• 공업화학
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• 제7권2호
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• pp.280-288
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• 1996

여러 가지 전착 조건에서 티타늄 기판상에 이산화납을 전착시킨 전극을 사용하여 전해질 용액 중에서 오존을 발생시킬 경우 전착된 이산화납의 결정표면 양상이 오존발생 전류효율에 미치는 영향과 이산화납 전극의 표면구조 변화를 고찰하였다. 또한 백금 디스크전극 위에 이산화납을 전착시킨 회전전극을 이용하여 산소전이반응이 오존발생에 미치는 영향과 오존발생용 전극으로 개발하기 위해 이산화납의 내식성과 오존발생 최적 전류밀도도 검토하였다. 전착한 이산화납의 결정표면 입자가 크고 결정성이 좋은 전극일수록 오존발생 전류효율이 높았으며 이러한 오존발생용 이산화납 전극을 전착시키기 위한 최적전류밀도는 $50mA/cm^2$이었으며 전착용액에 글리세린을 소량 첨가하면 오존발생에 유리한 결정구조를 갖는 이산화납이 전착되었다. 또한 $10mA/cm^2$ 이하의 너무 낮거나 $100mA/cm^2$ 이상의 너무 높은 전류밀도에서는 오존발생 성능이 떨어지고 소지금속에 대한 접착성이 좋지 않은 전극이 만들어 졌다. 새로 만들어진 이산화납전극을 오존발생용으로 사용할 때 사용 초기 단계에서 이산화납전극의 표면구조 변화가 일어나며 이는 오존발생에 유리한 효과를 가져왔다. 타원소를 도핑시킨 이산화납 전극에서는 오존발생보다 산소발생 반응이 활발하게 일어나 오존발생은 산소발생의 중간 단계를 거치지 않고 산소발생과는 경쟁적으로 일어나는 것으로 추정되며 $0.7{\sim}0.8A/cm^2$의 전류밀도에서 최대의 오존발생 전류효율을 나타내었다.

• 전기화학회지
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• 제25권4호
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• pp.184-190
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• 2022

스피넬 구조의 LiMn₂O₄ (LMO) 및 층상구조의 LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂ (NCM)는 리튬이온 이차전지의 양극 활물질로 널리 사용되어 왔다. 가격이 저렴하고 안전성이 우수한 LMO와 용량이 크고 고온 수명이 유리한 NCM 양극 물질은 상호 보완적인 특성을 가지고 있어, 두 활물질을 혼합하여 특히 hybrid electric vehicle (HEV)를 포함한 중대형 전지 등에서 양극으로 채택되어 사용되고 있다. 본 연구에서는 LMO와 NCM으로 구성된 복합전극을 제조할 때, 이를 단순히 혼합하여 제조한 blend 전극과 두 전극을 겹층구조로 제조한 전극의 수명특성을 비교하였다. 두 활물질의 비율을 모두 1:1로 구성하여 제조한 겹층전극은 blend 전극과 유사한 용량 및 동등한 사이클 수명을 지니고 있었다. 그리고, 완전지의 고온 사이클에서는 LMO를 먼저 코팅하고 나서 NCM을 코팅한 LN 전극이 가장 우수하였으며, NCM을 먼저 코팅하고 LMO를 다음에 코팅한 NL 전극은 표면에 LMO가 주로 위치하면서 blend 전극보다 오히려 용량퇴화가 더 빠르게 진행되었다. 또한, LSTA (linear sweep thermmametry) 분석결과에서도 LMO가 주로 전극내부에 위치한 LN 겹층전극의 열적 안정성이 보다 우수하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 추계학술대회 논문집 Vol.21
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• pp.443-443
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• 2008

본 연구에서는 Ga-doped ZnO(GZO)-Ag-GZO 다층 투명전극을 Dual DC magnetron sputtering system을 이용 하여 유리기판 위에 상온에서 제작하여 Ag 두께에 따른 전기적, 광학적, 구조적 특성변화를 조사하였다. Hall effect measurement와 UV/Vis spectrometer로 전기적, 광학적 특성을 분석하였으며, X-ray diffraction(XRD)와FE-SEM분석을 통해 결정성과 표면 특성을 조사하였다. FE-SEM 분석결과 island 형태에서 continuous layer로 박막의 형상이 바뀌면서 다층 투명전극의 전기적, 광학적 특성에 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 본 실험에서 Ag 두께 12 nm에서 가장 최적화되어 유리기판위에 상온에서 증착되었음에도 불구하고 $5.5{\times}{\times}10^{-5}\Omega$-cm, $6\Omega$/sq. 의 매우 낮은 면저항과 비저항을 각각 나타내었고 550 nm 파장에서 87 % 의 높은 광 투과도를 나타내었다. 또한 두께 12 nm의 Ag가 삽입된 다층 투명전극을 polyethylene terephthalate (PET) 기판위에 성막하여 Bending test를 실시하여 0.1% 이하의 매우 낮은 저항변화를 확인함으로써 플렉시블 기반의 디스플레이나 태양전지의 투명 전극으로서의 응용 가능성을 확인하였고 마지막으로 최적화된 다층 투명전극을 유기물태양전지의 애노드에 적용하여 기존 ITO 애노드를 대체할 수 있는 투명전극으로서의 가능성을 제시하였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제19권9호
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• pp.1782-1792
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• 1994

$Ti:LiNbO_3$채널형 광도파로와 Asymmetric Coplanar Strip(ACPS) 전극구조를 이용해서, $1.3{\mu}m$에서 동작하는 진형파형 위상 광변조기를 설계, 제작한 다음 변조특성을 관찰하였다. 위상정합이 개선되도록 ACPS 진행파형 전극을 설계하기 위해서 전극과 완충박막의 두께를 포함하여, 전극제원의 해석적 함수로 특성저항, 변조파의 유효굴절률 및 전극손실 등을 고려하였다. Ti 확산방법으로 저손실 채널형 광도파로 제작하였으며, double-spin image reversal 공정을 이용해서 $2.5{\mu}m$ 두께의 전극을 형성하였다. 9GHz 부근에서의 전극구조 공진형상 때문에 변조특성이 제한 되었지만, 2.5GHz 까지는 큰 왜곡없이 변조특성이 관찰되었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.99-99
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• 2010

최근 집속이온빔을 이용한 미세회로 교정, MEMS 공정 및 이온 도핑 등에 대한 연구개발이 활발히 이루어지고 있다. 기존에 널리 사용되었던 액체 금속 이온 소스의 경우 비교적 큰 angular divergence 및 Ga 이온 소스에 의한 오염이 문제시 되고 있어 이를 대체할 수 있는 가스 이온 소스에 대한 연구를 진행하였다. 본 연구에서 사용된 가스 이온 소스는 2 turn 안테나(1/4 inch Cu tube)가 감긴 반경 4 cm 석영관 내부에 Ar 가스를 주입 후 RF(13.56MHz)-ICP 타입 방전을 이용하였다. 운전 압력은 $10^{-5}\;Torr$ 범위이며 인가된 RF 전력은 최대 150 W이다. 석영관 내 발생된 플라즈마로부터 Ar 이온을 인출하기 위해 2단 인출 전극 구조가 사용되었으며 상단 전극에 고전압이 인가되고 하단 전극이 접지되는 형태이다. 2단 인출 전극의 최대 인출 전압은 10 kV, 상단 및 하단 전극의 구멍 크기는 각각 0.3 mm, 2 mm이다. 이온빔의 퍼짐을 최소화하기 위해 전극 간 공간 내 이온 거동 전산모사를 통해 전극 구조를 설계하였으며 이를 통해 최대 $30\;mA/cm^2$의 이온 전류 밀도 값을 얻을 수 있었다.

• 전기화학회지
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• 제23권2호
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• pp.39-46
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• 2020

이차전지용 전극은 일반적으로 전극 활물질, 도전재, 그리고 고분자 바인더가 혼합된 복합 전극의 형태를 갖는다. 따라서, 크기나 형태가 다른 각 성분의 조성 및 전극 내 분포에 따라 전극의 전기화학적 활성이 달라지게 되나, 이를 효율적으로 예측하고 설계하는 3차원 전극 구조 모델링 기술은 아직 활발히 연구되고 있지 못하다. 따라서, 본 논문에서는 3차원 구조 모델링 툴인 GeoDict를 이용하여, LiCoO₂ 전극 활물질 입자 크기와 복합 전극 밀도에 따른 입자 간 접촉 면적과 전기전도특성을 예측한 결과를 제시한다. 전극의 조성과 로딩은 LiCoO₂ : Super P Li^® : Polyvinylidene Fluoride (PVdF) = 93 : 3 : 4 (wt%)과 13 mg cm^-2로 고정하고, LiCoO₂ 평균 입경은 10 ㎛과 20 ㎛로 전극 밀도는 2.8 g cm^-3, 3.0 g cm^-3, 3.2 g cm^-3, 3.5 g cm^-3, 4.0 g cm^-3로 제어하여 가상의 3차원 전극 구조를 만들었다. 이 구조를 활용하여 LiCoO₂ 입경 증가에 따른 입자 간 접촉 면적 감소와 전기전도특성 증가 경향성이 정량화되었다. 또한, 전극 밀도가 증가함에 따라 입자 간 접촉 면적 및 전기전도특성 향상도 수치화 된 값으로 예상될 수 있다. 따라서, 본 논문에서는 3차원 전극 구조 분석 기법을 이용하면, 더 효율적인 복합 전극 설계가 가능함을 제시한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.187-187
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• 2010

ZnO의 나노 구조는 화학적으로 안정하고 큰 결합에너지를 가지는 성질 때문에 청색 영역에서 작동하는 광전소자의 제작에 대단히 유용하다. ZnO 나노 구조들은 화학 기상 성장법, 기상 에피텍시 성장법, 화학적 용액 성장법과 같은 여러 가지 방법으로 성장하고 있다. 여러 가지 성장방법 중에서도 전기 화학 증착법으로 성장된 ZnO의 나노 구조는 가격이 저렴하고 낮은 온도에서 성장이 가능하며 대면적화를 할 수 있는 장점이 있다. 전기 화학 증착법으로 ZnO을 성장할 때 3개의 전극을 사용하여 성장하였다. ITO 기판을 음극으로 백금 전극을 양극으로 사용하였고 기준 전극은 Ag/AgCl을 사용하였다. Zinc Nitrate의 몰 농도를 변화하면서 ZnO 나노구조를 성장 하였다. 성장한 ZnO 나노구조를 $400^{\circ}C$에서 2 분정도 열처리를 하였다. 성장된 ZnO을 X-선회절장치를 분석하게 되면 (0002) 피크가 $34.35^{\circ}$에서 주되게 나타났다. 주사 전자 현미경상은 Zinc Nitrate의 몰 농도가 낮을 때 성장한 ZnO 는 나노세선 형태로 형성되었음을 보여주었다. Zinc Nitrate의 농도가 높아지게 되면 ZnO 나노구조가 나노 막대 또는 나노 접시 모양으로 변화되었다. 300 K에서 광루미네선스 스펙트럼은 형성된 나노구조가 엑시톤과 관련된 주된 피크가 Zinc Nitrate 농도에 따라 변화하게 되는 것을 알 수 있었다. 이 실험결과는 ZnO 나노구조의 미세구조와 광학적 성질이 Zinc Nitrate의 농도에 영향을 많이 받는 것을 알 수 있었다.

• 공업화학
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• 제21권3호
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• pp.291-294
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• 2010

최근 고효율 염료감응형 태양전지를 위한 다층구조의 $TiO_2$ 전극에 대한 연구가 관심을 받고 있다. 본 연구에서는 입자의 크기가 작고 큰 $TiO_2$로 이루어진 다층구조의 $TiO_2$ 전극에 대해 연구하였다. 나노구조를 갖는 $TiO_2$ 분말은 $TiCl_4$를 가수분해하여 합성하였다. 크기가 7.6 nm 및 18 nm인 $TiO_2$ 분말은 소성온도를 조절하여 얻었다. 다층구조를 갖는 $TiO_2$ 전극이 단락전류(Jsc)에 큰 영향을 미치는 것을 확인하였으며, 또한 다층구조를 갖는 $TiO_2$ 전극이 각각의 입자만을 사용한 염료감응형 태양전지 보다 변환효율이 증가함을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.22-22
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• 2010

최근 염료감응형 태양전지(DSSC)는 광변환효율 측면에서 향상 가능성이 높으며, 전기화학적 반응을 바탕으로 하므로 생산단가가 낮아 차세대 태양전지로 관심을 모우고 있다. 염료감응형 태양전지에 있어서 주요 구성성분 중의 하나는 다공성 산화물 광전극 재료이다. 다양한 반도체 물질과 비교할 때 $TiO_2$는 전도대의 위치와 전자이동성 면에서 비교적 적합하며, 유기물과의 흡착성 및 안정성 측면에서 대단히 우수하다. 염료감응형 태양전지의 $TiO_2$ 광전극이 갖추어야 할 요건은 표면적이 넓어서 염료 흡착량이 많아야 하며, 전자전달 및 전해질 이동을 위한 효율적 구조이어야 한다. $TiO_2$ 광전극 제작을 위한 재료로서는 나노입자가 널리 이용되며, 입자의 크기는 20 nm 부근이 적합한 것으로 알려져 있다. 본 발표에서는 나노입자 외에 나노막대, 나노섬유, 나노튜브, inverse-opal 구조 등과 같이 지금까지 연구되고 있는 $TiO_2$ 나노구조 관련연구를 소개 한다. 한편으로 효율적 전극구조를 제작하려면 $TiO_2$ 나노구조 제어 외에도, 투명전극과 $TiO_2$ 전극과의 계면층(interfacial layer) 제어, 빛의 효율적 이용을 위한 산란층(scattering layer) 및 $TiO_2$ 전극에서 전해질로의 전자손실 억제를 위한 blocking layer 도입 등이 필요하다. 이에 대한 기본개념을 설명하고 다른 연구자의 연구결과를 소개한다. 본 연구실의 연구 결과인, 메조 포러스 구조, 다공성 속빈구 구조와 구형구조체를 합성하고 이를 염료감응형 태양전지에 응용한 내용을 소개한다. 다공성 속빈구의 경우, 산란층으로 대단히 우수한 결과를 나타내었고, 다공성 구형구조체는 광전극 주재료로 적합한 특성을 나타내었다. 즉, 다공성 구형구조체를 적용한 광전극은 표면적이 대단히 넓고 또한 효율적 동공구조가 형성되어 전해질 이동에도 매우 효율적이다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.437-437
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• 2010

DC Hollow cathode 방전은 약 100여 년 전, Paschen에 의해 실험된 이후로 광원, 스퍼터링 공정, 이온빔 소스 등 다양한 분야에 이용되어 왔다. 최근 태양전지용 마이크로 결정질 실리콘 증착 시, RF CCP의 전극에 복수의 홀 혹은 트렌치 구조를 두어 Hollow cathode 방전 효과를 이용하여 향상된 공정 속도로 공정을 진행한다. 그러나 RF-MHCD (Multi hole cathode discharge) 공정을 위한 최적 규격의 홀 기에 관한 연구는 그 중요성과 응용성에도 불구하고 깊게 이루어지지 못한 바 있다. 그러므로 저자는 Capacitively Coupled Plasma (전극 간격 : 4cm, 전극 직경 : 14cm) 장비에서 평면 전극과 10mm 깊이와 각각 3.5mm, 5mm, 7mm, 10mm 직경의 홀이 있는 4개의 전극을 이용하여 Argon RF-MHCD 방전을 관찰하여 조건 별 최적의 홀 전극 디자인을 도출하였다. 실험 조건은 64.5mTorr ~ 645mTorr압력 범위/ 1A~9A이며, 플라즈마는 전극 사이 중앙에 설치한 RF-compensated Langmuir Probe와, 전극과 전기적으로 접촉하는 1000:1 Probe 와 Voltage-Current Probe를 이용하여 측정되었다. 실험 결과 압력 조건 별로, 최적의 전자 밀도를 유도하는 전극 상 홀의 직경이 달라짐을 확인하였다.