• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.99-99
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• 2013

In this talk, I will present two research works in progress, which are: i) mapping of piezoelectric polarization and associated charge density distribution in the heteroepitaxial InGaN/GaN multi-quantum well (MQW) structure of a light emitting diode (LED) by using inline electron holography and ii) in-situ observation of the polarization switching process of an ferroelectric Pb(Zr1-x,Tix)O3 (PZT) thin film capacitor under an applied electric field in transmission electron microscope (TEM). In the first part, I will show that strain as well as total charge density distributions can be mapped quantitatively across all the functional layers constituting a LED, including n-type GaN, InGaN/GaN MQWs, and p-type GaN with sub-nm spatial resolution (~0.8 nm) by using inline electron holography. The experimentally obtained strain maps were verified by comparison with finite element method simulations and confirmed that not only InGaN QWs (2.5 nm in thickness) but also GaN QBs (10 nm in thickness) in the MQW structure are strained complementary to accommodate the lattice misfit strain. Because of this complementary strain of GaN QBs, the strain gradient and also (piezoelectric) polarization gradient across the MQW changes more steeply than expected, resulting in more polarization charge density at the MQW interfaces than the typically expected value from the spontaneous polarization mismatch alone. By quantitative and comparative analysis of the total charge density map with the polarization charge map, we can clarify what extent of the polarization charges are compensated by the electrons supplied from the n-doped GaN QBs. Comparison with the simulated energy band diagrams with various screening parameters show that only 60% of the net polarization charges are compensated by the electrons from the GaN QBs, which results in the internal field of ~2.0 MV cm-1 across each pair of GaN/InGaN of the MQW structure. In the second part of my talk, I will present in-situ observations of the polarization switching process of a planar Ni/PZT/SrRuO3 capacitor using TEM. We observed the preferential, but asymmetric, nucleation and forward growth of switched c-domains at the PZT/electrode interfaces arising from the built-in electric field beneath each interface. The subsequent sideways growth was inhibited by the depolarization field due to the imperfect charge compensation at the counter electrode and preexisting a-domain walls, leading to asymmetric switching. It was found that the preexisting a-domains split into fine a- and c-domains constituting a $90^{\circ}$ stripe domain pattern during the $180^{\circ}$ polarization switching process, revealing that these domains also actively participated in the out-of-plane polarization switching. The real-time observations uncovered the origin of the switching asymmetry and further clarified the importance of charged domain walls and the interfaces with electrodes in the ferroelectric switching processes.

• 한국환경농학회지
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• 제34권1호
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• pp.38-45
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• 2015

자연일장이 짧은 조건에서 온실과 같은 시설에서는 인위적으로 일장을 연장하여 작물 생육을 촉진하기 위해서 고압나트륨등, 백열등과 메탈할라이드등과 같은 다양한 인공광원을 이용하여 보광한다. 기존의 인공광원은 전력소모량이 높기 때문에 발광다이오드와 같이, 램프 수명이 길고 전력소모량이 적은 광원을 이용한 보광재배가 시도되고 있다. 녹즙용 엽채류의 하나인 케일을 재배하는 온실내에 삼파장등, 나트륨등 및 적색의 발광다이오드를 인공광원으로 하여 1일 3~6시간 보광하여 재배한 결과, 케일 잎의 생체중 및 건물중은 보광강도 $1.2{\mu}mol/m^2/s$ 적색 LEDs 보광구, $12{\mu}mol/m^2/s$ 삼파장등 보광구와 나트륨 보광구에서 보광하지 않은 자연광구에 비해 유의하게 증가하였다. 적색 LEDs 보광구에서는 보광강도가 증가할수록 케일 잎내 당합성량이 유의하게 증가하였으며, 평당 수확량 또한 최대값을 나타내었다. 본 실험을 통하여 온실조건에서 일출 및 일몰시 삼파장등, 나트륨등 및 적색 LEDs 인공광을 이용한 보광광원 및 광질을 제어하는 보광재배로, 케일 잎의 생체중, 건물중, 엽내 당합성 및 수확량을 증가시킬 수 있었다. 특히, 보광강도 $1.2{\mu}mol/m^2/s$의 적색 LEDs는 삼파장등이나 나트륨등에 비해 전기에너지 소모량을 절감하면서 케일 잎의 생장 및 수확량을 유의하게 증가시킨 것으로 보아 보광광원으로서의 이용성이 기대된다.

• 한국광학회지
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• 제23권2호
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• pp.64-70
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• 2012

c-plane 사파이어 기판에서 성장된 1 $mm^2$ 대면적 InGaN/GaN 다중양자우물 청색 발광 다이오드의 스트레스 전후의 전기적, 광학적 특성 변화를 분석하였다. 스트레스 실험은 샘플 칩을 TO-CAN에 패키징하여 50 mA의 전류를 200시간 동안 인가하여 수행하였다. 스트레스 인가 전류는 다이오드의 순전압 특성을 이용한 접합온도(junction temperature) 측정 실험을 통하여 충분히 낮은 접합온도를 유지하는 값으로 선택하였다. 이렇게 선택한 50 mA의 전류 인가량에서 접합온도는 약 308 K였다. 308 K의 접합온도는 접촉저항(ohmic contact) 또는 GaN계 물질의 특성 변화에 영향을 주지 않는다고 가정하고 실험을 진행하였다. 스트레스 전후에 전류-전압, 광량-전류, 표면 광분포, 파장 스펙트럼 및 상대적 외부양자효율 특성을 측정 및 분석하였다. 측정결과, 스트레스 후 저전류 구간에서의 광량이 감소하고 상대적 외부양자효율이 감소하는 현상을 관찰하였다. 우리는 이러한 현상이 결함의 증가로 인한 비발광 재결합률 증가로부터 기인함을 이론적으로 검토하고 실험결과의 분석을 통하여 보였다.

• Journal of Korean Dental Science
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• 제8권2호
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• pp.49-56
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• 2015

Purpose: The effect of accelerated aging on color stability of various dual-cured self-adhesive resin cements were evaluated in this study. Materials and Methods: Color stability was examined using three different brands of dual-cured self-adhesive resin cements: G-CEM LinkAce (GC America), MaxCem Elite (Kerr), and PermaCem 2.0 (DMG) with the equivalent color shade. Each resin cement was filled with Teflon mold which has 6 mm diameter and 2 mm thickness. Each specimen was light cured for 20 seconds using light emitting diode (LED) light curing unit. In order to evaluate the effect of accelerated aging on color stability, color parameters (Commission Internationale de l'Eclairage, CIE $L^*$, $a^*$, $b^*$) and color differences (${\Delta}E^*$) were measured at three times: immediately, after 24 hours, and after thermocycling. The $L^*$, $a^*$, $b^*$ values were analyzed using Friedman test and ${\Delta}E^*$ values on the effect of 24 hours and accelerated aging were analyzed using t-test. These values were compared with the limit value of color difference (${\Delta}E^*=3.7$) for dental restoration. One-way ANOVA and Scheff's test (P<0.05) were performed to analyze each ${\Delta}E^*$ values between cements at each test period. Result: There was statistically significant difference in comparison of color specification ($L^*$, $a^*$, $b^*$) values after accelerated aging except $L^*$ value of G-CEM LinkAce (P<0.05). After 24 hours, color difference (${\Delta}E^*$) values were ranged from 2.47 to 3.48 and $L^*$ values decreased and $b^*$ values increased in all types of cement and MaxCem Elite had high color stability (P<0.05). After thermocycling, color change's tendency of cement was varied and color difference (${\Delta}E^*$) values were ranged from 0.82 to 2.87 and G-CEM LinkAce had high color stability (P<0.05). Conclusion: Color stability of dual-cured self-adhesive resin cements after accelerated aging was evaluated and statistically significant color changes occurred within clinically acceptable range.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권7호
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• pp.420-424
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• 2016

본 연구에서는 지속적으로 심각한 대기오염의 문제로 실내 공기청정의 중요성이 대두되는 점을 감안하여 광촉매 단위기술을 개발하고자 건식 박막 공정 중 일반적으로 사용되어지는 RF 마그네트론 스퍼터링을 이용하여 $WO_3$ 단층막을 증착하였다. 초기 진공도는 $1.8{\times}10^{-6}$ [Torr]를 기준하여 최적의 스퍼터링 공정조건인 RF 100[W], 7[mTorr]진공 조건에서 Ar:$O_2$ 반응가스의 비율을 70[sccm] : 2[sccm]으로 하여 제작된 $WO_3$ 단층막은 380[nm]-780[nm]의 가시광 영역에서 80% 이상의 높고 일정한 광투과 특성을 확인하였다. 공기 청정 효과를 확인 위해 제작된 $WO_3$ 박막의 광촉매 특성을 조사하기 위해 메틸렌블루 내에서의 흡광도 및 농도변화를 광조사 시간 변화에 따라 측정하였다. 그 흡광도 측정결과 시간에 따라 흡광도 특성이 보임을 확인하였고, 5시간 경과 후 기존 메틸렌블루 농도 대비 80% 수준의 농도로 낮아지는 것을 확인하였다. 이런 결과로 부터 스퍼터링법에 의해 제작된 기능성 $WO_3$박막의 광분해 특성을 통해 형광등의 반사갓 혹은 LED등의 렌즈에 활용 된다면 차세대 조명원의 공기청정 효과를 증진시킬 수 있는 박막을 개발하였다.

• 전자공학회논문지
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• 제54권5호
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• pp.97-105
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• 2017

공중폭발탄은 소총용 탄으로 공간의 제약이 크기 때문에 탑재하는 신관의 크기와 탄약의 양에 제한이 있다. 제한된 양의 탄약으로 위력을 높이기 위해 표적의 위에서 지면 방향으로 공중폭발탄을 기폭시켜 화력을 집중하는 새로운 기법을 개발하였다. 본 논문은 1축 지자기 센서를 이용하여 공중폭발탄의 비행거리를 구하고 지면방향을 감지하는 초소형 저전력 지면감지 센서의 설계와 검증 방법에 관해 제시한다. 지면감지 센서를 설계하기 위해 회전하는 탄의 지자기 센서 모델을 분석하고 이 모델을 단순화하여 지면감지 알고리즘을 설계하였다. 공중폭발탄의 회전 환경을 모사하는 고속회전 시험치구를 제작하고 데이터를 획득하기 위한 지자기 센서와 원격측정 장치를 제작하여 지자기 데이터를 획득하고 이 데이터를 후처리하는 방법으로 지면감지 알고리즘을 검증하였다. 검증된 지면감지 알고리즘에 따라 소형 저전력을 고려하여 센서 일부를 아날로그 소자로 구현하고 나머지를 프로세서에서 프로그램으로 구현하여 지면감지 센서를 설계 제작하였다. 지면감지 센서의 출력신호를 육안으로 확인할 수 있게 LED에 연결하고 고속회전 시험치구에서 임의의 속도인 200 Hz로 회전시켰다. 고속카메라로 회전하는 지면감지 센서를 촬영하여 지면감지 출력신호가 발생한 시점을 지자기 센서 모델과 비교하여 검증하였다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제13권2호
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• pp.314-321
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• 2013

광역학 치료는 미생물의 감염을 포함한 다양한 질병을 위한 대안치료로 권장된다. 이 연구의 목적은 포도알균속에 대한 직접제작한 630 nm 발광다이오드와 포토프린을 사용하여 광역학 치료의 항균효과를 평가하고자 하였다. 포토프린을 이용한 광역학 치료는 황색포도알균과 표피포도알균에 대한 항균효과를 집락형성수 정량법과 세균 생육능은 유세포분석기를 이용하여 시험하였다. 황색포도알균과 표피포도알균의 집락형성수 결과는 포토프린 $50{\mu}g/m{\ell}$와 630 nm 발광다이오드로 에너지밀도 $18J/cm^2$ 조건으로 광역학 치료 적용 후 각각 평균 1 cfu/ml와 평균16 cfu/ml이다. 추가로 광역학 치료 후 황색포도알균과 표피포도 알균을 유세포분석기로 세포의 크기와 형광강도를 측정하였다. 황색포도알균과 표피포도알균의 세포크기는 광역학 치료 후 평균 8.96% 5.55%씩 각각 증가하였고, 세균의 죽은세포는 각각 39%와 61%로 증가하였다. 이 결과로 포토프린을 이용한 광역학 치료는 항균치료의 방법으로 효과적인 방법이 될 수 있음을 제의한다.

• 전기화학회지
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• 제2권1호
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• pp.17-22
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• 1999

다공질 실리콘을 이용한 마이크로센서와 마이크로액츄에이터의 연구는 현재 초기단계에 있기 때문에, 지금까지 발광 다이오드나 화학 센서 등과 같은 몇몇 응용 소자가 발표된 수준에 머물러 있다. 본 논문에서는 화학 센서와 광소자를 중심으로 다공질 실리콘 센서 및 액추에이터 연구현황을 고찰 보고하고자 한다. 정전용량형 다공질 실리콘 습도센서의 감습 특성은 비선형이였으며, 저습보다는 $40\%RH$ 이상의 고습영역에서 더 높은 감도를 나타내었다. 다공질 실리콘 $n^+-p-n^+$ 소자는 에탄올에 노출되었을 때 소자 전류가 급격히 증가하였다. 다공질 실리콘 다이어프램에 제작된 $p^+-PSi-n^+$ 다이오드는 광 스위칭 현상을 나타내어 광센서 또는 광스위치로써의 응용 가능성을 보여주었다. 다공질 실리콘에 365nm를 조사해서 얻어진 광루미네센스(PL)는 넓은 스펙트럼을 보였으며, 피크 파장은 610 nm이었다. ITO/PSi/In LED의 전계발광(EL)스펙트럼은 PL에 비해 약간 더 넓은 영역에 걸쳐 나타났으며, 피크 에너지가 단파장(535nm)으로 이동하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.125-125
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• 2010

극성 [0001] 방향으로 성장된 질화물 기반의 LED (light emitting diode) 는 분극현상에 의해 발생하는 강한 내부 전기장의 영향을 받게 된다. 이러한 내부 전기장은 양자우물 내의 전자와 정공의 공간적 분리를 야기하고 quantum confined Stark effect (QCSE)에 의한 발광 파장의 적색 편이가 발생하며 양자효율의 저하를 가져오게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 InGaN/GaN이나 AlGaN/GaN 양자 우물구조를 GaN의 m-plane (1$\bar{1}$00) 이나 a-plane (11$\bar{2}$0) 등 비극성면 위에 성장하려는 시도를 하고 있다. 그러나 비극성 면의 비등방성 (anisotropy) 으로 인하여 결정성이 높은 비극성 GaN을 성장하는 데에는 많은 어려움이 있다. GaN 층의 표면을 평탄화하고 결정성을 향상시키기 위해서 저온 GaN 또는 AlN 버퍼층을 성장하는 2단계 방법이나 고온 버퍼층을 이용하여 성장하는 연구들이 많이 진행되고 있다. 본 연구에서는 고온 GaN 버퍼층을 이용하여 기존의 2단계 성장과정을 단순화한 비극성 a-plane GaN을 r-plane 사파이어 기판위에 유기금속 화학증착법 (MOCVD)으로 성장하였다. 사파이어 기판위에 AlN 층을 형성하기 위한 nitridation 과정 후 1030 도에서 두께 45 ~ 800 nm의 고온 GaN 버퍼층을 성장하고 총 박막 두께가 2.7 ~ 3 um 가 되도록 a-plane GaN을 성장하여 표면 양상의 변화와 결정성을 확인하였다. 또한 a-plane GaN 박막 성장 시에 성장 압력을 100 ~ 300 torr 로 조절하며 박막 성장의 변화 양상을 관찰하였다. 고온 GaN 버퍼층 성장 두께가 감소함에 따라 결정성은 증가하였으나 표면의 삼각형 형태의 pit 밀도가 증가함을 확인하였다. 또한 성장 압력이 감소함에 따라 표면 pit은 감소하였으나 결정성도 감소하는 것을 확인하였다. 성장 압력과 버퍼층 성장 두께를 조절하여 표면에 삼각형 형태의 pit이 존재하지 않는 RMS roughness 0.99 nm, 관통전위밀도 $1.78\;{\times}\;10^{10}/cm^2$, XRD 반가폭이 [0001], [1$\bar{1}$00] 방향으로 각 798, 1909 arcsec 인 a-plane GaN을 성장하였다. 이 연구를 통해 고온 GaN 버퍼 성장방법을 이용하여 간소화된 공정으로 LED 소자 제작에 사용할 수 있는 결정성 높은 a-plane GaN을 성장할 수 있는 가능성을 확인하였다.

• 대한화장품학회지
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• 제41권4호
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• pp.325-331
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• 2015

피부는 낮 동안 태양빛과 인공 빛에 끊임없이 노출되어 있으며, 그중 5%는 UV 영역, 50%는 가시광선, 나머지 45%는 적외선 영역으로 구성되어 있다. 이중 자외선의 피부에 대한 영향은 많은 연구가 되어 왔으나, 나머지 영역에 대한 연구는 미진한 실정이다. 이에, 가시광선에서 적외선 사이의 파장이 피부 섬유아세포에 어떤 영향을 미치는지 연구하고자 하였다. 광처리에 의한 효과는 광파장, 처리 시간, 광세기, 광조합 등 다양한 파라미터들의 조합에 의해 그 효능이 결정되므로, 본 연구에서는 섬유아세포의 성장 및 콜라겐 합성과 관련된 기능을 촉진시킬 수 있는 광처리 조건을 찾아내고자 하였다. 가시광선과 적외선 영역 사이의 6개의 파장을 처리한 결과, 레드(630 nm)와 그린(520 nm) 파장에 의해 섬유아세포의 증식이 증가함을 확인하였다. 광처리 시간은 콜라겐 합성량 증가를 위해서는 10 min의 광처리가 30 min의 광처리 보다 적합한 조건이었다. 광세기는 $0.05{\sim}0.75mW/cm^2$에서 6개의 광세기로 분할하여 실험한 결과, 레드 $0.3mW/cm^2$와 그린파장 0.15, $0.3mW/cm^2$ 세기가 type I collagen의 mRNA의 양을 증가시킬 수 있었다. 마지막으로 두 개 파장을 순차적으로 조합 처리하였을 때의 효과를 확인한 결과, 레드와 그린파장의 조합 조건은 섬유아세포의 수적증가를 목적으로 할 때 효율적인 방법이며, 콜라겐 합성에는 레드 단독처리가 보다 효과적인 방법이었다. 따라서 본 연구에서 제시하는 광처리 조건을 이용시 피부 세포의 성장이나 콜라겐 합성에 긍정적 영향을 유도할 수 있으며, 재생 및 피부 미용 등에 활용할 수 있는 가능성이 클 것으로 기대된다.