• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• 제11권1호
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• pp.1-10
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• 2010

This is an overview paper reporting our most recent work on processing and microstructure of nano-structured oxides and their photoluminescence and photo-catalysis properties. Zinc oxide and related transition metal oxides such as vanadium pentoxide and titanium dioxide were produced by a combination of magnetron sputtering, hydrothermal growth and atmosphere controlled heat treatment. Special morphology and microstructure were created including nanorods arrays, core-brushes, nano-lollipops and multilayers with very large surface area. These structures showed special properties such as much enhanced photoluminescence and chemical reactivity. The photo-catalytic properties have also been promoted significantly. It is believed that two factors contributed to the high reactivity: the large surface area and the interaction between different oxides. The transition metal oxides with different band gaps have much enhanced photoluminescence under laser stimulation. Use of these complex oxide structures as electrodes can also improve the energy conversion efficiency of solar cells. The mixed oxide complex may provide a promising way to high-efficiency photo emitting materials and photo-catalysts.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.190-190
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• 2010

Zinc oxide is the most attractive material due to the large direct band gap (3.37 eV), excellent chemical and thermal stability, and large exciton binding energy (60 meV). Recently, ZnO nanorods were used as the high efficient antireflection coating layer of solar cells based on silicon (Si). In this reports, we studied the effects of rapid thermal annealing (RTA) treatment on optical properties of ZnO nanorods. For fabrication of ZnO nanorods, there are many methods such as hydrothermal method, sol-gel method, and metal organic chemical vapor deposition method. Among of them, we used the conventional wet chemical method which is simple and low temperature growth. In order to synthesize the ZnO nanorods, the ZnO films were deposited on Si substrate by RF magnetron sputtering at room temperature and the samples were dipped to aqua solution containing the zinc nitrate and hexamethylentetramines (HMT). The synthesis process was achieved in keeping with temperature of $90-95^{\circ}C$ and under constant stirring. The morphology of ZnO nanorods on glass and Si was characterized by scanning electron microscopy. For the analysis of antireflection performance, the reflectance and transmittance were measured by spectrophotometer. And for analyzing the effects of RTA treatment on ZnO nanorods, crystalline properties were investigated by X-ray diffraction measurements and optical properties was estimated by photoluminescence spectra.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2012년도 춘계학술발표회 논문집
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• pp.236-237
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• 2012

ZnO nanorods were grown on R-plane sapphire substrates with the seed layers annealed at different temperature. The effects of annealing temperature for the seed layers on the properties of the ZnO nanorods were investigated by scanning electron microscopy, X-ray diffraction, UV-visible spectroscopy, and photoluminescence. For the as-prepared seed layers, the ZnO nanorods and the ZnO nanosheets were observed. Only the ZnO nanorods were grown as the annealing temperature was above $700^{\circ}C$. The optical transmittance in the UV region was almost zero while that in the visible region was gradually increased as the annealing temperature increased to $700^{\circ}C$. The optical band gap of the ZnO nanorods was increased as the annealing temperature increased to $700^{\circ}C$. In the visible region, the refractive index was decreased with increasing the wavelength, and the extinction coefficient was decreased as the annealing temperature increased to $700^{\circ}C$. The non-linear exciton radiative life time of the FX emission peak was established by cubic equation. The values of Varshni's empirical equation fitting parameters were ${\alpha}=4{\times}10^{-3}eV/K$, ${\beta}=1{\times}10^4K$, and $E_g(0)=3.335eV$ and the activation energy was found to be about 94.6 meV.

• 한국진공학회지
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• 제20권3호
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• pp.211-216
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• 2011

본 연구에서는 수열합성법으로 성장시킨 정렬된 산화아연 나노로드의 성장온도에 따른 구조적, 광학적 특성이 조사되었다. Zinc nitrate ($Zn(NO_3)_2$)와 hexamethylenetetramine가 전구체로 사용되었으며 40 nm 두께의 산화아연 버퍼막이 증착된 실리콘 (100) 기판이 사용되었다. 산화아연 나노로드는 $55^{\circ}C$에서 $115^{\circ}C$까지의 성장 온도에서 40 nm 산화아연 버퍼레이어 위에 성장되었다. 결과 분석을 위하여 FE-SEM, XRD, PL 방법 등이 사용되었다. 분석 결과, 잘 정렬된 산화아연 나노로드가 모든 샘플에서 관찰되었다. $95^{\circ}C$ 이하의 증착 온도에서 성장된 산화아연 나노로드의 끝부분은 평평하였으며, $115^{\circ}C$의 증착 온도에서 성장된 산화아연 나노로드의 끝부분은 날카로운 바늘모양의 형태를 나타내었다. 또한 $115^{\circ}C$의 증착 온도에서 비평형 성장때문에 엉킨 나노 구조물이 부분적으로 생성되었다. 성장 온도는 산화아연의 구조적, 광학적 특성에 영향을 미칠 수 있다. 구조적 특성의 경우 성장 온도가 $75^{\circ}C$까지 증가함에 따라 XRD (002) 피크 세기가 증가했고, 성장온도가 $115^{\circ}C$까지 계속적으로 증가함에 따라 피크의 크기는 다시 감소하였다. 광학적 특성에서는, 성장 온도가 증가함에 따라 가시광선 영역 피크 세기에 대한 UV 피크 세기 비율이 증가하였고, $95^{\circ}C$의 성장온도에서는 가장 큰 UV 피크의 세기를 얻을 수 있었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제9권2호
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• pp.191-196
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• 1999

수열합성법을 이용한 $\alpha$-$SiO_2$ 단결정 분말 제조시 교반의 추가와 승온속도의 변화가 입자의 결정성, 입도분포 및 평균입경에 미치는 영향을 조사하였다. KOH를 광화제로 사용하였으며, $350^{\circ}C$에서 3시간 동안 반응을 시켜 평균입자 크기가 1~3.2$\mu\textrm{m}$인 결정 분말을 제조하였다. 실험결과 반응초기부터 교반을 한 경우에는 교반속도가 증가함에 따라 평균입경이 감소했으나, 결정성은 나빠지다가 150r/min 이상에서는 다시 좋아졌다. 또한 반응 도중에 교반을 추가하면 반응초기부터 교반을 한 경우보다 입자의 크기가 커졌다. 그러나 교반속도를 일정하게 한 후 승온속도를 느리게 하면 입자의 크기가 작아졌다.

• 한국결정성장학회지
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• 제19권6호
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• pp.298-304
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• 2009

고온 열수송시스템용 구조재료인 Inconel 617의 표면 처리에 따른 고온물성 개선에 대한 연구를 수행하였다. 표면처리 방법으로는 Inconel 617 기판 상에 급속가열(RTP) 및 수열처리를 통한 균질산화물 형성과 물리적 기상증착법(Arc discharge)법에 의한 TiAlN(두께 약 $2{\mu}m$ 박막 코팅을 적용하였다. 불균질 산화물($Cr_2O_3$) 형성 억제에 미치는 표면처리의 효과 및 표면 미세구조가 물성에 미치는 영향에 대해 알아보기 위해 표면처리된 Inconel 617 시편들을 $1000^{\circ}C$, 대기중에서 열처리 하였으며, 열처리된 시편들에 대해 고온 상형성 및 미세구조를 비교 분석하였다. RTP와 수열처리를 통한 표면산화물 형성보다는 TiAlN 박막 증착을 통한 보호피막의 형성이 Inconel 617 표면에서 생성되는 불균일 $Cr_2O_3$ 막의 성장을 효과적으로 억제할 수 있어서 더 균질한 미세구조와 가장 우수한 내마모 특성을 나타내었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제10권3호
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• pp.233-238
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• 2000

생체적합성과 상 안정성이 우수한 t-$ZrO_2/Al_2O_3$복합체에 $Eu_2O_3$을 0~4 mol%첨가한 복합체를 $1600^{\circ}C$ 온도에서 1 시간 소결하여 상 안정성, 색상변화, 기계적 특성을 조사하였다. $180^{\circ}C$, 3.5MPa의 수증기 압력 하에서 20시간 열처리 후 X-선 회절법으로 관찰한 결과 $Eu_2O_3$가 첨가된 (Y,Nb,Eu)-TZP/$Al_2O_3$복합체는 우수한 상 안정성이 유지되었다. $Eu_2O_3$의 양이 증가함에 따라 백색계통의 상아색에서 미색의 핑크색으로 서서히 변화하였다 $Eu_2O_3$가 3 mol%까지 첨가된 복합체의 경우 620MPa, 7.6MPa.$m^{1/2}$ 이상의 강도와 인성값이 관찰되었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제26권4호
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• pp.150-154
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• 2016

$K_2Ti_6O_{13}$ 휘스커를 합성하는 방법은 고상법, 수열합성법, 소성법, 융제법, 서냉법, 용융법, KDC법, 졸-겔법 등이 있다. 융제법을 이용하여 $K_2Ti_6O_{13}$을 합성하는 연구를 진행하였다. 칼륨 전구체의 종류와 반응온도와 시간을 조절하여 합성 된 $K_2Ti_6O_{13}$의 입자크기와 분포를 제어하였고, 합성된 $K_2Ti_6O_{13}$의 평균입자 크기는 $500nm{\sim}2{\mu}m$였다. KOH와 $TiO_2$의 비율, pH(KOH 첨가량), 반응온도와 반응시간 등의 공정변수에 대해 연구를 진행하였다. 합성된 $K_2Ti_6O_{13}$은 X-선 회절분석기와 전계방사 주사전자현미경을 이용하여 특성평가를 실시하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제34권3호
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• pp.92-97
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• 2024

수소 생산을 위한 물 분해 시스템의 효율성을 높이려면 산소 발생 반응(OER, Oxygen Evolution Reaction)에서 촉매로 인해 발생하는 전기화학 반응의 높은 과전압을 감소시켜야 한다. 그중 전이금속을 포함하는 LDH(Layered Double Hydroxide)와 같은 화합물은 현재 사용되고 있는 백금 등의 귀금속을 대체할 수 있는 촉매 소재로 주목받고 있다. 본 연구에서는 저렴한 금속 다공성 물질인 니켈 폼을 지지체로 사용하였고, 수열합성 공정을 통해 NiCo LDH 나노결정을 합성하였다. 또한, OER 특성을 향상시키기 위해 Mo를 도핑하여 합성한 Mo 도핑된 NiCo LDH 나노결정 시료의 형태, 결정구조, 물분해 특성의 변화를 관찰하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권6호
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• pp.713-718
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• 2009

21세기에 접어들면서 IT, BT, NT, ET 등 첨단 산업은 하루가 다르게 발전하고 있으며, 이러한 추세에 맞추어 시멘트 산업에서도 많은 변화가 진행되고 있다. 또한 시멘트 산업은 에너지 다소비형이며 석회석을 원료로 하고 있어 지구온난화의 주범인 $CO_2$를 배출하여, 환경문제로 인해 가까운 시기에 큰 어려움을 겪을 것으로 예상되고 있다. 이 연구에서는 시멘트 제조과정 중 소성과정에서의 $CO_2$ 발생을 방지하고, 나노 크기의 입자를 시멘트화 함으로써 구조적 치밀성을 유지하여, 고강도화내구성에 유리한 건설재료를 개발하기 위한 일환으로 기존 소성과정을 통한 시멘트 제조방식과 달리, 화학적 방법을 통해 Bottom-up 방식으로 나노 크기의 새로운 개념의 건설재료를 개발하는데 그 목적이 있다. 시멘트 화학성분비에 착안하여 실리카, 알루미나 그리고 Ca 이온을 주재료로, 인공적으로 나노시멘트 분말을 합성하여 입도분석, SEM, EDX를 통해 그 재료적 특성을 파악하고, 모르타르를 제조하여, 강도특성을 측정하였다. 그 결과 평균 168 nm 크기의 나노 입자를 제조 할 수 있었으며, 적정 배합비의 모르타르의 7일 압축강도가 53.9 MPa로 측정되는 등 충분히 건설용 재료로서의 사용이 가능할 것으로 판단되었으나, 건설 분야로 응용을 위한 기초연구로써 보다 많은 연구가 수행되어야 할 것으로 판단된다.