• Journal of the Korean Solar Energy Society
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• v.27 no.3
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• pp.175-179
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• 2007

This experimental demonstration has successfully shown that it is possible to use direct sunlight for the illumination of deeper building zones using the material for light path system(light duct). Three kinds of reflectors which were 95% Silver vaporizing fixed, 85% Anodized and 85% Hot melted applied to evaluate and compare their performances each others. Also, these three kind of reflectors were compared in view point of economics. The most high performance was obtained in 95% Silver vaporizing fixed reflector hater than another reflectors of 85% Anodized reflector and 85% Hot melted reflector even though more high production cost in 95% Silver vaporizing fixed reflector. The rest two reflectors of 85% Anodized and 85% Hot melted $10{sim}15%$ less performance than 95% Silver vaporizing fixed reflector but their production cost were low than the production cost of 95% Silver vaporizing fixed reflector which identified very weak and light yellow color in the light.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.346-347
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• 2012

최근 화석연료 대체 에너지원으로서 자동차용으로 연구 개발 및 응용되고 있는 고분자 전해질 연료전지(PEMFC: Proton exchange membrane fuel cells)에서 분리판(Bipolar Plate)은 스택 전체 무게의 80%, 스택 가격의 60% 정도로 가장 높은 비중을 차지한다. 분리판은 연료와 산화제를 공급해주는 통로 및 전지 운전 중에 생성된 물을 제거하는 통로 역할과 anode, cathode로서 전극 역할을 통해 스택 전력을 형성하는 핵심 기능과 전지와 전지 사이의 지지대 역할을 한다. 따라서 분리판은 전기전도성, 내부식성 및 기계적 특성이 우수해야함은 물론이고, 얇고 가벼우며 가공성이 뛰어나야 한다. 현재 가장 많이 사용되고 있는 금속 분리판 소재 중 스테인리스 스틸은 전기적, 기계적 특성 및 내부식성이 우수한 반면, 가격이 비싸고, 중량이 무거운 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 DC 반응성 마그네트론 스퍼터링법으로 전기적, 기계적 특성 및 내부 식성이 우수한 TiN, TiCN 박막을 스테인리스에 비해 중량이 1/3, 소재 단가가 1/4인 알루미늄 기판 위에 증착하여 박막 물성을 평가하였다. DC Power는 400 W, 기판과 타겟 사이의 거리는100 mm, 공정 압력은 0.5 Pa로 고정하였고, 3 inch의 지름과 순도 99.95%를 갖는 티타늄 타겟을 사용하였다. 공정 가스는 Ar을 주입하였으며, 질소와 탄소의 공급원으로는 질소($N_2$)와 메탄($CH_4$) 가스를 사용하여 챔버 내 주입혼합가스의 전체 유량을 50 sccm으로 고정시켰다. 증착된 박막의 전기적, 기계적 특성을 측정하였고, X-ray diffraction (XRD), Scanning electron microscope (SEM)을 이용하여 박막의 미세구조 및 표면 상태를 확인하였다. 또한, 내부식 특성을 평가하기 위해 potentiostatic, potentiodynamic 법을 이용하여 박막의 부식저항을 측정하였다. 증착된 TiN 박막의 경우 질소 함량의 증가에 따라 박막 증착속도는 감소하는 경향을 보였다. 이는 타겟 부근의 질소 라디칼 비율이 증가함에 따라 질화반응이 촉진된 것으로 생각된다. 또한, 증착된 TiN과 TiCN 박막은 반응성 질소 유량과 탄소 유량에 따라 각각 다른 미세구조를 가지는 것을 확인하였다. TiN과 TiCN은 NaCl형의 면심입방격자(FCC)로 같은 구조이며, 격자상수가 비슷하여 전율고용되어 TiCN을 형성하고, 탄소와 질소의 비에 따라 전기적 기계적 특성이 달라짐을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.321-323
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• 2012

유기 발광 다이오우드는(OLEDs) 자체 발광 소자로써 높은 시야각, 높은 효율, 그리고 빠른 응답속도 등의 장점을 가지고 있어 차세대 디스플레이 및 조명 소자로서 많은 연구가 진행되고 있다. 특히 유기 발광 다이오우드는 차세대 반도체 조명 소자로서 조명의 패러다임을 바꿀 수 있는 기술로 인식되고 있다. 하지만, 유기 발광 다이오우드 조명의 상용화를 위해서는 가격 경쟁력을 갖추는 것이 시급하며, 이를 위해 저가 공정 개발이 필요하다. 본 연구에서는 유기발광 다이오우드 조명 제작에 필수적인 전면 전극 및 절연막 증착 공정을 기존의 노광 공정이 아닌 shadow mask 기술을 적용하여 형성하였다. 먼저 유리 기판 상에 150 nm 두께의 ITO 막을 shadow mask를 이용하여 증착하였다. 기존 공정에서는 노광 및 식각 공정을 이용하여 증착하는 것이 일반적이며, 광학적, 전기적 특성 또한 타 공정 방법에 비해 우수하다. 하지만 일련의 복잡한 공정으로 인해 제조 원가를 상승 시키는 단점이 있다. Fig. 1은 shadow mask를 이용하여 ITO를 증착을 수행한 공정의 모식도이다. ITO 박막 증착 후 표면 거칠기 제어 및 면저항 제어를 위해 O2 plasma 처리와 RTA 공정을 추가 수행하였다. Fig. 2(a)는 플라즈마 처리 및 열처리 공정 수행 후에 측정한 표면 AFM 사진이다. 열처리 및 플라즈마 처리 후에 ITO 박막의 표면 거칠기는 10배 이상 향상되었으며, 이는 유기 발광 다이오우드 조명 소자의 전면 투명 전극으로 사용되기에 적합한 값이다. 또한 전기적 특성 중 하나인 면저항 값은 열처리 및 플라즈마 처리 전/후의 값에서 많은 차이를 보인다. 표면 거칠기가 향상됨에 따라 면저항 값 역시 향상되는 결과를 보여주는데, 표면 처리전후의 면저항 값은 각각 28.17, 13.18 ${\Omega}/{\Box}$이다. 일반적으로 유기 발광 다이오우드의 전면 투명 전극으로 사용되기 위해서는 15 ${\Omega}/{\Box}$이하의 면저항 값이 필요한데, 표면 처리 후의 면저항값들은 이로한 조건을 만족한다. Fig. 3은 shadow mask 기술을 이용하여 절연막까지 형성한 유기 발광 다이오우드 소자의 전자 현미경 사진으로, 기존의 공정을 이용한 경우와 큰 차이는 없으며, 다만 shadow tail이 약 $30{\mu}m$ 정도 발생함을 확인할 수 있다. 절연막의 특성 평가 기준인 누설 전류 밀도는 $10-5A/cm^2$으로 기존의 공정을 이용한 경우에 비해 95% 수준으로서 shadow mask를 이용한 공정이 기존의 노광 및 식각 공정을 이용한 경우에 비해 공정 수는 9개가 단축됨에도 불구하고, 각 증착 박막의 특성에는 큰 차이가 없음을 알 수 있다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 1994.11a
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• pp.86-86
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• 1994

박막 EL소자의 투명전극으로 제작된 ITO막의 전기적, 광학적 특성을 조사하였다. Plama CVD방법으로 제작된 ITO막은 증착시 산소결핍으로 인한 비 다량결합(non-stochiometry) 에 의해 In이 석출되어 흑화현상이 일어나 전기전도도와 광투과율을 향상을 위해 산소분위기에서 30$0^{\circ}C$로 4분간 열처리를 행하였다. 한편 ITO막의 비저항 $\rho$와 광투과율 T를 Van der pauw법과 단색 분광계로 각각 측정하였다. 그 결과 상온에서 10-15$\Omega$/$\square$의 면저항과 400-1000nm의 파장영역에서 85-95%의 광투과율을 가져 박막 EL소자의 투명전극 조건을 만족하였다. 열처리에 대학 ITO막의 구조적 특성을 알아보기 위해 X-선회절장치(JEOL.JDX-8030)로 조사하였다. Fig.1은 X-선 회절 패턴을 나타낸다. 열처리후 ITO막은 상대적으로 최대 강도(peak intensity) 가 증가함으로써 열처리에 의해 결정성 향상이되었음을 알수 있다. Fig.2는 파장에 따른 ITO막의 광투과도를 나타낸다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2010.06a
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• pp.178-178
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• 2010

칼코게나이드계 재료를 사용한 비냉각 적외선 센서의 윈도우를 제작하여 그 특성을 조사하였다. 조성을 EDS로 분석한 결과 Ge-Se-Sb로 구성되어 있음을 확인하였다. 두께 2mm인 윈도우 모재를 양면 경연마한 후 코팅 설계치로 8-12um 영역에서 평균 투과도가 95.6%로 나타났다. 이온빔보조증착장치를 이용하여 Ge, ZnS, $YF_3$ 소스로 코팅한 결과 투과도는 동일파장영역에서 약 94%로 나타났다. 칼코게나이드 원재료의 투과도는 약 69%로써 12um 영역 부근에서 강한흡수를 보였다. 코팅면의 거칠기 값(Ra)은 약 1.5 nm로써 매우 매끄러운 면을 얻었으며, 단면 SEM 측정 결과 설계치와 유사한 박막 두께를 얻었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2016.11a
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• pp.182-182
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• 2016

철강은 기본적으로 강도가 우수하고 그 매장량이 풍부할 뿐만 아니라 대량생산이 가능하다 또한 다른 금속과 합금을 구성하여 또 다른 특성을 부여할 수 있기 때문에 현재 전 세계 금속 생산량의 95%를 차지할 정도로 많이 사용되며, 각종 산업과 기술이 발달함에 따라 그 중요도는 점점 더 커져가고 있다. 하지만 철강은 사용 환경 중 부식에 의해 그 수명과 성능이 급격히 저하되기 때문에 내식성을 향상시키기 위하여 도장이나 도금 등의 표면처리를 포함한 다양한 방법이 적용되고 있다. 그 중 철강재의 도금 표면처리방법은 주로 아연을 이용한 용융도금이나 전기도금 등과 같은 습식 프로세스가 널리 사용되고 있다. 여기서 아연은 철보다 이온화 경향은 크나 대기 환경 중 산소와 물과 반응하여 Zn(OH)2와 같은 화합물을 형성함으로써 철강재 표면상 부식인자를 차단(Barrier)함은 물론 사용 중 철 모재가 노출되는 결함이 발생하는 경우에는 철을 대신하여 희생양극(Sacrificial Anode) 역할을 하기 때문에 철의 부식방식용 금속으로 가장 많이 사용되고 있다. 한편 최근에는 철강의 사용 환경이 다양해짐은 물론 가혹해지고 있어서 이에 따른 내식성 향상이 계속해서 요구되고 있는 추세이다. 따라서 본 연구에서는 철강재의 내식성을 향상시키기 위한 일환으로 현재 많이 사용되고 있는 용융아연도금 강판 상에 아연보다 활성이 높은 마그네슘(Mg)을 건식 프로세스 방법 중에 하나인 PVD(Physical Vapour Deposition)법에 의해 코팅하는 것을 시도하였다. 일반적으로 PVD법에 의해 진공증착하는 경우에는 그 도입가스로써 불활성가스인 아르곤(Ar)을 사용하는 경우가 대부분이나 여기서는 상대적으로 비활성이면서 그 크기가 작은 질소(N2)가스를 도입하여 그 증착 막의 몰포로지는 물론 결정구조도 제어하여 그 내식특성을 향상시키고자 하였다. 본 연구에서는 철강재의 내식성을 향상시키기 위한 방법으로 마그네슘(Mg)를 PVD(Physical Vapor Deposition)법 중 진공증착법(Vacuum Deposition)을 사용하여 용융아연도금 강판 상에 마그네슘 증착 막을 형성하였다. 즉, 여기서는 진공증착 중 질소(Nitrogen, N2)가스를 도입하여 진공챔버(Vacuum Chamber)내의 진공도를 $1{\times}10^{-1}$, $1{\times}10^{-2}$, $1{\times}10^{-3}$, $1{\times}10^{-4}$로 조절하며 제작하였다. 또한 제작된 시편에 대해서는 SEM(Scanning Electron Microscope) 및 XRD(X-Ray Diffraction)을 사용하여 형성된 아연도금상 마그네슘 막의 표면 몰포로지 및 결정구조의 변화를 분석함은 물론 침지시험, 염수분무시험, 분극시험을 통해 이 막들에 대한 내식특성을 분석 평가하였다. 상기 실험결과에 의하면, 진공 가스압이 증가됨에 따라 마그네슘 막의 두께는 감소하였으며, 그 몰포로지의 단면은 주상정(Columnar)에서 입상정(Granular) 구조로 변화하며 표면의 결정립은 점점 미세화 되는 경향을 나타냈다. 이때의 표면의 결정배향성(Crystal orientation)은 표면에너지가 상대적으로 큰 면이 우세하게 나타나는 경향이 있었다. 또한 본 실험에서 형성한 진공증착 막은 비교재인 용융아연도금강판보다 우수한 내식성을 나타냈고, 본 형성 막 중에는 마그네슘 막 두께가 작음에도 불구하고 질소 가스압이 가장 큰 조건일수록 내식성이 우수한 경향을 나타냈다. 이상의 결과는 철강재의 내식성 향상을 위한 응용표면처리설계에 기초적인 지침을 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.31 no.1
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• pp.29-34
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• 2024

The heating element utilizing the Joule heating generated when current flows through a conductor is widely researched and developed for various industrial applications such as moisture removal in automotive windshield, high-speed train windows, and solar panels. Recently, research utilizing heating elements with various nanostructures has been actively conducted to develop flexible heating elements capable of maintaining stable heating even under mechanical deformation conditions. In this study, flexible polyurethane possessing excellent flexibility was selected as the substrate, and silver (Ag) thin films with low electrical resistivity (1.6 μΩ-cm) were fabricated as the heating layer using magnetron sputtering. The 2D heating structure of the Ag thin films demonstrated excellent heating reproducibility, reaching 95% of the target temperature within 20 seconds. Furthermore, excellent heating characteristics were maintained even under mechanically deforming environments, exhibiting outstanding flexibility with less than a 3% increase in electrical resistance observed in repetitive bending tests (10,000 cycles, based on a curvature radius of 5 mm). This demonstrates that polyurethane/Ag planar heating structure bears promising potential as a flexible/wearable heating element for curved-shaped appliances and objects subjected to diverse stresses such as human body parts.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2009.06a
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• pp.425-425
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• 2009

그라핀을 금속 촉매를 이용하여 상압 혹은 저진공 CVD로 성장할 경우 대형 기판을 쉽게 얻을 수 있으므로 최근 들어 금속 촉매를 이용한 CVD 기술이 재 각광받고 있다. 최근 MIT의 Jing Kong 그룹, Purdue 대학의 Yong P. Chen 그룹, 국내에서는 성균관대학에서 이에 대한 논문을 발표한 바 있다. CVD 방법의 가장 큰 장점은 그라핀 박막의 가장 큰 문제점 중 하나인 대형 기판에 매우 유리하다는 점이다. 본 연구에서는 결함 없는 대형 그라핀기판을 얻기위해 Si/$SiO_2$/Ni 박막위에 그라핀을 LPCVD로 성장하는 실험을 진행하였다. 우선 시료는 Si위에 $SiO_2$를 Sputtering으로 증착하였고, 그 위에 250nm, 300nm두께의 Ni 박막을 e-beam evaporator로 증착하였다. $0.5-1cm^2$ 크기의 샘플을 Thermal CVD 장비를 이용하여 그라핀을 성장하는 실험을 진행하였다. 성장 압력은 95 torr, 성장온도는 $800^{\circ}C$, $850^{\circ}C$, $900^{\circ}C$에서 Hydrocarbon ($C_2H_2$)을 5min, 10min으로 성장시간을 split하였다. Hydrocarbon을 흘리기 전에 Ni grain을 성장하기 위해 성장온도에서 30~60min정도 $H_2$분위기에서 Ni 산화막의 환원 및 어닐링을 진행하였다. 그림.1은 $850^{\circ}C$, 5분간 성장한 그라핀/Ni 샘플의 광학사진이다. 그림.2는 $850^{\circ}C$에서 5min, 10min 성장한 샘플의 Raman spectrum이다. (파장은 514.532nm). 850C 10min 샘플은 G>G' peak 이지만, 5min으로 성장한 샘플의 경우 G'>G peak 임을 알 수 있고, 따라서 5min의 조건에서는 층 두께가 4층 미만의 그라핀 박막을 얻을 수 있음을 보여준다. 또한 G' peak의 위치가 두께가 감소할수록 내려감을 확인할 수 있다. 다만 D peak가 실험한 대부분의 샘플에서 보여서 아직 성장한 그라핀의 결합이 많은 것으로 보인다. 이러한 이유는 성장온도가 낮은 것이 일차 원인으로 생각되며 박막의 균일도 향상과 결함을 줄이기 위한 추가적인 개선 실험을 진행 중이다.