• 대한기계학회논문집A
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• 제37권12호
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• pp.1453-1463
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• 2013

본 연구에서는 유한요소해석과 압입시험으로 압입자 형상이 압입균열특성에 미치는 영향을 조사했다. 본 논문에서는 Lee 등(2012)이 제시한 cohesive zone 모델특성 및 균열생성, 진전을 위한 해석조건에 기초해 다양한 균열해석을 수행했다. 우선, 사각뿔 및 삼각뿔 압입균열 시험과 해석을 비교해 해석모델의 유효성을 검증했다. 아울러 비대칭 압입자에 의한 압입시, 압입하부에서 비대칭 균열의 발생여부를 해석적으로 관찰했다. 최종적으로 압입발생 균열수와 균열길이 관계를 조사했다. 균열수와 균열길이 관계 및 동일 압입자형상(압입자 모서리수)에서 압입자각에 따른 균열길이 변화를 이용하면, 특정 압입자 형태의 압입시험에서 얻은 균열길이 만으로 다양한 압입자 형태의 균열길이를 예측할 수 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.175.2-175.2
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• 2015

이 연구는 nano-indenter를 중심으로 박막의 nano-electrotribology 분석 연구로 Hafnium Nitride (HfN) 박막의 열처리 시 열적안정성에 대한 연구를 진행하였다. HfN 박막은 Copper (Cu)와 Silicon (Si)의 계면 확산방지막으로 사용될 수 있는 박막으로 현재 많은 연구소에서 다양한 연구가 진행되고 있다. HfN 박막은 Si (100)기판 위에 rf magnetron sputter로 증착되었다. 증착 시 Ar, $N_2$ 가스유량을 총 40 sccm 사용하였고 증착 후 HfN 박막을 질소분위기 furnace에서 500, $700^{\circ}C$로 각각 30분 동안 열처리 하였다. 열처리 전 후의 시료를 nano-indenter를 이용하여 nano-electrotribology 분석을 실시하였다. Nano-indenter 측정결과 열처리 전 HfN 박막 시료의 표면강도는 39.68 GPa였고 500oC 열처리 후 31.31 GPa로 감소하였다. 그러나 $700^{\circ}C$ 열처리 시 표면강도가 37.89 GPa로 다시 증가하였다. 탄성계수 측정결과도 이와 같은 경향을 나타내었는데, $500^{\circ}C$ 열처리 전 후 탄성계수가 258.99 GPa에서 201.88 GPa로 감소하였고 $700^{\circ}C$ 열처리 시 247.55 GPa로 다시 증가하였다. 이는 $500^{\circ}C$ 열처리하였을 때 박막 내에 흡착되었던 $N_2$ 가스가 빠져나가며 tensile stress가 발생하여 박막의 표면강도 감소를 유발했고 $700^{\circ}C$ 열처리 시 다시 박막 표면이 안정화되었기 때문으로 생각된다. 이를 통해 열처리 온도 변화에 의한 질소효과가 나타나 HfN 박막 표면의 물성이 달라지는 것을 확인하였다.

• 한국정보디스플레이학회:학술대회논문집
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• 한국정보디스플레이학회 2003년도 International Meeting on Information Display
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• pp.771-774
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• 2003

The mechanical properties of barrier ribs in PDP require quantification in order to control the defects and to increase the yield in the process. Several different types of rib materials were tested for hardness (H) and Young's modulus (E) with a microtip indenter (Berkovich type). For the assessment of fracture toughness of the rib, a macro Vikers indenter was used. The materials with 30wt% of filler were fired at between $490^{\circ}C$ and $570^{\circ}C$. As a result, the composite became fully densified at $520^{\circ}C$, which is near the T s (Littleton softening point) of glass frit. As the filler content increased, the fracture toughness also $(K_{IC})$ increased in the range of 0.60 to 2.63 $MPa{\cdot}m^{0.5}$ after sintering at $550^{\circ}C$. The results suggest that the application of a nano-indenter would be useful for testing the mechanical properties of barrier ribs.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권9호
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• pp.943-951
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• 2014

마이크로/나노 압입시험에 사용되는 각뿔 혹은 원뿔형 압입자의 선단 형상은 제작한계 및 사용 중 마모 등으로 인해 필수적으로 곡면 형태를 띄게 된다. 많은 압입시험 관련 연구에서 각뿔형 압입자의 선단 형상은 편의상 구형으로 가정한 후, 얕은 압입에 대한 구형압입 이론식을 적용하고 있다. 이러한 가정에는 근본적으로 두 가지 문제점이 있는데, 첫 번째로 이론해의 정확성은 재료 물성치 및 압입자 형상에 따라 변화한다는 점이며, 두 번째로 각뿔형 압입자의 실제 선단 형상은 이상적인 구형이 아니라는 점이다. 본 연구에서는 유한요소해석에 기반하여 압입시험에 미치는 이 두 요소의 영향을 분석한다. 먼저 탄성 구형 압입시험에 대해 푸아송비와 하중-변위 곡선의 상관관계를 살펴보고, 이를 기반으로 수정된 구형 탄성 압입 관계식을 제시한다. 이어 가정된 Berkovich 선단 형상의 3차원 유한요소해석으로부터 압입깊이에 따른 하중-변위 곡선의 특성을 분석한다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제32권1호
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• pp.35-42
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• 2008

본 연구에서는 원뿔형 압입자를 이용한 압입시험의 기초 유한요소해석으로부터 자기유사성을 나타내는 Kick's law 계수 C의 영향을 조사하고, 선단반경의 변화가 하중-변위 곡선에 미치는 영향을 회귀분석을 통해 살펴보았다. 아울러 항복강도와 변형경화지수 등의 변수들이 재료 영률평가에 미치는 영향을 분석하였다. 기존 영률 평가에 널리 사용되는 탄성이론에 기초한 Pharr 등의 식을 일반적인 탄소성 금속재료에 적용하기 위하여 다양한 재료에 대한 유한요소해석을 수행하였다. 재료 영률평가 시 압입자 선단반경과 압입깊이의 영향을 최소화하기 위해 Pharr 등의 식에 수정된 보정계수 k를 도입한 영률예측식을 제시하였다. 새로운 영률예측식은 텅스텐 카바이드와 다이아몬드 압입자일 때 모두 2%내의 평균 오차범위에서 각 재료의 영률을 평가할 수 있다.

• 한국소성가공학회:학술대회논문집
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• 한국소성가공학회 2003년도 춘계학술대회논문집
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• pp.448-451
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• 2003

This study describes a new maskless nano-fabrication technique of Si (100) using the combination of nanometer-scale mechanical forming by nano-indenter XP and KOH wet etching. First the surface of a Si (100) specimen was machined by using the nano-machining system, which utilizes the mechanism of the nano-indenter XP. Next, the specimen was etched by KOH solution. After the etching process, the convex structure or deeper hole is made because of masking or promotion effect of the affected layer generated by nano-machining. On the basis of this interesting fact, some sample structures were fabricated.

• 한국소성가공학회:학술대회논문집
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• 한국소성가공학회 2003년도 춘계학술대회논문집
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• pp.111-115
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• 2003

Nanoindentation is simply an indentation test in which the length scale of the penetration is measured in nanometres rather than microns or millimetres, the latter being common in conventional hardness tests. Three-dimensional molecular dynamics simulations have been conducted to evaluate the nanoindentation test. Molecular dynamics simulations were carried out on single crystal copper by varying crystal orientations to investigate nano-behavior of material beneath an indenter in nanoindentation. Morse potential function was used as an interatomic force between indenter and thin film. The result of the simulation shows that crystal orientation significantly influenced the slip system, dislocation nucleation and dislocation behavior.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2003년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.628-631
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• 2003

This study describes a new mastless nano-fabrication technique of Pyrex 7740 glass using the combination of nanomachining by nano-indenter XP and HF wet etching. First, the surface of a Pyrex 7740 glass specimen was machined by using the nano-machining system, which utilizes the mechanism of the nano-indenter XP. Next, the specimen was etched by HF solution. After the etching process, the convex structure or deeper hole is made because of masking or promotion effect of the affected layer generated by nano-machining. On the basis of this interesting fact. some sample structures were fabricated.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.182-182
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• 2010

나노 소재의 물성을 측정하기 위하여 대부분의 연구 구룹에서는 크게 두 가지 분석 기법인 분광학을 이용한 분석과 나노트라이볼로지를 이용한 분석을 사용하고 있다. 분광학을 이용한 분석에는 NMR, IR, Raman, SEM, TEM 등이 대표적이라 할 수 있고, 나노트라이볼로지를 이용한 분석에는 AFM, EFM, KFM, Nano-indenter 등의 탐침을 이용한 측정 기법이 대표적이다. Nano-indenter는 물질의 탄성 및 경도를 측정 할 수 있으며 이를 통해 물질의 특성을 연구하는데에 사용된다. 그러나 이런 Nano-indenter의 압입 실험에서는 그 결과값이 압입 조건 등의 통제변수의 함수가 될 것이다. 이를 확인하고 변화값의 parameter를 추출하기 위하여 본 실험에서는 이런 압입 조건 중 Load - Hold - Unload force의 속도 및 시간을 변화시켜 물질의 탄성계수와 경도가 어떻게 변하는지에 대한 역학관계를 연구하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제52권3호
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• pp.469-483
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• 2014

In an indentation approach, the smooth rigid spherical ball penetrated into a deformable flat is considered for the study based on contact mechanics approach. The elastic-plastic frictionless spherical indentation analysis has been under taken in the finite element analysis using "ABAQUS" and experimental study. The spherical indentation has been studied for the materials like steel, aluminium, copper and brass with an identical spherical indenter for diverse indentation depths. The springback analysis is executed for studying the actual indentation depth after the indenter is unloaded. In the springback simulation, the material recovers its elastic deformation after the indenter is unloaded. The residual diameter and depth of an indentation for various materials are measured and compared with simulation results. It shows a good agreement between the simulation and an experimental studies.