• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.400-401
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• 2012

그래핀(Graphene)은 열 전도도가 높고 전자 이동도(200 000 cm2V-1s-1)가 우수한 전기적 특성을 가지고 있어 전계 효과 트랜지스터(Field effect transistor; FET), 유기 전자 소자(Organic electronic device)와 광전자 소자(Optoelectronic device) 같은 반도체 소자에 응용 가능하다. 그러나 에너지 밴드 갭이 없기 때문에 소자의 전기적 특성이 제한되는 단점이 있다. 최근에는 아크 방출(Arc discharge method), 화학적 기상 증착법(Chemical vapor deposition; CVD), 이온-조사법(Ion-irradiation) 등을 이용한 이종원자(Hetero atom)도핑과 화학적 처리를 이용한 기능화(Functionalization) 등의 방법으로 그래핀을 도핑 후 에너지 밴드 갭을 형성시키는 연구 결과들이 보고된 바 있다. 그러나 이러한 방법들은 표면이 균일하지 않고, 그래핀에 많은 결함들이 발생한다는 단점이 있다. 이러한 단점을 극복하기 위해 자가조립 단층막(Self-assembled monolayers; SAMs)을 이용하여 이산화규소(Silicon oxide; SiO2) 기판을 기능화한 후 그 위에 그래핀을 전사하면 그래핀의 일함수를 쉽게 조절하여 소자의 전기적 특성을 최적화할 수 있다. SAMs는 그래핀과 SiO2 사이에 부착된 매우 얇고 안정적인 층으로 사용된 물질의 특성에 따라 운반자 농도나 도핑 유형, 디락 점(Dirac point)으로부터의 페르미 에너지 준위(Fermi energy level)를 조절할 수 있다[1-3]. 본 연구에서는 SAMs한 기판을 이용하여 그래핀의 도핑 효과를 확인하였다. CVD를 이용하여 균일한 그래핀을 합성하였고, 기판을 3-Aminopropyltriethoxysilane (APTES)와 Borane-Ammonia(Borazane)을 이용하여 각각 아민 기(Amine group; -NH2)와 보론 나이트라이드(Boron Nitride; BN)로 기능화한 후, 그 위에 합성한 그래핀을 전사하였다. 기판 위에 NH2와 BN이 SAMs 형태로 존재하는 것을 접촉각 측정(Contact angle measurement)을 통해 확인하였고, 그 결과 NH2와 BN에 의해 그래핀에 도핑 효과가 나타난 것을 라만 분광법(Raman spectroscopy)과 X-선 광전자 분광법(X-ray photoelectron spectroscopy: XPS)을 이용하여 확인하였다. 본 연구 결과는 안정적이면서 패턴이 가능하기 때문에 그래핀을 기반으로 하는 반도체 소자에 적용 가능할 것이라 예상된다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제16권2호
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• pp.191-200
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• 1995

대기오염, 수질오염, 소음공해 등은 국내에서도 널리 알려지고 이에 대한 연구와 대책들이 수행되고 있으나 전자파 공해에 대한 인식은 국내에서는 매우 단편적이며 이에 대한 기초 연구조차 되어 있지 않아 국민 보건을 위해서 이 분야에 대한 연구가 시급한 실정이다. 그리하여 본 연구에서는 각종 가정용, 사무용 및 통신용 전기기기에서 발생하는 전자파를 측정하였고 또한 전철역 및 변전소 등에서와 같이 전자파가 많이 발생하는 장소에서도 측정하였다. 측정결과, 가정용 전기기기의 경우 전자레이니가 많은 양의 자계와 microwave를 방출하고 전기요의 경우에도 많은 양의 자계가 발생하였으며, 또한 청소년들이 많이 이용하는 전자오락실의 경우도 많은 자계가 발생하여 이에 대한 규제 및 대책이 시급한 것으로 나타났다. 요즈음 문제가 되고 있는 휴대용 전화기 및 car-phone의 경우도 위험하다고 추정되는 기준치에 비해 거의 십여배에 해당되는 micorwave가 검출되어 휴대용 전화기 및 car-phone의 사용자가 급격히 늘어가는 추세에 비추어 이에 대한 대책이 시급한 실정이다. 그리고 많은 시민들이 이용하는 지하철 및 지하철 역의 경우, 특히 국철 전돛차에서 많은 양의 자계가, 국철역에서는 많은 양의 자계 및 전계가 측정되었다. 본 연구에서는 각종 전기기기 및 장소에 따른 전자파를 측정하여서 data-base를 구축하였고 이를 통하여 앞으로의 역학 조사 및 연구에 발판을 마련하고자 한다.

• 한국결정성장학회지
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• 제12권5호
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• pp.240-246
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• 2002

티타늄 나프테네이트를 출발 원료로 사용하고 스핀코팅-열분해법을 이용하여 소다-라임-실리카 슬라이드 유리기판 위에 $TiO_2$ 박막을 제조하였다. 도포된 박막은 $500^{\circ}C$로 10분간 공기분위기에서 전열처리를 행하였고, 최종 열처리는 500, 550과 $600^{\circ}C$로 30분간 공기분위기에서 각각 행하였다. X-선 회절분석법을 이용하여 박막의 결정화도를 조사하였고, 전계 방출 주사형 전자 현미경과 원자간력 현미경을 이용하여 $TiO_2$ 박막의 표면미세구조와 표면 거칠기를 조사하였다. 550 과 $600^{\circ}C$로 최종 열처리한 박막의 X-선 회절분석 결과, 아나타제 상만이 존재하였다. 500과 $550^{\circ}C$로 열처리한 박막의 표면은 균질하였으나, 열처리온도가 $600^{\circ}C$로 증가함에 따라서, 박막의 표면에는 바늘모양의 상이 3차원적으로 성장하였다. 모든 박막에 있어서 가시영역에서의 투과율은 500nm에서 90% 이상의 높은 값을 나타냈다. 박막의 광촉매특성을 조사하기 위하여 stearic acid가 코팅된 박막에 365nm 파장의 UV를 2.4mW/$\textrm{cm}^2$의 강도로 조사하여 C-H모드에 대한 IR 흡수단의 변화를 관찰하였다.

• 공업화학
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• 제28권4호
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• pp.420-426
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• 2017

최근 특정 용매에 대한 저항성이 있고 특정 분획분자량을 가지는 고분자 분리막을 통해 용매 또는 용질의 분리가 이루어지는 용매저항성 나노여과막에 대한 연구가 많이 이루어지고 있다. 이러한 분리막의 필수조건은 우수한 물성과 용매저항성을 가지는 것인데 현존하는 상업용 고분자 중 가장 내열성이 좋다고 알려진 폴리벤즈이미다졸은 고유의 용매저항성 역시 뛰어나지만 가교되었을 때 강한 유기용매에도 녹지 않는 특성을 가진다. 따라서 본 연구에서는 이러한 폴리벤즈이미다졸의 용매저항성을 이용한 나노여과막의 적용 가능성에 대하여 논의하고자 하였다. 분리막의 제조는 비용매유도상전이법을 통해 실시하였고 전계방출형 주사전자현미경을 통해 나노여과막으로서 적절한 복합막을 형성하는 것을 확인하였다. 또한, 가교유무에 따른 용매의 투과성능을 확인하였고 장시간 운전을 통하여 용매에 대한 내구성에 따른 안정성 또한 확인하였다. 투과도 실험은 물, 에탄올, 벤젠, N, N-dimethylacetamide (DMAc), n-methyl-2-pyrrolidone (NMP) 다섯 가지 용매에 의해 실시되었으며 각각의 초기 플럭스는 $6500L/m^2h$ (Water, 2 bar), $720L/m^2h$ (DMAc, 5 bar), $185L/m^2h$ (Benzene, 5 bar), $132L/m^2h$ (NMP, 5 bar), $65L/m^2h$ (Ethanol, 5 bar)를 나타내었고 분리막의 종류에 따라 2-5 bar의 압력을 적용하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2016년도 추계학술대회 논문집
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• pp.178-178
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• 2016

최근 Zn-Mg 합금 박막은 고내식성의 합금상 형성, 치밀한 부식생성물의 부식억제 등으로 인해 순수한 Zn 박막 및 기타 Zn 계 합금 박막 대비 우수한 내식성을 나타난다고 보고되고 있다. 그러나 여러 문헌에서 보고된 Zn-Mg 박막 각기 다른 결정구조, 미세조직을 나타내며, 이는 Zn-Mg 박막이 낮은 융점을 나타내기 때문에 박막 합성 공정 중에 발생하는 열량에 따라 Zn-Mg 박막의 결정구조, 미세조직 등이 변화한 것으로 판단된다. 본 연구에서는 Zn-Mg 박막의 결정구조에 따른 내식특성을 평가하기 위하여 비대칭 마그네트론 스퍼터링 공정 중 합성온도를 제어하며 Zn-Mg 박막을 합성하였으며 그에 따른 박막의 결정구조, 내식성에 관해 연구하였다. Zn-Mg 박막은 10wt.% Mg 합금 타겟을 사용하였으며, 합성 온도는 상온에서 최고 $150^{\circ}C$로 제어하였다. Zn-Mg 박막의 결정구조, 미세조직은 X선 회절 분석기 (XRD)와 전계방출형 주사전자현미경 (FE-SEM)을 사용하여 분석하였으며, 동전위 분극시험을 통해 결정구조에 따른 Zn-Mg 박막의 내식성을 분석하였다. 상온에서 합성한 Zn-Mg 박막은 비정질의 결정구조가 형성되었으며, 상온이상 $50^{\circ}C$이하에서는 결정질의 Zn 상과 비정질상이 공존하는 Zn-Mg 박막이 합성되었다. 또한 $100^{\circ}C$이상에서는 Zn, $Mg_2Zn_{11}$, $MgZn_2$ 상이 공존하는 결정질의 Zn-Mg 박막이 합성되었다. 상온에서 합성된 Zn-Mg 박막의 경우 급냉이 이루어지는 스퍼터링 공정의 특성상 비정질의 결정구조가 형성되었으나, Zn는 융점이 낮아 상온부근에서도 재결정이 이루어지기 때문에 $50^{\circ}C$ 이하의 낮은 온도에서 합성하여도 결정질의 Zn 상이 형성되었다. $Mg_2Zn_{11}$, $MgZn_2$ 과 같은 Zn와 Mg의 합금상의 경우 형성과정에서 일정 수준의 열이 요구되기 때문에 낮은 온도에서는 형성이 억제되고 일정 이상의 온도에서 형성되었다. FE-SEM 분석 결과를 통하여 $50^{\circ}C$ 이하의 낮은 온도에서 합성한 Zn-Mg 박막은 치밀한 미세구조를 나타내었으며, $100^{\circ}C$이상에서 합성한 Zn-Mg 박막의 미세구조는 밀도가 비교적 낮은 구조임을 확인하였다. 3.5% NaCl 수용액에서의 동전위 분극시험 결과 낮은 온도에서 합성한 Zn-Mg 박막이 고온에서 합성한 Zn-Mg 박막 대비 치밀한 구조가 형성되었기 때문에 우수한 내식성을 나타내었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제43권4호
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• pp.495-502
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• 2005

무전해 도금 용액을 이용하여 구리를 직접 텅스텐(Tungsten, W) 기판 위에 도금하였다. 도금 용액의 농도는 각각 $CuSO_4$ 7.615 g/L, EDTA 10.258 g/L, glyoxylic acid 7 g/L로 하였다. 도금 용액의 pH는 11.0에서 12.8까지 변화시켰으며, 용액의 온도는 $60^{\circ}C$로 유지하였다. 도금된 필름의 특성을 조사하기 위하여 X선 회절분석기, 전계 방출 주사 전자 현미경, 주사형 원자력 현미경, X선 광전자 분석기 및 Rutherford backscattering spectroscope(RBS)를 사용하였다. 구리 도금을 위한 가장 좋은 pH 조건은 11.8이였다. 이 용액에서 10분 동안 도금한 경우 둥근 모양의 구리 입자가 균일하게 도금되었으며, 불순물 peak이 없는 순수 구리 peak이였고, 근평균 제곱 표면 거칠기는 약 11 nm가 되었다. 또한, pH 11.8에서 12분 동안 도금한 필름의 두께는 140 nm이었고 도금속도는 약 12 nm/min였다. 무전해 도금 용액의 pH를 12.8로 증가시키면 도금된 구리 필름은 Cu peak 이외에 불순물 peak인 $Cu_2O$가 나타나고 구리 입자 모양도 기다란 직사각형 모양으로 변하였다. 순수 구리의 도금을 위해서는 도금 용액에서 적당한 pH를 유지하여야 한다. 도금된 구리의 농도는 RBS로 측정한 결과 99 atom％였다. 또한, Cu/W 필름은 전기 도금하는 동안 합금 형태를 이루기 때문에 접착성도 좋았다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.311-311
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• 2014

III-N계 물질로 이루어진 GaN 기반의 광 반도체는 직접 천이형 넓은 밴드갭 구조를 갖고 있기 때문에 적외선부터 가시광선 및 자외선까지를 포함한 폭 넓은 발광파장 조절이 가능하여 조명 및 디스플레이 관련 차세대 광원으로 많은 관심을 받고 있다. 하지만, GaN기반의 발광 다이오드는 많은 연구기관들의 오랜 연구에도 불구하고 고출력을 내는데 있어 여전히 많은 문제들이 존재한다. 그 중, 주입전류 증가에 따른 효율감소 현상은 출력을 저해하는 대표적인 요소로 알려져 있는데, 이전의 연구 결과에서 알려진 효율감소 현상의 원인으로 결정결함에 의한 누설전류, Auger 재결합, 이송자 넘침 현상 그리고 p-n접합부의 온도 상승 등의 현상이 알려져 있다 [1-2]. 하지만 여전히 주입 전류 증가에 따른 효율 감소 현상의 원인에 대해 명확한 해답은 없으며 아직도 많은 논의가 이루어 지고 있다. 따라서, 본 연구에서는 GaN기반의 청색 및 녹색 LD와 LED소자를 이용하여 주입전류 밀도의 변화에 따른 자발 발광 영역에서의 효율감소 현상의 원인을 규명하고 한다. 유기금속화학증착법(MOCVD)를 이용하여 c면 사파이어 위에 서로 다른 발광파장을 가지는 InGaN/GaN 다중양자우물구조의 질화물계 LED와 LD 박막을 제작하였으며 성장 구조에 의한 특성으로 인해 발생하는 효율 저하 현상을 방지하고자 InGaN/GaN으로 이루어진 다중양자우물층의 조성만 제어하여 청색과 녹색으로 발광하도록 하였다. 청색 및 녹색 LD 웨이퍼들을 이용하여 주입전류 증가에 따른 발광특성을 조사하기 위해 LD와 LED는 표준 팹 공정에 의해 제작되었다. 전계 발광 측정을 위해 상온에서 직류 전류를 주입하여 GaN계 청색 및 녹색 LED와 LD에 각 5 mA/cm2에서 50 mA/cm2까지 전류밀도를 증가시킴에 따라 LD 및 LED칩 형태에 상관없이 청색 LD와 LED의 파장은 약 465nm에서 약 458nm로 감소하였고 녹색 LD와 LED의 파장은 약 521nm에서 약 511~513 nm까지 단파장화가 발생했다. 이는 동일한 웨이퍼에 동일한 전류 밀도를 주입하였기 때문에 발생하는 것으로 판단된다. 그러나, 청색 LED의 효율은 50 mA/cm2에서 약 70%정도로 감소하고 반면 녹색 LED의 경우 동일한 전류밀도 하에 약 52%정도로 감소하였지만, 청색과 녹색 LD의 경우 동일한 전류 밀도의 범위 내에서 더욱 낮은 효율저하 현상을 나타내었다. 또한, 접합 온도를 측정한 바 청색소자가 녹색 소자에 비하여 낮은 접합 온도를 나타낼 뿐아니라, 청색 및 녹색 LD의 경우 LED 보다 낮은 접합 온도를 나타내고 있었다. 이는 InGaN 활성층의 In 조성이 증가할수록 비발광 센터에 의한 접합온도 상승 뿐 아니라, LD ridge 구조에서 더 많은 열이 방출되어 접합 온도가 감소될 수 있는 것으로 판단된다. 우리는 동일한 웨이퍼에 LED와 LD를 제작하였고, 동일한 전류 주입밀도를 인가하였기 때문에 LD와 LED의 효율 감소 현상의 차이는 이송자 넘침 현상, 결정 결함, 오제 재결합 등이 원인보다 활성층의 접합 온도 상승이 가장 큰 영향이 될 수 있을 것으로 판단된다.

• 전기화학회지
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• 제12권2호
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• pp.189-195
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• 2009

고순도의 $\beta-Ga_{2}O_{3}$ 나노로드(nanorods)가 니켈산화물 나노입자를 촉매로 사용하고 갈륨금속분말을 원료물질로 이용하여 화학기상증착법으로 합성되었다. 전계방출형 주사전자현미경을 이용하여 $\beta-Ga_{2}O_{3}$ 나노로드를 관찰한 결과, 평균직경은 약 160 nm 그리고 평균길이는 $4{\mu}m$였으며 vaporsolid(VS) 성장기구를 통하여 성장되었음을 알 수 있었다. X-선 회절시험과 고분해능 투과전자 현미경을 이용한 결정구조 분석 결과, 합성된 나노로드의 내부는 단사정계 결정구조를 가지는 단결정의 $\beta-Ga_{2}O_{3}$로 이루어져 있고 외벽은 비정질 갈륨옥사이드로 이루어진 코어-셀 구조로 구성되어 있는 것을 확인하였다. 합성된 $\beta-Ga_{2}O_{3}$ 나노로드를 음극 활물질로 사용하여 전극을 제조하고 전기화학적 특성을 분석한 결과, 리튬/$\beta-Ga_{2}O_{3}$ 나노로드 전지는 첫 방전 시 867 mAh/g-$\beta-Ga_{2}O_{3}$의 높은 용량을 나타내었으나 초기 비가역 용량으로 인해 62%의 낮은 충 방전 효율을 나타내었다. 그러나 5 사이클 이후 높은 충 방전 효율을 보이며 30 사이클까지 안정된 사이클 특성을 나타내었다.

• 공업화학
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• 제27권5호
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• pp.502-507
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• 2016

본 연구에서는 탄소나노튜브, 니켈 및 산화아연의 항균특성 활용을 목적으로 새로운 항균 나노 복합 재료를 개발하였다. 니켈 코팅된 탄소나노튜브의 제조 및 그들의 동시발생 집중 및 비활성 세균에 대한 항균소재의 잠재적 응용성을 평가하였다. 제조된 니켈 도금 탄소나노튜브의 형상 및 니켈 도금은 전계 방출 주사전자현미경(FE-SEM) 및 X선 에너지 분산 분광기(EDS)를 사용하여 분석하였다. 나노복합소재의 항균 특성을 확인할 수 있는 타깃 세균은 황색포도상구균과 대장균으로 지정하였다. 니켈 도금된 탄소나노튜브와 산 처리된 탄소나노튜브로 각각 강화된 나노복합소재의 황색포도상구균 및 대장균에 대한 항균특성을 비교하였을 때, 니켈 도금된 탄소나노튜브/산화아연으로 강화된 나노복합소재의 항균 특성이 더 우수한 결과를 보이는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 결과에 따라서, 탄소나노튜브 표면에 도금된 니켈이 복합소재 내에서 세균의 살균 작용에 중요한 역할을 하는 것으로 판단할 수 있다. 또한, 첨가된 산화아연은 나노복합소재의 항균특성 향상을 목적으로 제안되었다.

• 대한화학회지
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• 제44권5호
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• pp.453-459
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• 2000

최근 정보 표시 소자로 전계 방출 표시 소자(FED),PDP.LCD 등이 주목받고 있다. 음극선 발광 형광체는 FED뿐만 아니라 형광 표시판(VFD) 등이 중요한 핵심 소자이다. 따라서 본 연구에서는 FED에 응용 가능한 새로운 모체 탐색을 시도하였고 $LaGaO_3$모체에 $Eu^{3+}$를 첨가한 적색 형광체를 합성하여 광 특성을 분석하였다. $Eu^{3+}$의 농도에 따른 발광 스펙트럼, 여기 스펙트럼과 잔광 시간 곡선을 통해 $LaGaO_3$: $Eu^{3+}$의PL거동을 규명하였다. 잘 알려진 $Eu^{3+}$ 캐스캐이딩(cascading)과 다중 음향 양자(multiphonon emisson)에 의한 cross-relaxation은 $LaGaO_3$: $Eu^{3+}$ 형광체에서도 확인되었다. 또한, Inokutti-Hirayama식으로 부터 결정된 $Eu^{3+}$ 사이의 다중극자 상호 작용(multipolar interaction)유형은 이중 극자 상호 작용(dipole-dipole interaction)으로 밝혀졌다. 본 연구를 통해 $^5D_0$ 전이의 직접 소광 기구(direct quenching mechanism)를 새롭게 제안하였다. 소광 유형은 농도에 의존하며, 0.2몰 이하에서는 확산 율속 단계에 의한 소광 현상이 우세하다가 0.3몰 이상 부터는 $^5D_0$에서 전하 이동 띠(Charge Transfer Band,CTB)로 전이되는 직접 소광 유형이 지배적이다. 음극선 거동은 800V의 가속 전압하에서 여기시켜 측정하였고, PL거동과 같이 0.125몰일때 가장 큰 615nm의 발광 휘도를 나타내었다.