• 공업화학
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• 제9권7호
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• pp.1065-1069
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• 1998

리튬이온 이차전지에 사용되는 탄소부극의 성능을 향상시키기 위하여 결정성계 탄소재료와 비결정성계 탄소재료의 혼합비율에 따른 조합형 탄소전극을 제조하였으며, 이들의 전기화학적 특성과 충방전 특성을 조사하여 조합비율에 따른 리튬의 삽입과 탈삽입 반응기구 및 최적의 조합조건을 찾고자 하였다. 탄소전극은 결정성계 탄소재료인 natural graphite와 $700^{\circ}C$에서 1시간 동안 열처리된 비결정성계 탄소재료인 petroleum cokes를 사용하였다. 조합비에 따라 제조된 조합형 탄소전극은 두 가지 형태의 탄소재료가 갖는 전극특성을 지니며 50:50wt%로 조합하였을 때 가장 우수한 전기화학적 특성과 충 방전 특성을 나타냈다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2011년도 추계학술발표대회
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• pp.30.2-30.2
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• 2011

나노 채널 구조는 반응 물질의 빠른 확산 경로를 제공하고, 넓은 반응 활성화 면적을 가지므로, 센서, 촉매, 전지 등의 다양한 기능성 전기 화학 소자용 고효율 전극 구조로서 관심을 받고 있다. 최근 양극 산화법을 이용하여, 자가 배열된 나노 채널 구조의 주석 산화물을 형성시키는 연구가 진행되고 있다. 그러나, 기재위에 도금된 주석 박막이 양극 산화에 의해 산화물로 변화하는 과정에서 내부 균열 및 표면 기공의 막힘 현상이 관찰되고, 기재 위 주석의 산화가 완료되는 시점에서는 기재의 산화 및 산소 발생에 의한 기계적 충격 등으로 인해 산화물이 기재로부터 탈리되는 문제가 발생하여, 그 응용 연구가 크게 제한되어 있는 실정이다. 본 연구에서는 다공성 주석 산화물 합성 시의 구조적 결함이 나타나는 이유에 대해 체계적으로 분석하고, 이를 바탕으로 결함이 없는 나노 채널 주석 산화물을 제조하는 방법을 제시하였다. 또한, 주석 산화물 박막을 기능성 전기화학 소자용 전극 활물질, 특히 리튬 전지용 음극재료로 사용하기 위한 효과적인 전극 제조 방법에 대해 논의하고, 그에 따라 제조된 전극의 충방전 용량, 사이클링 안정성 등을 제시하였다.

• E2M - 전기 전자와 첨단 소재
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• 제6권5호
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• pp.461-469
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• 1993

본 논문에서는 대기상태에서 불평등 전계를 형성하는 봉대봉 전극사이에 절연판 장벽을 삽입하였을 때 절연특성이 개선되는 장벽효과를 실험적으로 연구하였다. 본 실험에서 전극사이에 각각 절연 장벽을 삽입하였을 때와 삽입하지 않았을 때의 섬락정압을 측정하고 또 여러 종류의 장벽 재료에 대해 장벽의 높이와 두께를 변화 시켰을 때의 섬락전압을 측정함으로써 장벽효과를 연구 검토하였다. 실험결과, 절연체 장벽을 각각 삽입하였을 때와 삽입하지 않았을 때의 섬락전압의 비는 1.3-2.0 정도임을 확인하였고 또한 장벽의 높이가 전극간 거리와 같아질 때까지는 섬락전압이 상승하였으나 그 이상일 때에는 변화하지 않음을 알 수 있었다. 또 장벽이 두꺼울수록, 장벽 재료의 유전율이 작아질수록 섬락정압이 상승하였다.

• E2M - 전기 전자와 첨단 소재
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• 제4권2호
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• pp.114-122
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• 1991

본 논문에서는 최근의 고온초전도체 재료의 개발에 주목하여 액체 질소의 절연파괴특성에 전극이 미치는 영향에 관하여 연구하였다. 액체 질소의 극성효ㅗ가는 액체 헤리움과는 달리 전극간 거리에 따라 다르며 단 간격에서의 파괴정압은 평등전계가 가장 높고, 정침, 부침의 순서이며 장 간격에서는 역전한다. 그리고 conditioning효과, 불순물효과, 피복효과, 압력의존성 등의 실험으로 부터 액체 질소의 파괴기구는 정침에서는 정 스트리머, 부침에서는 기포파괴의 가능성이 높은 것으로 생각된다. 또한 극저온 절연 설계에서는 전극을 절연물로 피복하고 고순도 액체 질소보다는 불순물이 혼입된 액체 질소, 즉 상용 액체 질소를 냉각 및 절연재료로 사용하면 유리하다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2004년도 하계학술대회 논문집 Vol.5 No.2
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• pp.1019-1022
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• 2004

본 연구에서는 PERC(passivated emitter and rear cell) 구조를 갖는 고효율 단결정 실리콘 태양전지에 도금법을 적용하여 Ni/Cu 전극을 형성하였다. 고효율 태양전지는 제작 비용이 높고 공정이 복잡하기 때문에 실용화에 적용이 어려운 단점이 있다. 따라서 태양전지의 효율은 그대로 유지하고, 공정을 간단하게 줄이면서 저가격화 할 수 있는 방법에 대한 연구가 필요하다. 기존의 고효율 실리콘 태양전지에 가장 일반적으로 적용되고 있는 Ti/Pd/Ag 전극의 경우 고가의 증착 장비를 이용할 뿐만 아니라 재료 자체도 매우 고가의 물질이 사용되고 있다. 도금법으로 Ni/cu 전극을 형성하여 태양전지를 제작한 결과 공정을 간소화하고 비용을 절감 하면서, 20% 이상의 고효율 태양전지를 얻을 수 있었다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2011년도 춘계학술발표대회
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• pp.61.1-61.1
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• 2011

본 연구에서는 Zinc Tin Oxide (ZTO)/Ag/ZTO 다층 투명 전극을 제작하고 이를 비정질 ZTO (a-ZTO) 채널을 기반으로 한 TFT에 적용하여 투명 TFT의 전기적 특성을 확인하였다. 15${\times}$15 mm 크기의 ITO (gate)/Glass 기판상에 ALD법으로 투명 $Al_2O_3$절연층을 형성하고, RF sputtering법으로 50nm 두께의 a-ZTO 채널층을 형성하였다. 열처리를 위하여 Hot plate를 이용해 대기 중에서 $300^{\circ}C$의 온도로 20분간 열처리하여 채널 특성을 최적화 하였다. 이후 투명 Source/Drain으로 ZTO/Ag/ZTO 다층 투명 전극을 DC/RF sputtering법으로 패터닝하여 투명 TFT를 완성하였고, 평가를 위해 금속 (Mo)을 Source/Drain으로 사용한 TFT를 제작하여 그 성능을 비교하였다. ZTO/Ag/ZTO 다층 투명 전극은 Ag의 삽입으로 인하여 3.96ohm/square의 매우 낮은 면저항과 $3.24{\times}10-5ohm-cm$의 비저항을 나타내었으며, Antireflection 효과에 의해 가시광선 영역 (400~600 nm)에서 86.29%의 투과율을 나타내었다. ZTO/Ag/ZTO 다층 투명 전극 기반 투명 TFT는 $6.80cm^2/V-s$의 이동도와 $8.2{\times}10^6$의 $I_{ON}/I_{OFF}$비를 나타내어 금속 Source/Drain 전극에 준하는 특성을 나타내었다. 뿐만 아니라 전체 소자의 투과도 또한 ~73.26% 수준을 나타내어 투명 TFT용 Source/Drain 전극으로서 ZTO/Ag/ZTO 다층 투명 전극의 가능성을 확인하였다.

• 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.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2004년도 추계학술대회 논문집 Vol.17
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• pp.481-484
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• 2004

다중 채널 전극 위에 세포를 성장시켜 전극면을 통해 검출되는 신경 신호의 손실을 줄이고 주파수의 변형을 줄이기 위해서 전극과 전해질의 사이의 impedance를 줄이는 것이 바람직하다. 전하 이동을 증대시키기 위해서는 낮은 impedance가 요구되며 이를 위한 전극의 개선 방안으로 전극면이 증착될 기판의 표면을 거칠게 하여 결과적으로 전극면의 표면적을 넓히는 방법을 모색하였다. 기판으로 사용되는 glass(Pyrex#7740)의 구성 물질 중에서 4%를 차지하는 $N^+$ 이온을 황산 용액으로 표면 처리하여 제거함으로써 매끈한 표면을 거칠게 하여 표면적을 넓힐 수 있다. 기판으로 사용되는 glass (pyrex#7740) $1cm{\times}1cm{\times}0.05cm$를 50%, 95% 농도의 황산 용액 내에서 각각 30분, 60분 동안 상온에서 표면처리를 진행하였다. AFM을 이용하여 표면을 관찰한 결과 황산 용액 95%에서 30분간 표면 처리를 진행한 시편에서 최대 $4000{\AA}$정도의 조도를 얻었다. 이후 동일 시편에 대해 전극으로 사용될 Ti/Au를 각각 $500{\AA}/2500{\AA}$ 증착 후 사진식각 공정으로 MEA(Multi-channel electrode array)를 제작하여 impedance를 측정한 결과, 표면 처리 후 impedance가 70% 개선되었음을 측정하였다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2012년도 춘계학술발표대회
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• pp.109.2-109.2
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• 2012

연구에서는 co-sputtering 시스템을 이용하여 아나타세 $TiO_2$의 도핑 농도 변화에 따른 다성분계 $TiO_2$-ITO (TITO) 박막의 전기적, 광학적, 구조적 특성 변화를 알아보고 고 효율을 가지는 인광 유기발광 다이오드를 제작 하였다. 상온에서 최적화된 다성분계 TITO 투명 전극의 급속 열처리 시 $600^{\circ}C$ 급속 열처리 조건에서 매우 낮은 18.06 ohm/sq.면저항, $5.1{\times}10^{-4}$ ohm-cm 비저항과 가시광선 영역 400~550 nm 에서 87.96 %이상의 높은 광학적 투과율과 4.71 eV의 일함수를 확보할 수 있었다. 또한TITO 박막을 양극으로 하여 OLED 소자를 제작한 후 그 성능을 평가하였다. 기존의 ITO 전극과 비교하면 다성분계 TITO 인광 유기 발광 다이오드의 quantum efficiencies (21.69 %)와 power efficiencies (90.92 lm/W)로 ITO 투명전극과 매우 유사함을 알 수 있었고 아나타세 $TiO_2$가 도핑된 TITO 투명 전극의 급속 열처리 공정에도 불구하고 매우 평탄한 표면을 나타냄을 SEM 이미지를 통하여 확인할 수 있었다. 이러한 TITO 투명 전극의 우수한 전기적, 광학적, 구조적 특성은 indium saving 투명 전극으로써 고가의 ITO 박막의 대치가능성을 나타낸다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 하계학술대회 논문집 Vol.9
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• pp.92-92
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• 2008

PDP의 저가화, 친환경화, 고화질화는 타 디스플레이와 경쟁을 위해 필수적이고 그로 인한 소재의 개발이 필요하다. 저가화는 부품, 공정에서도 가능하지만 소재에서의 원가가 상당부분을 차지하고 있기 때문에 소재 개발이 중요하며, 친환경화는 현재 유전체에서 많이 사용되고 있는 유해소재를 친환경 소재로 대체함으로써 개발이 이루어지고 있다. 그래서 우리는 현재 PDP에서 전극물질로 사용되어지는 고가의 Ag를 Gu입자에 Ag 박막으로 코팅한 Ag/Cu 전극 powder를 사용하여 저가의 전극 paste를 만들고 스크린 프린터와 노광장비를 사용하여 전극을 형성하였다. 그 후 친환경적인 Pb free 투명유전체를 입히고 전극과의 상호 매칭성을 연구 하였다. 결과적으로 기존 PDP 공정에서 볼 수 없었던 황변현상, 전극착색현상, 전극입자의 터짐성 등 많은 현상이 일어났지만, 기존 공정 온도보다 낮은 온도로 공정한 결과, 이러한 문제들이 줄어드는 것을 확인하였다. 이로써 공정단가의 저가화와 제품의 친환경을 가면서도 기존과 차이가 제품을 실현할 수 있을 것이다.