• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.152-153
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• 2012

Ion sensitive field effect transistor (ISFET)는 전해질 속 각종 이온농도를 측정하는 반도체 이온 센서이다. 이 소자의 기본 구조는 metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET)에서 고안되었으며 게이트 컨택 부분이 기준전극과 전해질로 대체되어진 구조를 가지고 있다 [1]. ISFET는 기존의 반도체 CMOS 공정과 호환이 가능하고 제작이 용이할 뿐만 아니라, pH용액에 대한 빠른 반응 속도, 비표지 방식의 생체물질 감지능력, 낮은 단가 및 소자의 집적이 용이하다는 장점을 가지고 있다. ISFET pH센서의 감지특성에 결정하는 요소 중 가장 중요한 것은 소자의 감지막이라고 할 수 있다. 감지막은 감지 대상 물질과 물리적으로 직접 접촉되는 부분으로서 일반적으로 기계적/화학적 강도가 우수한 실리콘 산화막(SiO2)이 많이 사용되어져 왔다. 최근에는 기존의 SiO2 보다 성능이 향상된 감지막을 개발하기 위하여 Al2O3, HfO2, ZrO2, 그리고 Ta2O5와 같은 고유전 상수(high-k)를 가지는 물질들을 EIS 센서의 감지막으로 이용하는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 하지만 지속적인 high-k 물질들에 대한 연구에도 불구하고 각각의 물질이 갖는 한계점이 드러났다. 본 연구에서는 SOI기판에서 SiO2 /HfO2 (OH), SiO2/Al2O3 (OA) 이단 적층 그리고 SiO2/HfO2/Al2O3 (OHA) 삼단적층 감지막을 갖는 ISFET을 제작하고 각 감지막의 특성을 평가하였다. 평가된 특성의 결과가 아래의 표1에 요약되었다. 그 결과, 각 high-k 물질이 갖는 한계점을 극복하기 위하여 제안된 OHA감지막은 기존에 OH, OA가 갖는 장점을 취하면서 단점을 최소화 시키는 최적화된 감지막의 감지특성을 보였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.284-284
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• 2011

Ion sensitive field effect transistor (ISFET)는 용액 중의 각종 이온 농도를 측정하는 반도체 이온 센서이다. ISFET는 작은 소자 크기, 견고한 구조, 즉각적인 반응속도, 기존의 CMOS공정과 호환이 가능하다는 장점이 있다. ISFET의 기본 구조는 기존의 metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET)에서 고안되었으며, ISFET는 기존의 MOSFET의 게이트 전극 부분이 기준전극과 전해질로 대체되어진 구조를 가지고 있다. ISFET소자의 pH 감지 메커니즘은 감지막의 표면에서 pH용액의 수소이온이 막의 표면에 속박되어 표면전위의 변화를 유발하는 것에 기인한다. 그 결과, 수소이온의 농도에 따라 ISFET의 문턱전압의 변화를 일으키게 되고 드레인 전류의 양 또한 달라지게 된다. 한편, ISFET의 좋은 pH감지특성과 높은 출력특성을 얻기 위하여 high-k물질들이 감지막으로써 지속적으로 연구되어져 왔다. 그 중 Al2O3와 HfO2는 높은 유전상수와 좋은 pH 감지능력으로 인하여 많은 연구가 이루어져온 물질이다. 하지만 HfO2는 높은 유전상수를 갖음에도 불구하고 화학용액에 대한 non-ideal 효과에 취약하다는 보고가 있다. 반면에 Al2O3의 유전상수는 HfO2보다 작지만 화학용액으로 인한 손상에 대하여 강한 immunity가 있는 재료이다. 본 연구에서는, 이러한 각각의 high-k 물질들의 단점을 보안하기 위하여 SiO2/HfO2/Al2O3(OHA) 적층막을 이용한 ISFET pH 센서를 제작하였으며 SOI 기판에서 구현되었다. SOI기판에서 OHA 적층막을 이용한 ISFET 제작이 이루어짐에 따라서 소자의 signal to noise 비율을 증대 시킬것으로 기대된다. 실제로 SOI-ISFET와 같이 제작된 SOI-MOSFET는 1.8${\times}$1010의 높은 on/off 전류 비율을을 보였으며 65 mV/dec의 subthreshold swing 값을 갖음으로써, 우수한 전기적 특성을 보이는 ISFET가 제작이 되었음을 확인 하였다. OHA 감지 적층막의 각 층은 양호한 계면상태, 높은 출력특성, 화학용액에 대한non-ideal 효과에 강한 immunity을 위하여 적층되었다. 결론적으로 SOI과 OHA 적층감지막을 이용하여 우수한 pH 감지 특성을 보이는 pH 센서가 제작되었다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.30-30
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• 2018

스마트 도금공장을 구축하기 위해서는 도금액 내부의 화학 물질 농도 변화를 측정할 수 있는 화학 센서 기술이 필수적으로 요구된다. 와트욕은 대표적인 고속 니켈 도금액 중 하나로 기본적으로 황산니켈, 염화니켈, 보릭산의 염과 함께 케리어(type-1 광택제), 광택제(type 2-광택제), 응력 제어제 등의 유기 첨가제로 구성되어 있다. 이러한 유기 첨가제는 전차된 니켈층의 두께 균일도, 조도, 미세 구조, 내부 응력 등 다양한 특성을 제어하며, 정밀한 농도 관리가 필수적으로 요구되나, 분석 기술의 부재로 인하여 지금까지도 대부분의 액관리는 할셀법이나 작업자의 경험에 의존하고 있다. Cyclic voltammetry stripping(CVS) 방법은 전기화학 분석 과정에서 나타나는 첨가제의 가속, 감속 특성 등과 여기에 수반되는 stripping peak의 변화를 이용하여 개별 첨가제의 농도를 측정하는 방법이며, 지금까지 인쇄회로기판의 비아필 공정, 전해 동박 제조, 반도체 배선 등 구리도금 산업 전반에 걸쳐 첨가제 관리에 효과적으로 적용되고 있다. 그러나 수소 발생으로 인한 stripping 효율 문제로 인하여 니켈, 주석, 아연 등 표준 환원 전위가 높은 금속 도금액 내부 첨가제 농도 측정은 아직 어려운 상황이다. 본 연구에서는 이 문제를 극복하기 위해 염소를 과량 첨가한 구리 도금액을 CVS 분석의 base 용액으로 이용하여 니켈 도금액 내부 여러 광택제 (polyetylene glycol(PEG) 계열, thiourea 계열, 2-butyne-1,4-diol 등) 농도를 측정하는 법을 제시하였다. 제시된 방법은 CVS 분석 과정에서 구리-염소 사이의 상호 작용으로 인해 생성되는 3가지 stripping peak의 상대적인 크기 변화가 첨가제 농도에 따라 영향을 받는다는 사실에 기반하였다. 본 연구에서는 여기에 관한 원인에 대해 고찰하였으며, 제시된 방법을 통해 광택제 계열 첨가제 농도 측정을 선택적으로 할 수 있다는 것을 증명하였다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제31권1호
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• pp.66-73
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• 2014

전형적인 3-전극 시스템의 순환전압전류법을 사용하여 알킬기를 가진 에탄올아민 용액 중에서 스테인리스에 대한 전류-전압 곡선을 측정하였다. 스테인리스는 작업 전극으로, Ag/AgCl 전극은 기준 전극으로, 그리고 백금선은 상대 전극으로 각각 사용하였다. N-에틸에탄올아민과 N,N-디메틸에탄올아민 용액에서의 스테인리스의 C-V특성은 순환전압전류법으로부터 산화전류에 기인한 비가역 공정으로 나타났다. 부식억제제의 확산계수의 효과는 각각 농도 증가에 따라 감소하였다. 금속의 SEM 이미지로부터 0.5 N의 전해질에서 부식억제제인 N,N-디에틸에탄올아민 ($1.0{\times}10^{-3}M$)을 첨가한 경우, 구리와 니켈에서 부식억제 효과가 향상되었다.

• 자원리싸이클링
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• 제15권6호
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• pp.41-47
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• 2006

미생물 침출과 용매추출 기술을 이용하여 전자스크랩중의 구리 및 주석의 회수에 관한 연구를 실시하였다. Asperigillus niger를 이용한 미생물 침출시 신진대사 작용에 의해 구연산(citric acid)이 생성되며 이러한 구연산에 의해 전자스크랩중의 구리, 철, 주석, 납 등의 성분이 침출된다. 이러한 침출용액으로부터 먼저 10vo1.% LIX84를 이용하여 선택적으로 구리를 추출할 수 있었고, LIX84에 의해 추출 분리된 구리는 전해채취공정을 거쳐 99.9%의 금속 구리로 회수가 가능하였다. 한편, 구리가 추출 분리된 침출여액에서 주석을 회수하기 위해서 10% Alamine336을 이용하여 철 및 주석을 추출하고, 철 및 주석이 추출된 유기상을 NaCl용액을 탈거제로 사용함으로써 순수한 철 및 주석의 혼합용액을 얻었다. 이러한 혼합용액에서 철분말을 이용한 치환법으로 주석을 금속상태의 침전물로 회수가 가능하였다.

• 청정기술
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• 제21권1호
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• pp.45-52
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• 2015

본 연구에서는 양식 폐수 중 암모니아를 제거하는 전기분해 공정에 극전환을 도입하여 전극 표면에 불용성 금속화합물이 형성되는 오염 현상을 방지하고자 하였다. 한편 극전환으로 인한 전류 손실이 유리염소 이온의 생성에 미치는 영향을 파악함으로서 최적의 극전환 주기를 찾고자 하였다. 먼저 극전환 주기가 짧아지면서 전류손실로 인해 유리염소 이온의 형성 효율이 떨어지는 것을 확인하였으며 이는 암모니아 제거 효율이 감소함을 의미한다. 이에 극전환 주기에 따른 폐수 중의 칼슘과 마그네슘의 농도를 측정해 본 결과 극전환 주기를 60초 이하로 유지하면 극전환에 의한 불용성 금속화합물의 분해를 통해 전극 표면의 오염 현상을 충분한 수준에서 방지할 수 있음을 확인하였다. 따라서 높은 유리염소 이온의 생성효율 유지와 전극 오염 방지라는 두 가지 운전목적 사이에서 최적의 극전환 주기는 60초이었다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제22권6호
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• pp.511-518
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• 2001

치과용 고-Pd계 합금인 76.5wt.%Pd-11 6%Cu-7.2%Ga계 및 77.3%Pd-6.0%Ga계 합금의 주조. 탈개스 및 세라믹소성처리 후 부식저항성을 0.9%NaCl 및 Fusayama 전해액에서 동전위분극법을 이용하여 평가하였다. 미세조직의 변화에 따라 약간의 부식속도 차이를 나타내었으나 이는 미미하여 치과재료로서의 부식저항성은 문제가 없는 것으로 판단되었다 합금조성에 따른 부식저항성은 77.3%Pd-6.0%Ga계 합금이 76.5%Pd-11.6%Cu-7.2%Ga계 합금보다 우수한 것으로 나타났다. 이러한 결과는 76.5%Pd-11.6%Cu-7.2%Ga계 합금은 급냉조건과 Cu의 첨가로 공정반응을 촉진시켜 미세조직에 편석 및 석출물들이 존재했기 때문이었으며 77.3%Pd-6.0%Ga계 합금은 기지조직이 고용체로 구성되어 부식저항성 이 우수하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2011년도 추계학술대회
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• pp.903-906
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• 2011

고밀도집적을 위한 구리기둥주석범프(CPTB)의 제작공정에 흔히 전기도금과 무전해도금이 적용된다. CPTB는 약 $100{\mu}m$ 정도의 피치를 갖도록 먼저 구리도금 층을 전착시킨 다음, 구리의 산화 억제를 위하여 구리기둥 주위에 주석을 입혀 제작한다. 이 과정에서 구리도금 층 두께를 균일하게 형성하는 일은 매우 민감하고 어렵지만 중요한 일이다. 이를 위하여 구리도금 전극 사이에 전류분포 제어를 위한 절연 막(절연게이트)을 형성하여 도금 층의 두께분포를 조절하는 실험을 하였다. 원통형 도금 조에서 중심부를 열어 전류를 흘려주고, 그 외 부분은 가장자리 끝까지 막고 전류를 차단하여 두께분포 변화를 확인하였다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2004년도 추계학술대회
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• pp.99-102
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• 2004

Display process has adopted RCA clean, being applied to large area and coped with environmental issue for last ten years. However, the approaching concept of ozonized, hydrogenised, or electrolyzed water cleaning technologies is within RCA clean paradigm. In this work, only electrolyzed anode water was applied to clean particles and organics as well as metals based on Pourbaix concept, and as a test vehicle, MgO particles were introduced to prove the new concept. The electrolyzed anode water is very oxidative with high oxidation reduction potential(ORP) and low in pH of more than 900mV and 3.1, respectively. MgO particles were immerged in the anode water and its weight losses due to dissolution were measured with time. Weight losses were in the ranges of 100 to 500 micrograms in 250m1 anode waters depending on their ORP and pH. Therefore it was concluded that the cleaning radicals in the anode water was at least in the range of 1 to 5E20 ea per 250 ml anode water equivalent to IE18 ea/cm3. Hence it can be assumed that the anode water be applied to display cleaning since 1E10 to IE15 ea/cm3 ranges of contaminants are being treated. In addition, it was observed that anode water does not develop micro-roughness on hydrophobic surface while it does on the native silicon oxide.

• 한국분말재료학회지
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• 제15권2호
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• pp.95-100
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• 2008

The investigation is to modify the mechanical and chemical properties of Mg alloys using a combination of rapid solidification and surface treatment. As the first approach, $Mg_{95}Zn_{4.3}Y_{0.7}$ was gas atomized and pressure sintered by spark plasma sintering process (SPS), showing much finer microstructure and higher strength than the alloys as cast. Further modification was performed by treating the surface of PM Mg specimen using Plasma electrolytic oxidation (PEO) process. During the PEO processing, MgO layer was initiated to form on the surface of Mg powder compacts, and the thickness and the density of MgO layer were varied with the reaction time. The thickening rate became low with the reaction time due to the limited diffusion rate of Mg ions. The surface morphology, corrosion behavior and wear resistance were also discussed.