• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.109-109
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• 2013

고주파 가속기의 전자선원의 설계 및 제작검증을 위한 hot-firing station을 설계하였다. 본 장치는 전자총의 빔 사이즈, 빔 전류 등을 측정할 수 있는 기기로 전원장치부, 고진공 챔버, 측정장치부 등 크게 세 부분으로 이루어져 있다. 특히 전원장치는 이중에너지 모드를 구현할 수 있도록 에너지의 크기가 다른 두개의 전자총 펄스를 생산해 낼 수 있도록 설계되었다. 고진공 챔버는 고전압 절연체를 이용하여 제작되었으며, 스크롤(건식) 펌프 와 터보 분자펌프를 이용하여 $10^{-7}$ torr 저/고진공 배기를 수행한 뒤, 이온 펌프를 이용하여 $10^{-8}$ torr까지 초고진공 배기를 수행할 수 있도록 설계하였다. 전자총으로 부터 나오는 전자들의 특성을 분석하기 위하여 패러데이 컵과 YAG 스크린을 설치하였다. 패러데이 컵은 전자빔의 인출 파형및 빔 전류를 측정하고, YAG 스크린은 CCD 카메라와 컴퓨터를 이용하여 전자빔의 균일도를 측정하여 정보를 얻도록 한다. 진공 쳄버의 최대 진공배기는 $10^{-9}$ torr이다.

• 비파괴검사학회지
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• 제13권3호
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• pp.31-38
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• 1993

포항가속기 저장링 진공챔버는 진공도가 $10^{-10}Torr$로 유지될 수 있도록 설계되었고, 초고진공에 적합하도록 TIG용접을 하여 헬륨에 대한 누설률이 $1{\times}10^{-10}Torr{\cdot}{\ell}/sec$ 이하의 기밀성이 요구되고 있다. 저장링 진공챔버에 적용된 TIG용접방법과 결함에 대해 논하고 누설검사에 사용된 헬륨누설검사기의 원리 및 검사방법에 대해서 보고하고자 한다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 1993년도 특별강연 및 춘계학술발표 개요집
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• pp.50-52
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• 1993

• 한국진공학회지
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• 제10권1호
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• pp.9-15
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• 2001

질량분석기가 장착된 초고진공챔버를 사용하여 미소체적을 갖는 평판표시소자용 패널내부에 존재하는 잔류가스의 전체압력과 분압을 성공적으로 측정하였다. 패널내부의 전체압력은 $10^{-6}$Torr범위로 측정되었으며, 전체압력의 증가에 크게 기여하는 가스분압은 아르곤, 메탄 및 헬륨 분압들이었다. 패널의 진공패키징을 위한 배기공정시 가열온도는 고진공패키징에 있어서 매우 중요하며, 가열배기 온도가 높을수록 전체압력과 메탄분압은 감소하였다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제17권4호
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• pp.32-38
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• 1999

PAL(Pohang Accelerator Laboratory) designed and manufactured a 5m-long straight vacuum chamber to adopt U7 undulator that is the first insertion device. Top and bottom plates of the vacuum chamber were made of Al alloy A5083-H321, and welded together by the GTAW welding. The leak rate is less than 1×{TEX}$10^{-10}${/TEX} torr·ℓ/s with negligible welding deformation. The pressure has been maintained below {TEX}$10^{-10}${/TEX} torr after installation. This paper reports the welding process and the method applied to achieve ultimate vacuum performance and t satisfy integrity of welds.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.188-188
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• 2011

MgO는 암염구조의 이온결합성 화합물로 7.8 eV의 높은 띠 틈과 약 95%의 탁월한 투과도를 갖는다. 또한, ${\gamma}$ process에 의한 이차 전자 방출이 높고 이온 스퍼터링에 의한 표면 손상이 적어 면 방전 AC-PDP의 보호막으로 이용된다. 따라서 MgO 보호막에 관한 연구는 이차 전자 방출 계수를 높여 방전 전압을 감소시키고 높은 유전율과 투과도를 유지시키기 위한 목적으로 전개되어지고 있다. 본 연구는 이온 스퍼터링에 의한 MgO 보호막의 표면 특성의 변화를 알아보기 위해 이루어졌다. MgO 박막은 electron beam evaporation의 방법을 통해 챔버 내에 O 기체를 주입하고 P type Si 기판을 300$^{\circ}C$ 가열하여 40 nm 두께로 제작되었다. 박막 시료는 표면분석 전 초고진공챔버 내에서 표면에 산화된 불순물 제거를 위해 550$^{\circ}C$의 열처리가 되어졌다. 그리고 250 eV의 He 이온으로 박막 표면을 스퍼터링 하여 XPS, REELS, UPS를 이용하여 전자 및 광학적 특성을 연구하였다. XPS 분석을 통해 MgO 박막은 He 이온 스퍼터링에 의해 표면의 화학적 조성이 변하지 않는다는 것을 확인했다. MgO 박막에 이온 스퍼터링을 하면 표준 시료와 비교하여 Ep=1,500 eV일 때 7.54 eV에서 7.63 eV로 높아지는 경향이 있다. 일함수는 He 이온 스퍼터링 한 결과 3.85 eV로부터 4.09 eV로 약간 높아졌다. 또한, QUEELS simulation으로 얻은 가시광 투과도는 91~92%로 분석되었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.63-63
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• 2012

편광분석법(ellipsometry)은 대상 물질의 유전율 함수의 실수부와 허수부를 Kramers-Kronig 관계식의 도움 없이 그 물질상수를 정확히 측정할 수 있는 매우 우수한 기술이다. 이 기술의 큰 장점 중 하나는 빛의 편광상태의 변화를 이용한 비파괴적인 방법으로써 실시간 측정이 가능하며, 박막의 두께측정의 오차범위는 0.1 nm 이하로써 매우 정확하다는 것이다. 본 연구자는 이러한 우수한 측정 기술인 편광분석법을 고진공의 분자살박막증착장치(MBE) 와 결합하여 AlSb, AlP의 유전율 함수를 측정하였다. Al 계열을 포함하는 반도체 화합물은 Al의 산소친화력이 강해 대기 중에서 순수한 유전율 함수를 얻기가 불가능하다. 하지만 본 연구실에서 초고진공 상태의 MBE 챔버에서 시료를 성장시키는 동시에 실시간으로 편광분석기를 이용하여 측정하였고, 지금까지 발표된 결과들 중 가장 순수한 상태의 AlSb 유전율 함수를 얻어낼 수 있었다. 또한 순수한 AlP의 유전함수를 측정할 수 있었고, 이는 편광분석기를 이용한 최초의 실험결과로써 이차미분을 이용한 전이점 분석결과 이론적인 전자밴드구조에서 E1, E1+${\Delta}1$, E2에 해당하는 밴드갭들을 확인할 수 있었다. 또한 표면의 원자배열 구조와 실시간으로 일어나는 그들의 역학적인 현상들에 관한 정보를 얻을 수 있는 surface photoabsorption (SPA)를 metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD)에 장착하여 실시간 모니터링이 가능하도록 하였다. SPA를 이용하여 GaAs/AlGaAs 양자우물구조의 성장을 원자층 수준으로 실시간 모니터링을 할 수 있었다. 그리고 SPA를 이용하여 MOCVD 안에서 InP에 As가 흡착 및 탈착되는 현상을 분석하여, As의 흡착이 두 단계에 의해 이루어짐을 분석하였다. 그리고 편광분석법의 빠르고 정확한 측정 기술을 규칙적인 구조체에서 전자기파의 회절을 구할 수 있는 Rigorous Coupled-Wave Analysis (RCWA) 계산방법과 결합하여 나노구조의 기하학적인 모양을 정확하고 빠르게 구할 수 있었다. 본 연구를 위해 규칙적인 3차원 Si 구조체 제작하여 편광분석기로 측정하고 $SiO_2$와 표면 거칠기를 고려하여 RCWA로 분석한 결과, 규칙적인 Si 구조와 산화막 층까지 정확하게 분석할 수 있음을 확인하였다. 또한 규칙적인 나노구조분석 연구를 넘어 불규칙적인 나노구조에 대한 분석 가능성을 보이기 위해 InAs 양자점을 증착하여 분석하였고, 이를 통해 편광분석법과 RCWA를 이용하여 불규칙적인 나노구조의 모양과 크기, 분포의 분석이 가능함을 보였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.194-195
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• 2013

초음속 공기 플라즈마 환경을 모사할 수 있는 0.4 MW급 Enhanced Huels형 초음속 공기 플라즈마 발생 장비가 2012년에 전북대학교에 설치 완료되었다. 초음속 공기 플라즈마 시험장비는 대기권으로 reentry 할 수 있는 비행체의 열차폐체 시험평가를 주목적으로 개발되었으며, 핵융합장치용 고온 내열체 소재개발에도 활용될 예정이다. 분절형 아크 플라즈마 토치는 전극부식에 의한 오염도를 적으면서 고출력의 안정적인 플라즈마를 발생시키며, 일반적인 직류 토치로는 얻을 수 없는 초고엔탈피 플라즈마 열유동을 얻을 수 있는 특징이 있다. 구축된 장비는 최대 직류 출력 1,200 kW의 DC 전원공급장치, 0.4 MW급의 분절형 아크 플라즈마 토치, ${\phi}1.5m{\times}2m$ 크기의 진공쳄버, 1 MW의 냉각 능력을 갖춘 디퓨저와 열교환기, 진공 용량 $100m^3$/min의 진공펌프 9대, 88 g/s의 공기유량에서 NOx를 50,000 ppm에서 100 ppm으로 저감할 수 있는 후처리 시스템, 4 bar 15 g/s의 공기를 공급할 수 있는 가스 공급장치, 30 bar 600 lpm의 저전도수와 4 bar 560 lpm의 일반수를 공급할 수 있는 냉각수 공급장치로 구성되어 있다. 초음속 공기 플라즈마의 발생 특성을 시험하기 위해 플라즈마 발생 조건으로 토치공급전력 350 kW와 410 kW, 토치 공기 공급 유량 16.3 g/s, 토치 내부압력 3.9~4.2 bar, 챔버압력 40 mbar으로 시험을 수행하였다. 발생된 플라즈마 상태를 진단하기 위해 속도는 쇄기 탐침기, 열유속은 Gardon 게이지, 엔탈피와 토치 효율은 토치의 공급전력과 냉각수에 의한 손실 전력으로 각각 측정하였다.

• 한국진공학회지
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• 제21권6호
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• pp.287-294
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• 2012

위성체가 작동하는 우주환경인 초고진공상태에서는 각 부품에서 발생 할 수 있는 기체방출로 인해 위성체가 오염되어 위성체의 성능이 저하될 수 있으며, 특히 광학렌즈를 오염시킴으로써 위성체 본연의 임무수행 실패라는 결과를 초래할 수도 있다. 최근 항공우주분야에서 활용 범위가 넓어지고 있는 PZT-5 계열 압전진동자의 위성부품 활용성 연구를 위하여 먼저 Collected Volatile Condensable Material 및 Total Mass Loss을 측정하여 규정된 0.1% 및 1.0% 이하의 값을 얻었고, 한국항공우주연구원에 설치된 베이크아웃(bake-out) 챔버를 이용하여 고온 및 고진공상태에서 500 $ng/cm^2/hr$ 이하의 낮은 Thermoelectric Quartz Crystal Microbalance 값을 얻어 위성체 부품으로의 적합성을 재확인하였다. 압전진동자에 대한 고진공 환경 전후의 압전 특성을 비교 분석한 결과 진공환경에 의한 전기-기계적 특성은 1% 미만으로 큰 변화가 없음을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.136-136
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• 2011

AlSb는 광전자 소자응용에 매우 유용한 재료이며 이를 이용한 반도체소자 설계 및 밴드갭 엔지니어링을 위해서는 화합물 반도체의 전자밴드구조를 포함한 광학적 특성이 반드시 요구된다. 본 연구는 이러한 요구의 해결방안으로서 AlSb 화합물의 유전함수 온도의존성을 0.7~5.0 eV의 에너지 영역에서 타원편광분석법을 이용하여 분석하였다. AlSb는 산소와 급격히 반응하기 때문에, 대기 중에서 물질 고유의 광특성이 유지되기 어려울 뿐만 아니라, 박막 위에 생성되는 산화막 때문에 순수한 AlSb의 유전함수 측정이 불가능하다. 따라서 박막의 산화 효과를 최소화하기 위하여 초고진공 상태의 molecular beam epitaxy 챔버 안에서 800 K의 온도로 성장한 1.5 ${\mu}m$ 두께의 AlSb 박막을 상온 300 K 까지 온도를 단계적으로 변화시켜가며 타원편광분석기를 이용하여 실시간으로 측정하였다. 각 온도에서 측정된 AlSb의 유전함수를 2차 미분하여 전이점(critical point)을 분석한 결과 $E_0$, $E_0+{\Delta}_0$, $E_1$, $E_1+{\Delta}_1$, $E_0'$, $E_0'+{\Delta}_0'$, $E_2$, $E_2+{\Delta}_2$에 해당하는 각 전이점들의 온도 의존성을 확인할 수 있었다. 실험에서 측정된 특정 온도를 포함하여 임의의 온도에서의 AlSb의 유전함수를 유도하기 위하여 변수화모델을 사용하였고 이를 통하여 각 변수들의 온도 의존 궤적을 분석하였다. 2차 미분법을 이용한 전이점들의 온도의존성 분석결과를 기준으로 변수화 모델링을 진행하였으며 그 결과 각 온도에서 실제 유전함수와 근소한 차이를 갖는 AlSb의 유전함수 모델을 만들 수 있었다. 따라서 본 연구결과는 반도체 물성에 대한 학술적 측면뿐 아니라 고온에서의 소자공정 실시간 모니터링 및 반도체 소자 설계 등의 산업적 측면에서 매우 유용하게 사용될 것으로 기대된다.