• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.306.2-306.2
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• 2014

전자기기의 휴대성과 이동성이 강조되고 있는 현대사회에서 비휘발성 메모리는 메모리 산업에 있어 매우 매력적인 동시에 커다란 잠재성을 지닌다. 이미 공정의 한계에 부딪힌 Flash 메모리를 대신하여 10nm 이하의 공정이 가능한 상변화 메모리(Phase-Change Memory, PRAM), 스핀 주입 자화 반전 메모리(Spin Transfer Torque-Magnetic RAM, STT-MRAM), 저항 변화 메모리(Resistive Random Access Memory, ReRAM)가 차세대 비휘발성 메모리 후보로서 거론되고 있으며, 그 중에서도 ReRAM은 빠른 속도와 낮은 소비 전력, CMOS 공정 호환성, 그리고 비교적 단순한 3차원 적층 구조의 특성으로 인해 활발히 연구되고 있다. 특히 최근에는 질화물 또는 질소를 도핑한 산화물을 저항변화 물질로 사용하는 ReRAM이 보고되고 있는데, 이들은 동작전압이 낮을 뿐만 아니라 저항 변화(Resistive Switching, RS) 과정에서 일어나는 계면 산화를 방지할 수 있으므로 ReRAM의 저항 변화 재료로서 각광받고 있다. 그러나 Cell 단위의 ReRAM 소자를 Crossbar Array 구조에 적용시켰을 때 주변 Cell과의 저항 상태 차이로 인해 전류가 낮은 저항 상태(LRS)의 Cell로 흘러 의도치 않은 동작을 야기한다. 이와 같이 누설 전류(Leakage Current)로 인한 상호간의 간섭이 일어나는 Cross-talk 현상이 존재하며, 공정의 간소화와 집적도를 유지하면서 이 문제를 해결하는 것은 실용화하기에 앞서 매우 중요한 문제이다. 따라서, 본 논문에서는 Read 동작 시 발생하는 Cell과 Cell 사이의 Cross-talk 문제를 해결하기 위해 자가 정류 특성(Self-Rectifying)을 가지는 실리콘 질화물/알루미늄 질화물 이중층(Si3N4/AlN Bi-layer)으로 구성된 ReRAM 소자 구조를 제안하였으며, Sputtering 방법을 이용하여 제안된 소자를 제작하였다. 전압-전류 특성 실험결과, 제안된 구조에 대한 에너지 밴드 다이어그램 시뮬레이션 결과와 동일하게 Positive Bias 영역에서 자가 정류 특성을 획득하였고, 결과적으로 Read 동작 시 발생하는 Cross-talk 현상을 차단할 수 있는 결과를 확보하였다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.9 no.2
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• pp.168-172
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• 1999

We have studied the formation of Co/Ti bilayer silicide with low resistivity and good thermal stability on the heavily boron doped $\textrm{p}^{+}$-Si region. In this paper, Co/Ti bilayer silicides were fabricated by depositing Co($150\AA$)/Ti($50\AA$) films on the clean $\textrm{p}^{+}$-Si substrates in an E-beam evaporator and performing the two step RTA process (first annealing: 650$50^{\circ}C$/20sec, second annealing: $800^{\circ}C$/20sec) in a $N_2$ambient with the pressure of $\textrm{10}^{-1}$atm. Co/Ti bilayer silicides obtained from our experiments exhibited the low resistivity of about $18\mu\Omega$-cm and the uniform thickness of about $500\AA$ without change of sheet resistance and agglomeration under the long post0annealing time up to $1000^{\circ}C$.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.243-244
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• 2011

최근에 산화물 반도체를 평판 디스플레이와 태양 전지의 투명 전극으로 응용하기 위해 많은 연구가 진행중에 있다. 특히, $In_2O_3$ 박막은 투명 전도 산화막으로써 3.7 eV의 직접 전이 밴드갭 에너지를 갖고 가시광 영역에서 높은 투과도를 갖는 반도체이어서 다양한 영역에서 응용 가능하다. 본 연구는 낮은 비저항과 높은 투과율을 갖는 최적의 투명 전도막을 성장시키기 위하여 라디오파 반응성 마그네트론 스퍼터링 방법을 사용하여 질소 도핑된 $In_2O_3$ 박막을 유리 기판 상부에 증착하였고, 후열처리로 온도 400, 450, 500, 550$^{\circ}C$에서 급속 열처리를 수행하여, 증착된 박막의 구조, 표면, 광학, 전기적 특성을 조사하였다. 증착된 박막은 XRD를 사용하여 구조적 특성을 조사한 결과, $2{\theta}=30.2^{\circ}$와 43.95$^{\circ}$에서 상대적으로 강한 피크가 관측되었다(Fig. 1). 전자는 (222)면에서 회절된 피크이며, 후자는 (100)면에서 발생한 회절 피크이다. 열처리 온도가 0$^{\circ}C$에서 500$^{\circ}C$로 증가함에 따라 (222) 면의 회절 신호의 세기는 상대적으로 증가하였고, 550$^{\circ}C$에서 급격하게 감소하였다. 박막의 광학적 특성은 자외선-가시광선 분광기를 사용하여 광학 흡수율과 투과율을 측정하였다(Fig. 2). 열처리를 하지 않은 박막의 경우에, 파장 200~1,100 nm 범위에서 측정된 평균투과율은 76%이었다. 광학 흡수 계수와 광자 에너지의 관계를 나타내는 포물선 관계식을 기초로 하여 광학 밴드갭 에너지를 계산하였다. 박막의 전기적 특성의 경우에, Hall 효과를 측정하여 전하 운반자 농도, 홀 이동도, 전기 비저항을 조사한 결과, 전기적 특성은 열처리 온도에 상당한 의존성을 나타냄을 알 수 있었고, 열처리 온도 500$^{\circ}C$에서 박막의 비저항값은 $4.0{\times}10^{-3}{\Omega}cm$이었다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.30 no.1
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• pp.14-21
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• 2020

Carbon supports for dispersed platinum (Pt) electrocatalysts in direct methanol fuel cells (DMFCs) are being continuously developed to improve electrochemical performance and catalyst stability. However, carbon supports still require solutions to reduce costs and improve catalyst efficiency. In this study, we prepare well-dispersed Pt electrocatalysts by introducing titanium dioxide (TiO₂) into biomass based nitrogen-doped carbon supports. In order to obtain optimized electrochemical performance, different amounts of TiO₂ component are controlled by three types (Pt/TNC-2 wt%, Pt/TNC-4 wt%, and Pt/TNC-6 wt%). Especially, the anodic current density of Pt/TNC-4 wt% is 707.0 mA g^-1_pt, which is about 1.65 times higher than that of commercial Pt/C (429.1 mA g^-1_pt); Pt/TNC-4wt% also exhibits excellent catalytic stability, with a retention rate of 91 %. This novel support provides electrochemical performance improvement including several advantages of improved anodic current density and catalyst stability due to the well-dispersed Pt nanoparticles on the support by the introduction of TiO₂ component and nitrogen doping in carbon. Therefore, Pt/TNC-4 wt% may be electrocatalyst a promising catalyst as an anode for high-performance DMFCs.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.11a
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• pp.42-42
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• 2007

티타네이트 나노튜브는 10 nm 이내의 내경과 0.74nm 정도의 크기를 갖는 층상 구조를 이루고 있어 높은 비표면적을 이용한 수소의 물리적 흡착뿐만 아니라 Ti-H 결합에 의한 화학적 흡착이 동시에 가능하다. 따라서 본 연구에서는 전이금속 원소 중 Ni을 첨가한 티타네이트 나노튜브를 합성하고 수소저장특성을 평가하고자 하였다. 티타네이트 나노튜브는 저온균일침전법으로 제조된 침상형의 $TiO_2$ 분말을 출발원료로 염화니켈을 $TiO_2$의 질량 비로 1~5wt% 첨가하고 10 M의 NaOH 수용액에서 일정시간 혼합한 후 $150^{\circ}C$에서 24시간 수열합성하였다. 합성된 분말의 입자형상 및 결정상은 전자현미경과 X-선 회절 시험을 이용하여 분석하였고, 입자의 비표면적은 액체질소흡착법을 이용하여 측정하였다. 전자현미경 관찰결과 이온교환 전후의 입자형상은 큰 변화가 없었던 반면 이온교환 후 입자의 비표면적이 30% 이상 증가함을 확인하였다. 특히 Ni의 도핑량이 증가함에 토라 입자의 비표면적도 함께 증가하였으며, 전자현미경 관찰결과 더욱 미세한 나노튜브가 형성됨을 확인할 수 있었다. P-C-T를 이용하여 측정한 순수한 티타네이트 나노튜브의 수소저장량이 20기압에서 1.2 wt% 정도로 측정된 반면 Ni이 5 wt% 첨가된 티타네이트 나노튜브의 경우 같은 압력에서 1.6 wt%를 나타내었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2000.02a
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• pp.124-124
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• 2000

다이아몬드에 버금가는 높은 경도뿐만 아니라 높은 화학적 안정성 및 열전도성 등 우수한 물리화학적 특성을 가진 입방정 질화붕소(cubic boron nitride)는 마찰.마모, 전자, 광학 등의 여러 분야에서의 산업적 응용이 크게 기대되는 재료이다. 특히 탄화물형성원소에 대해 안정하여 철계금속의 가공을 위한 공구재료로의 응용 또한 크게 기대된다. 이 때문에 각종의 PVD, CVD 공정을 이용하여 c-BN 박막의 합성에 대한 연구가 광범위하게 진행되어 많은 성공사례들이 보고되고 있다. 그러나 c-BN 박막의 유용성에도 불구하고 아직 실제적인 응용이 이루어지지 못한 것은 c-BN 박막의 증착직후 급격한 박리현상 때문이다. 본 연구에서는 평행자기장을 부가한 ME-ARE(Magnetically Enhanced Activated Reactive Evaporation)법을 이용한 c-BN 박막의 합성에서 적용한 증착공정 인자들의 변화에 따른 박리특성 고찰과 함께 다층박막화 및 제 3원소 혼입 방법을 적용하여 박리특성 향상 정도를 조사하였다. BN 박막합성은 전자총에 의해 증발된 보론과 (질소+아르곤) 플라즈마의 활성화반응증착(Activated Reactive Evaporation)에 의해 이루어졌다. 기존의 ARE 장치와 달리 열음극(got cathode)과 양극(anode) 사이에 평행자기장을 부가하여 플라즈마의 증대시켜 반응효율을 높였다. 합성실험용 모재로는 p-type으로 도핑된 (100) Si웨이퍼를 30$\times$40mmzmrl로 절단 후, 10%로 희석된 완충불산용액에 10분간 침적하여 표면의 산화층을 제거한 후 사용하였다. 박막실험실에서의 주요공정변수는 기판바이어스 전압, discharge 전류, Ar/N2가스유량비이었다. 합성된 박막의 결정성 분석을 FTIR을 이용하였으며, BN 박막의상 및 미세구조관찰을 위해 투과전자현미경(TEM;Philips EM400T) 분석을 병행하였고, 박막의 기계적 물성 평가를 위해 미소경도를 측정하였다. 박리특성의 고찰은 대기중에서의 자발적 박리가 일어나 90%이상의 박리가 진행된 시점까지의 시간을 측정하였고, 증착직후 박막의 잔류응력 변화와 연관하여 고찰해 보았다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.31 no.9
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• pp.502-510
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• 2021

Hierarchically porous carbon materials with high nitrogen functionalities are extensively studied as high-performance supercapacitor electrode materials. In this study, nitrogen-doped porous carbon textile (N-PCT) with hierarchical pore structures is prepared as an electrode material for supercapacitors from a waste cotton T-shirt (WCT). Porous carbon textile (PCT) is first prepared from WCT by two-step heat treatment of stabilization and carbonization. The PCT is then nitrogen-doped with urea at various concentrations. The obtained N-PCT is found to have multi-modal pore structures with a high specific surface area of 1,299 m² g^-1 and large total pore volume of 1.01 cm³ g^-1. The N-PCT-based electrode shows excellent electrochemical performance in a 3-electrode system, such as a specific capacitance of 235 F g^-1 at 1 A g^-1, excellent cycling stability of 100 % at 5 A g^-1 after 1,000 cycles, and a power density of 2,500 W kg^-1 at an energy density of 3.593 Wh kg^-1. Thus, the prepared N-PCT can be used as an electrode material for supercapacitors.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.28 no.11
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• pp.640-645
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• 2018

The design of non-precious electrocatalysts with low-cost, good stability, and an improved oxygen reduction reaction(ORR) to replace the platinium-based electrocatalyst is significant for application of fuel cells and metal-air batteries with high energy density. In this study, we synthesize iron-carbide($Fe_3C$) embedded nitrogen(N) doped carbon nanofiber(CNF) as electrocatalysts for ORRs using electrospinning, precursor deposition, and carbonization. To optimize electrochemical performance, we study the three stages according to different amounts of iron precursor. Among them, $Fe_3C$-embedded N doped CNF-1 exhibits the most improved electrochemical performance with a high onset potential of -0.18 V, a high $E_{1/2}$ of -0.29 V, and a nearly four-electron pathway (n = 3.77). In addition, $Fe_3C$-embedded N doped CNF-1 displays exellent long-term stabillity with the lowest ${\Delta}E_{1/2}=8mV$ compared to the other electrocatalysts. The improved electrochemical properties are attributed to synergestic effect of N-doping and well-dispersed iron carbide embedded in CNF. Consequently, $Fe_3C$-embedded N doped CNF is a promising candidate for non-precious electrocatalysts for high-performance ORRs.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.32 no.5
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• pp.270-279
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• 2022

In this study, N/S co-doped carbon felt (N/S-CF) was prepared and characterized as an electrode material for electric double-layer capacitors (EDLCs). A commercial carbon felt (CF) was immersed in an aqueous solution of thiourea and then thermally treated at 800 ℃ under an inert atmosphere. The prepared N/S-CF showed a large specific surface area with hierarchical pore structures. The electrochemical performance of the N/S-CF-based electrode was evaluated using both 3-electrode and 2-electrode systems. In the 3-electrode system, the N/S-CF-based electrode showed a good specific capacitance of 177 F/g at 1 A/g and a good rate capability of 41% at 20 A/g. In the 2-electrode system (symmetric capacitor), the freestanding N/S-CF-based electrode showed a specific capacitance of 275 mF/cm² at 2 mA/cm², a rate capability of 62.5 % at 100 mA/cm², a specific power density of ~ 25,000 mW/cm² at an energy density of 23.9 mWh/cm², and a cycling stability of ~ 100 % at 100 mA/cm² after 20,000 cycles. These results indicate the N/S co-doped carbon felts can be a promising candidate as a new electrode material in a symmetric capacitor.

• Journal of Sensor Science and Technology
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• v.32 no.3
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• pp.169-173
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• 2023

With the increasing concern of global warming caused by greenhouse gases owing to the recent industrial development, there is a growing need for advanced technology to control these emissions. Among the various greenhouse gases, nitrogen dioxide (NO₂) is a major contributor to global warming and is mainly released from sources, such as automobile exhaust and factories. Although semiconductor-type NO₂ gas sensors, such as SnO₂, have been extensively studied, they often require high operating temperatures and complicated manufacturing processes, while lacking selectivity, resulting in inaccurate measurements of NO₂ gas levels. To address these limitations, a novel sensor using PbS quantum dots (QDs) was developed, which operates at low temperatures and exhibits high selectivity toward NO₂ gas owing to its strong oxidation reaction. Furthermore, the use of P3HT conductive polymer improved the thin film quality, reactivity, and reaction rate of the sensor. The sensor demonstrated the ability to accurately measure NO₂ gas concentrations ranging from 500 to 100 ppm, with a 5.1 times higher sensitivity, 1.5 times higher response rate, and 1.15 times higher recovery rate compared with sensors without P3HT.