• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.21 no.2
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• pp.113-119
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• 2012

Carbon nanotubes have emerged as a promising material for multifaceted applications, such as composited nanofiber, field effect transistors, field emitters, gas sensors due to their extraordinary electrical and physical properties. In particular, synthesis of vertically aligned carbon nanotubes with a high aspect ratio has recently attracted attention for many applications. However, mass production of high-quality single-walled carbon nanotubes is still remain elusive. In this study, an effect of chemical vapor deposition conditions, including catalyst thickness, feedstock flow rate, and growth temperature, on synthesis of carbon nanotube was systematically investigated.

• Journal of Adhesion and Interface
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• v.25 no.1
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• pp.169-274
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• 2024

Recent attention has been drawn to materials that undergo reversible expansion and contraction in response to external stimuli, leading to morphological changes. These materials hold potential applications in various fields including soft robotics, sensors, and artificial muscles. In this study, a novel material capable of responding to high temperatures for protection or encapsulation is proposed. To achieve this, liquid crystal elastomer (LCE) with nematic-isotropic transition properties and polyimide (PI) with high mechanical strength and thermal stability were utilized. To utilize a solution process, a dope solution was synthesized and introduced into micro-printing techniques to develop a two-dimensional pattern of LCE/PI bilayer structures with sub-millimeter widths. The honeycomb-patterned LCE/PI bilayer mesh combined the mechanical strength of PI with the high-temperature contraction behavior of LCE, and selective printing of LCE facilitated deformation in desired directions at high temperatures. Consequently, the functionality of selectively and reversibly encapsulating specific high-temperature materials was achieved. This study suggests potential applications in various actuator fields where functionalities can be implemented across different temperature ranges without the need for electrical energy input, contingent upon molecular changes in LCE.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.33 no.6
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• pp.255-260
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• 2023

As demanding the detection of explosive molecules, it is required to develop rapidly and precisely responsive sensors with ultra-high sensitivity. Since two-dimensional semiconductors have an atomically thin body nature where mobile carriers accumulate, the abrupt modulation carrier in the thin body channel can be expected. To investigate the effectiveness of WSe₂ semiconductor materials as a detection material for TNT (Trinitrotoluene) explosives, WSe₂ was synthesized using thermal chemical vapor deposition, and afterward, WSe₂ FETs (Field Effect Transistors) were fabricated using standard photo-lithograph processes. Raman Spectrum and FT-IR (Fourier-transform infrared) spectroscopy reveal that the adsorption of TNT molecules induces the structural transition of WSe₂ crystalline. The electrical properties before and after adsorption of TNT molecules on the WSe₂ surface were compared; as -50 V was applied as the back gate bias, 0.02 μA was recorded in the bare state, and the drain current increased to 0.41 μA with a dropping 0.6% (w/v) TNT while maintaining the p-type behavior. Afterward, the electrical characteristics were additionally evaluated by comparing the carrier mobility, hysteresis, and on/off ratio. Consequently, the present report provides the milestone for developing ultra-sensitive sensors with rapid response and high precision.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.41 no.1
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• pp.81-85
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• 2004

Nanoporous materials with nanometer-sized pores, are of great interest in the various applications such as selective adsorbents, heterogeneous catalysts and catalyst supports because of their high porosity, surface area, and size selective adsorption properties. This study is aimed to prepare nanoporous catalytic materials on the basis of two-dimersional clay by pillaring of $SiO_2$ sol particles. $SiO_2$ Pillared Montmorillonite (Si-PILM) was prepared by ion exchanging the interlayer $Ni^{2+}$ ions of clay with $SiO_2$ nano-sized particles of which the surface was modified with nicked polyhydroxy cations sach as $Ni_4(OH)_4^{4+}$. Nano-sized $SiO_2$ particles were formed by the controlled hydrolysis of tetraethyl orthosilicate (TEOS). Upon pillaring of $Ni^+$-modified $SiO_2$ nano particles between the clay layers, the basal spacing was expanded largely to $45{\AA}$ and the extremely large specific surface area ($S_{BET}$) of $760m^2/g$ was obtained.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.264-265
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• 2010

최근, nanorod나 nanowire와 같은 1차원의 나노구조가 나노디바이스로 각광을 받고 있다. [1] 특히 InN는 3족 질화물 반도체 중 가장 작은 밴드갭 에너지와 뛰어난 수송 특성을 가지고 있어 나노디바이스로의 응용에 적합한 물질이다. [2] 그러나 InN는 큰 평형증기압을 가지므로 쉽게 인듐과 질소로 분해되는 특성이 있어 나노구조로의 성장이 쉽지 않음이 알려져 있다. [3] 최근 연구결과에 따르면, InN 나노구조는 금속 catalyst를 사용한 방법이나, 기판 위 패턴을 이용하여 성장하는 방법, 염소를 사용한 방법이 널리 쓰이고 있다. [4,5,6] 그러나 이 방법들은 의도치 않은 불순물의 원인이 되거나 다른 추가적인 과정을 필요로 한다는 문제점도 일부 가지고 있다. 본 연구에서는 catalyst-free 유기 금속 화학 증착법 (MOCVD)를 이용하여 $Al_2O_3$ (0001)면 위에 InN nanostructure를 성장하였다. InN nanostructure 성장 시 트리메틸인듐(TMIn)과 암모니아($NH_3$) 를 전구체로 사용하였으며, 캐리어 가스로는 질소를 사용하였다. 또한 모든 샘플의 성장시간은 60분으로 고정하였으나, 성장 시 온도의 의존성을 보기 위해 $680-710^{\circ}C$ 의 온도범위에서 성장을 진행하였다. 그 결과 InN는 본 실험에서 적용된 성장온도범위 내에서 온도가 증가함에 따라 초기에는 columnar구조로 성장된 박막의 형태에서 wall이 배열된 형태로 변화하며 결국 $710^{\circ}C$ 의 온도에서 nanorod로 성장하게 된다. 성장된 InN의 나노구조는 X-선 회절 측정법, 주사 전자 현미경 그리고 투과 전자 현미경을 이용하여 각각의 구조적 특성을 분석하였다. X-선 회절 측정법과 주사 전자 현미경을 통한 분석결과에서는 이들 nanorods가 대부분 c 방향으로 수직하게 정렬되어 있음을 확인 할 수 있었다. 또한, $690^{\circ}C$ 에서 60분간 성장된 InN의 wall 구조의 두께는 200 nm, 길이는 $2-2.5\;{\mu}m$로 관찰되었으며, $710^{\circ}C$에서 60분간 성장된 InN nanorod의 지름은 150 nm, 길이는 $3\;{\mu}m$ 정도로 관찰되었다. 이를 통하여 볼 때 성장 온도가 InN의 나노구조 형성 시 표면의 모폴로지변화에 중요한 변수로 작용함을 알 수 있다. 본 발표에서는 이러한 표면 형상 및 구조 변화가 성장온도에 따른 관계성을 가짐을 InN의 분해와 성장의 경쟁적인 관계에 의해 논의할 것이다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2011.05a
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• pp.241.2-241.2
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• 2011

다공 소재는 큰 비표면적과 규칙적으로 정렬된 구조의 특성으로 인해 자성메모리 소자용 재료, 나노 와이어 제작용 템플릿, 마이크로 반응기, 메타물질용 소재 등으로 각광을 받고 있다. 자기조립 수직배열 다공구조 재료를 제작하는 방법으로 흔히 알루미늄의 양극산화 방법과 이원공정계의 상분리 방법이 등이 있다. 본 연구에서는 상변태를 비롯한 패턴형성과 계면 운동을 가장 정확하게 다루는 이론적 모델로 알려진 상장모델(Phase Field model)을 이용하여 이원공정계의 박막성장과정 동안의 자발적 상분리에 의한 수직배열 자기조립 다공구조 형성을 시뮬레이션 한다. 상장모델을 기초로 하여 상분리 메커니즘에 의해 발현된 미세조직을 해석하고 다양한 공정변수가 미세조직 발현에 미치는 영향에 대해 연구한다. 또한 상장모델을 통해 얻은 결과는 기존에 발표된 연구들의 결과와 비교를 통해 유효성을 입증한다.

• Applied Microscopy
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• v.41 no.2
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• pp.89-98
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• 2011

Atom Probe Tomography (APT) can provide 3-dimensional information such as position and chemical composition with atomic resolution. Despite the ability of this technique, APT could not be applied for poor conductive materials such as semiconductor. Recently APT has dramatically developed by applying the laser pulsing and combining with Focused Ion Beam (FIB). The invention and combination of these techniques make possible site-specific sample preparation and permit the investigation of various materials including insulators. In this paper, we introduced the recently achieved state of the art applications of APT focusing on Si based FET devices, LED devices, low dimensional materials.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.25 no.4
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• pp.162-173
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• 2022

The development of new materials is an essential key for unraveling the environmental and energy problems all over the world. Among the various application materials in this area, crystalline and two-dimensional carbon materials have been studied from points of view such as electrical conductivity, chemical stability, and surface engineering due to the assembly of honeycomb and sp/sp² hybridization structure. Novel two-dimensional materials, including graphene and graphyne, have been continuously reported for several decades to develop in renewable energy fields. Also, various pristine/engineered two-dimensional carbon allotropes have been researched to combine metal nanoparticles in the form of a sphere, cubic, and so on. The renewable energy performance to apply for these materials is drastically increased. In this review, we introduce the research points of the 2D carbon allotrope materials, graphene and graphyne, and applications to improve the performance of renewable energy applications.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.68-68
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• 2012

근래 탄소 단원자 두께의 2차원 결정재료인 그래핀은 연구자들에게 연구대상물질로 가장 각광 받고 있지만 그 합성법 및 이에 따른 분석법은 매우 제한되어 있다. 특히 분석의 핵심인 결정구조 및 원자구조 등을 탐구하기 위해서는 투과전자현미경(TEM)의 이용이 필수적이다. 최근 수차보정 기법을 이용한 투과전자현미경의 비약적인 발전으로 인해 탄소와 같이 가벼운 원소의 단원자까지 이미징해 낼 수 있는 수준에 이르고 있지만 정확한 그래핀 분석을 위해서는 전자현미경의 기본적인 이해와 분석사례 중심으로 깊이 있게 분석법을 살펴보는 것이 유용하다. 본 Tutorial에서는 전자현미경의 기본적인 이론과 최첨단 투과전자현미경의 소개, 그리고 이 투과전자현미경을 이용한 그래핀의 분석 방법과 그 사례들, 제한점등에 대해 알아본다. 그래핀의 층수분석을 위한 전자회절법, 그래핀의 결정입계 분석을 위한 전자회절, 암영상법 및 원자분해능 이미징, STEM영상 기법, 그래핀을 나노재료 분석에 지지막으로 이용하는 방법, bilayer 그래핀 등에 대해 살펴본다. 그리고 저전압에서 작동하는 저손상 단원자 분해능의 성능과 미래의 응용 가능성, 발전방향등을 전망해 본다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2003.07a
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• pp.37-40
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• 2003

Amorphous $Al_2O_3$ nanotubes have been fabricated by utilizing the ZnO nanowires as template with wet etching method. ZnO nanowires synthesized by thermal evaporation are conformally coated with $Al_2O_3$ by atomic-layer deposition(ALD) method. The $Al_2O_3$-coated ZnO nanowires are of core-shell structure; ZnO core nanowires and $Al_2O_3$ shells. When the $ZnO/Al_2O_3$ core-shell structure is dipped in $H_3PO_4$ solution at $25^{\circ}C$ for a 6 min, the core ZnO materials are completely etched, and only $Al_2O_3$ nanotubes are remained. This nanotube fabrication is technically easier than others, and simply approachable. Transmission electron microscopy shows that the $Al_2O_3$ nanotubes have various thicknesses that can be controlled.