• 한국진공학회지
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• 제14권4호
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• pp.258-262
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• 2005

본 연구는 실리콘 질화막 박막을 덮개층으로 사용하여 탄소나노튜브를 성장하고, 성장된 나노튜브의 전자방출특성을 조사하였다. 탄소 나노튜브는 triode PE-CVD 장치에 의해 성장되었으며, 탄소나노튜브의 밀도는 실리콘 질화막의 두께에 따라 크게 변하였다. 탄소 나노튜브의 밀도가 $10^{4}$/$cm^{2}$에서 전자방출 특성이 가장 우수하였으며, 이때 전자방출특성은 문턱전계 1.2 V/$\mu$m, 전류밀도는 3.6 V/$\mu$n의 전기장에서 0.17 mA/$cm^{2}$으로 측정 되었다. 또한, 진공 챔버에서 질소($N_{2}$) 분위기 하에서 전자방출 안정성을 조사하였으며, 탄소나노튜브의 밀도가 감소함에 따라 전자방출 안정성이 향상되었고, 탄소나노튜브의 밀도가 $10^{4}$/$cm^{2}$ 인 경우 $1\times10^{-4}$ A/$cm^{2}$ 이상의 전류가 흐르는 특성을 보였으며, 이 경우 $1\times$$10^{-5}$ Torr의 압력하에서 방출 전류의 안정도는 최소인 $2\%$를 유지하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2000년도 제18회 학술발표회 논문개요집
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• pp.95-95
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• 2000

탄소나노튜브는 그 고유한 전자적, 기계적 특성 때문에 미래의 여러 전자부품 소재로서의 무한한 가능성을 지니고 잇는 것으로 알려져 있으며, 최근에는 디스플레이의 전자방출소자로서 관심이 집중되고 있다. 특히, 큰 aspect ratio를 갖는 나노튜브의 특성 때문에 높은 전계향상효과를 얻을 수 있으므로, 전계방출디스플레이의 음극소재로서 유망하다. 하지만 탄소나노튜브가 전계방출디스플레이의 음극소재로서 적용되기 위해서는 수직배향, 전자방출의 ebs일성 및 장시간 안정성, 그리고 낮은 온도에서의 성장 등의 문제점들이 해결되어야만 한다. 탄소나노튜브의 여러 제조방법들 중에서 위에서 제시된 문제점들을 해결할 수 있는 것으로써 CVD 법이 제일 유망하며, 이는 CVD 공정이 여러 제조 방법들 중에서 가장 낮은 온도조건에서 나노튜브의 합성이 가능하고, 저가격, 특히 응용 디바이스에 기존의 공정과 호환하여 사용될 수 있는 장점이 있기 때문이다. 본 연구에서는 열 CVD 공정에 의해서 탄소나노튜브를 제조한후, 그 물성 및 전계 방출 특성을 평가하였다. 특히 CVD 공정을 이용한 탄소나노튜브의 제조시 필수적으로 요구되는 촉매의 형태 및 물성을 바꾸어 줌으로써, 성장하는 나노튜브의 수직 배향성, 밀도 등의 물성을 변화시켰으며, 촉매가 나노튜브의 성장에 미치는 영향을 고찰하였다. 이러한 다양한 물성 및 형태를 갖는 나노튜브를 제조한 후, 형광체를 이용한 발광형상을 통해 전계방출 현상을 관찰함으로써, 전계방출소재로서의 우수한 특성을 나타낼 수 있는 탄소나노튜브의 제조조건을 확립하고자 하였다. 또한 고밀도의 탄소나노튜브에서 나타날 수 있는 방출면적의 감소 및 불균일성을 해결하고자 탄소나노튜브를 기판에 선택적으로 성장시킴으로써 해결하고자 하였다. 또한 위에서 언급된 열 CVD 공정을 이용한 탄소나노튜브의 제조 및 평가 이외에 보다 더 낮은 온도에서의 탄소나노튜브 합성을 위하여 본 연구에서는 열 CVD 공정에 플라즈마를 첨가하여 저온합성을 유도하였다. 일반적인 열CVD 공정은 80$0^{\circ}C$에서 진행되었으나 플라즈마를 도입한 공정에서는 그 제조온도를 $600^{\circ}C$정도로 낮출 수 있었으며, 이에 따른 물성 및 전계 방출 특성을 위와 비교, 평가하였다.

• 한국진공학회지
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• 제17권4호
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• pp.365-373
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• 2008

최적화된 량의 황화수소 첨가 가스를 이용하여 실리콘 기판위에 증착된 Fe/Al 박막위에 촉매 화학 기상 증착법을 사용하여 직경이 얇은 다중층 탄소나노튜브가 수직 정렬되어 합성되었다. 주사전자현미경 관측 이미지에서 합성된 탄소나노튜브는 상대적으로 일정한 길이를 가지고 기판에 수직으로 정렬되었다. 투과전자현미경 관측에서 합성된 탄소나노튜브는 10nm 이내의 작은 외경을 가졌고 촉매가 거의 없었다. 평균 튜브의 벽 수는 약 다섯 개이다. 수직 정렬된 직경이 얇은 다중층 탄소나노튜브의 성장 메카니즘이 제시되었다. 수직 정렬된 직경이 얇은 다중층 탄소나노튜브는 $0.1\;{\mu}A/cm^2$의 전류밀도에서 약 $1.1\;V/{\mu}m$ 낮은 턴-온 전계를 나타내었고 $2.7\;V/{\mu}m$의 전계에서 약 $2.5\;mA/cm^2$의 전류밀도를 얻었다. 게다가, 수직 정렬된 직경이 얇은 다중층 탄소나노튜브는 약 $1\;mA/cm^2$의 전류밀도에서 20시간동안 전류밀도 저하 없이 좋은 전계 방출 안정성을 보여주었다.

• 한국진공학회지
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• 제17권2호
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• pp.90-95
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• 2008

본 연구에서는 열 및 불산을 이용한 후처리 공정이 레지스트층을 이용하여 제작된 탄소나노튜브의 전자 방출 특성에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. 전자 방출 전류는 초기에 $8V/{\mu}m$의 전계에서 $4.2{\mu}A/cm^2$의 전류에서 열 및 불산 처리 시 각각 $7.5mA/cm^2$ 및 $79mA/cm^2$로 향상되었다. 하지만 열 및 불산 처리를 동시에 실시한 경우 전류 밀도는 $426mA/cm^2$ 및 $656mA/cm^2$로 향상된 전자 방출 특성을 얻을 수 있었다. 전자 방출 특성은 처리 순서에 따라 증가하는 양이 다르게 나타났으며, 가장 우수한 전자 방출 특성은 열 처리를 먼저 시행 후, 불산 처리를 하는 공정에서 나타났다. 이는 열 처리에 의한 탄소나노튜브의 결정성의 증가와 이후 불산 처리에 의한 불소 결합의 증가에 기인함을 알 수 있었다. 강한 불소 결합은 탄소나노튜브 에미터의 전자 방출 특성의 향상에 크게 기여를 하였다.