당하는 밴드갭들을 확인할 수 있었다. 또한 표면의 원자배열 구조와 실시간으로 일어나는 그들의 역학적인 현상들에 관한 정보를 얻을 수 있는 surface photoabsorption (SPA)를 metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD)에 장착하여 실시간 모니터링이 가능하도록 하였다. SPA를 이용하여 GaAs/AlGaAs 양자우물구조의 성장을 원자층 수준으로 실시간 모니터링을 할 수 있었다. 그리고 SPA를 이용하여 MOCVD 안에서 InP에 As가 흡착 및 탈착되는 현상을 분석하여, As의 흡착이 두 단계에 의해 이루어짐을 분석하였다. 그리고 편광분석법의 빠르고 정확한 측정 기술을 규칙적인 구조체에서 전자기파의 회절을 구할 수 있는 Rigorous Coupled-Wave Analysis (RCWA) 계산방법과 결합하여 나노구조의 기하학적인 모양을 정확하고 빠르게 구할 수 있었다. 본 연구를 위해 규칙적인 3차원 Si 구조체 제작하여 편광분석기로 측정하고 $SiO_2$와 표면 거칠기를 고려하여 RCWA로 분석한 결과, 규칙적인 Si 구조와 산화막 층까지 정확하게 분석할 수 있음을 확인하였다. 또한 규칙적인 나노구조분석 연구를 넘어 불규칙적인 나노구조에 대한 분석 가능성을 보이기 위해 InAs 양자점을 증착하여 분석하였고, 이를 통해 편광분석법과 RCWA를 이용하여 불규칙적인 나노구조의 모양과 크기, 분포의 분석이 가능함을 보였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.162-162
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• 2010

InAs 는 광전자 및 광통신 소자에 널리 이용되는 $In_xGa_{1-x}As_yP_{1-y}$ 화합물의 endpoint 로서, Heterojunction Field-Effect Transistors (HEMTs), Heterojunction Bipolar Transistor (HBT) 등에 중요하게 이용되고, 다양한 소자의 기판으로도 폭넓게 사용되는 물질이다. InAs 의 반도체 소자로의 응용을 위해서는 정확한 광 특성과 밴드갭 값들이 필수적이며, 분광타원편광분석법(ellipsometry) 을 이용한 상온 InAs 유전율 함수는 이미 정확히 알려져 있다. 그러나 상온에서는 $E_2$ 전이점 영역에서 여러 개의 밴드갭들이 중첩되어 있어, 밴드구조계산 등에 필수적인 InAs의 전이점을 정확히 정의하기 어렵다. 또한, 현재의 산업계에서 중요하게 여겨지는 실시간 모니터링을 위해서는 증착온도에서의 유전율 함수 데이터베이스가 필수적이다. 이와 같은 필요성에 의해, 22 K - 700 K 의 온도범위에서 InAs 의 유전율 함수와 밴드갭 에너지에 대한 연구를 수행하였다. InAs bulk 기판을 methanol, acetone, DI water 등으로 세척 한 뒤, 저온 cryostat 에 부착하였다. 분광타원분석법은 표면의 오염에 매우 민감하기 때문에, 저온에서의 응결 방지를 위해 고 진공도를 유지하며, 액체 헬륨으로 냉각하였다. 0.7 - 6.5 eV 에너지 영역에서 측정이 가능한 분광타원편광분석기로 측정한 결과, 온도가 증가함에 따라 열팽창과 phonon-electron 상호작용효과의 증가에 의해, 밴드갭 에너지 값의 적색 천이와 밴드갭들의 중첩을 관찰 할 수 있었다. 정확한 밴드갭 에너지 값의 분석을 위하여 2계 미분을 통한 표준 밴드갭 해석법을 적용하였으며, 22 K 의 저온에서는 $E_2$ 전이점 영역에서 중첩된 여러 개의 밴드갭들을 분리 할 수 있었다. 또한 고온에서의 연구를 통해, 실시간 분석을 위한 InAs 유전함수의 데이터베이스를 확립하였다. 본 연구의 결과는 InAs 를 기반으로 한 광전자 소자의 개발 및 적용분야와 밴드갭 엔지니어링 분야에 많은 도움이 될 것으로 예상한다.