• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.264.2-264.2
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• 2014

비휘발성 메모리는 전원이 공급되지 않아도 저장된 정보를 계속 유지하는 메모리로써 현재 다양한 차세대 전자소자의 집적화 구현을 위해 저전압 동작 및 저장능력의 향상 등에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이때 삽입되는 전하저장층의 경우 기존 널리 이용되는 질화막(SiNx) 외에 최근에는 산화 알루미늄(Al2O3) 등의 고유전상수 물질 뿐만 아니라, 밴드갭 조절을 통해 전하저장능력을 향상시키는 산화막(SiOx)에 대한 연구도 진행 중이다. 이번 연구에서는 전하저장능력을 향상시키기 위해 전하저장층으로 산화막을 이용할 뿐만 아니라, 기존의 평편한 구조가 아닌 표면 조절을 통해 전하저장능력을 보다 향상시키고자 한다. 또한 이번 연구에서는 비휘발성 메모리 소자의 응용을 위해 우선적으로 금속-절연체-반도체 형태의 MOOxOyS 구조를 이용하였다. 이 때 실리콘 표면적을 변화시키기 위해 이용된 실리콘 웨이퍼는 1) 평편한 실리콘, 2) 수산화암모늄, 이소프로필 알코올 및 탈이온수를 혼합한 용액에 식각시킨 삼각형 구조, 3) 불산, 질산 및 아세트산을 혼합한 용액에 식각시킨 라운드 구조이다. 정전용량-전압 측정을 통해 얻어진 메모리 윈도우는 1) 평편한 실리콘의 경우 약 5.1 V, 2) 삼각형 구조의 경우 약 5.3 V, 3) 라운드 구조의 경우 약 5.9 V를 얻었다. 이 때, 라운드 구조의 경우 가장 넓은 표면적으로 인해 상대적으로 전하트랩이 가장 많이 되어 메모리 윈도우가 가장 커지는 특성을 볼 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2011.05a
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• pp.71-72
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• 2011

최근 스마트 휴대폰으로 대표되는 이동통신기기 산업의 빠른 성장으로 인하여 이들 기기를 보호하기 위한 표면 처리기술이 함께 발전하고 있다. 그중 대표적인 것이 나노기술을 융합한 보호막 도장 기술이다. 본 연구에서는 마그네슘 기판과 플라스틱 케이스 소재 위에 유무기 하이브리드 도장막을 형성시키고, 도장막의 실리카 조성에 따른 물리화학적 변화 거동을 관찰하였다. 특히, 실리카 나노입자가 첨가된 실리카 졸 용액과 UV 경화수지를 다른 비율로 혼합한 나노형 하이브리드 코팅용액을 사용하였으며, 딥 코팅과 스프레이 코팅법을 개별적으로 이용하여 형성한 유무기 하이브리드 코팅층의 경도와 내지문 특성을 중점적으로 조사하였다. 이러한 연구를 통하여 유무기 하이브리드 코팅층 형성에서 실리카 졸의 역할과 최적 물성확보를 위한 근거를 마련하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.257-257
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• 2013

4세대 방사광가속기를 2014년 말 건설 완공 목표로 언듈레이터 시제품 제작하여 테스트 진행과정에 있다. 좁은 틈의 언듈레이터를 지나가는 펄스전자의 진행이 잘되려면 낮은 임피던스가 요구되는데, 전자의 진행을 방해하는 주요 요인으로 진공 표면 거칠기와 산화층 두께에 영향을 많이 받는다. 이러한 영향을 줄이기 위하여 연질의 알루미늄 6063-T6를 재료로 압출공정에 혼합가스를 주입하여 표면 산화를 최소화하였다. 본 실험은 6 m 압출형 진공용기에 압출공정만 거친 것과 유체연마 메디아 종류별, 크기별, 처리시간에 따른 표면개선 효과와 산화층 변화를 알아보았다. 그리고 최종 유체연마 메디아제거 과정에 경면 연마된 표면에 2차 스크레치가 발생하는 원인을 진단하고 이를 방지하기 위한 알코올 주입형 정압시스템을 개발한 것을소개한다.

• Journal of Sensor Science and Technology
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• v.8 no.5
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• pp.414-420
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• 1999

The oxide sacrificial layer technology is one of the key technologies in surface micromachining. However, the commonly used aqueous HF solutions, including the $NH_4F$ buffered HF solutions (BHF), are known to attack the Al metal layers during the oxide sacrificial etch. A mixed $NH_4F$/HF/glycerine aqueous solution of 4:1:2 ratio is known to have the best etch selectivity between oxide and AI, but even this sacrificial etchant has a significant etch rate for AI. This paper reports an extensive experimental study on various concentration ratios for HF, $NH_4F$ and glycerine, and develops the optimal mixture ratio for sacrificial etching. At the $NH_4F$/HF/glycerine ratio of 2:1:4, the etch selectivity between PSG and Al improves by approximately 6 times over the previously known best selectivity, to a value of 7,700. At this condition, the measured etch rate of PSG film is approximately $2.1\;{\mu}m/min$, which is sufficiently fast. The developed sacrificial etchant allows the addition of a Al metal layer in surface micromachining, without the worry of Al layer erosion during sacrificial etch.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.38 no.6
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• pp.629-636
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• 2014

For surface modification, bulk metallic glass coatings were fabricated using metallic glass powder and a mixture of a self-fluxing alloy or/and hard metal alloys with a heat-resisting property using a high velocity oxy-fuel coating thermal spraying process. Microstructural analyses and mechanical tests were carried out using X-ray diffraction, a scanning electron microscope, an atomic force microscope, a three-dimensional optical profiler, and nanoindenation. As a result, the monolithic metallic glass coating was found to consist of solid particle and lamellae regions that included many pores. Second phase-reinforced composite coatings with a self-fluxing alloy or/and hard metal alloy additives were employed with in-situ $Cr_2Ni_3$ precipitate or/and ex-situ WC particles in an amorphous matrix. The mechanical behaviors of the solid particles and lamella regions showed large hardness and elastic modulus differences. The mechanical properties of the particle regions in the metallic glass composite coatings were superior to those of the lamellae regions in the monolithic metallic glass coatings, but indicated similar trends in matrix region of all the coating layers.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.93.2-93.2
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• 2018

최근 기후 변화 문제로 $CO_2$배출량 억제 정책에 따라 열전재료가 다양한 분야에 크게 주목 받고 있다. 열전 모듈은 전류를 흘려 온도차를 발생시키는 펠티어 효과와 온도차를 전력으로 변환하는 제백 효과를 이용한다. 열전발전용에 적용되는 상용 열전모듈의 경우, 열전소자의 접합부의 수는 수십 개 이상이다. 따라서 단 한 개의 접합 불량 열전소자가 모듈 전체의 열전성능에 큰 영향을 미친다. 현재 상용화 된 Bi-Te계 열전 모듈은 Bi-Te의 Te와 Sn계 솔더의 주성분인 Sn이 $250^{\circ}C$ 부근에서 취성의 Sn-Te계 금속 화합물을 형성한다고 알려져 있다. 이 때 생성된 Sn-Te 화합물은 열전모듈의 접합강도를 약화시키고 이로 인해 열전모듈의 접합 신뢰성을 크게 저하 시킬 수 있다. 이를 해결하기 위해 솔더와 소자 사이에 확산방지층이 적용되고 있으며, 이 중에서 니켈합금이 가장 널리 적용되고 있다. 니켈층을 형성시키는 방법 중에서, 무전해 도금법은 간단하게 열전소자 표면 위에 도금 층을 균일한 두께로 만들어 낼 수 있다. 하지만, 니켈 도금층과 Bi-Te 소자 간에 화학적 결함이 존재하지 않기 때문에, 무전해 니켈 도금층의 밀착성이 떨어진다. 이 때. 소자 표면에 거칠기 효과(anchor effect)를 부여하기 위해 물리적 샌딩법을 사용하는데 이 방법의 경우 소자에 크랙 같은 손상을 미쳐 열전모듈의 신뢰성 저하를 가져온다. 그러므로 거칠기 효과를 부여하면서 소자에 손상을 최소화하는 습식 식각법을 개발하여 Bi-Te계 열전소자의 표면 조도를 조절하고 무전해 Ni-P 도금을 실시하였다. 그리고 열처리 유무에 따른 열전모듈의 접합강도를 측정하였으며, 제작한 열전 모듈의 접합부 및 파단부의 계면 분석하여 무전해 Ni-P도금을 위한 습식식각법(wet etching법)에 대하여 검토하였다. N-type은 질산과 구연산의 혼합수용액에, P-type은 왕수에 습식 식각처리를 해서 적당히 표면 조도를 조절한 후에 EPMA로 분석을 해본 결과 니켈 도금층과 Bi-Te 소자 간에 anchor effect가 부여 된 것을 확인했다. 습식 식각에 의해서 제조된 열전모듈의 접합강도는 종래의 알루미나 샌딩법으로 제조한 열전모듈 보다 높은 접합강도를 나타내었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.455-455
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• 2011

탄소나노튜브(CNT)는 우수한 전기적, 화학적, 기계적 특성으로 인해 전자기술 분야에 있어서 많은 응용이 가능한 나노소재로 각광을 받고 있으며, 실질적으로 CNT를 이용하여 트렌지스터, 전계방출원, 이차 전지 등으로의 응용연구가 진행되고 있다. 일반적으로 CNT 합성을 위해 전이금속의 촉매가 필요하며 또한 촉매가 나노입자로 형성이 되어야 CNT 합성이 가능하다. 기존에는 CNT 합성기판으로 실리콘 웨이퍼 위에 완충층(buffer layer)과 촉매층을 증착하여 사용하였다. 완충층은 촉매가 기판의 내부로 확산하는 것을 막아주며, 촉매의 나노입자 형성을 원활히 함으로 고효율 합성과 구조제어를 가능하게 한다. 그러나 사용되는 완충층은 알루미나 또는 실리콘 산화막과 같은 절연막이기 때문에 CNT 고유의 우수한 전기전도도를 그대로 이용할 수 없다는 문제가 있다. 그러므로 보다 폭넓은 응용을 위해서는, 완충층의 사용없이 전기전도도가 좋은 금속기판에서 CNT를 직접 합성시키는 것이 중요하며, 이때 적절한 크기의 촉매 나노입자를 형성시키기 위한 각종 표면처리법 등이 현재까지 연구되어 왔다. 본 연구에서는 Inconel 600 합금을 합성기판으로 하여 CNT의 고효율 합성에 대하여 연구하였다. 촉매의 나노입자 형성을 위하여 고온 산화처리 및 플라즈마 이온조사처리 등을 실시하였으며, CNT의 고효율 합성에 미치는 영향을 조사하였다. 결과로서, 두 종류의 전처리를 혼합하여 처리한 Inconel 600 기판에서 높은 밀도의 미세한 나노입자가 형성되었고, CNT의 고효율 합성까지 얻을 수 있었다. 이는 Inconel 600 고유의 표면산화특성 및 플라즈마 이온조사에 따른 표면구조 변화가 그 원인으로 사료된다. 발표에서는 고효율 합성결과 및 합성기전에 대하여 보다 자세히 토의하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.212-212
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• 2012

수소화된 실리콘 질화막은 결정질 태양전지 산업에서 반사방지막 과 패시베이션 층으로 널리 사용되고 있다. 또한, 수소화된 질화막은 금속 소성공정과 같은 높은 공정온도를 거친 후에도 결정질 실리콘 태양전지의 표면층으로서 충족되는 특성들이 변하지 않고 유지되어야 한다. 본 연구에서는 PECVD 장치를 이용한 수소화된 실리콘 질화막의 특성 변화에 대한 경향성을 알아보기 위하여 증착조건의 변수(온도, 증착거리, 무선주파수 전력, 가스비율 등.)들을 다양하게 가변하여 증착조건의 최적화를 찾았다. 이후 수소화된 실리콘 질화막의 전구체가 되는 사일렌(SiH4)과 암모니아(NH3) 가스비를 변화시켜가며 결정질 실리콘 태양전지에 사용되기 위한 박막의 광학 전기 화학적 그리고 표면 패시베이션 특성들을 분석하였다. 가스 비율에 따른 수소화된 실리콘 질화막의 굴절률 범위는 1.90-2.20까지 나타내었다. 결정질 실리콘 태양전지에 사용하기 위한 가장 적합한 특성은 3.6(NH3/SiH4)의 가스비율을 나타내었다. 이를 통하여 PECVD 내에서 구현 할 수 있는 가스의 혼합(SiH4+NH3+N2, SiH4+NH3, SiH4+N2)을 달리하여 박막의 광학적 및 패시베이션 특성을 분석하였다. 이후 $156{\times}156mm$ 대면적 결정질 실리콘 태양전지를 제작하여 SiH4+NH3+N2 의 가스 혼합에서 17.2%의 변환 효율을 나타내었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2016.11a
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• pp.185-185
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• 2016

아크릴계 수지(resin)에 인조 흑연과 탄소나노튜브(carbon nanotube)를 1:1 비율로 혼합한 충전제(filler)와 용제(solvent) 및 기타 첨가제(additives)를 혼합하여 방열도료를 제조하여 수직방향 열전도도를 상온에서 평가하였다. 충전제의 함량을 1, 2, 5 중량 %로 변화시키며 원료들을 준비하여 교반기로 혼합한 뒤 3단 롤 밀(three roll mill)로 분산공정을 진행하여 3 종류의 도료를 제조하였다. 제조한 도료를 가로 11 mm, 세로 11 mm, 두께 0.4 mm의 Al 5052 알루미늄 기판에 스프레이 코팅 방식으로 도포한 후 $150^{\circ}C$에서 30분 동안 열경화 건조 과정을 거쳐 샘플을 제작하였다. 측정 시료의 형상은 대략적으로 Fig. 1과 같다. 열전도도는 식 $k={\alpha}{\cdot}C_p{\cdot}{\rho}$를 사용해서 계산된다. 여기서 k는 열전도도($W/m{\cdot}K$), ${\alpha}$는 열확산계수($mm^2/s$), $C_p$는 비열($J/kg{\cdot}K$), ${\rho}$는 밀도($g/cm^3$)를 나타낸다. 열확산계수는 독일 NETZSCH 사의 Laser Flash Analysis 장비(모델명 LFA 457)를 사용하여 측정하였는데, 기판 뒤쪽에서 레이저를 조사하고 도료층 전면에서 적외선 온도센서를 통해 시간에 따른 온도 상승곡선을 구한 후, 두 물체의 계면에서의 접촉 열저항(contact thermal resistance)을 감안하여 장비에 내장되어 있는 소프트웨어로 열확산계수가 계산된다. 비열은 같은 회사의 DSC(Differential Scanning Calorimetry) 200 F3 장비를 사용해 측정했으며, 밀도는 부피와 질량을 측정한 값을 이용하여 계산하였다. 도료를 도포하지 않은 bare Al plate에 대해서는 쉽게 열확산계수, 비열, 밀도를 측정하여 열전도도를 구할 수 있다. 도료가 코팅된 샘플에 대해서는 도료층을 일부 떼어내 비열을 측정하고, 밀도를 구한 후, 도료층의 열전도도가 2-layer 법으로 장비 내장 소프트웨어로 계산된다, 이때 Al 기판의 열확산계수, 비열, 밀도는 미리 측정한 bare Al plate의 값을 적용하였다. 실험 결과를 Table 1에 정리하였다. 흑연과 탄소나노튜브를 혼합한 충전제를 함유한 아크릴 복합체 박막에서 측정된 열전도도는 보통 고분자 재료의 열전도도 값의 상한 영역에 육박하는 값이며, 충전제 함량이 증가할수록 열전도도가 증가하는 경향을 보이고 있다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.8 no.8
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• pp.757-765
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• 1998

This study was performed to investigate the influence of fuel/oxygen ratio (F/O= 3.2, 3.0, 2.8) on the oxidation behavior of two kinds of (20wt%NiCr claded $\textrm{Cr}_{3}\textrm{C}_{2}$, and 7wt%NiCr mixed $\textrm{Cr}_{3}\textrm{C}_{2}$) composite powder with different manufacturing method. The results show that the oxidation behavior between the 20wt% NiCr claded $\textrm{Cr}_{3}\textrm{C}_{2}$ and 7wt% NiCr mixed $\textrm{Cr}_{3}\textrm{C}_{2}$ coating was widely different. The surface morphology of the coating composed of 7wt% NiCr mixed $\textrm{Cr}_{3}\textrm{C}_{2}$ was changed to porous with F/O ratio by the aggressive evolution of gas phases($\textrm{CO}_2$, CO and $\textrm{CrO}_3$) and the oxide cluster composed of Ni and Cr were grown after oxidation at $1000^{\circ}C$ for 50 hours. But the surface morphology of the coating composed of 20wt% NiCr claded $\textrm{Cr}_{3}\textrm{C}_{2}$ was not changed to porous after oxidation at $1000^{\circ}C$ for 50 hours. Therefore, the reason for high oxidation rate is due to activation of $\textrm{Cr}_{3}\textrm{C}_{2}$ to oxidation by entrapped oxygen gases within coating layer, and to closely relate with the decomposition of $\textrm{Cr}_{3}\textrm{C}_{2}$ to $\textrm{Cr}_{7}\textrm{C}_{3}$ phase. Accordingly, On the evidence of these results, the study about the oxidation behavoir of the HVOF sprayed $\textrm{Cr}_{3}\textrm{C}_{2}$ coating depending on hydrogen flow rate must be done.