• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2010년도 하계학술대회 논문집
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• pp.224-224
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• 2010

야금학적 정련은 태양전지 소재인 실리콘의 저가화를 통한 태양전지의 단가를 낮추는데 유망한 공정이다. 이중에서도 실리콘의 전자빔정련은 고순도의 실리콘 정련에 효과적인 기술이다. 본 연구에서는 전자빔용융법을 이용하여 실리콘 정련을 수행하였으며, 제조된 실리콘의 미세구조 및 분순물농도를 측정하였다. 고진공의 챔버 하부에 수냉동도가니가 위치해있고, 상부에 100 kW출력의 전자총이 설치되었다. 실리콘은 분쇄 및 세척과 같은 전처리 없이 수냉동도가니에 250g 이 장입되었다. 전자빔때턴은 소프트웨어를 통한 헌혈, 나선형의 경로(path)와 원형의 형상(Shape)이 결합하여 원형패턴과 나선형패턴의 형상으로 실리콘에 조사되었다. 전자빔의 출력을 15 kW로 실리콘을 용융하였고 분당 0.5 kW의 속도로 서냉하였다. 제조된 실리콘은 지름 100 mm, 높이 25 mm의 버튼형상이었으며, 횡방향으로 절단하여 미세구조와 불순물거동을 분석하였다. 미세구조는 광학현미경 (OM) 과 전자현미경 (SEM)을 통하여 관찰하였고 불순물거동은 유도결합플라즈마 분광분석기(ICP-AES) 을 통하여 분석하였다. 장입된 실리콘의 초기순도는 99.5 %이고, 전자빔정련 공정 후 99.996 %까지 향상되었다. 전자빔패턴을 이용한 고순도 실리콘의 정련은 태양전지 소재 개발에 유망한 기술로 활용될 것이다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.286-286
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• 2011

현재의 NEDO (New Energy and industrial technology Development Organization) style Si 정련은 두 단계로 구분되어 있다. 고출력 집속 전자빔을 이용한 금속 실리콘의 1차 용융과 대기압 근처의 플라즈마 아크 용해를 이용해서 B, P를 약간의 반응성 가스를 첨가 하여 제거하는 방법이다. 그러나 저가형 실리콘을 생산하려는 취지와 달리 두 가지의 고가 장비가 필요하다. E-beam melting 장치에서도 반응성이 높은 라디칼을 생성할 수 있다면 하나의 장비에서 두 가지의 정련 작업을 진행시킬 수 있다. 본 연구에서는 고진공에서(< 10-4 Torr) 동작하는 E-beam의 성능에 전혀 영향을 주지 않으면서 플라즈마를 용이하게 생성 시킬 수 있는 방법을 개발하고 이를 적용하여 실제 금속 순도 실리콘 내에 존재하는 B, P가 제거되는지 확인하는 것을 연구 내용으로 한다. 본 연구는 MG (Metal Grade) - Si 을 플라즈마 보조 전자빔 정련을 이용하여 정련한 Si 의 불순물 함량의 개선 효과를 조사하는 것이다. MG-Si 의 정련 방법 중에서 고출력 집속 전자빔을 이용하여 휘발성 오염물질을 제거 후, 플라즈마 아크 용해를 이용해서 B 를 제거하는 방법을 접목시켰다. MG-Si 에 DC power 와 전자빔을 집속시켜서 정련을 하면 챔버 내의 잔류 수증기가 플라즈마에 의해 분해되어 O를 생성하고, B와 반응을 하여 BO 형태로 제거가 된다. 방전 전압 700 V 와 전자빔 가속 전압이 4.5 kV, 방출 전류는 11 A, 진공 챔버 내의 압력은 $7.2{\times}10^{-4}$ Torr에서 정련을 진행하여 B를 제거했다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2007년도 제38회 하계학술대회
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• pp.250-251
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• 2007

산업용 조사장치로 전자빔은 활용도가 매우 높고, 대부분의 장치는 국내에서 제작이 어려울 뿐만 아니라 외국의존도 높다. 현재 미국, 일본, 러시아, 캐나다 등을 중심으로 약 1500 기의 전자빔 조사 설비가 산업용 및 연구용으로 설치되어 있는데, 이 중 많은 설비가 공동이용 연구시설 또는 상업적인 전자빔 조사서비스 시설로 운영되고 있다. 산업적으로 이용하기 위하여 철원물리기술연구소에 설치될 전자빔 조사 시설을 위한 전자빔 가속기를 개발 중이다. 곡물 살충 및 발아억제, 식품 저장, 위생용품 살균, 의약품 및 의료용구 살균, 전력반도체 생산 등의 분야에 전자빔 조사 설비를 응용할 수 있다. 본 논문에서는 산업용 조사 설비의 전원장치로 사용되는 펄스 모듈레이터의 설계, 제작 및 실험내용을 보이고자 한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2000년도 제18회 학술발표회 논문개요집
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• pp.87-87
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• 2000

이온빔 증착에 있어서 전자의 조사가 이온빔 증착기구에 미치는 영향에 대한 연구는 지금까지 보고 되어지지 않았다. 특히 전자의 조사가 증착층의 물성에 영향을 미칠 수 있느지에 대하여 정량적인 결과를 실험을 통하여 제시한 보고는 내가 아는 한 존재하지 않는다. 한편 이와같이 박막 증착에 있어서 전하가 증착되어지는 박막의 물성에 미칠 수 있는 영향에 대해서는 많은 과학자들의 관심사이기도 하다. 본 실험에서는 kaufman ion gun을 이용하여 질소 양이온을, 그리고 Cs+ ion gun을 이용하여 탄소 음이온을 조사하고 이들을 이용하여 CN 박막을 증착하였다. 질소 양이온의 에너지는 100eV, 이온밀도는 70$\mu$A/$\textrm{cm}^2$로 고정하고, 탄소 이온빔(80$\mu$A/$\textrm{cm}^2$)의 에너지를 200cV까지 변화시켜가며 증착하였다. 이때 증착층의 특성에 음 전하의 효과를 유발하기 위하여 350~360$\mu$A/$\textrm{cm}^2$의 전자빔을 이온빔 증착과 동시에 추가로 조사하였고 이의 특성을 전자빔을 조사하지 않고 증착한 CN 박막의 특성과 서로 비교하였다. 또한 증착 표면의 전하 축적에 의한 입사 이온빔의 에너지 감소에 의한 영향을 방지하기 위하여 증착되는 Si 기판에 HF (300kHz, 3.5V) bias를 가하여 주었다. 전자빔의 조사와 동시에 이루어진 CN 박막의 증착은 입사하는 탄소 음 이온빔의 에너지가 80eV에서 180eV 사이일때 원자밀도의 향상과 질소함량의 증가, 그리고 sp2C-N 결합대비 sp3C-N 결합의 향상이 이루어졌음을 확인하였다. 이는 이온빔 충돌에 의하여 피코쵸 정도의 시간대에 이루어지는 박막내의 collision cascade 영역에 이에 의하여 생긴 결함부위에 유입된 음 전하가 위치하면 전하주위의 원자와 polarization을 형성하고 이에 의하여 탄소와 질소의 결합을 형성하는데 필요한 자유에너지의 감소를 수반하는 방향으로 원자의 배열이 이루어지기 때문으로 사료된다. 이와같이 이온빔 에너지가 이온빔 증착 기구의 주요한 인자로 널리 인식되고 있는 kinetic bonding process에 있어서 이온 에너지에 의하여 activation energy barrier를 넘은후, 전자의 조사가 자유에너지를 낮추는 방향으로 최종 결합경로를 조절할 수 있기 때문에 이온빔 증착을 조절할 수 있는 또 하나의 주요한 인자로 받아들여질 수 있으리라 판단된다. 이온빔 프로세스에 의한 DLC 혹은 탄소관련 필름을 형성하는데 있어서 입사 이온빔의 에너지에 의하여 수반되는 thermal spike 혹은 외부 열원에 의한 가열은 박막층의 흑연화를 수반하기 때문에 박막의 sp3 특성을 향상시키기 위하여 회피하여야 할 요소이지만 thermal spike에 의한 국부 영역의 가열과 같은 불가피한 인자가 존재하는 상황에서 전자에 의한 추가 전하의 조사에 의한 최종결합경로의 선택적 조절은 박막의 화학적 결합과 물리적 특성을 향상시킬 수 있는 중요한 방법이 될 수 있다고 판단된다.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제41권2호
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• pp.71-75
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• 2004

함정의 피치 및 롤의 변화에 따라 탑재된 3차원 위상배열 레이다의 빔조향 방향이 변화하게 된다. 이와 같은 환경에서 빔을 원하는 방향으로 조향하기 위해서 기계적인 안정화 장치나 전자빔 보상 방법을 사용할 수 있다. 레이다의 무게나 부피등의 측면을 고려하면 전자빔 보상 방법이 장점이 있다. 이 논문에서는 전자빔 보상방법을 제안하고 시뮬레이션을 통해 결과를 제시하였다.

• 전자공학회논문지D
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• 제35D권9호
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• pp.26-34
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• 1998

본 논문은 주사전자현미경(SEM)의 전자총을 이용하여 MCM 또는 PCB 회로기판의 신호연결선에서 전압차를 유도시켜 개방/단락 등의 결함을 측정 검사하는 방법을 제시한다. 본 실험에서는 주사전자현미경의 구조를 변형시키지 알고 회로기판의 개방/단락 검사를 실시할 수 있는 이중전위전자빔(Dual Potential) 검사방법을 사용한다. 이중전위전자빔(Dual Potential) 측정검사 방법은 이차전자수율 값 δ의 차이를 유기시키는 δ < 1 인 충전 전자빔과 δ > 1 인 읽기 전자빔을 사용하여 한 개의 전자총이 각각 다른 가속전압에 의해 생성된 두 개의 전자빔으로 측정하는 방법으로 특정 회로네트에 대한 개방/단락 등의 측정 검사가 가능하다. 또한 읽기 전자빔을 이용할 경우 검사한 회로 네트를 방전시킬 수 있어 기판 도체에 유기된 전압차를 없앨 수 있는 방전시험도 실시할 수 있어, 많은 수의 회로네트를 지닌 회로 기판에 대해 측정 검사할 때 충전되어 있는 회로네트에 대한 측정오류를 줄일 수 있다. 측정검사를 실시한 결과 glass-epoxy 회로기판 위에 실장된 구리(Cu) 신호연결선은 7KeV의 충전 전자빔으로 충전시키고 10초 이내에 주사전자현미경을 읽기 모드로 바꾸어 2KeV의 읽기 전자빔으로 구리표면에서의 명암 밝기 차이를 읽어 개방/단락 상태를 검사할 수 있었다. 또한 IC 칩의 Au 패드와 BGA의 Au 도금된 Cu 회로패드를 검사한 결과도 7KeV 충전 전자빔과 2KeV 읽기 전자빔으로 IC칩 내부회로에서의 개방 단락 상태를 쉽게 검사할 수 있었다. 이 검사방법은 주사전자현미경에 있는 한 개의 전자총으로 비파괴적으로 회로 기판의 신호 연결선의 개방/단락 상태를 측정 검사할 수 있음을 보여 주었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.624-624
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• 2013

본 연구에서는 전자빔 조사를 이용하여 대기 조건에서 실리카 나노입자를 제조하였다. 제조된 실리카 나노입자는 FT-IR을 통해 전구체가 전자빔에 의하여 분해되었음을 확인하였고 또한 XPS를 통해 Si 2P binding energy가 확인되었다. 본 연구에서 제조된 나노입자의 평균 지름은 각각 210 nm와 73 nm로 나타났고, 입자의 평균지름은 전구체 증기의 전자빔 반응기내 체류시간 조절에 따라 제어된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.237-237
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• 2012

토파즈는 Al2SiO4 ((F,OH)2) 화학성분을 이루고 있는 광물로써 주로 Fe, Cr, V 등과 같은 불순물을 포함하고 있다. 토파즈는 colorless, blue, pink, yellow 등 다양한 컬러로 산출된다. 결정 내 Si4+ 가 있어야 할 자리에 Al3+ 가 치환되면 Al3+ 를 둘러싸고 있는 4개의 산소 중 하나의 최외각 전자가 전자가를 맞추기 위해 주변에 있던 수소와 결합하여 hole center를 형성한다. 이때 토파즈는 옅은 황색의 컬러를 발색하게 된다. 그 외 청색과 핑크색 등의 컬러는 Al3+ 자리에 치환된 Fe, Cr 등과 같은 불순물에 의해 발색을 일으킨다. 또한 토파즈는 인위적으로 감마선, 전자 빔, 양성자 빔, 중성자 빔을 통해서도 hole center를 형성시켜 컬러를 발색시킬 수 있다고 잘 알려져 있다. 본 연구에서는 총 8개의 무색 토파즈를 이용하여 다양한 조건(energy 및 dose)의 전자 빔 조사를 통해 각 조건 별 컬러변화 및 분광학적 특성변화를 관찰하였다. 모든 시료는 WD-XRF를 통해 정성분석을 하였고, 전자스핀공명(ESR)기기를 통해 전자 빔 조사 전과 후 전자의 스핀 특성 변화를 관찰하였다. 자외선-가시광선 분광분석결과 모든 시료는 전자빔 조사 후 황색과 관련이 있는 450 nm 부근의 파장 영역에서 흡수 peak가 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 전자 빔 조사 후 전자스핀공명 분석 결과에서도 Fe3+ 와 관련이 있는 g=3.5~4 영역은 감소하는 반면에 hole center와 관련이 있는 g=2.012 영역이 증가하는 향상을 보였다. 본 연구결과를 통해 우리는 전자 빔 조사 조건에 따라 토파즈의 결정 내부에 미치는 영향 및 컬러 변화와의 상관관계에 대해 확인할 수 있었다.

• 원예과학기술지
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• 제32권4호
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• pp.507-516
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• 2014

본 연구는 전자빔 조사에 따른 잿빛곰팡이병 방제효과와 절화 장미의 수확 후 품질을 알아보고자 수행하였다. 10MeV 전자가속기를 이용하여 0.1, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1, 2, 10, 20kGy로 조사했을 때 전자빔 선량이 높아짐에 따라 Botrytis cinerea 포자 발아와 균사 생장은 억제되었다. 전자빔 조사가 B. cinerea 포자 발아와 균사 생장에 미치는 영향을 비교했을 때, 포자 발아를 50% 억제하는 선량은 2.02kGy, 균사 생장을 50% 억제하는 선량은 0.89kGy였으므로 포자가 균사에 비해 전자빔에 대한 저항성이 더 높았다. 전자빔 조사후 배양온도에 따른 B. cinerea 균사 생장을 비교한 결과 잿빛곰팡이병균에 대한 전자빔 효과는 배양온도가 낮아질수록 증가하였으며, 특히 $10^{\circ}C$에서 가장 높은 균사 생장 억제효과를 보였다. 토마토 유묘를 이용하여 전자빔의 in vivo 살균활성을 검정한 결과 전자빔 선량이 높아짐에 따라 방제효과도 증가하였다. 절화 장미는 전자빔 선량이 높아짐에 따라 절화수명 및 생체중의 감소, 개화 지연 등을 보였으며, 'Decoration', 'Il se Bronze', 'Queen Bee', 'Revue'는 0.4kGy이하에서 전반적인 절화품질이 유지되었지만 'Vivian'은 0.2kGy 이하에서만 절화품질이 유지되어 장미 품종에 따라 전자빔에 대한 감수성이 다르게 나타났다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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• pp.114-114
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• 2009

최근 국내외에서 자동차 연비와 성능 향상을 위하여 고부가가치 자동변속기의 개발이 적극적으로 추진되고 있다. 특히, 유럽(ZF)과 일본(JATCO, AISIN)을 비롯한 변속기 부품의 기술선진국에서는 전자빔 용접을 적용한 고부가가치 자동변속기 제품이 개발되어 다양한 고급차 모델에 적용되고 있으며 2010년까지 8속 자동변속기를 출시할 예정으로 개발을 추진하고 있다. 이러한 자동변속기를 개발하기 위하여 부품의 성형 및 가공정밀도 관리가 중요하며, 최종 조립되는 부품의 전처리(연질화처리, 탈지, 이물질 제거등)와 용접시 용접변형을 최소화하기 위한 공정조건의 엄격한 관리가 요구되고 있다. 변속기 부품으로 사용되는 소재는 성형성 확보를 위한 연질재(SPCC)와 강도를 확보하기 위한 고강도강(SAPH400, SPFH590)으로 서로 다른 두께의 재질이 조립되어 최종단계에서 용접공정에 의해 제작되고 있다. 특히, 연질재는 복잡한 형상으로 성형한 다음, 가공을 거쳐 경화를 위한 연질화처리가 요구되기 때문에 건전한 용접을 하기 위해서는 용접면에 접한 연질화 처리부는 연질화 처리재가 잔존하지 않도록 완전한 제거할 필요가 있다. 만약 전처리 공정에서 충분한 세척과 가공품의 정도관리가 확보되지 않으면 전자빔 용접시 고온에서 이물질 증발과 잔류, 스패터 발생등에 의한 용접부 결함발생이나 용접변형으로 인하여 제품불량이 발생하게 된다. 따라서 본 연구에서는 최종 조립공정인 용접작업시 발생되는 결함을 방지하고 이 두께 및 이종소재의 전자빔 용접비드 형상(비드 폭, 용입깊이)을 최적화 함으로서 용접부 변형을 최소화하고 충분한 강도를 확보하고자 전자빔 용접전류와 속도에 따른 비드형상을 비교검토 하고자 하였다. 그리고 실차적용시 신뢰성을 확보하기 위하여 전자빔 용접한 자동차 변속기 부품의 비틀림 시험을 실시하였으며 전자빔 용접 전, 후의 변형량을 측정하여 변속기 부품으로서의 적용성을 검증하고자 하였다.