• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
• /
• pp.337-337
• /
• 2012

단일 결정의 Ge 박막은 0.67 eV의 작은 밴드갭을 가지고 있기에 장파장의 빛을 흡수하기 위한 목적으로 태양전지 분야에서 집중적인 연구가 진행되어지고 있다. 또한, Si에 비하여 높은 전하 이동도를 가지고 있기에 박막 트랜지스터로의 응용 연구들이 진행되고 있는 중이다. 전자 소자로써 큰 효과를 가지고 오기 위해서는 양질의 Ge 결정박막을 성장하여야 한다. 이를 위하여 다양한 공정 방법으로 Ge 박막의 결정성 향상에 대한 연구들을 진행하고 있다. 그중 본 연구에서는 ICP-assisted DC sputtering 방법을 이용하여 저온(${\sim}230^{\circ}C$) Ge 박막 결정성장에 대한 연구를 진행하였다. Ge 박막을 유리기판(Eagle 2000) 위에 증착하였으며, $6{\times}10^{-6}$ Torr 이하의 기본 압력에서 공정을 진행하였다. 7 mTorr의 Ar 분위기에서 타겟에 인가되는 전압 및 전류를 변화 시키며 Ge 박막 증착에 미치는 영향에 대해서 연구를 진행하였다. 기본적인 DC sputtering 방법을 이용하여 박막을 증착하였을 경우 증착한 모든 샘플에서 결정성을 확인하였으며, 낮은 전압에서도 결정화가 일어나는 것을 확인 할 수 있었다. 또한 전압을 증가시켜도 결정화 정도가 일정하게 유지됨을 확인 할 수 있었다. 다만 이 경우에는 결정의 방향이 랜덤하게 형성되었으며, DC sputtering 방법을 이용하여 저온에서 공정을 진행하였기에 박막은 수십 nm의 columnar grain을 형성하였다. ICP를 이용한 DC sputtering 방법을 이용하여 박막을 증착 하였을 경우, 일정 전압 이하에서는 비정질의 Ge 박막이 균일하게 형성됨을 확인 할 수 있었으며, 이후 결정화 정도가 타겟에 인가되는 전압에 비례하여 증가하였다. 또한, 이때 증착된 Ge 박막은 단일 결정으로 형성되었음을 확인 할 수 있었다. 이는 박막 성장시 ICP에 의해서 생성된 Ar 이온이 표면으로 가속화됨으로 인하여 Ge 박막 표면에서 channeling 효과가 나타남으로 인하여 <110> 방향으로 결정이 정열된 것으로 보인다.

• 전기화학회지
• /
• 제21권3호
• /
• pp.55-60
• /
• 2018

최근 휴대용 기기의 급속한 발전이 이뤄지고, 다양한 전자제품에서 높은 성능의 이차 전지가 요구됨에 따라 고에너지밀도 특성을 가능케 하는 전극 재료의 연구가 주목받고 있다. 음극의 경우, 기존에 사용하고 있는 흑연재료를 대체하기 위하여 실리콘, 주석 등의 소재와 전이금속 산화물을 새로운 음극재료로 사용하려고 한다. 리튬 바나듐 옥사이드는 리튬 전이금속 산화물 기반의 음극 소재로서 흑연 대비 1.5배의 부피당 용량을 나타낼 수 있다는 장점을 가지고 있으나, 낮은 전기전도도와 입자 파쇄현상으로 인하여 전해질의 분해가 가속화되어 성능이 열화되는 문제점을 가지고 있다. 본 연구에서는 이러한 문제를 개선시키기 위하여 전해질 첨가제를 도입하여 전극/전해질 계면의 개질에 따른 리튬 바나듐 옥사이드의 전기화학적 거동 특성을 보고자 하였다.

• 한국세라믹학회지
• /
• 제43권2호
• /
• pp.85-91
• /
• 2006

Electron Beam Physical Vapor Deposition (EB-PVD) was applied to fabricate a thin film YSZ electrolyte with large area on the porous NiO-YSZ anode substrate. Microstructural and thermal stability of the as-deposited electrolyte film was investigated via SEM and XRD analysis. In order to obtain an optimized YSZ film with high stability, both temperature and surface roughness of substrate were varied. A structurally homogeneous YSZ film with large area of $12\times12\;cm^2$ and high thermal stability up to $900^{\circ}C$ was fabricated at the substrate temperature of $T_s/T_m$ higher than 0.4. The smoother surface was proved to give the better film quality. Precise control of heating and cooling rate of the anode substrate was necessary to obtain a very dense YSZ electrolyte with high thermal stability, which affords to survive after post heat treatment for fabrication a cathode layer on it as well as after long time operation of solid oxide fuel cell at high temperature.

• 폴리머
• /
• 제31권4호
• /
• pp.297-301
• /
• 2007

본 연구에서는 poly(ethylene oxide) (PEO), 가소제인 ethylene carbonate(EC), 리튬염인 $LiClO_4$ 그리고 $Na^+-MMT/organic$ MMT를 이용하여 고분자/층상 실리카 나노복합재료(polymer/(layered silicate) nanocomposites, PLSN)를 제조하였으며, organic MMT의 첨가에 따른 고분자 매트릭스에 미치는 영향을 이온전도도를 통하여 관찰하였다. 리튬전지의 전해질로서의 응용을 위해, $Na^+$를 양이온으로 갖는 순수한 MMT($Na^+-MMT$)를 유기화한 nanoclay(organic-MMT)를 사용하였다. 그 결과, 층간 거리 및 소수성이 증가하며 이와 같은 특성은 PEO와의 나노복합체를 형성할 때 MMT의 박리 거동에 영향을 미치는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 이온전도도에서는 organic MMT가 순수한 $Na^+-MMT$보다 우수함을 나타내었으며, methyl dihydrogenated tallow ammonium으로 개질된 MMT(MMT-2OA)를 첨가하였을 때 가장 높은 이온전도도를 보였다.

• 한국실천공학교육학회논문지
• /
• 제3권2호
• /
• pp.75-82
• /
• 2011

최근들어 화석 연료의 고갈, 지구 온난화등의 문제들로 인해, 녹색성장 기술이 중요시 되고 있다. 에너지 문제와 녹색성장 기술이 융합된 신성장동력 확보를 위해 풍력, 태양광, 연료전지, 바이오 연료등에 많이 투자가 확대되고 있다. 그 중 풍력발전은 다른 에너지에 비해 경제성이 높고, 유해물질의 배출이 거의 없다. 따라서 최근 정부나 기업들에서도 많은 비용을 투자하여 풍력 기술 개발에 적극적인 지원을 하고 있지만, 풍력 기술을 선도하는 해외 선진국들에 비해서 국내에서의 관련 교육과 장비는 연구소 수준에 머물고 있다. 그러므로 관련 산업에서 요구하는 기본 기술의 저변화와 기술적 향상을 위해 실제 산업에서 적용하고 있는 시스템과 유사한 자비와 교육과정의 개발이 필요한 실정이다. 본 논문에서는 실험을 통하여 풍력터빈제어의 이론적인 내용을 수강생들이 보다 쉽게 이해할 수 있도록 교육용 풍력터빈제어 실습장치를 개발하고 교육효과를 알아보았다. 개발된 실습장치를 소개하고, 각각의 실습장치를 소개한다. 마지막으로 설문조사를 통하여 반응도 평가를 통한 교육효과를 검증하였다.

• 한국세라믹학회지
• /
• 제44권12호
• /
• pp.696-702
• /
• 2007

The family of (Sr,Mg)-doped $LaGaO_3$ compounds, which exhibit high ionic conductivity at $600-800^{\circ}C$ over a wide range of oxygen partial pressure, appears to be promising as the electrolyte for intermediate temperature solid oxide fuel cells. Conventional synthesis routes of (Sr,Mg)-doped $LaGaO_3$ compounds based on solid state reaction have some problems such as the formation of impurity phases, long sintering time and Ga loss during high temperature sintering. Phase stability problem especially, the formation of additional phases at the grain boundary is detrimental to the electrical properties of the electrolyte. From this point of view, we focused to synthesize single phase (Sr,Mg)-doped $LaGaO_3$ electrolyte at the stage of powder synthesis and to apply relatively low heat-treatment temperature using novel synthesis route based on combustion method. The synthesized powder and sintered bulk electrolytes were characterized by XRD, TG-DTA, FT-IR and SEM. AC impedance spectroscopy was used to characterize the electrical transport properties of the electrolyte with the consideration of the contribution of the bulk lattice and grain boundary to the total conductivity. Finally, relationship between synthesis condition and electrical properties of the (Sr, Mg)-doped $LaGaO_3$ electrolytes was discussed with the consideration of phase analysis results.

• 한국세라믹학회지
• /
• 제44권10호
• /
• pp.589-595
• /
• 2007

Physical properties of sputtered YSZ thin film electrolytes on anode thin film by spray pyrolisis has been investigated to realize the porous electrode and dense electrolyte multilayer structure for micro solid oxide fuel cells. It is shown that for better crystallinity and density, YSZ need to be deposited at an elevated temperature. However, if pure NiO anode was used for high temperature deposition, massive defects such as spalling and delamination were induced due to high thermal expansion mismatch. By changing anode to NiOCGO composite, defects were significantly reduced even at high deposition temperature. Further research on realization of full cells by processing hybridization and cell performance characterization will be performed in near future.

• 전기화학회지
• /
• 제11권4호
• /
• pp.242-255
• /
• 2008

1991년 lithium-ion battery(LIB)가 상용화된 이후, 초기 전해질은 주로 lithium cobalt oxide($LiCoO_2$) 양극과 graphite 음극의 특성에 집중되어 연구되어 왔다. 또한 전극과 전해질 간의 적합성에 대한 다양한 연구들이 이들 간의 계면에서 활발히 진행되었다. 이후 Si, Sn 등의 비탄소계 음극소재와 3성분(Ni, Mn, Co)계, spinel, olivine 등의 양극 소재를 리튬 2차전지에 채용하려 함에 따라 기존 전해질 재료들도 많은 도전에 직면하게 되었다. 특히, 안전성 문제가 최근 심각하게 부각됨에 따라 전해질의 요구특성은 점점 복잡해지고 까다로워지고 있다. 본 고에서는 이러한 전극소재 변화에 따른 전해질 소재의 다양한 변화와 그 특성에 대하여 구성요소 별로 연구 및 개발 동향을 정리하였다.

• 에너지공학
• /
• 제2권2호
• /
• pp.194-199
• /
• 1993

인산형 연료전지에서 cathode 및 anode 전극의 반응 면적을 넓혀 전극성능을 향상시키고자 전극 촉매층에 가스 확산로를 도입하였다. 촉매층의 제작은 기체확산로로 이용하고자 제조된, 촉매가 담지되어 있지 않은 PTFE/carbon과 10w/o의 촉매가 담지된 Pt/carbon을 혼합 비율을 달리하면서 촉매 분말법으로 제작하였다. PTFE를 60w/o 담지한 PTFE(60 w/o)/carbon 분말과 Pt(10 w/o)/carbon분말을 7 : 3의 비율로 혼합하여 제조된 전극이 가장 우수한 성능을 보였다. 이들 조성을 변화시키면서 전극의 다공성과 전극성능을 비교 검토하여 본 결과 전극성능은 기체 확산로로 이용되는 macro pore와 전해질의 침투로 이용되는 micro pore 모두가 많이 형성됨에 따라 향상되었음을 알 수 있었다. 이때 전극에 담지된 백금 촉매의 양은 0.2mg/$\textrm{cm}^2$이었으며 PTFE함량은 42w/o이었다. 작동온도 15$0^{\circ}C$, 단자전압 0.7 V에서 전류밀도는 220 ㎃/$\textrm{cm}^2$이었다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
• /
• 한국재료학회 2010년도 춘계학술발표대회
• /
• pp.29.2-29.2
• /
• 2010

최근 박막형 LED 및 박막형 태양전지등의 기존 마이크로 소자들의 효율향상을 위한 개선으로 나노구조를 이용한 나노소자 제작이 관심을 받고 있다. 이는 가능성으로만 여겨져왔던 나노기술이 기존 박막형 소자에서 포화된 효율상향 접근방식의 한계에 따른 것으로 생각되며, 나아가 나노기술로 제작된 나노소자가 우리 생활을 채우게 될 날이 얼마남지 않은 것을 의미한다. 특히, 디스플레이 소자에서의 나노기술은 더욱 더 중요시 되고 있다. 그로 인해 투명성과 우수한 광전기적 특성을 지닌 산화물 반도체와 그 나노구조 대한 관심이 날로 높아지고 있으며, 그 가운데 산화아연계(ZnO, MgZnO등) 나노구조를 이용한 나노소자 제작이 많이 연구되고 있다. 산화아연은 c축으로 우선 배향성을 가지는 우르짜이트 구조로써, 나노선 성장이 다른 산화물에 비해 용이하고 그 물리적, 화학적 특성이 안정 우수하다. 이러한 산화아연 나노선 제작법 가운데, 유기금속화학기상증착법은 다른 성장법에 비해 결정학적 광학적 특성이 우수하고 성장속도가 빨라 고품질 나노선 성장에 용이한 장비로 각광받고 있다. 하지만 bottom-up 공정을 기반으로 한 나노소자제작에서 몇 가지 문제점을 가지고 있다. 1) 수직형 대면적 성장, 2) 나노선 밀도 조절의 어려움, 3) 기판과의 계면층에 자발적으로 생성되는 계면층의 제거, 4) 고온성장시 precursor의 증발 문제 등이 그것이다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 산화아연 나노구조 성장 시, 마그네슘(Mg)을 도입하여, 각 원소의 조성 차이에 따라 기판 표면에 30nm 두께 미만의 상분리층(단결정+비정질층)을 자발적으로 형성시켰다. 성장이 진행됨에 따라, 아연이 rich한 단결정 층에서는 나노선이 선택적으로 성장하게 하였고, 마그네슘이 rich한 비정질 층에서는 성장이 이루어지지 않게 하였다. 따라서 산화아연이 증발되는 온도영역에서 10nm 이하 직경을 가지는 나노선을 자발적으로 계면층 없이 수직 성장하였다. 또한, 표면의 단결정, 비정질의 사이즈를 Mg 유량으로 적절히 조절한 결과, 산화아연계 나노월 구조성장이 가능하였다.