• The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
• /
• v.29 no.6
• /
• pp.407-410
• /
• 2018

As the operating frequency of an electromagnetic wave increases, the maximum output and wavelength of the wave decreases, so that the size of the circuit cannot be reduced. As a result, the fabrication of a circuit with high power (of the order of or greater than kW range) and terahertz wave frequency band is limited, due to the problem of circuit size, to the order of ${\mu}m$ to mm. In order to overcome these limitations, we propose a source design technique for 0.1 THz~0.3 GW level with cylindrical shape (diameter ~2.4 cm). Modeling and computational simulations were performed to optimize the design of the high-power electromagnetic sources based on Cherenkov radiation generation technology using the principle of plasma wakefield acceleration with ponderomotive force and artificial dielectrics. An effective design guideline has been proposed to facilitate the fabrication of high-power terahertz wave vacuum devices of large diameter that are less restricted in circuit size through objective verification.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
• /
• 2012.11a
• /
• pp.32-32
• /
• 2012

화석연료의 남용으로 지구 온난화가 심화되어 환경과 생태계변화가 가속화되고 있고, 급속한 산업의 발달과 인류 삶의 질 향상에 따른 에너지 수요가 급증하고 있는 실정에 있으며, 일본 후쿠시마 원전사태로 원자력 에너지의 위험성으로 지구 인류환경은 심각한 국면을 맞이 하고 있어 대체 에너지의 하나로 핵융합 에너지 필요성이 증대되고 있다. 핵융합 에너지 연구 개발은 우리나라에서 KSTAR가 1997년부터 건설하기 시작하여 지난 2007년에 완공되어 지금 운용 중에 있고, 국제적으로 미국, EU, 러시아, 중국, 한국, 일본 인도가 참여하는 ITER 국제 공동프로젝트가 2004년에 건설을 시작하여 프랑스 카다라쉬에 실증 플란트를 건설 중에 있다. 이러한 핵융합 반응을 위해서는 10e-7이상의 높은 진공과 1억$^{\circ}C$ 이상에서 중수소와 삼중수소가 반응하여 발생하는 플라즈마를 제어 할 필요가 있으며, 초고온의 핵융합 플라즈마를 가두고 가동시키기 위해서는 약 12Tesla이상의 고자장 마그넷이 필요하다. 현재 ITER 실증 플란트에 사용되는 고자장 마그넷은 TF (Toroidal Field)코일과 CS (Central Field)코일에 Nb3Sn 초전도선재가 핵심부품으로 사용되고 있으며 ITER프로젝트에서는 약 850톤의 Nb3Sn 초전도선재가 사용될 전망이다. 그 중에서 일본 25%, EU, 러시아와 한국이 각각 20%, 중국7%, 미국8% 할당되어 참여국 대부분은 초전도선재를 전략적으로 공급하고 있다. 초전도 선재의 크롬도금은 1~2 마이크로미터 이하의 균일하고 얇은 도금 두께와 밀착성이 우수한 품질이 요구된다. 일반적으로 크롬도금은 산업현장에서 컨베이어 벨트 방식으로 장식이나, 내식성 및 내마모성의 특성을 필요로 할 때 사용되고 있으나, 선재에 크롬도금을 릴투릴(Reel to Reel) 방식으로 적용되는 경우는 세계적으로 아주 드물다. 핵융합 마그넷의 CICC(Conduct In Cable Conduit)도체를 만들기 위해서는 초전도선재를 이용, 3(Sc 2+OFC 1)$^*3^*5^*5^*6$형태로 연선과 케이블링을 하게 되며, 초전도 선재를 연선하고 케이블링을 할 때 크롬 도금층이 박리될 가능성이 있어 크롬도금 방법과 프로세스를 특별히 고안할 필요가 있다. ITER핵융합로 마그넷의 TF코일은 높이 14m, 폭 9m 최대자장 12Tesla, 최대전류 68kA, CICC도체 직경이 40mm로서 그 초전도 조관/도체 내부에 0.82mm 직경의 Nb3Sn 초전도 선재가 약 1350가닥으로 연선과 케이블링으로 구성되어 있다. ITER 핵융합 마그넷용 초전도 선재의 크롬도금은 마그넷 권선 후 Nb3Sn 초전도물질을 형성하기 위해서 $650^{\circ}C$에서 500시간 열처리를 실시하며 열처리 시 초전도 선재의 소선들 사이에 발생할 수 있는 소착을 방지하고, 초전도 선재에서 발생하는 AC loss를 감소시키며, Quench시 발생되는 열을 쉽게 확산시킴으로써, 초전도 마그넷의 열적 안정성(Thermal Stability) 향상과 필요에 따라서 소선간 통전울 가능하게 한다. 고려제강의 자회사인 케이에이티는 크롬도금 밀착성이 우수하고 도금두께 0.1마이크로 미터 이내 제어가 가능한 얇고 균일한 도금품질을 개발하여 한국형 핵융합 실험로인 KSTAR에 65톤 전량 공급하였고, 크롬 도금된 무산소동 선재 32톤과 초전도 선재 93톤을 전량 ITER 프로젝트에 공급하고 있으며, 2013년도 상반기에는 공급을 마무리할 예정이다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
• /
• v.18 no.2
• /
• pp.85-91
• /
• 2009

There has been a rapid progress for flexible polymer-based MEMS(Microelectromechanical Systems) technology. Polycarbonate (PC) and Poly Methyl Methacrylate (PMMA), so-called acrylic, have many advantages for optical, non-toxic and micro-device application. We studied dry etching of PC and PMMA as a function of % gas ratio in the $O_2/SF_6/CH_4$ temary plasma. A photoresist pattern was defined on the polymer samples with a mask using a conventional lithography. Plasma etching was done at 100 W RIE chuck power and 10 sccm total gas flow rate. The etch rates of PMMA were typically 2 times higher than those of PC in the whole experimental range. The result would be related to higher melting point of PC compared to that of PMMA. The highest etch rates of PMMA and PC were found in the $O_2/SF_6$ discharges among $O_2/SF_6$, $O_2/CH_4$ and $SF_6/CH_4$ and $O_2/SF_6/CH_4$ plasma composition (PC: ${\sim}350\;nm/min$ at 5 sccm $O_2/5$ sccm $SF_6$, PMMA: ${\sim}570\;nm/min$ at 2.5 sccm $O_2/7.5$ sccm $SF_6$). PC has smoother surface morphology than PMMA after etching in the $O_2/SF_6/CH_4$ discharges. The surface roughness of PC was in the range of 1.9$\sim$3.88 nm. However, that of PMMA was 17.3$\sim$26.1 nm.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2012.02a
• /
• pp.289-289
• /
• 2012

터치패널은 키보드나 마우스와 같은 입력장치를 사용하지 않고, 스크린에 손가락, 펜 등을 접촉하여 입력하는 방식이다. 누구나 쉽게 입력할 수 있는 장점으로 인해 기존에는 현금인출기, 키오스크 등 공공분야에 주로 많이 사용되어 왔으나, 최근의 터치스크린은 휴대폰, 게임기, 네비게이션, 노트북 모니터 등 개인정보기기의 입력장치로 활용분야가 넓어져가고 있다. 최근의 정전용량 방식의 터치패널은 디스플레이 패널 위에 올여지는 형태의 Add on type이며, 테블렛의 출현으로 터치패널의 사이즈가 커지면서 인듐산화물 투명성 전도막의 두께가 두꺼워지고, 이로 인하여 광학적 특성인 투과율이 저하되는 문제가 발생하여 투과율을 높여주기 위한 새로운 전도박막 제조방법이 요구되는 상황이다. 현재의 고글절 산화물(TiO2)과 저굴절 산화물(SiO2)의 적층형태의 저반사 특성의 다층막은 주로 플라즈마 보조의 전자빔 증착기를 이용하여 제조되기 때문에, 저반사 특성이 우수하지만 대면적 크기의 대량생산에는 적합하지가 않다. 그리고 태양전지의 에너지 변환효율도 태양전지로 흡수되는 태양광의 량에 크게 의존하기 때문에, 태양전지로 흡수되는 태양광 량을 높이기 위하여 태양전지의 가장 위층에 혹은 모듈 제작시 커버유리의 내부에 저반사 특성을 갖는 박막을 코팅한다. 특히 박막태양전지의 경우는 대면적의 유리위에 저반사 코팅을 해야 한다. 본 연구에서는 In-line magnetron sputtering system을 사용하여 소다라임 유리 기판 위에 고글절 산화물(Nb2O5)과 저굴절 산화물(SiO2)의 2층 적층형태의 "SiO2/Nb2O5/SiO2/Nb2O5/SLG" 다층 박막을 증착하고, 저반사의 광학적 특성을 하였고, 이를 논하고자한다. 일반적으로 빛이 투과되는 투명한 기판이 공기층에 노출되어있을 경우에 기판의 양면에서 공기층과의 계면에서 각각 4%의 반사율 즉, 총 8%의 반사율을 갖는데, 본 연구의 다층 박막에서는 530에서 540nm 파장 영역에서 투과율은 95% 이상, 반사율은 4.8% 이하이었다. 이 결과는 터치패널과 박막태양전지 시장의 Needs에 대응할 수 있기 때문에 산업의 응용측면에서 매우 중요한 연구 성과를 얻었다고 말할 수 있다. (본 연구는 지식경제부 사업화연게기술개발 연구지원금으로 일부 이루어졌음).

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 1999.07a
• /
• pp.214-214
• /
• 1999

다이아몬드를 반도체용 열방산용기판 등으로 사용하기 위해서는 수백 $\mu\textrm{m}$ 두께의 대면적 웨이퍼가 요구된다. 이를 위해서 DC are jet CVD, MW PACVD, DC PACVD 등이 개발되어, 현재 4"에서 8"까지의 많은 문제를 일으키고 있다. 본 연구에서는 multi-cathode DC PACVD법에 의한 4" 다이아몬드 웨이퍼의 합성과 합성된 막의 특성변화에 대한 연구를 수행하였다. 또한, 웨이퍼의 휨과 crack 발생거동과 대한 고찰을 통래 휨과 crack이 없는 웨이퍼의 제작방법을 고안하였다. 사용된 음극의 수는 일곱 개이며, 투입된 power는 각 음극 당 약 2.5kW(4.1 A-600V)이었다. 사용된 기판의 크기는 직경 4"이었다. 합성압력은 100Torr, 가스유량은 150sccm, 증착온도는 125$0^{\circ}C$~131$0^{\circ}C$, 수소가스네 메탄조성은 5%~8%이었다. 합성 중 막에 인가되는 응력은 합성 중 증착온도의 변화에 의해 제어하였다. 막의 결정도는 Raman spectroscopy 및 열전도도를 측정을 통해 분석하였다. 성장속도 및 다이아몬드 peak의 반가폭은 메탄조성 증가(5%~8%)에 따라 증가하여 각각 6.6~10.5$\mu\textrm{m}$/h 및 3.8~5.2 cm-1의 분포를 보였다. 6%CH4 및 7%CH4에서 합성된 웨이퍼에서 측정된 막의 열전도도는 11W/cmK~13W/cmK 정도로 높게 나타났다. 막두께의 uniformity는 최대 3.5%로 매우 균일하였다. 막에 인가되는 응력의 제어로 직경 4"k 합성면적에서 두께 1mm 이상의 균열 및 휨이 없는 다이아몬드 자유막 웨이퍼를 합성할 수 있었다.다이아몬드 자유막 웨이퍼를 합성할 수 있었다.active ion에 의해 sputtering 이 된다. 이때 plasma 처리기의 polymer 기판 후면에 magnet를 설치하여 높은 ionization을 발생시켜 처리 효과를 한층 높여 주었다. 이 plasma 처리는 표면 청정화, 표면 etching 이 동시에 행하는 것과 함께 장시간 처리에 의해 표면에서는 미세한 과, C=C기, -C-O-의 극성기의 도입에 의한 표면 개량이 된다는 것을 관찰할 수 있다. OPP polymer 표면을 Ar 100%로 plasma 처리한 경우 C-O, C=O 등의 carbonyl가 발생됨을 알 수 있었다. C-O, C=O 등의 carbynyl polor group이 도입됨에 따라 sputter된 Al의 접착력이 향상됨을 알 수 있으며, TEM 관찰 결과 grain size도 상당히 작아짐을 알 수 있었다.onte-Carlo 방법으로 처리하였다. 정지기장해석의 경우 상용 S/W인 Vector Fields를 사용하였다. 이를 통해 sputter 내 플라즈마 특성, target으로 입사하는 이온에너지 및 각 분포, 이들이 target erosion 형상에 미치는 영향을 살펴보았다. 또한 이들 결과로부터 간단한 sputtering 모델을 사용하여 target으로부터 sputter된 입자들이 substrate에 부착되는 현상을 Monte-Carlo 방법으로 추적하여 성막특성도 살펴보았다.다.다양한 기능을 가진 신소재 제조에 있다. 또한 경제적인 측면에서도 고부가 가치의 제품 개발에 따른 새로운 수요 창출과 수익률 향상, 기존의 기능성 안료를 나노(nano)화하여 나노 입자를 제조, 기존의 기능성 안료에 대한 비용 절감 효과등을 유도 할 수 있다. 역시 기술적인 측면에서도 특수소재 개발에 있어 최적의 나노 입자 제어기술 개발 및 나노입자를 기능성 소재로 사용하여 새로운 제품의 제조와 고압 기상

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2010.02a
• /
• pp.123-123
• /
• 2010

3족 질화물계 물질은 발광다이오드와 같은 광전자소자적용에 있어서 매우 우수한물 질이다.일반적으로, GaN 에피 성장에 있어서 저온 중간층을 삽입한 2 단계 성장 방법은 낮은 결함밀도와 균일한 표면을 얻기 위해 도입된 기술이다. 특히 AlN 중간층은 GaN 중간층과 비교하였을 때 결정성뿐만 아니라 높은 온도에서의 열적안정성, GaN 기반의 자외선 검출기서의빛 흡수 감소 등의 장점을 가지고 있다. 또한 패턴 사파이어 기판위 GaN 에피 성장은 측면성장 효과를 통해 결함 밀도 감소와 광 추출 효율을 향상시키는 것으로 알려져 있다.또한 열응력으로 인한 기판의 휨 현상은 박막성장중 기판의 온도 분포를 불균일하게 만드는 원인이 되며 이는 결국 박막 조성 및 결정성의 열화를 유도하게 되고 최종적으로 소자특성을 떨어 뜨리는 원인이 되는데 AlN 중간층의 도입으로 이것을 완화시킬 수 있는 효과가 있다. 하지만, AlN 중간층이 패턴된 기판 위에 성장시킨 GaN 에피층에 미치는 영향은 명확하지 않다. 본 연구팀은 일반적인 c-plane 사파이어 기판과 플라즈마 건식 에칭을 통한 렌즈 모양의 패턴된 사파이어 기판을 이용해서 AlN 중간층과 GaN 에피층을 유기금속 화학기상증착법으로 성장하였다. 특히, 렌즈 모양의 패턴된 사파이어 기판은 패턴 모양과 패턴 밀도가 성장에 미치는 영향을 연구하기 위해 두가지 패턴의 사파이어 기판을 이용하였다. AlN 중간층 두께를 조절함으로써 최적화된 GaN 에피층을 90분까지 4단계로 시간 변화를 주어 성장 양상을 관찰한 결과, GaN 에피박막의 성장은 패턴 기판의 trench 부분에서 시작하여 기판의 패턴부분을 덮는 측면 성장을 보이고있다. 또한 TEM과 CL을 통해 GaN 에피박막의 관통 전위를 분석해 본 결과 측면 성장과정에서 성장 방향을 따라 옆으로 휘게 됨으로 표면까지 도달하는 결정결함의 수가 획기적으로 줄어드는 것을 확인함으로써 고품질의 GaN 에피층을 성장시킬 수 있었다. 그리고 패턴밀도가 높고 모양이 볼록할수록 측면 성장 효과로 인한 결정성 향상과 난반사 증가를 통한 임계각 증가로 광추출 효율이 향상 되는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 결과를 바탕으로 최적화된 AlN 중간층을 이용하여 패턴 기판위에서 고품질의 GaN 에피층을 성장시킬 수 있었다.

• Clean Technology
• /
• v.13 no.3
• /
• pp.195-200
• /
• 2007

This study investigated the flow rate changes of the heterogeneous rectangular microchannels which have different hydrophilic property on the bottom surface. The heterogeneous rectangular microchannel has three native PDMS (poly-dimethyl siloxane) surfaces which were patterned by the soft lithography. PDMS bottom surface was treated by the argon plasma and coated by the allyl alcohol (99%). The channel length was 10, 20 and 30 mm and the channel width was 100, 200 and $300\;{\mu}m$, respectively. Several external voltages were applied to make the fluid flow by the electroosmosis in the microchannel. For the same electric field strength and hydrophilicity of the bottom surface, the flow rate is almost same. This result is matched to the theoretical expectation and confirms that the experimental system is reliable. With increasing the channel width, the flow rate increased for the same hydrophilicity of the bottom surface. The flow rate of the microchannel of higher hydrophilicity was larger than that of the microchannel of lower hydrophilicity. This result implies that the hydrophilicity change of the bottom surface could be applied to control the flow rate in the microchannel.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
• /
• 2018.06a
• /
• pp.115-115
• /
• 2018

철강재는 대량 생산이 가능하며 경제성이 뛰어나고 기계적 성질도 우수하므로 다양한 산업 분야에서 널리 사용되고 있다. 그러나 철강재는 부식 환경에 취약하기 때문에 그 용도에 따라 다양한 내식성을 부여하는 표면처리를 적용하고 있다. 일반적으로 이러한 철강 재료에 대한 내식성 표면처리로는 습식공정을 이용한 아연(Zn)도금 표면처리가 널리 적용되고 있다. 그러나 최근에는 이러한 습식공정으로 인해 발생하는 자원소모 및 환경적인 문제와 더불어 고내식성 표면처리 소재에 대한 수요가 증가함에 따라 이러한 단점을 극복할 수 있는 새로운 소재 및 기술 개발에 대한 관심이 증대되고 있다. 이러한 관점에서 기존의 습식표면처리 공정을 건식으로 대체 또는 병행하고, 현행 아연소재를 대체할 수 있는 코팅소재로써 알루미늄(Al) 이나 마그네슘(Mg)으로 대체하는 방법이 시도되고 있다. 본 연구에서는 강판의 내식성을 향상시키기 위한 방법으로 기존의 습식 표면처리 공정에서 용이하지 않은 마그네슘을 이용하여 건식 PVD 프로세스에 의해 코팅막의 제작을 시도하였다. 그리고 코팅막 제작 조건 중에서 공정압력이 코팅막의 결정배향성에 미치는 영향과 내식성과의 상관관계를 규명하고자 하였다. 즉, 여기서는 강판 및 용융알루미늄 도금강판 상에 스퍼터링법에 의해 Ar 가스에 의한 공정압력을 2, 10 및 50 mTorr로 조절하면서 마그네슘 코팅막을 $2{\mu}m$ 두께로 각각 제작하였다. 이때 제작한 막의 표면 모폴로지 관찰(SEM) 및 결정구조 분석(XRD) 결과에 의하면, 강판 및 용융알루미늄도금강판 상에 제작한 코팅막들은 공통적으로 공정압력이 증가할수록 그모폴로지의 결정립의 크기가 작고 치밀한 구조로 변하였다. 또한 그때 형성된 코팅막의 결정구조는 표면에너지가 상대적으로 높은 Mg(002)면 피크의 점유율이 감소하고 표면에너지가 낮은 Mg(101)면 피크의 점유율이 증가하는 경향을 나타내었다. 그리고 공정압력이 증가할수록 Mg 격자 간 면 간격(d-value)이 증가하는 경향을 나타내었다. 이상에서 제작한 마그네슘 코팅막의 결정성장 과정은 본 진공 플라즈마 PVD 공정중 증착가 더불어 흡착역할을 하는 Ar의 움직임에 따라 설명 가능하였다[1,2]. 코팅막의 양극분극(Polarization)측정 결과에 의하면, 공정압력이 높은 조건에서 제작한 막일수록 부동태 특성이 우수하여 내식성이 향상되는 경향을 나타내었다. 특히, 공정압력이 상대적으로 높은 50 mTorr 조건에서 제작된 코팅막이 표면 마그네슘 결정의 크기가 조밀하고 결정구조는 Mg(002)면과 Mg(101)면의 상대강도 비가 유사하여 내식성 가장 우수하였다.