• Korean Journal of Materials Research
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• v.2 no.6
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• pp.461-467
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• 1992

A fabrication process for SiC whisker preform reinforced AC4A Al composites is being developed. The Al alloy used as the matrix in this study is AC4A. SiC whisker preform made by Tokai Carbon Co. Ltd. Shizuoka, Japan were used. These consisted of $\beta$-type single crystals 0.1 ~ 10${\mu}$m in diameter and 20~10${\mu}$m in length. The most adequate fabrication condition was that whisker preform was preheated up to 750~80$0^{\circ}C$, set into a mould preheated to ~40$0^{\circ}C$, molten Al alloy heated to ~80$0^{\circ}C$ and applied pressure 75MPa. And Si$C_w$reinforced AC4A composite was advanced above twice than AC4AI/M. Also it was not large effect by pressure at Si$C_w$ 20v/o.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.69.1-69.1
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• 2018

산업 현장에서 자주 사용되는 알루미늄 합금은 순도가 높은 알루미늄에 비해 경제성, 기계적 성질이 우수한 장점이 있다. 하지만 이런 합금들은 물리적, 화학적 성질이 순수 알루미늄과 달라 양극산화와 같은 표면처리가 쉽지 않다. 양극산화는 표면처리 기술의 대표적인 방법 중 하나로 인위적으로 산화피막을 형성하는 기술이다. 순도가 높은 알루미늄은 산성 전해질에서의 양극산화를 통해 다공성 산화피막을 형성할 수 있으며 그 구조로 인해 내식성, 내마모성 등 기계적, 화학적인 다양한 장점이 있다. 하지만, Mg, Si, Cr과 같은 성분이 함유된 알루미늄의 경우 산성 전해질에서 산화물을 형성되지 않는다. 본 연구에서 기존의 산성 전해질에서의 양극산화 방법이 아닌$K_2HPO_4$를 함유하는 고온의 글리세롤 전해질을 사용하여 양극산화를 진행하였다. 사용한 알루미늄은 산업용으로 자주 사용되는 3000계열의 알루미늄을 사용하였으며 균일한 양극산화를 위해 샌드페이퍼를 통한 연마과정을 통해 표면을 평탄화 하였다. 이후 전기화학적 에칭 과정을 거쳐 표면에 있는 자연산화막을 제거하여 표면 분석을 용이하게 하였다. 양극산화는 10wt%의 $K_2HPO_4$/글리세롤 전해질에서 전해질의 온도와 인가 전압을 달리 하여 진행하였다. 결과 $150^{\circ}C$ 이상의 온도에서 알루미늄 합금의 양극산화를 확인할 수 있었고 $170^{\circ}C$의 온도에서 인가 전압을 20V로 하였을 때 가장 정렬된 다공성 구조를 얻을 수 있었다. 본 연구 결과를 통해 산업용 알루미늄 합금의 양극산화를 통해 다공성 나노구조 산화물을 형성 시킬 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.114-114
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• 1999

Boron nitride (BN)는 매우 뛰어난 물리적, 화학적 성질을 가지고 있는 재료로 많은 연구가 진행되고 있다. hexagonal 형태의 hBN의 경우 큰 전기 저항과 열 전도도를 가지고 있고 열적 안정성을 가지고 있어 반도체 소자에서 절연층으로 쓰일 수 있다. 또한 X-ray와 가시광선을 투과시키기 때문에 X-ray와 가시광선을 투과시키기 때문에 X-ray lithography이 mask 기판으로 사용될 수 있다. Boron-carbon-nitrogen (BCN) 역시 뛰어난 기계적 성질과 투명성을 가지고 있어 보호 코팅이나 X-ray lithography에 이용될 수 있다. 또한 원자 조성이나 구성을 변화시켜 band gap을 조절할 수 있는 가능성을 가지고 있기 때문에 전기, 광소자의 재료로 이용될 수 있다. 본 연구에서는 여러 합성 조건 변화에 따른 hBN 막의 합성 거동을 관찰하고, 카본 농도변화에 따른 BCN 막의 기계적 성질과 구조의 변화, 그리고 실리콘 첨가에 의한 물성 변화를 관찰하였다. BN박막은 실리콘 (100) 기판 위에 r.f. plasma assisted CVD를 이용하여 합성하였다. 합성 압력 0.015 torr, 원료 가스로 BCl3 1.5 sccm, NH3 6sccm을 Ar 15 sccm을 사용하여 기판 bias (-300~-700V)와 합성온도 (상온~50$0^{\circ}C$)를 변화시켜 BN막을 합성하였다. BCN 박막은 상온에서 기판 bias를 -700V로 고정시킨 후 CH4 공급량과 Ar 가스의 첨가 유무를 변화시켜 합성하였다. 또한 SiH4 가스를 이용하여 실리콘을 함유하는 Si-BCN 막을 합성하였다. 합성된 BN 막의 경우, 기판 bias와 합성 온도가 증가할수록 증착속도는 감소하는 경향을 보여 주었다. 기판 bias와 합성온도에 따른 구조 변화를 SEM과 Xray로 분석하였다. 상온에서 합성한 경우는 표면형상이 비정질 형태를 나타내었고, X-ray peak이 거의 관찰되지 않았다. 합성온도가 증가하게 되면 hBN (100) peak이 나타나게 되고 이것은 합성된 막이 turbostratic BN (tBN) 형태를 가지고 있다는 것을 나타낸다. 50$0^{\circ}C$의 합성 온도에서 기판 bias가 -300V에서 hBN (002) peak이 관찰되었고, -500, -700 V에서는 hBN (100) peak만이 관찰되었다. 따라서 고온에서의 큰 ion bombardment는 합성되는 막의 결정성을 저해하는 요소로 작용한다는 것을 확인 할 수 있었다. 합성된 BN 막은 ball on disk type의 tribometer를 이용하여 마모 거동을 관찰한 결과 대부분 1이상의 매우 큰 friction coefficient를 나타내었고, nano-indenter로 측정한 BN막의 hardness는 매우 soft한 막에서부터 10 GPa 정도 까지의 값을 나타내었고, nano-indenter로 측정한 BN 막의 hardness는 매우 soft한 막에서부터 10GPa 정도 까지의 값을 가지며 변하였다. 합성된 BCN, Si-BCN 막은 FT-IR, Raman, S-ray, TEM 분석을 통하여 그 구조와 합성된 상에 관하여 분석하였다. FT-IR 분석을 통해 B-N 결합과 C-N 결합을 확인할 수 있었고, Raman 분석을 통하여 DLC의 특성을 분석하였다. 마모 거동에서는 BCN 막의 경우 0.6~0.8 정도의 friction coefficient를 나타내었고 Si-BCN 막은 0.3이하의 낮은 friction coefficient를 나타내었다. Hardness는 carbon의 함유량과 Ar 가스의 첨가 유무에 따라 각각을 측정하였고 이것은 BN 막 보다 향상된 값을 나타내었다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2011.10a
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• pp.24.1-24.1
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• 2011

CMP (Chemical Mechanical Planarization)는 고직접도의 다층구조의 소자를 형성하기 위한 표면연마 공정으로 사용되며, pattern 크기의 감소에 따른 공정 중요도는 증가하고 있다. 반도체 소자 제조 공정에서는 낮은 비용으로 초기재료를 만들 수 있고 우수한 성능의 전기 절연성질을 가지는 산화막을 만들 수 있는 단결정 실리콘 웨이퍼가 주 재료로 사용되고 있으며, 반도체 공정에서 실리콘 웨이퍼 표면의 거칠기는 후속공정에 매우 큰 영향을 미치므로 CMP 공정을 이용한 평탄화 공정이 필수적이다. 다결정 실리콘 박막은 현재 IC, RCAT (Recess Channel Array Transistor), 3차원 FinFET 제조 공정에서 사용되며 CMP공정을 이용한 표면 거칠기의 최소화에 대한 연구의 필요성이 요구되고 있다. 본 연구에서는 알칼리성 슬러리를 이용한 단결정 및 다결정 실리콘의 식각 및 연마거동에 대한 특성평가를 실시하였다. 화학적 기계적 연마공정에서 슬러리의 pH는 슬러리의 분산성, removal rate 등 결과에 큰 영향을 미치고 연마대상에 따라 pH의 최적조건이 달라지게 된다. 따라서 단결정 및 다결정 실리콘 연마공정의 최적 조건을 확립하기 위해 static etch rate, dynamic etch rate을 측정하였으며 연마공정상의 friction force 및 pad의 온도변화를 관찰한 후 removal rate을 계산하였다. 실험 결과, 단결정 실리콘은 다결정 실리콘보다 static/dynamic etch rate과 removal rate이 높은 것으로 나타났으며 슬러리의 pH에 따른 removal rate의 증가율은 다결정 실리콘이 더 높은 것으로 관찰되었다. 또한 다결정 실리콘 연마공정에서는 friction force 및 pad의 온도가 단결정 실리콘 연마공정에 비해 상대적으로 더 높은 것으로 나타났다. 결과적으로 단결정 실리콘의 연마 공정에서는 화학적 기계적인 거동이 복합적으로 작용하지만 다결정 실리콘의 경우 슬러리를 통한 화학적인 영향보다는 공정변수에 따른 기계적인 영향이 재료 연마율에 큰 영향을 미치는 것으로 확인되었으며, 이를 통한 최적화된 공정개발이 가능할 것으로 예상된다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2010.06a
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• pp.18-18
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• 2010

전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환하고 또한, 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환할 수 있는 압전 세라믹스는 압전 변압기 (piezoelectric transformer), 초음파 모터, 센서 등과 같은 응용분야에 광범위하게 사용되고 있다. 특히, 전원장치에 있어서 현재 주요 전자제품에 사용되고 있는 권선형 변압기와 같은 전자 변환기의 대체품으로 압전 세라믹스 소재의 특성을 이용한 압전변압기의 개발과 응용연구는 국내외적으로 활발히 연구되어왔다. 압전변압기는 권선형 변압기와 비교 하였을 때 누설자속이 없어 노이즈 발생이 없고, 공진주파수만을 이용하므로 출력의 파형이 정현파에 가까워 고조파 잡음이 없으며, 불연성의 특징을 가지고 있다. 추가적으로 압전 변압기는 소형화, 슬림화, 경량화가 가능하며 90%이상의 높은 효율을 얻을 수 있다. 또한, 단판형 압전변압기의 출력한계를 개선하기 위해 높은 승압비와 고출력을 갖는 적층타입의 압전변압기가 제안되었다. 압전변압기용 조성 세라믹스는 높은 에너지 변환효율을 위해서 전기기계결합계수 ($k_p$)가 커야 하며, 발열에 의한 온도 상승을 억제하기 위하여 기계적 품질계수(Qm)가 큰 것이 바람직하다. 또한, 높은 전류를 발생하기 위해서는 유전상수가 커 압전변압기의 출력측 정전용량을 크게 하여야한다. 이러한 압전변압기의 제작 조건을 위해 우수한 압전 및 유전특성을 갖는 PZT계 세라믹스가 주로 사용 되어져 왔다. 그러나, PZT계 세라믹스의 우수한 압전 및 유전특성에도 불구하고 $1000^{\circ}C$에서 급격히 휘발하는 PbO의 성질 때문에 환경적으로나 인체의 건강문제로 인해 전세계적으로 그 사용량을 제한하고 있다. 또한 적층 압전변압기의 구조적 특성상 내부전극과 함께 소결하여야 하는데, 이때 소결온도가 높으면 값비싼 Pd합량이 높은 전극을 사용하여야 한다. Pd함량이 10%미만인 Ag/Pd 전극을 사용하기 위해서는 $950^{\circ}C$ 이하에서 저온소결이 가능한 세라믹스 제조가 필수적이라 할 수 있다. 소결온도를 낮추는 방법으로는 다른 물질들을 치환하여 소결온도를 낮추는 방법과 미세분말을 만들어 그레인사이즈를 미세화 하는 방법들이 있다. 많은 미세 분말 제조 방법 중에서 Attrition mill은 일반적인 ball mill에 비해 분말의 입도를 미세하게 할 수 있어 증가된 분말의 비표면적에 의하여 반응을 촉진시킴으로써 저온소결이 가능한 세라믹스를 만들 수 있다. 따라서 본 연구에서는 소결온도가 낮으면서도 유전 및 압전특성이 우수한 조성을 사용하여 적층 압전변압기를 제작하여 전기적 특성을 조사하였다.

• Journal of Korean Ophthalmic Optics Society
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• v.12 no.4
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• pp.15-18
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• 2007

Titanum and its alloys have been used as the important materials of eyewear frame because of its light weight, mechanical strength and corrosion resistance. This study investigated the characteristics of P-Ti and ${\beta}$-Ti alloys in accordance with joining conditions by electric resistance brazing. Hardness of P-Ti and ${\beta}$-Ti has been reduced because of an increase of grain size by the growth of brazing time. Hardness reduction and reduction area by grain growth were largely appeared in P-Ti than ${\beta}$-Ti.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.1 no.2
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• pp.94-103
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• 1991

ZnO-$P_2O_5$ system glasses containing 45 to 60 mol% ZnO have been melted at$1200^{\circ}C$and crystallized through controlled heat treatment. The properties of the base glass and crystallized glass were examined with XRD. FTIR. density. thermal expansion, electric conductivity, hardness. The principal crystalline phase was identified as zinc metaphosphate [$Zn(PO_3)_2$ in crystallized glasses containing 45-55mol% ZnO and zinc pyrophosphate ($Zn_2P_2O_7$) in the sample of 60mol% ZnO with X - ray diffraction analysis. Thermal expansion coefficient and DC electrical conductivity were varied with direction of oriented crystalline in the samples containing 50-60mol% ZnO. This suggests the existance of the oriented crystalline.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.8 no.1
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• pp.145-150
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• 1998

The electrical and mechanical properties of the 8 mol% yittria-stabilized zirconia and alumina composites have been examined as a function of the alumina content. The 3-point bending strength and fracture toughness of the composites increased with increasing alumina content up to 20 wt%. The average grain size of the composites decreased with increasing alumina content up to 20 wt%. The composite with 5 wt% $Al_2O_3$ showed a 3-point bending strength of 310 MPa and fracture toughness about $7.8MPa\cdot\textrm m^{1/2}$. The electrical conductivity of the composites at $1000^{\circ}C$ increased slightly with increasing alumina content up to 10 wt% and decreased monotonically with alumina content. The conductivity of the TZ-8YS with 5 wt% alumina was 0.4 S/cm at $1000^{\circ}C$.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.18 no.3
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• pp.115-120
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• 2015

The mechanical and electrochemical properties of poly(ethylene oxide) (PEO)-coated Rayon separator were characterized using potassium polyacrylate (PAAK)-KOH electrolyte. The supercapacitive properties of activated carbon supercapacitor adopting the Rayon/PEO separator and PAAK-KOH electrolyte was also tested. As the PEO content increased, the mechanical strength increased. Room-temperature ionic conductivity of over $10^{-2}S\;cm^{-1}$ was obtained at the PEO content lower than 5 wt.%, applicable to a supercapacitor. As a result, the specific capacitance at $1000mV\;s^{-1}$ of the activated carbon supercapacitor adopting the Rayon/PEO separator and PAAK-KOH electrolyte was highly stable after 1000th cycle. This was due to high rate-capability provided by the fact that PEO coating could fix the entanglements among fiber filaments of Rayon.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.9 no.8
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• pp.792-797
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• 1999

The 8mol.%Y$_2$$O_3$-$ZrO_2$mainly employed as an electrolyte of solid oxide fuel cells(SOFCs) shows excellent electrical properties but has a weakness in the mechanical properties. Since the electrolyte of SOFCs requires both good electrical and mechanical properties, this study was conducted to meet both requirements. The electrolyte thin films were produced on the LSM(cathode material) substrate of a cell and Si wafer. Four electrolyte film types of single layer and the multiple layer, consisting of 3-YSZ(3mol.%$Y_2$$O_3$) with excellent mechanical properties and 8-YSZ with the excellent electric conduction, were produced by electron beam coating technology. Ther crystal structure and the mechanical properties were also analysed. As the results of the study, the 3-YSZ thin film turned out to be in the tetragonal, partially monoclinic phase, while the 8-YSZ thin film showed the cubic phase. The residual stress in the multiple layer was lower than that of the single layer. The microhardness of the multiple layer was similar to that of the existing 8-YSZ single layer both before and after annealing treatment.