• Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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• v.35 no.1
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• pp.48-55
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• 2024

The electrochemically active site of mixed ionic and electronic conductor (MIEC) as a cathode material is restricted to the triple phase boundary in protonic ceramic fuel cells (PCFCs) due to the insufficient of proton-conducting properties of MIEC. This study primarily focused on expanding the electrochemically active site by La_0.6Sr_0.4Co_0.2Fe_0.8O_3-δ(LSCF6428)-BaZr_0.4Ce_0.4Y_0.1Yb_0.1O_3-δ (BZCYYb4411) composite cathode. The electrochemical properties of the composite cathode were evaluated using anode-supported PCFC single cells. In comparison to the LSCF6428 cathode, the peak power density of the LSCF6428-BZCYYb4411 composite cathode is much enhanced by the reduction in both ohmic and non-ohmic resistance, possibly due to the increased electrochemically active site.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.19 no.3
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• pp.190-198
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• 2010

Asymmetric model for plasma uniformity by Ar and $CF_4$ was modeled by the antenna structure, the diameter of chamber, and the distance between source and substrate for the development of plasma equipment for 450 mm wafer. The aspect ratio of chamber was divided by diameter, distance from substrate, and pumping port area. And we found the condition with the optimized plasma uniformity by changing the antenna structure. The drift diffusion and quasi-neutrality for simplification were used, and the ion energy function was activated for the surface recombination and etching reaction. The uniformity of plasma density on substrate surface was improved by being far of the distance between substrate wall and chamber wall, and substrate and plasma source. And when the antenna of only 2 turns was used, the plasma uniformity can improve from 20~30% to 4.7%.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.16 no.3
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• pp.177-183
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• 2013

As the development of available binder in the harsh conditions is needed, we propose the proper binder for high-voltage lithium-ion secondary batteries based on the quantum chemistry modeling. The optimized structures, HOMO (Highest Occupied Molecular Orbital) energies and ionization potentials of 4 binders, which were considered from monomer to tetramer, were investigated by the semi-empirical and DFT (Density Functional Theory) calculations. The results show that the ionization potential values by calculation tend to be close to the oxidation potentials from the measurement of linear sweep voltametry (LSV). The order of oxidative resistance from high value to low value is following: poly(hexafluropropylene), poly(vinylidene fluoride), poly(methyl acrylate) and poly(acryl amide). Also these results correspond with the experimental values. Thus, we find the reason why HOMO (Highest Occupied Molecular Orbital) energy of PHFP has the highest value than other binders by analysis of HOMO orbital structures.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.106-106
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• 2018

해양환경용 선박재료는 전기화학적인 부식을 발생시키는 염소이온($Cl^-$)이 다량 포함된 부식 환경에 장기간 노출되어 있어 부식에 대해 취약하다. 따라서 우수한 내식성 및 내침식성을 가진 재료를 선정하는 것은 매우 중요하다. 알루미늄 합금은 충분한 강도와 부동태 피막 형성으로 인해 내식성이 우수하여 해양환경용 선박 재료로서 널리 이용되고 있으며, 이에 따른 부식 특성에 관한 연구도 활발히 이뤄지고 있다. 그러나 선박에서는 부식에 의한 손상뿐만 아니라 전식에 의한 부식 손상도 발생할 수 있다. 특히 선미 부분은 프로펠러의 동합금과 알루미늄 합금의 이종금속 간 전위차에 의한 전식이 발생하여 선체의 다른 부위에 비해 부식이 더 심하게 진행될 수도 있다. 또한 전식은 해안 부두에 접안된 선박의 용접 시미주전류(stray current)에 의한 부식손상이 발생할 수 있으나 이에 대한 연구는 미미한 실정이다. 따라서 본 연구는 해양환경에서의 전식을 인위적으로 모사할 수 있는 부식 정전류 시험법을 이용하여 다양한 크기의 전식 손상을 유발시켰으며, 해양환경 하에서 선박재료로 주로 사용되는 알루미늄 합금인 Al5083-H321, Al5052-O, Al6061-T6에 대한 전식 특성을 비교, 분석하였다. 실험 방법으로 작동전극은 각 재료의 시험편을 $2cm{\times}2cm$ 으로 절단하여 sand paper # 2000 번까지 연마 후 아세톤과 증류수로 세척하고 건조하였으며, 제작된 시험편은 자체 제작한 홀더를 이용하여 $1cm^2$만 노출시킨 후 정전류 가속 실험을 실시하였다. 기준전극은 은/염화은(Ag/AgCl) 전극을, 대응전극은 백금(Pt) 전극을 사용하였다. 정전류 가속 조건은 $0.001mA/cm^2$, $0.1mA/cm^2$, $1mA/cm^2$, $5mA/cm^2$, $10mA/cm^2$의 전류 밀도를 천연해수에서 30분간 인가하였다. 각 재료에 대한 전식 특성은 실험 전후의 무게 감소량으로 전식의 저항 특성을 확인하였다. 그리고 3D 현미경으로 표면 손상 경향과 깊이를 측정하였으며, 주사전자현미경 (SEM)을 통해 표면 형상을 미시적으로 관찰하였다. 부식 정전류 시험 결과 모든 시편에서 $0.01mA/cm^2$에서 미세한 국부적인 부식이 일어났으며, 전류밀도가 증가할수록 표면 전반에 부식이 진행되고 성장하였다. 그리고 모든 인가 전류밀도의 조건에서 Al6061-T6가 5000계열(Al5083-H321, Al5052-O)보다 더 우수한 내식성을 나타났다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.16 no.2
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• pp.79-90
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• 2007

Prototype of $800{\ell}$ vacuum web coater (Vic Mama) consisting of ion source with low energy less than 250 eV for high speed surface modification and 4 magnetron sputter cathodes was designed and constructed. Its performance was evaluated through fabricating the adhesiveless flexible copper clad laminate (FCCL). Pumping speed was monitored in both upper noncoating zone pumped down by 2 turbo pumps with 2000 l/sec pumping speed and lower surface modification and sputter zone vacuumed by turbo pumps with 450 1/sec and 1300 1/sec pumping speed respectively. Ion current density, plasma density, and uniformity of ion beam current were measured using Faraday cup and the distribution of magnetic field and erosion efficiency of sputter target were also investigated. With the irradiation of ion beams on polyimide (Kapton-E, $38{\mu}m$) at different fluences, the change of wetting angle of the deionized water to polyimide surface and those of surface chemical bonding were analyzed by wetting anglometer and x-ray photoelectron spectroscopy. After investigating the deposition rate of Ni-Cr tie layer and Cu layer was investigated with the variations of roll speed and input power to sputter cathode. FCCL fabricated by sputter and electrodeposition method and characterized in terms of the peel strength, thermal and chemical stability.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.11 no.3
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• pp.176-182
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• 2002

Amorphous $TiO_2$ thin films were deposited on glass substrates by ion beam sputtering in which the ratio of $O_2$/Ar gas used as discharged gas was varied from 0 to 2. After optical and microstructure properties and chemical composition of thin films was analyzed, antireflection coating layers were fabricated with $SiO_2$/$TiO_2$ multi-layers. Thin films deposition was performed at room temperature and ion beam voltage and ion current density for sputtering of target were fixed at 1.2 kV and 200 $\mu\textrm{A}/\textrm{cm}^2$, respectively. Refractive indexs of the deposited $TiO_2$films were 2.40-2.45 at a wavelength of 633 nm. $TiO_2$films had high transmission and stoichiometry when ratio of $O_2$/Ar was 1. Rms roughness of deposited $TiO_2$ film was below 7 $\AA$. In excessive $O_2$ environments, however Rms roughness increased over 50 $\AA$. Transmittance decreased by scattering of rough surface. Reflectance of $SiO_2$/$TiO_2$multi-layers was below 1% in visible light.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.30 no.1
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• pp.74-80
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• 2019

$Nafion/TiO_2$ composite membranes were prepared via an in-situ sol-gel process with different immersing periods from 1 day to 7 days for the low humidifying proton exchange membrane fuel cell. As the immersing time increased, the $TiO_2$ content within the Nafion membrane increased. The contact angle decreased with the increased $TiO_2$ content in the composite membrane due to the increased hydrophilicity. The water uptake and proton conductivity reached to the highest level for 4 day immersing period, then decreased as the immersing period increased. A 7 days of immersing time was shown to be too long because too much $TiO_2$ aggregates were formed on the membrane surface as well as interior of the membrane, interfering the proton transfer from anode to cathode. Cell performance results were in good agreement with those of the water uptake and proton conductivity; current densities under a relative humidity (RH) of 40% were 0.54, 0.6, $0.63A/cm^2$ and $0.49A/cm^2$ for the immersing time of 1, 3, 4 and 7 days, respectively at a 0.6 V. The composite membrane prepared via the in-situ sol-gel process exhibited the enhancement in the cell performance under of RH 40% by a maximum of about 66% compared to those of using the recasting composite membrane and Nafion 115.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.97-97
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• 2010

많은 플라즈마 공정 중에 건식 식각은 복잡하고 표면반응이 잘 알려지지 않은 등의 이유로 가장 어려운 분야 중의 하나이다. 이러한 이유로 식각 장치 디자인뿐만 아니라 플라즈마를 이용한 건식 식각의 공정 조건은 수많은 시행착오를 통해 시도되어 왔다. 이런 문제들을 극복하기 위해 많은 연구자들에 의해서 다양한 방법과 tool을 이용해 모델링이 시도되고 있다. 본 연구에서는 $CF_4$ 가스를 이용한 유도결합 플라즈마에 의해 Si와 $SiO_2$를 식각하는 것을 상용 프로그램인 전산모사 유체역학 시뮬레이터인 CFD-ACE+를 이용하여 모델링했다. 150 mm 직경의 웨이퍼에 대한 모델은 식각 속도 실험결과와 비교 하였다. Ar의 경우 20 mTorr에서 13.56 MHz, 500 W인가 시 2.0 eV의 전자온도와 $7.3{\times}10^{11}\;cm^{-3}$의 전자밀도가 계산결과와 상당히 일치하게 측정되었고, $CF_4$를 이용한 $SiO_2$ 식각에서도 식각 속도가 평균 190 nm/min로 일치했고 식각 균일도는 3% 였다. 450 mm 웨이퍼 공정용 장치의 모델 계산 결과에서는 안테나와 기판의 거리, 챔버의 단면적, 기판 지지대와 배기구와의 높이 등 기하학적인 구조와 각 안테나 턴의 위치 및 전류비가 플라즈마 균일도에 많은 영향을 주었으며, 안쪽부터 4 turn이 있는 경우 2번째, 4번째 turn에만 1:4의 전류비를 인가했을 때, 수십%의 전자밀도의 불균일도를 4.7%까지 낮출 수 있었다. 또한, Si 식각에서는 식각 속도의 분포가 F radical의 분포와 같은 경향을 보임을 확인했고, $SiO_2$ 식각에서는 전자 밀도의 분포와 일치함을 확인함으로써 균일한 식각을 위해서 두 물질의 식각 공정에서는 다른 접근의 시도가 필요함을 확인했다. 플라즈마의 준중성 조건을 이용해서 Poisson 방정식을 풀지 않고 sheath를 해석적 모델로 처리하는 방법과, Poisson 식으로 정전기장을 푸는 방법을 통해서 입사 이온의 에너지 분포를 비교하였다. 에너지 범위는 80~120 eV로 같지만, 실험에서는 IED가 낮은 에너지 쪽이 더 높게 측정됐고, 계산 결과에서는 높은 에너지 쪽이 높았다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.445.2-445.2
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• 2014

표면 조직화의 목적은 태양전지 표면에서의 입사되는 빛의 반사율을 감소 시키고, 웨이퍼 내에서 빛의 통과 길이를 길게 하며, 흡수되는 빛의 양을 증가시키는 것이다. 본 연구에서는 여러 가지 표면 조직화 공정 기술을 이용하여 표면 형상에 따른 광 변환 효율에 대해 연구하였으며, 셀을 제작하여 전기적 특성과 광학적 특성의 상관관계를 분석하였다. KOH를 이용한 표면 조직화, 산 증기를 이용한 표면 조직화, 반응성 이온 식각을 이용한 표면 조직화, 금속 촉매 반응을 이용한 표면 조직화 공정 기술을 이용하여 표면 조직화 공정을 진행하였다. 셀 제작 결과, 반사도 결과와는 상반되는 결과를 얻을 수 있었다. 표면 조직화 형상에 따른 셀 효율의 변화는 도핑 프로파일과 표면 재결합 속도의 변화 때문이라 생각되며 더 명확한 분석을 위해 양자 효율을 측정하여 분석을 시도하였다. 표면 조직화 공정 기술별 도핑 프로파일을 보면 KOH를 이용한 표면 조직화 공정을 제외한 나머지 표면 조직화 공정들의 도핑 프로파일은 불균일하게 형성되어 있는 것을 확인 할 수 있다. 양자 효율 측정 결과 단파장 대역에서 낮은 응답특성을 가지는 것을 확인 할 수 있었다. 그 이유는 낮은 반사도를 가지는 표면 조직화 공정의 경우 나노사이즈의 구조를 갖기 때문에 균일한 도핑 프로파일을 얻지 못해 전자, 정공의 분리가 제대로 이루어지지 못하였고 표면 재결합 속도증가의 원인으로 단락전류와 개방전압이 낮아져 효율이 떨어진 것으로 판단된다. 결과적으로 낮은 반사율을 갖는 표면 조직화 공정도 중요하지만 표면 조직화 공정 기술에 따른 균일한 도핑 프로파일을 갖는 공정을 개발한다면 단파장 응답도가 향상되어 단락전류밀도와 개방전압 상승효과를 얻을 수 있을 것이라 판단된다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.3 no.2
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• pp.151-157
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• 1993

Abstract We have fabricated Y-Ba-Cu-O superconducting thin films by in-situ on-axis rf magnetron sputtering method using $Y_1$B$a_2$C${u_4}\;{_2O_x}$ nonstoichiometric target. Reactive ion etching (RIE) method was used in patterning the films. We have investigated the properties of patterned films, and compared the properties of the films before and after patterning. As the line width of the pattern decreases from 5${\mu}$m to 2${\mu}$m, a slight but not significant degradation in superconducting properties of the patterned films is observed. The bridge patterns are found to have clean edges and good electrical properties enough to be applied in device applications. From the result of this research, the possibility of submicron patterning by RlE is confirmed.