• 한국진공학회지
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• 제7권2호
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• pp.112-117
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• 1998

TiN을 Cu의 확산방지막으로 사용하기 위해 많은 연구가 되어왔는데, 이 연구에서는 특히 X-ray photoelectron spectroscopy(XPS)를 이용하여 TiN박막에서의 Cu의 확산현상을 연구하였다. TiN박막은 일반적으로 columnar grain을 형성하면서 성장을 하는데, 녹는점의 1/3에 해당하는 비교적 낮은 온도에서는 grain들의 경계를 따라 Cu가 확산함을 확인하였다. Atomic force microscopy(AFM)를 이용하여 grain의 모양을 관찰하였고, 이 grain boundary 를 통한 확산 현상을 연구하기 위하여, modified surface accumulation method를 이용하였 다. 연구 결과, TiN박막에서의 Cu의 grain boundary diffusion의 활성화 에너지 $Q_b$는 0.23 eV, Diffusivity $D_{bo}$는 $5.5\times10^{-12{\textrm{cm}^2$/sec의 값을 얻었다.

• 한국표면공학회지
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• 제47권6호
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• pp.347-353
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• 2014

We present a synthesis of single-walled carbon nanotubes(SWNTs) for enhancement of parallel-alignment and density using chemical vapor deposition with methane feed gas. As-purchased ST-cut quartz substrates were heat-treated and line-patterned by electron-beam lithography in order to grow SWNTs with parallel alignment. We investigated the effects of various synthesis parameters such as catalyst oxidation, reduction, and synthesis conditions in order to enhance both tube density and degree of parallel alignment. The condition of $1{\AA}$ of Fe catalyst film, atmospheric oxidation at $750^{\circ}C$ for 10 min, reduction under 400 Torr for 5 min, and growth at $865^{\circ}C$ under 300 Torr yields $33tubes/10{\mu}m$, which is the highest tube density with parallel alignment. Based on the results of atomic force microscope and Raman spectroscopy, it was found that SWNTs have diameter range of 0.8-2.0 nm. We believe that the present work would contribute to the development of SWNTs-based flexible functional devices.

• Tribology and Lubricants
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• 제37권5호
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• pp.179-188
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• 2021

Reputed for their low friction coefficient and wear protection effect, diamond-like carbon (DLC) materials are considered amongst the most important lubricant coatings for tribological applications. In this framework, this investigation aims to elucidate the effect of a few operating parameters, such as applied stress and sliding amplitude on the friction lifetime of DLC coatings. Fretting wear tests are conducted using a 12.7 mm radius counterpart of 52100 steel balls slid against a substrate of the same material coated with a 2 ㎛ thickness DLC. Approximately, 5 to 57 N force is applied, generating a maximum Hertzian contact pressure of 430 to 662 MPa, corresponding to the applied force. The coefficient of friction (CoF) generates three regimes, first a running-in period regime, followed by a steady-state evolution regime, and finally a progressive increase of the CoF reaching the steel CoF value, as an indicator of reaching the substrate. To track the wear scenario, interrupted tests are performed with analysis combining scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX), 3D profilometer and micro-Raman spectroscopy. The results show two endurance values: one characterizing the coating failure (Nc₁), and the other (Nc₂) indicating the friction failure which is situated where the CoF reaches a threshold value of μ_th = 0.3 in the third regime. The Archard energy density factor is used to determine the two endurance values (Nc₁, Nc₂). Based on this approach, a master curve is established delimitating both the coating and the friction endurances.

• 한국진공학회지
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• 제20권4호
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• pp.252-257
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• 2011

본 연구 그룹은 6H-SiC (0001)에서 성장시킨 그라핀 층에 흡착된 퓨란(furan)의 고리 형성과 전자적 성질을 원자 힘 현미경(Atomic Force Microscope : AFM), C K-edge에 대한 Near Edge X-ray Absorption Fine Structure (NEXAFS) 스펙트럼, 핵심부 준위 광전자 분광스펙트럼(Core-level Photoemission Spectroscopy : CLPES)을 이용하여 연구했다. 우리는 그라핀위에 흡착된 퓨란 분자들이 화학적 도핑이 가능한 산소기의 홀 전자쌍을 통하여 그라핀의 특성을 조절할 수 있는 화학적 기능화에 이용될 수 있다는 것을 알아냈다. 또한, 퓨란이 자발적으로 세 가지의 다른 결합 구조들 중 하나로 고리를 형성한다는 것과 그라핀 위에 퓨란에 의해 형성된 고리의 전자적 성질들이 AFM, NEXAFS, CLPES를 이용하여 각각 설명될 수 있다는 것을 보여주었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제30권3호
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• pp.215-222
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• 2017

프리스트레스트 보의 인장력 변화에 따른 콘크리트 응력 수준을 평가하기 위하여, 초음파를 이용하는 기존의 방법보다 개선된 비선형 초음파 공진 기법의 도입을 제안하였다. 이는 동일하게 초음파를 사용하는 선형의 기법보다 월등히 높은 민감도를 보이므로 초기 상태의 응력 평가에도 유리하다. 비선형 초음파 공진 기법은 초음파 통과시 매질 상태에 따른 공진 주파수의 변화의 정도로부터 계산되는 비선형 인자의 값을 측정하며, 측정 결과는 콘크리트의 응력 상태와도 밀접한 연관을 갖는다. 본 연구에서는 유압 펌프를 통한 인장력 작용에 따른 비선형 인자의 측정을 수행함으로써 두 인자 사이에 밀접한 연관성이 있음을 확인하고, 반복적인 하중 이력의 작용이 비선형 인자의 변화에 미치는 영향을 분석하였다. 추가적으로, 선형 초음파 전파 속도 측정 결과를 비교하여 제안한 방법의 민감도를 검증하였다. 측정 결과를 통해 프리스트레스트 보의 콘크리트 응력 수준 평가를 위한 비선형 초음파 공진 기법의 적용 가능성을 확인하였다.

• 한국세라믹학회지
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• 제40권8호
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• pp.770-776
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• 2003

(111) 및 (100) 단결정 실리콘 웨이퍼에 대하여 #140 mesh와 #600 mesh의 연삭숫돌을 사용하여 연삭가공을 행하고 가공에 의한 표면품위의 변화를 관찰하였다. 이를 위하여 Atomic Force Microscope(Am)을 사용하여 미세거칠기를 분석하고 라만 분광법(Raman spectroscopy)을 통하여 결정구조, 상변화 및 잔류응력을 분석하였다. 그 결과 연삭가공 후에 (111) 면에서 미세거칠기가 더 크게 나타났으며 실리콘이 다이아몬드구조의 Si-I에서 Si-III(body centered tetragonal) 및 Si-XII(rhombohedral)로 전이하는 현상을 라만스펙트럼 분석을 통해 확인하였다. 또한 연삭가공에 의하여 패인 구덩이에서는 일반적인 가공표면과 다른 라만스펙트럼이 관찰되어, 표면에 인가된 잔류응력이 새로운 표면생성으로 해소되었음을 알수 있었다. 또한 열처리에 의한 재료의 표면품위개선효과를 분석하기 위하여 대기 중에서 열처리를 시행한 결과 열처리는 잔류응력의 해소와 상전이의 회복에 효과적인 것으로 나타났다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제18권1호
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• pp.49-53
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• 2011

Diamond-like carbon (DLC)은 $Sp^3$ 결합분율이 높은 준안정 상태의 비정질 탄소물질로 이루어진 박막이다. DLC는 기계적 특성, 화학적 특성, 윤활 특성뿐만 아니라 광학적, 전기적 특성 또한 우수한 물질이다. 본 연구에서는 DLC 박막을 그라파이트(graphite) 타깃을 출발 물질로 하여 고주파 마그네트론 스퍼터(RF magnetron sputter)로 $SiO_2$ 기판 상에 증착하였다. 증착된 DLC 박막은 후 열처리를 하였으며 열처리 온도에 따른 DLC 박막의 특성 변화를 관찰하였다. 열처리는 진공에서 급속가열법(rapid thermal process)으로 $300{\sim}500^{\circ}C$ 범위에서 시행하였다. 열처리된 DLC 박막은 전기적 특성 평가를 위하여 Hall 계수 측정기를 이용하여 상온 비저항을 측정하였으며 표면 변화를 확인하기 위하여 원자력 현미경(atomic force microscopy)을 이용하여 표면형상 변화를 관찰 하였다. 또한 표면특성, 비저항 특성 변화와 구조적 특성 변화와의 관계를 확인하기 위하여 X-선 광전자 분광법(X-ray photoelectron spectroscopy)과 라만 분광법을 이용하여 열처리에 따른 DLC 박막의 구조 변화를 관찰하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.218.2-218.2
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• 2014

그래핀은 높은 전기 전도도와 열전도도, 기계적 강도를 가지고 있고 동시에 높은 전자이동도($200,000cm^2{\cdot}V{\cdot}^1{\cdot}s{\cdot}^1$) 특성을 갖는 물질로써 차세대 소재로 각광받고 있다. 하지만 그래핀을 소자에 응용하기 위해서는 전사공정과 lithography 공정 과정에서 발생되는 PMMA(Poly methyl methacrylate) residue를 완벽하게 제거해야 하는 문제점이 있다. 특히, lithography 공정 중 완벽하게 PMMA residue 가 제거되지 않고 잔류해 있을 경우에 소자의 life time, performance에 악영향을 준다는 보고가 있다. 이와같은 문제를 해결하기 위해 화학적 cleaning, 열처리를 통한 cleaning, 전류 인가에 의한 cleaning과 같은 방법들을 이용하여 그래핀의 PMMA residue를 제거하는 공정들이 보고되고 있지만, 화학적 cleaning 방법의 경우 chloroform 이라는 독성물질 사용으로 인해 산업적으로 응용이 어렵고, 열처리 방법은 전극 등의 금속이 $200^{\circ}C$ 이상의 높은 온도에서 장시간 노출될 경우 쉽게 손상을 입으며, 전류 인가에 의한 cleaning 방법은 국부적으로만 효과를 볼 수 있기 때문에 lithography 공정 후 PMMA residue를 효과적으로 제거하기에는 한계를 보이고 있다. 본 연구에서는 Ar을 이용하는 Ion beam 시스템을 통해 beam energy를 제어함으로써 PMMA residue를 효과적으로 제거하는 연구를 진행하였다. 최적화된 플라즈마 발생 조건을 찾기 위해 QMS(Quadrupole Mass Spectrometer)를 이용하여 입사하는 ion energy와 flux 양을 컨트롤 하였고, 250 W에서 최적화된 ion energy distribution 영역이 존재한다는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 25 Gauss 정도의 electro-magnetic field를 이용하여 Ar의 ion energy를 10 eV 이하로 낮추어 damage를 최소화함으로써 효과적으로 그래핀을 cleaning 할 수 있었다. Cleaning과정에서 ion bombardment에 의해 발생한 damage는 $250^{\circ}C$에서 6시간 동안 annealing 공정을 거치면서 회복되는 것을 Raman spectroscopy의 D peak ($1335cm{\cdot}^1$) / G peak ($1572cm{\cdot}^1$) ratio 로 확인할 수 있었고, PMMA residue의 cleaning 여부는 G peak ($1580cm{\cdot}^1$)의 blue shift와 2D peak ($2670cm{\cdot}^1$)의 red shift를 통해 확인하였다. 그리고 AFM (Atomic Force Microscopy)을 이용하여 cleaning 공정과정에서 RMS roughness가 4.99 nm에서 2.01 nm로 감소하는 것을 관찰하였다. 마지막으로, PMMA residue의 cleaning 정도를 정량적으로 분석하기 위해 XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy)를 이용하여 sp2 C-C bonding이 74.96%에서 87.66%로 증가함을 확인을 할 수 있었다.

• 한국진공학회지
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• 제7권4호
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• pp.320-327
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• 1998

원격 플라즈마 화학기상증착법(Remote Plasma Enhanced-Ultrahigh Vacuum Chemical Vapor Deposition)에 의해 활성화된 질소 원자를 사용하여 사파이어 기판의 표면 을 저온에서 질화처리한 후 표면의 화학적 조성을 조사하였다. 질화처리에 의해 주로 표면 에 형성된 물질은 AIN임을 X-선 광전자 분광방법(X-ray photoelectron spectroscopy:XPS) 을 사용하여 확인하였다. 또한 플라즈마의 RF 출력, 반응 온도 및 시간에 따라서 기판의 Al 과 반응한 질소의 상대적인 양과, 표면 형태를 XPS와 AFM(atomic force microscopy)을 사 용하여 조사하였다. 플라즈마에 의해서 질소는 RF출력에 따라 증가한 후 일정하게 됨을 관 찰하였다. 그러나 질화 처리 온도와 시간의 증가에 따른 AIN의 상대적인 양은 비교적 무관 함을 관찰하였다. 또한 Ar스퍼터링을 통한 XPS의 depth profile을 관찰한 결과 질화층은 깊 이에 따라 3개의 다른 층으로 이루어져 있음을 확인하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2013년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.38-38
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• 2013

The mechanical cues that adherent cells derive from the extracellular matrix (ECM) can effect dramatic changes in cell migration, proliferation, and differentiation. Using a thin film of Type I collagen fibrils comprised of 100 nm to 200 nm collagen fibrils overlaying a bed of smaller fibrils, changes in cellular response to systematically controlled changes in mechanical properties of collagen was investigated. Further, an experimental and modeling approaches to calculate the elastic modulus of individual collagen fibrils, and thereby the effective stiffness of the entire collagen thin film matrix, from atomic force microscopy force spectroscopy data was performed. These results demonstrate an approach to analysis of fundamental properties of thin, heterogeneous, organic films, and add further insights into the mechanical properties of collagen fibrils that are of relevance to cell response to the ECM.