• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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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.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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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.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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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.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.2 no.1
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• pp.46-49
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• 1999

Lithium cobalt oxide cathode for thin-film rechargeable lithium batteries were fablicated by electron-beam evaporation. Annealed lithium cobalt oxide, which was deposited on to stainless steel substrate, showed well-developed (003) planes of the hexagonal structure and potential plateau at $\~3.9 V$. Lithium cobalt oxide thin films had the stoichiometric Li/co ratio at high deposition rates and exhibited high discharge capacity at $15{\AA}/s$. As the annealing temperature increased, discharge capacity increased with maximum value at $700^{\circ}C$, but showed low capacity as a result of reaction with substrate above $700^{\circ}C$. Unuiformity of the lithium and cobalt in the depth profile gave initial capacity loss with charge/discharge performance.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.19 no.4
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• pp.220-223
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• 2009

Lithium dihydrogen phosphate ($LiH_2PO_4$) powder was purchased from Aldrich Chemical Co. From the scanning electron microscope (SEM) observation, these polycrystals have dimensions in the range of $25-250{\mu}m$. The electrical conductivity was measured at a measuring frequency of 1 kHz on heating polycrystalline lithium dihydrogen phosphate ($LiH_2PO_4$) from room temperature to 493 K. Two anomalies appeared at 451 K ($T_{p1}$) and 469 K ($T_{p2}$). The electrical conductivity reached the magnitude of the superprotonic phases: $3{\times}10^{-2}{\Omega}^{-1}cm^{-1}$ at 451 K ($T_{p1}$) and $1.2{\times}10{\Omega}^{-1}cm^{-1}$ at 469 K ($T_{p2}$). It is uncertain whether the superprotonic phase transformations are due to polymorphic transitions in the bulk, surface transitions, or chemical reactions (thermal decomposition) at the surface. Considering several previous thermal studies (differential scanning calorimetry and thermogravimetry), our experimental results seem to be related to the last case: chemical reactions (thermal decomposition) at the surface with the progressive solid-state polymerization.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.9 no.3
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• pp.118-123
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• 2006

Degradation of polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) that is facilitated by on/off cycles is one of the most important issues for commercialization of fuel cell vehicles. When a PEMFC stack is shut down, residual hydrogen and induce high voltage equivalent to open circuit voltage to the cathode side that might cause sintering of Pt catalyst and facilitate formation of hydrogen peroxide at the anode side that might decompose $Nafionc\'{A}$ membrane. In this study, degradation of PEMFC exposed to repetitive on/off cycles was investigated by measuring i-V characteristics, ac impedance, cyclic voltammograms, gas leak, cross-sectional SEM images, and TEM images. To prevent degradation of PEMFC caused by the residual gases, hydrogen was removed from anode gas channel by gas-purging and by using a dummy resistance, that were found to be a very effective method.

• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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• 2011.10a
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• pp.903-906
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• 2011

The electroplating and electro-less plating methods have been applied for the high density chip interconnect of the Copper Pillar Tin Bump (CPTB) preparation. The CPTB was prepared, which had been electroplated about $100{\mu}m$ pitch of copper layer firstly, and then the Tin layer was deposited on the copper pillar surface to protect the oxidation of it. It was also very important to get uniform thickness of electroplated copper layer, though it was difficult and sensitive. In order to control the thickness distribution, it was examined that the current separating disk of Insulating Gate with a hole in the center was installed between electrodes. The current flows through the center hole of the Insulating Gate in the cylindrical electroplating bath and the other parts were blocked to protect current flowing. The main current flowed through the center hole of the Insulating Gate directly to the opposite electrode of wafer disk. As the results, it was verified that the copper layer was thick in the center part of wafer disk with distribution of thinner to the outer part toward edge.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.9 no.5
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• pp.667-673
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• 1998

Rebar corrosion in a simulated pore solution (SPS) with chloride ion was analyzed by Tafel and AC impedance method and corrosion effects of surface roughness and iron oxide layer were also investigated. Corrosion estimation of rebar by electrochemical impedance spectroscopy is very useful, and the measured value can be adapted to proposed electrochemical equivalent circuit model. Corrosion potential increased to the cathodic direction as the concentration of chloride ions increased and corrosion current had the same tendency as above. Surface films were analyzed with scanning electron microscope and Auger electron spectroscopy. Thermally oxidized layer by torch flame for 15 sec was very poor at anti-corrosive property. The corrosion rate of rebar increased as the surface roughness increased. Also, higher temperatures above RT of SPS in initial stage caused a rebar to be corroded faster.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.26 no.1C
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• pp.9-17
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• 2006

The numerical analysis to predicting the electrokinetic remediation behavior on unsaturated soil is carried out by aiding HERO, Hanyang Unversity Electrokinetic Remediation program, developed from the finite difference method and in the VISUAL FORTRAN environment. The analysis for the pure kaolinite under saturated conditions is performed on the results of the previous study of Acar (1997). Also the predictions to the characteristics of electrokinetic remediation on unsaturated conditions are performed and the conclusions summarized as follows. First, pH of the electrolyte in the reservoirs is not different with the degree of saturation resulted from the changes in electrical efficiency. But the advance of acid front is increased dependent on the degree of saturation in contrary to the transportation of base front. Second, below the degree of saturation of 83%, which is equivalent to the optimum water content, the removal effect increased with the decreasing of degree of saturation. But it have no effect on the efficiency of removal over the degree of saturation of 83%.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.18 no.1
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• pp.38-44
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• 2015

This review article summarizes the recent progress of quantum dot (QD)-sensitized solar cells based on mesoporous $TiO_2$ thin films. From the intrinsic characteristics of nanoscale inorganic QDs with various compositions, it was possible to construct a variety of 3rd-generation thin film solar cells by solution process. Depending on preparation methods, colloidal QD sensitizers are pre-prepared for later deposition onto the surface of $TiO_2$ or in-situ deposition of QDs from chemical bath is done for direct growth of QD sensitizers over substrates. Recently, colloidal QD sensitizers have shown an overall power conversion efficiency of ~7% by a very precise control of composition while a representative CdS/CdSe from chemical bath deposition have done ~5% with polysulfide electrolytes. In the near future, it is necessary to carry out systematic investigations for developing new hole-conducting materials and controlling interfaces within the cell, thus leading to an enhancement of both open-circuit voltage and fill factor while keeping the current high value of photocurrents from QDs towards more efficient and stable QD-sensitized solar cells.