• 제목/요약/키워드: Field emission display(FED)

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열 화학 기상법을 이용한 MWNT의 두께 및 형상 조절에 관한 연구

  • 노지영;박신영;안성훈;이태무;이선영
    • 한국재료학회:학술대회논문집
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    • 한국재료학회 2010년도 춘계학술발표대회
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    • pp.25.2-25.2
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    • 2010
  • CNT(Carbon Nanotube)는 특이한 구조 및 뛰어난 물성을 갖고 있어, 여러가지 분야에 응용 가능한 신소재로서 연구되어 왔다. 또한 모양 및 구조에 따라 기계, 전기, 화학적인 특성이 달라 다양한 분야에서 활용이 가능하다. 외국에서는 FED tip, TR, 디스플레이 소자, 수소저장체, 고강도 복합체 및 대 표면적 전극 등 CNT의 다양한 특성을 이용한 응용이 연구되고 있는 반면, 국내에서는 이론연구와 합성연구에 편중되어 있다. 본 연구에서는 열 화학 기상법 (Thermal CVD)을 이용하여 MWNT(Multi-wall nano tube)를 성장시켜 촉매두께, 온도, gas변수에 따른 CNT의 양상을 분석하였다. Ni catalyst는 DC magnetron sputter를 이용하여 5~50nm 두께로 증착하였으며, 성장온도는 $800^{\circ}C$에서 $950^{\circ}C$까지 변화시켰다. 기판의 pre-treatment 로 ammonia($NH_3$) gas를 주입한 후, carbon precursor인 methane($CH_4$) gas와 $H_2$ dilute gas를 1:4의 비율로 주입하여 CNT를 성장시켰다. FE-SEM과 TEM, 그리고 XRD를 이용해 성장된 CNT의 형상 및 구조를 분석한 결과, 낮은 온도에서는 100nm이상의 두께를 갖는 수직형상의 MWNT가 성장되었으며, $900^{\circ}C$이상의 높은 온도에서는 20nm이하의 amorphous carbon nano rod가 성장되었다. 각각의 MWNT, carbon nano rod는 온도가 높을수록 직경이 증가하는 추세를 나타냈으며, Ni catalyst가 얇아질수록 수직형상을 갖는 결과가 나타났다. 또한 ammonia gas의 pre-treatment여부에 따라 CNT의 수직 형상이 좌우되는 결과를 확인하였다. 향후 성장된 MWNT의 최적 조건을 도출하여 디스플레이 소자인 FED(Field Emission Display)분야 등에 응용 가능할 것으로 전망된다.

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열화학기상합성한 탄소나노튜브의 pulse에 따른 전계방출 특성 (Field emission characteristics of carbon nanotubes synthesized by thermal chemical vapor deposition under pulse conditions)

  • 김범권;공병윤;선전영;이내성;김하진;한인택;김종민
    • 한국재료학회:학술대회논문집
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    • 한국재료학회 2003년도 춘계학술발표강연 및 논문개요집
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    • pp.123-123
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    • 2003
  • 탄소나노튜브는 지금까지의 많은 연구를 통해 다양한 분야에 대한 응용 가능성이 확인되었으며, 그 중에서도 특히 탄소나노튜브를 이용한 전계방출표시소자(carbon nanotube field emission display, CNT-FED)는 상용화를 눈앞에 두고 있는 상황이다. 본 연구에서는 탄소나 노튜브를 합성할 수 있는 여러 가지 방법 중에서 열화학기상증착법(thermal chemical vapor deposition, thermal CVD)을 이용하여 유리기판 위에 탄소나노튜브를 합성하였다. Electron beam evaporation으로 유리기판 위에 전극층으로 Cr을 150nm를 증착하고 연속하여 촉매층인 Invar(Fe-53%Ni-6%Co 합금)를 10nm의 두께로 형성하였다. 사진식각으로 Cr층을 line 패턴한 후 Cr line 내의 Invar층을 line 및 dot 패턴하였다. 나노튜브 합성을 위해 480-58$0^{\circ}C$까지 진공분위기 또는 질소 분위기에서 20분간 승온한 후 CO(150sccm)와 H$_2$(1200sccm)를 주입하여 20분간 성장시키고 질소 분위기에서 냉각시켰다. 성장된 탄소나노튜브는 SEM, TEM, Raman spectroscopy 등을 통하여 구조 및 형상분석을 하였다. 진공승온의 경우 탄소불순물인 a-C이 많은 양 증착 되었으며 탄소나노튜브는 온도에 따라 1-5$\mu\textrm{m}$의 두께로 성장하였으나, 질소분위기 승온의 경우는 a-C이 거의 증착되지 않았으며 나노튜브의 두께가 10-20$\mu\textrm{m}$였다. 본 연구에서는 diode구조를 갖는 탄소나노튜브 에미터의 수명예측을 위해 여러 가지 가속측정조건에서 전계방출 특성을 연구하였다. Anode와 cathode 간의 간격을 400$\mu\textrm{m}$로 유지한 diode 구조에 대해 $10^{-6}$ torr 이하의 진공에서 전계방출을 측정하였다. 100 line의 에미터를 60Hz의 주파수에서 1/100 duty로 구동하였으며, duty비 증가에 따라 pulse의 on-time을 고정하고 frequency를 변화시켰다. dc까지 duty비가 증가됨에 따라 방출전류의 양이 선형적으로 증가하였다. 전압을 일정하게 고정시키고 각 duty비에서 시간에 따라 방출전류를 측정한 결과 duty비가 높을수록 방출전류가 시간에 따라 급격히 감소하였다. 각 duty비에서 방출전류의 양이 1/2로 감소하는 시점을 에미터의 수명으로 볼 때 duty비 대 에미터 수명관계를 구해 높은 duty비에서 전계방출을 시킴으로써 실제의 구동조건인 낮은 duty비에서의 수명을 단시간에 예측할 수 있었다.

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탄소 음이온 빔에 의해 증착된 DLC 필름의 특성 평가

  • 김인교;김용환;이덕연;최동준;한동원;백홍구
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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    • pp.59-59
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    • 1999
  • DLC(diamond-like carbon)필름은 다이아몬드와 유사한 강도, 낮은 마차계수, 높은 Optical band gap, NEA(negative electron affinity)등의 우수한 특성을 가지고 있어, 내마모 코팅이나 정보저장 매체의 윤활 코팅, FED(field emission display)의 전계방출소자등 다양한 분야에의 응용이 연구되고 있다. DLC 필름은 PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition), IBAD(ion beam assisted deposition), Laser ablation, Cathodic vacuum arc등의 process를 이용하여 증착되고 있다. 특히 이러한 필름의 물성은 입사되는 이온의 에너지에 의해 좌우되는데, Lifshitz 등의 연구에 의하여 hyperthermal species를 이용한 DLC 필름의 성장은 초기에 subsurface로의 shallow implantation이 일어난 후 높은 sp3 fraction을 갖는 필름이 연속적으로 성장한다는 subplantation model이 제시 되었다. 본 연구에서는 기판과 subplantation 영역이 이후 계속하여 증착되는 순수 DLC 필름의 특성 변호에 미치는 영향에 대하여 관심을 가지고 실험을 행하였다. 본 실험에서는 상기 제시되어 있는 방법보다도 더욱 정확하고도 독립적으로 탄소 음이온의 에너지와 flux를 조절할 수 있는 Cs+ ion beam sputtering system을 이용하여 탄소 음이온의 에너지를 40eV에서 200eV까지 변화시키며 필름을 증착하였다. Si(100) 웨이퍼를 기판으로 사용하였고 증착 압력은 5$\times$10-7torr 였으며 인위적인 기판의 가열은 하지 않았다. 또한 Ion beam deposited DLC film의 growth process를 연구하기 위하여 200eV의 탄소 음이온을 시간(증착두께)을 변수로 하여 증착하였고, 이 때에는 Kaufman type의 gas ion beam을 이용하여 500eV의 Ar+ ion으로 pre-sputering을 행하였다. 탄소 음이온의 에너지와 증착두께에 따라 증착된 film 내의 sp3/sp2 ratio 의 변화를 XPS plasmon loss 와 Raman spectra를 이용하여 분석하였다. 또한 증착두께에 따른 interlayer의 결합상태를 관찰하기 위하여 AES와 XPS 분석을 보조로 행하였다.

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PECVD 증착조건 변화에 따른 a-C;H 박막의 구조 변화

  • 조영옥;노옥환;윤원주;이정근;최영철;이영희;최용각;유수창
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2000년도 제18회 학술발표회 논문개요집
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    • pp.93-93
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    • 2000
  • 수소화된 비정질 탄소(a-C:H)는 그 증착 조건에 따라서 여러 가지 다른 구조와 특성을 갖게 되며, 특히 DLC(diamond-like carbon) 및 CNT(Carbon nanotube)는 FED (field emission display) 개발 면에서 중요하게 연구되고 있다. 우리는 a-C:H 박막을 PECVD (plasma-enhanced chemical vapor deposition) 방법으로 증착하고 CH4 가스를 사용하였고 기판 온도는 상온-32$0^{\circ}C$ 사이에서 변화되었다. 기판은 Corning 1737 glass, quartz, Si, Ni 등을 사용하였다. 증착 압력과 R.F. power는 각각 0.1-1 Torr 와 12-60w 사이에서 변화되었다. ESR 측정은 X-band(주파수 약 9 GHz)에서 그리고 상온에서 행해졌다. 상온에서의 스핀밀도는 약한-표준피치(weak-pitch standard) 스펙트럼과 비교하여 얻을 수 있었다. 그리고 a-C:H 박막의 구조는 He-Ne laser(파장 632.8 nm)를 이용하는 micro-Raman spectroscopy로 분석하였다. 증착조건에 따른 스핀밀도의 변화 및 Raman 스펙트럼에서의 D-peak, G-peak의 위치 및 반치록, I(D)/I(G) 등을 조사하였다. 증착된 a-C:H 박막은 R.F.power가 증가할수록 대체로 스핀밀도가 증가하였으며, Raman 스펙트럼에서의 I(D)/I(G) 비율은 대체로 감소하였다. 증착된 박막들은 polymer-like Carbon으로 추정되었으며, 스핀밀도가 증가할수록 대체적으로 흑연 구조 영역이 증가됨을 알 수 있었다. 또한 glass나 Si 기판에 비해 Ni 기판위에서 polymer-like Carbon 구조는 향상되는 경향을 보였다.

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졸-겔법으로 제조된 $CaTiO_3$:Pr 적색형광체의 특성 (Characteristics of Red $CaTiO_3$:Pr Phosphors Prepared by Sol-Gel Method)

  • 강승구;김강덕;은희태;김영진;이기강
    • 한국세라믹학회지
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    • 제38권3호
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    • pp.261-266
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    • 2001
  • 적색 CaTiO$_3$:Pr 형광체 막을 졸-겔법으로 제조하고 형광체의 결정상 및 발광특성에 미치는 열처리 조건 및 Pr 첨가량의 영향에 대하여 연구하였다. CaTiO$_3$:Pr sol로부터 제조된 CaTiO$_3$:Pr 분말은 30~60nm 크기의 입자들이 0.3~0.5$mu extrm{m}$ 크기로 응집된 상태를 나타내었으며, 한편 sol을 borosilicate 기판 위에 4000rpm의 속도로 3회 스핀 코팅하고 열처리하였을 경우 두께 1.2$\mu\textrm{m}$의 CaTiO$_3$:Pr 박막이 형성되었다. CaTiO$_3$:Pr gel 분말을 여러 온도에서 열처리한 경우, $600^{\circ}C$ 이하에서는 비정질이지만, 온도가 증가하면서 erovskite 결정상이 생성되기 시작하여 90$0^{\circ}C$에서는 우수한 perovskite 결정상이 발달되었다. 반면, 박막의 경우에는 80$0^{\circ}C$의 열처리 온도에서는 결정성이 우수한 perovskite 상이 관찰되었으며 이러한 온도는 기존의 분말법의 소결온도에 비하여 300~40$0^{\circ}C$나 낮은 것이다. 0.2 mol% Pr이 첨가되고 90$0^{\circ}C$로 열처리된 분말시편은 최적의 Photoluminescence (PL) 특성을 나타낸 반면, 박막의 경우에는 80$0^{\circ}C$에서 열처리된 시편이 최적의 PL 특성을 나타내었다. 제조된 CaTiO$_3$:Pr 박막에 대하여 Cathodoluminescence (CL) 분석을 행한 결과, 6100$\AA$에서 폭이 좁고 강도가 큰 스펙트럼을 나타냄으로서, 본 실험에서 제조된 박막이 FED(field emission display)등의 적색형광체로 사용될 수 있음을 확인하였다.

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저전압용 $SrTiO_3$ : Al, Pr 적색 형광체 합성 및 발광특성 (Preparation and Low-Voltage Luminescent Properties of $SrTiO_3$:Al, Pr Red Phosphor)

  • 박정규;류호진;박희동;최승철
    • 한국재료학회지
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    • 제8권7호
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    • pp.601-606
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    • 1998
  • 고상반응법으로 $SrTiO_3$ : AI, Pr 적색 형광체를 합성하였다. PL 스펙트럼과 CL 스펙트럼의 발광 강도를 소결 온도와 소결 시간등의 형광체의 제조 변수에 대하여 최적화 하였다. 열처리한 분말은 XRD 분석 결과 페로브스카이트구조를 보였고, PSD 분석결과 평균입자크기는 약 3~5$\mu\textrm{m}$이었다. 또한 분말의 주사 전자 현미경 사진에 의한면 구형을 갖는잘 결정화된 입자들이 관찰되었다. 특히, 본 연구에서 합성된 분말의 특성은 상용화된 $Y_2O_3: Eu 형광체 보다 저전압에서의 CL 특성이 더 우수하였으며, 이 형광체는 저전압에서 구동하는 FED에 응용할 가능성이 높을 것으로 생각된다.

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Mn 첨가에 따른 $ZnGa_2O_4$ 형광체의 발광특성 (Cathode Luminescence Characteristics of $ZnGa_2O_4$ Phosphors with the doped molar ratio of Mn)

  • 홍범주;이승규;권상직;김경환;박용서;최형욱
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2005년도 하계학술대회 논문집 Vol.6
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    • pp.463-465
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    • 2005
  • The $ZnGa_2O_4$:Mn phosphor was synthesized through solid-state reactions at the various molar ratio of Mn from 0.002 % to 0.01 %. Structural and optical properties of the $ZnGa_2O_4$:Mn phosphor was investigated by using X-ray diffraction (XRD), and cathodoluminescence (CL) measurements. The XRD patterns show that the Mn-doped $ZnGa_2O_4$ has a (311) main peak and a spinel phase. Also the emission wavelength shifts from 420 to 510 nm in comparison with $ZnGa_2O_4$ when Mn is doped in $ZnGa_2O_4$. These results indicate that $ZnGa_2O_4$:Mn phosphors hold promise for potential applications in field-emission display devices with high brightness operating in green spectral regions.

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Hot-filament 화학기상 증착법으로 성장시킨 성장온도에 따른 탄소나노튜브의 성장 및 특성 (Effect of growth temperature on the growth and properties of carbon-nanotube prepared by Hot-filamnet PECVD method)

  • 김정태;박용섭;김형진;이성욱;최은창;홍병유
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2006년도 추계학술대회 논문집 Vol.19
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    • pp.120-120
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    • 2006
  • 탄소나노튜브는 nm급의 크기에 높은 전기전도도, 열전도 효율, 감한 기계적 강도 등의 장점을 가지며, FED(Field Emission Display), 극미세 전자 스위칭 소자, SET(Single Electron Transistor), AFM(Atomic Force Microscope) tip등 여러 분야로의 응용을 연구하고 있다. 본 연구에서는 탄소나노튜브를 Si 웨이퍼 위에 Ni/Ti 금속층을 촉매층으로 사용하고, 암모니아($NH_3$)가스와 아세틸렌 ($C_2H_2$)가스를 각각 희석가스와 성장원으로 사용하여 합성하였다. 탄소나노튜브의 성장은 Hot filament 화학기상증측(HFPECVD) 방식을 사용하였으며, 이 방법은 다량의 합성, 높은 균일성, 좋은 정렬 특성등의 장점을 가진다. 성장 온도는 탄소나노튜브의 성장 특성을 변화시키는 중요한 요소이다. 성장 온도에 따라 수직적 성장, 성장 밀도등의 특성 변화를 관찰하였다. 성장된 탄소나노튜브층 성분 분석은 에너지 분산형 X-선 측정기(EDS)를 통해 관찰하였고, 끝단에 촉매층이 존재하는 30~50 nm 폭을 가진 다중벽 탄소나노튜브를 고배율 투과전자현미경(HRTEM) 분석을 통해 관찰하였다. 전계방사 주사전자현미경(FESEM) 분석을 동해 1~3${\mu}m$의 길이를 가진 탄소나노튜브가 높은 밀도로 성장된 것을 확인하였다.

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전계 방출 디스플레이의 특허 동향 분석 (Patent Trend Report for Field Emission Display (FED))

  • 정인성
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2008년도 하계학술대회 논문집 Vol.9
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    • pp.467-467
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    • 2008
  • 전계 방출 디스플레이는 CRT와 FPD(평판디스플레이)의 장점을 모두 갖춘 디스플레이로서 주목을 받고 있으며, 여러 국가와 많은 연구자들이 연구개발을 활발히 진행하고 있는 차세대 디스플레이 중 하나이다. 본 연구에서는 최근 차세대 디스플레이로서 연구가 활발히 진행되고 관심이 높아지고 있는 전계 방출 디스플레이의 특허 동항에 대하여 살펴보았다. 전계 방출 디스플레이 분야의 특허는 1994년과 1995년을 전후하여 출원이 급격하게 증가하고 있고, 최근에도 출원량이 증가하는 것으로 나타났다. 국가별 분포에서는 한국이 37%로 가장 높게 나타났고, 미국이 32%, 일본이 27%, 유럽이 4%의 순으로 나타났다. 특히 한국은 최근에도 다른 나라에 비해 특허 출원량이 가장 많은 것으로 분석되었다. 이는 최근 한국이 디스플레이 전체에 대해 세계적으로 주도하고 있는 경향을 반영하고 있다. 각 기술별 출원 동향을 보면, 캐소드가 주요 출원국가 전체에서 가장 높은 비율을 차지하고 있고, 진공실장, 구동회로, 애노드의 순서로 분석되었다. 전계 방출 디스플레이 분야의 주요 출원인을 살펴보면 삼성SDI가 압도적으로 많은 비율을 차지하였고, 그 뒤를 LG전자 및 Canon, 오리온전자, 마이크론 등이 주요 출원인으로 분석되었다. 국가별 분석 결과에서와 같이, 주요 출원인에서도 디스플레이 시장을 선도하는 삼성SDI, LG전자, Canon 등이 가장 많은 출원 비율을 차지하는 것을 알 수 있었다. 국가별 주요 출원인으로, 한국에서는 삼성SDI, LG전자, 오리온전자, 일본에서는 Canon, Sony, Toshiba였고, 미국에서는 마이크론과 ITRI, 유럽에서는 삼성SDI와 Sony로 분석되었다. 따라서, 전계 방출 디스플레이를 연구 하고자 하는 연구소나 기업에는 삼성SDI, LG전자, Canon, Sony 등의 연구 개발 상황 또는 특허 출원 상태를 면밀하게 분석할 필요가 있다. 캐소드의 전자방출원의 형성 형태로는 팁형이 가장 많고, CNT형, 평면형의 순서로 나타났다. 그러나, 한국에서는 전자방출원으로 CNT헝이 가장 많게 나타나므로서 다른 나라들과는 연구 개발 형태가 조금 다른 것으로 분석되었다. 전계 방출 디스플레이의 특허 동향을 분석한 결과, 한국이 일본, 미국, 유럽보다 더 활발하게 특허 출원하고 있는 것으로 분석되었고, 최근에도 다른 나라에 비해 활발하게 특허를 출원하고 있어 향후에도 디스플레이 시장은 한국에서 주도해 나갈 것으로 판단되었다. 주요 출원인으로는 삼성SDI, LG전자, Canon, Sony로 분석되었으며, 위와 같은 선진 기업 및 주요 출원인은 연구개발 및 특허 출원 상황을 면밀하게 검토할 필요가 있다.

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스크린 인쇄법으로 제작한 탄소나노튜브 캐소드의 전계방출 특성에 관한 연구 (Study of carbon nanotube cathode fabricated by screen printing on field emission properties)

  • 조영래
    • 한국재료학회:학술대회논문집
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    • 한국재료학회 2003년도 추계학술발표강연 및 논문개요집
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    • pp.27-27
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    • 2003
  • 최근 탄소나노튜브를 전계방출 표시소자(FED, field omission display)용 에미터 재료로 사용한 캐소드 개발에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 캐소드전극으로는 투명전도성 반도체 박막인 ITO를 사용하고, 에미터용 재료로는 탄소나노튜브를 사용해서 스크린 인쇄법으로 2극(diode type)형 전계방출 소자용 캐소드를 제작하였다. 본딩재(bonding materials)의 종류와 공정변수를 달리해서 에미터용 탄소나노튜브와 ITO 캐소드 전극 사이의 전기적 접촉방법을 변화시켰을때 탄소나노튜브 캐소드의 전계방출 특성을 체계적으로 연구하였다. 첫째로, 본딩재의 전기전도성 (electrical conductivity)을 변수로 해서 탄소나노튜브 에미터의 전계강화(fold enhancement) 효과를 연구한 결과 본딩재의 구성 성분중 부도체(insulator)의 분율이 높을수록 전계강화 효과가 크게 나타남을 확인하였다. 두 번째로, ITO박막 캐소드전극과 탄소나노튜브 잉크 사이에 중간층(inter layer)을 형성시켜서 중간층이 전계방출 특성에 미치는 영향을 연구하여, 중간층의 존재가 탄소나노튜브의 전계방출 전류의 균일성과 전류밀도의 증가에 기여하는 것을 확인하였다. 본 연구의 결과 전계방출 전류가 안정적이면서 동시에 전계방출 효율이 크게 개선된 탄소나노튜브 캐소드를 제작하는 공정기술이 개발되었다. 개발된 기술은 기존의 방법에 비해서 탄소나노튜브 캐소드의 진공패키징시 아웃개싱(outgassing)의 양도 현격하게 작았으며, 에미터와 캐소드 전극 사이의 본딩력(adhesion)도 우수해서 항후 탄소나노튜브 전계방출 표시소자의 개발에 크게 기여할 것으로 판단된다.luminum 첨가량이 증가함에 따라 세라믹 수율도 증가하였음을 확인하였다. 합성된 aluminum-contained polycarbosilane은 20$0^{\circ}C$에서 1시간 동안 불융화과정을 거쳐 환원 및 진공 분위기에서 고온 열처리하였으며 이로부터 얻어진 시료에 대해 XRD분석을 수행하였다. SEM과 TEM을 이용하여 미세구조를 관찰하였다./100 duty로 구동하였으며, duty비 증가에 따라 pulse의 on-time을 고정하고 frequency를 변화시켰다. dc까지 duty비가 증가됨에 따라 방출전류의 양이 선형적으로 증가하였다. 전압을 일정하게 고정시키고 각 duty비에서 시간에 따라 방출전류를 측정한 결과 duty비가 높을수록 방출전류가 시간에 따라 급격히 감소하였다. 각 duty비에서 방출전류의 양이 1/2로 감소하는 시점을 에미터의 수명으로 볼 때 duty비 대 에미터 수명관계를 구해 높은 duty비에서 전계방출을 시킴으로써 실제의 구동조건인 낮은 duty비에서의 수명을 단시간에 예측할 수 있었다. 단속적으로 일어난 것으로 생각된다.리 폐 관류는 정맥주입 방법에 비해 고농도의 cisplatin 투여로 인한 다른 장기에서의 농도 증가 없이 폐 조직에 약 50배 정도의 고농도 cisplatin을 투여할 수 있었으며, 또한 분리 폐 관류 시 cisplatin에 의한 직접적 폐 독성은 발견되지 않았다이 낮았으나 통계학적 의의는 없었다[10.0%(4/40) : 8.2%(20/244), p>0.05]. 결론: 비디오흉강경술에서 재발을 낮추기 위해 수술시 폐야 전체를 관찰하여 존재하는 폐기포를 놓치지 않는 것이 중요하며, 폐기포를 확인하지 못한

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