• 공업화학
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• 제29권3호
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• pp.298-302
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• 2018

질소가 도핑된 이산화티타늄의 광촉매 특성을 알아보았다. 질소가 도핑된 이산화티타늄에 대하여 자외선 및 가시광선 분위기에서 메틸렌블루 광촉매 분해를 수행하였다. XPS 분석을 통해 제조한 $TiO_2$에서 질소(N)가 산소(O)와 치환되었음을 확인하였다. UV-Vis DRS 분석 결과 질소가 도핑된 무정형 $TiO_2$ 시료에서는 가시광선을 거의 흡수하지 않고 자외선을 흡수하는 반면 무정형/anatase 혼재 $TiO_2$ 시료의 경우 가시광선 흡수가 상당히 증가하였다. 질소가 도핑된 anatase $TiO_2$ 시료는 자외선 및 가시광선 조사에서 메틸렌블루 광분해 반응이 나타났다. 그러나 가시광선 조사에서 분해율은 자외선 조사의 분해율보다 낮았다. 무정형/anatase 혼재 $TiO_2$ 시료의 경우 자외선과 가시광선 조사에서 anatase $TiO_2$ 시료의 분해율보다 높았다. 이러한 결과는 anatase $TiO_2$ 시료에 비해 3배 정도 큰 무정형/anatase 혼재 $TiO_2$ 시료의 높은 표면적이 질소 도핑된 작은 anatase 입자와 관련이 있음을 보여준다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2013년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.169-169
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• 2013

그래핀은 2차원 물질으로서 전기적, 열적으로 독특한 성질로 인해 주목받고 있으며, 전 세계적으로 많은 연구가 진행 되었다. 그러나 그래핀은 밴드갭이 없을 뿐 아니라 2차원물질로서 표면에 화학적 도핑하는 기술이 정립되지 않아 인해 전기적 소자에 적용하기 어려운 문제가 있었다. 본 연구에서는 질소 유도 결합 플라즈마를 이용하여 대면적의 그래핀을 n형 도핑시키는 연구를 진행하였다. 또한 CVD-그래핀에서의 도핑 메커니즘을 규명하기 위해, AFM, Raman, XPS 에 의한 화학적 분석을 시도하였다. 뿐만 아니라 메탄($CH_4$) 플라즈마를 이용하여 CVD-그래핀의 결함을 탄소로 채워서 결함밀도를 감소시키는 연구도 수행하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.255.1-255.1
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• 2014

태양전지 도핑공정은 대부분 퍼니스(furnace)도핑으로 제작된다. 퍼니스 도핑 공정은 고가의 장비와 유지 비용이 요구되며 국부적인 부분의 도핑은 제한적이다. 또한 도핑 시 온도와 공정 시간이 태양전지의 전기적 특성을 결정짓는 중요한 변수 이다. 그리하여 최근 많은 연구가 진행되는 대기압 플라즈마를 이용하여 도핑공정에 응용하고자 한다. 본 연구에서 대기압 방전 시 전원은 DC-AC 인버터를 사용하였다. 인버터의 최대 출력 전압은 최대 5kv, 주파수는 수십 KHz 이다. Ar 가스는 MFC(Mass Flow Controller)를 사용하여 조절하였다. 대기압 플라즈마를 이용한 태양전지 도핑 시 소스와 ground 거리에 따른 대기압 플라즈마의 방전을 열화상카메라(thermo-graphic camera, IR)로 온도의 변화 측정 및 광학적 발광분광법(Optical Emission Spectroscopy, OES)을 통해 불순물(질소, 산소)을 측정 하였다. 웨이퍼 도핑 후 생성된 웨이퍼를 측정 및 분석을 하였다.

• 청정기술
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• 제18권4호
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• pp.419-425
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• 2012

본 연구는 황 원소와 질소 원소가 도핑된 이산화티타늄의 특성을 조사하고 8-와트(W) 일반 램프와 가시광선 영역의 발광 다이오드 조사 조건에서 낮은 농도수준의 가스상 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol, IPA)의 광촉매적 분해능에 대하여 조사하였다. 또한, 이소프로필 알코올의 광촉매 분해시 발생되는 아세톤의 생성에 대해서도 조사하였다. 황 원소와 질소 원소가 도핑된 이산화티타늄의 표면 조사결과, 두 촉매들은 가시광선 조사(visible light-emitting-diodes, LEDs)에 의해 효율적으로 활성화될 수 있는 것으로 나타났다. 두 촉매 모두에 대하여, 공기 유량이 감소함에 따라 이소프로필 알코올의 제거 효율이 증가하는 것으로 나타났다. 황 도핑 촉매의 경우, 유량이 0.1 L $min^{-1}$일 때 이소프로필 알코올 제거효율이 거의 100%로 나타난 반면에 유량이 2.0 L $min^{-1}$일 때 이소프로필 알코올 제거효율은 39%로 나타났다. 질소 도핑 촉매의 경우에는, 유량이 0.1 L $min^{-1}$일 때 이소프로필 알코올 제거효율이 거의 100%로 나타난 반면에 유량이 2.0 L $min^{-1}$일 때 이소프로필 알코올 제거효율은 90% 이상으로 나타났다. 이소프로필 알코올 제거 효율과는 달리, 유량 감소에 따라 아세톤 생성율은 감소하는 것으로 나타났다. 결과적으로, 아세톤 생성을 최소화하고 이소프로필 알코올 제거 효율을 높이기 위해서는 질소 도핑 촉매를 낮은 유량 조건에서 작동시키는 것이 나은 것으로 나타났다. 또한, 이소프로필 알코올 제거를 위해 가시광선 조사 발광 다이오드보다 8-와트 일반램프가 효율적인 것으로 나타났다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.55-55
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• 1999

HFCVD system을 이용한 다이아몬드 박막 제작시에 암모니아를 첨가하여 질소가 첨가된 다이아몬드 박막을 제작하였다. HFCVD에 의한 일반적인 다이아몬드 박막속에 질소가 잘 들어가지 않는 것으로 나타았다. 이는 C-N 결합에너지가 C-C 결합에너지 보다 낮으므로 C-C 결합이 만들어 지는 환경에서 C-N 결합이 매우 불안정해지기 때문으로 추정된다. 따라서 본 연구에서는 암모니아를 첨가할 때 필라멘트의 온도를 100도 정도 낮추었으며, 다이아몬드의 Quality를 유지하고 박막내에 불안정한 C-N 결합이 게속 존재하도록 하기 위하여 암모니아 첨가 후 다시 순수한 다이아몬드 박막을 증착하였다. 보다 균질한 질소 첨가 다이아몬드 박막을 제작하기 이하여 1시간 단위로 위의 과정을 반복하여 5시간 박막을 증착하였다. 또한 N도핑 다이아몬드 박막의 표면 저항이 도핑되지 않은 다이아몬드 박막보다 약 106 정도 크기 때문에 박막 증착의 마무리는 순수한 다이아몬드 증착으로 하였다. 메탄에 대한 암모니아의 첨가비를 변화시켜가며 만들어진 다이아몬드 박막의 특성을 알아보기 위하여 SEM, XRD, Raman spectra를 이용하여 표면의 morphology 와 Quality를 조사하였고, FT-IR을 이용하여 박막내의 질소 첨가 유무를 확인하였으며, FE 측정과 I-V 특성 곡선을 측정하여 전기적 특성을 알아보았다. 실험결과 메탄에 대한 암모니아의 첨가비가 커짐에 따라 다이아몬드의 Quality는 조금 떨어졌지만, 좋은 전기적 특성이 나타나는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2012년도 춘계학술발표회 논문집
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• pp.192-192
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• 2012

플라즈마 CVD와 아크방전법을 혼합한 하이브리드 공정을 통하여 알곤과 메탄 그리고 질소를 인입하여 Cr을 타겟으로한 아크방전과 기판에 전극을 인가하는 방식의 플라즈마 CVD공정을 복합화하여 금속이 함유된 Cr-C:H 박막을 합성하고, 공정에 질소를 인입하여 박막에 질소를 도핑하여 부내식성과 전기적 전도성에 관한 고찰을 하였다. 내부식성은 동전위분극시험에서 $1{\mu}A/cm^2$을 보였고, 전기저항은 $1m{\Omega}-cm$ 이하로 측정되어 내식성과 전기전도성을 동시에 갖는 박막을 합성할 수 있었다. 내식성과 전기전도성에 대한 원인규명을 위하여 박막의 구조분석을 XPS, XRD, Raman 분석을 통하여 실시하였다. 흑연화 탄소(Graphitic carbon)와 금속콤포짓(Metal composite)은 내식성에 영향을 주었으며, 전도성물질의 percolation효과와 질소와 탄소의 단일 결합과정에서 생성되는 잉여전자에 의한 단일 결합(C-N) 분율이 전기전도성에 영향을 주었다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2011년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.691-692
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• 2011

• 공업화학
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• 제19권3호
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• pp.270-276
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• 2008

$TiO_2$의 가장 큰 특징은 광촉매적 특성을 들 수 있으나 순수한 $TiO_2$는 자외선 영역에서만 활성을 보이는 단점이 있다. 단점을 보완하고자 본 연구에서는 초고온, 고활성을 이용한 열플라즈마 공정으로 질소가 도핑된 $TiO_2$를 합성하여 $TiO_2$의 광촉매적 특성을 높이고자 하였다. 직류 플라즈마 제트를 이용하여 비금속이온인 질소와 반응 가스인 산소를 $TiCl_4$와 함께 플라즈마 반응기 안에서 반응시켜 질소가 도핑된 $TiO_2$ 나노 분말을 합성하였다. 합성 조건으로 질소의 유량을 변화하였다. 합성 변수에 따른 입자의 상조성, 크기를 분석하였고 아세트알데히드와 곰팡이를 광분해하는 실험을 통해 광촉매 활성을 살펴보았다. 한편 $TiO_2$의 분말 상태와 코팅된 상태의 광촉매 특성을 비교하고자 합성한 분말의 스핀 코팅과 PLD (Pulsed Laser Deposition)을 통해 $TiO_2$를 코팅하였다. 아세트알데히드 분해 실험의 결과 질소가 도핑된 $TiO_2$ 분말의 경우가 순수한 $TiO_2$ 분말에 비해 가시영역에서의 광촉매 활성이 두 배 이상 뛰어난 것을 확인하였으며, 곰팡이 분해 실험 결과 역시 질소가 도핑된 $TiO_2$ 분말에 곰팡이가 분해되는 것을 확인하였다. 분말과 필름을 제조하여 메틸렌블루 광분해 실험한 결과 분말의 경우 100% $TiO_2$입자가 메틸렌블루 분해에 이용되며, 반면 스핀 코팅의 경우 바인더의 함량 때문에 20~30%의 $TiO_2$만이 분해에 이용되기 때문에, 분말의 경우 초기 30 mL 메틸렌블루를 한번에 분해할 수 있었다.

• 청정기술
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• 제15권3호
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• pp.202-209
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• 2009

질소 도핑된 $WO_3$ ($WO_3$:N) 막을 반응성 RF 마그네트론 스퍼터링을 이용하여 상온에서 증착한 다음, $300^{\circ}C$에서부터 $500^{\circ}C$의 온도 구간에서 후열처리(post-annealing)하였다. $WO_3$ 내 질소 음이온은 O 2p valence state와의 mixing effect 의해 광학적 밴드갭을 줄임으로써 장파장 영역의 빛을 흡수할 수 있었다. 더욱이 $350^{\circ}C$ 이상의 후열처리에 의해 $WO_3$:N의 결정성이 크게 향상됨을 발견하였으며, 동일 온도에서 열처리된 순수한 $WO_3$ 막보다 광전기화학 특성이 휠씬 우수한 셀 성능을 가짐을 알 수 있었다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제29권3호
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• pp.466-472
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• 2012

가시광선에 감응하는 광촉매를 제조하기 위하여 $TiO_2$에 질소(N)를 도핑하여 $N-TiO_2$를 제조하였다. 제조한 광촉매의 결정성, 입자 형상 및 도핑 상태는 XRD, FE-SEM 및 XPS를 이용하여 조사하였다. 제조한 광촉매의 활성 평가는 메틸렌블루의 광분해로 조사하였다. 제조한 광촉매는 anatase type이었으며, pH가 높을수록 결정화도가 향상되었다. 제조한 광촉매의 입자 크기는 pH 2.0에서 5.42 nm, pH 4.7에서 5.99 nm, pH 9.0에서 7.58 nm로, 입자 크기는 pH가 증가 할수록 약간씩 증가하였다. 광촉매의 활성은 결정화도에 비례하였다. $TiO_2$에 N를 도핑하여 제조한 $N-TiO_2$가 가시광선 하에서도 활성을 나타냈다. $TiO_2$에 도핑한 N는 격자 속에 존재하는 것이 아니라 표면에 존재하였다.