Multicrystalline silicon wafers were textured in an alkaline bath, basically using sodium hydroxide and in acidic bath, using mainly hydrofluoric acid (HF), nitric acid $(HNO_3)$ and de-ionized water (DIW). Some wafers were also acid polished for the comparative study. Comparison of average reflectance of the samples treated with the new recipe of acidic solution showed average diffuse reflectance less than even 5 percent in the optimized condition. Solar cells were thus fabricated with the samples following the main steps such as phosphorus doping for emitter layer formation, silicon nitride deposition for anti-reflection coating by plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) and front surface passivation, screen printing metallization, co-firing in rapid thermal processing (RTP) Furnace and laser edge isolation and confirmed >14 % conversion efficiency from the best textured samples. This isotropic texturing approach can be instrumental to achieve high efficiency in mass production using relatively low cost silicon wafers as starting material.
The intracluster ion-molecule reactions of $Ti^+(H_2O)_n,\;Ti^+(CH_3OCH_3)_n,\;and\;Ti^+(CH_3OD)_n$ complexes produced by the mixing of the laser-vaporized plasma and the pulsed supersonic beam were studied using a reflectron time-of-flight mass spectrometer. The reactions of $Ti^+$ with water clusters were dominated by the dehydrogenation reaction, which produces $TiO^+(H_2O)_n$ clusters. The mass spectra resulting from the reactions of $Ti^+\;with\;CH_3OCH_3$ clusters exhibit a major sequence of $Ti^+(OCH_3)_m(CH_3OCH_3)_n$ cluster ions, which is attributed to the insertion of $Ti^+$ ion into C-O bond of $CH_3OCH_3$ followed by $CH_3$ elimination. The prevalence of $Ti^+(OCH_3)_m(CH_3OD)_n$ ions in the reaction of $Ti^+\;with\;CH_3OD$ clusters suggests that D elimination via O-D bond insertion is the preferred decomposition pathway. In addition, the results indicate that consecutive insertion reactions by the $Ti^+$ ion occur for up to three precursor molecules. Thus, examination of $Ti^+$ insertion into three different molecules establishes the reactivity order: O-H > C-O > C-H. The experiments additionally show that the chemical reactivity of heterocluster ions is greatly influenced by cluster size and argon stagnation pressure. The reaction energetics and formation mechanisms of the observed heterocluster ions are also discussed.
본 논문에서는 집적 광학 광도파로 소자 기술을 적용하여 생화학 물질의 성분을 정밀하게 측정 가능한 광소자로서 폴리머 광도파로와 브래그 격자를 이용하는 구조를 최초로 제안하였다. 유효굴절률법과 전송행렬법을 이용하여 최적의 감도를 가지는 브래그 격자 광도파로를 설계하였으며 코아와 하부 클래딩의 굴절률이 각각 1.540, 1.430인 폴리머를 이용하여 코아 두께가 $3{\mu}m$ 인 구조의 반전립 광도파로를 제작하였다. 코아 층까지 완성된 도파로 위에 레이저 빔 간섭계와 플라즈마 에칭을 이용하여 격자를 형성한 뒤 격자표면에 20 nm 두께의 Au층을 증착하고 칼릭사린(calixarene) 단분자층을 만들어 바이오센서를 제작하였다. 제작된 광센서를 이용하여 PBS(phosphate bufferedsaline) 용액에 함유된 $K^+$의 농도에 따라 브래그 반사픽이 단파장으로 이동하는 것을 관찰할 수 있었다.
GaN과 같은 III-nitride 반도체 관한 식각 기술의 연구는 blue-emitting laser diode(LD)를 위한 경면(mirror facet)의 형성뿐만아니라 새로운 display 용도의 light emitting diodes (LED), 고온에서 작동되는 광전소자 제조 등에도 그 중요성이 증대되고 있다. 최근에는 III-nitride 물질의 높은 식각속도와 미려하고 수직한 식각형상을 이루기 위하여 ECR(Electron Cyclotron Resonance)이나 ICP(Inductively Coupled Plasma)와 같은 고밀도 플라즈마 식각과 CAIBE(Chemically assisted ion beam etching)를 이용한 연구가 진행되고 있다. 현재 제조되어 지고 있는 LED 및 LD와 같은 광소자의 구조의 대부분은 p-GaN/AlGaN/InGaN(Q.W)/AlGaN/n-GaN 와 같은 여러 층의 형태로 이루어져 있다. 이중 InGaN는 광소자나 전자소자의 특성에 영향을 주는 가장 중요한 부분으로써 현재까지 보고된 식각연구는 undoped GaN에 대부분 집중되고 있고 이에 비해 소자 특성에 핵심을 이루는 InGaN의 식각특성에 관한 연구는 미흡한 상황이다. 본 연구에서는 고밀도 플라즈마원인 ICP 장비를 이용하여 InGaN를 식각하였고, 식각에는 Cl2/CH4, Cl2/Ar 플라즈마를 사용하였다. InGaN의 식각특성에 영향을 미치는 플라즈마의 특성을 관찰하기 위하여 quadrupole mass spectrometry(QMS)와 optical emission spectroscopy(PES)를 사용하였다. 기판 온도는 5$0^{\circ}C$, 공정 압력은 5,Torr에서 30mTorr로 변화시켰고 inductive power는 200~800watt, bias voltage는 0~-200voltage로 변화시켰으며 식각마스크로는 SiO2를 patterning 하여 사용하였다. n-GaN, p-GaN 층 이외에 광소자 제조시 필수적인 InGaN 층을 100% Cl2로 식각한 경우에 InGaN의 식각속도가 GaN에 비해 매우 낮은 식각속도를 보였다. Cl2 gas에 소량의 CH4나 Ar gas를 첨가하는 경우와 공정압력을 감소시키는 경우 식각속도는 증가하였고, Cl2/10%Ar 플라즈마에서 공정 압력을 감소시키는 경우 식각속도는 증가하였고, Cl2/10%CHF3 와 Cl2/10%Ar 플라즈마에서 공정압력을 15mTorr로 감소시키는 경우 InGaN과 GaNrks의 선택적인 식각이 가능하였다. InGaN의 식각속도는 Cl2/Ar 플라즈마의 이온에 의한 Cl2/CHF3(CH4) 플라즈마에서의 CHx radical 형성에 의하여 증가하는 것으로 사료되어 진다.
시료 에어로졸에 의한 광산란 신호를 이용하여 ICP 분석신호를 보정하였다. 자체 제작한 초음파 분무기에서 발생되는 에어로졸에 대하여 다이오드나 He-Ne 레이저를 사용하여 광산란신호를 얻고 이를 기준으로 하여 분석신호의 변동에 대하여 보정하였다. 그 결과 Be, Pb 및 Co의 경우에 short-term (1분 이하)에 대한 신호의 RSD가 기존의 평균 3.4% 에서 0.9% RSD 이하로 큰 개선이 되었으며, 10분 정도의 long-term안정도는 14.9%에서 4.2%로 개선되었다. 이 방법은 펄스형태의 시료도입뿐 아니라 연속적 분무에서도 분무기의 안정성이 부족한 경우, 정밀도의 개선에 매우 유용하다. Long-term의 안정도 개선을 위해서는 광산란셀에서의 안정도 및 검출기의 잡음개선과 분무장치와 플라즈마 사이에서의 에어로졸 응축등에 의한 잡음의 개선이 필요한 것으로 보인다.
Fish bone-based calcium products are currently receiving much attention among high value-added industries involving calcium. Industrial processing of fish products yields unused fish parts including bones, which could be used as marine health foods to enhance the economic and environmental benefits of fish production. The ultimate goal of this study is to develop the high value-added fisheries products fortified with fish bones supplementing calcium. We here explored the physical and chemical softening methods of the fish bones to enhance texture of the fish products with a high degree of calcium absorption rates. The eluted calcium from the fish bone was quantified with the inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-OES). The characteristics of the softened fish bones were determined by the laser diffraction particle size analysis, texture profile analysis, and volatile organic compounds (VOCs) analysis. As the result, the optimized softening method of fish bone was established when Theragra chalcogramma bone was treated twice with the pressurized high temperature (110-120℃ and 1.0-1.5 kg/cm2). The produced softened fish bone turned out to be suitable for the food additives with low particle sizes, low hardness values, and negligible VOCs responsible for the unpleasant flavors.
A study of the non-linear optical properties of nanocrystal-Si embedded in SiO2 has been performed by using the z-scan method in the nanosecond and femtosecond ranges. Substoichiometric SiOx films were grown by plasma-enhanced chemical-vapor deposition(PECVD) on silica substrates for Si excesses up to 24 at/%. An annealing at $1250^{\circ}C$ for 1 hour was performed in order to precipitate nanocrystal-Si, as shown by EFTEM images. Z-scan results have shown that, by using 5-ns pulses, the non-linear process is ruled by thermal effects and only a negative contribution can be observed in the non-linear refractive index, with typical values around $-10-10cm^2/W$. On the other hand, femtosecond excitation has revealed a pure electronic contribution to the nonlinear refractive index, obtaining values in the order of 10-12 cm2/W. Simulations of heat propagation have shown that the onset of the temperature rise is delayed more than half pulse-width respect to the starting edge of the excitation. A maximum temperature increase of ${\Delta}T=123.1^{\circ}C$ has been found after 3.5ns of the laser pulse maximum. In order to minimize the thermal contribution to the z-scan transmittance and extract the electronic part, the sample response has been analyzed during the first few nanoseconds. By this method we found a reduction of 20% in the thermal effects. So that, shorter pulses have to be used obtain just pure electronic nonlinearities.
$TiO_2$ nanoparticles were grown on carbon fiber by atomic later deposition (ALD) with TTIP $(Ti(OCH(CH_3)_2)_4$ and $H_2O$ precusors. After sampe surfaces were treated by electron beam (1 MeV, 5 KGy), an improvement in the photocatalytic reacitivity of $TiO_2$ nanoparticles on carbon fiber was observed. An increase in the population of hydroxyl group on $TiO_2$ particles and the oxidation of carbon fiber were found upon e-beam exposure, whereas there was no noticeable changes of their morphology. It implies that those changes in O and C 1s state of $TiO_2$ particles/carbon fiber induced by e-beam treatment could be related to the enhancement of the photocatalytic activity. In contrast, when carbon fiber fully covered with $TiO_2$ thick films was treated with high-energy electron beam under same conditions, the improvement of photocatalytic activity as well as any changes in XPS spectra (Ti 2p, O 1s and C 1s) could not be found.
이종 재료의 접합에 대한 연구는 단일 재료에서 얻을 수 없는 물리적/기계적 특성과 이종 재료의 우수한 특성을 얻을 수 있다는 장점이 있어 국내외 적으로 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 이종 접합 기술은 구조재료와 에너지 변환분야에 가장 많이 사용되고 있으며, 그 외 광촉매와 Thin film, 경량구조재료 등에도 사용되고 있다. 그 중 FGM(Functional Graded Materials)는 조성의 점진적인 변화를 통하여 접합하는 방법으로 이종 재료 접합 시 발생하는 내부 응력을 해소해줌으로써 적합한 방법이라고 할 수 있다. FGM 제작에 사용되는 방법으로 널리 알려진 것들로는 plasma spraying, 원심주조, 분말 야금법, PVD, CVD 그리고 EPD(electrophoretic deposition) 등이 있다. 이중에서 EPD는 수용액이나 유기용매와 같은 분산매체 중에 콜로이드 입자의 표면에 대전되는 전하를 이용하여, 외부에서 전장을 걸어서 입자의 움직임을 제어하는 기술이다 EPD는 코팅 속도가 상대적으로 빠르고 두꺼운 코팅 층 제작이 가능하다. 또한 바인더, 윤활제 또는 가소제를 사용하지 않고 다양한 종류와 모양의 기판 위에 균일한 코팅이 가능하다는 장점이 있다. 본 연구에서는 Ni substrate를 이용하여 그 위에 Ni과 $Al_2O_3$의 조성을 점진적으로 변화시켜 FGM을 EPD 방법으로 코팅하였다. 여기서 사용된 Ni은 높은 녹는점과 좋은 연성으로 인해 성형이 용이하여 구조재료로 적합하며, $Al_2O_3$는 고내열성과 내부식성을 가지며 경도가 높다는 장점이 있다. 본 연구에서는 EPD 방식을 이용하여 Ni/$Al_2O_3$ FGM을 코팅하였으며, 코팅 후 발생하는 substrate와의 접착력 문제를 해결하기 위해서 건조 방식과 substrate의 표면 상태를 최적화하여 다층의 Ni/$Al_2O_3$ FGM을 코팅 및 소결하였다. Zeta-potential 측정을 통해 electrophoretic mobility와 suspension의 분산 안정도를 평가 할 수 있었으며, X-ray 회절 분석(XRD)을 통하여 Ni 의 환원 여부를 확인하였다. 또한 Scanning electron microscopy(SEM) 분석을 통하여 미세구조 분석을 하였고, 최종적으로 Electron Probe Micro Analyzer (EPMA) 를 이용하여 다층 구조의 조성변화를 확인함으로 Ni/$Al_2O_3$의 FGM 코팅이 이루어졌음을 확인하였다.
To realize copper-based electrode materials for printed electronics applications, it is necessary to improve the adhesion strength between conductive lines and the substrate. Here, we report the preparation of Cu pastes using (3-glycidoxypropyl) trimethoxysilane (GPTMS) prepolymer as an adhesion promoter (AP). The Cu pastes were screen-printed on glass and polyimide (PI) substrates and sintered at high temperatures (> $250^{\circ}C$) under a formic acid/$N_2$ environment. According to the adhesion strengths and electrical conductivities of the sintered Cu films, the optimized Cu paste was composed of 1.0 wt % GPTMS prepolymer, 83.6 wt % Cu powder and 15.4 wt % vehicle. After sintering at $400^{\circ}C$ on a glass substrate and $275^{\circ}C$ on a PI substrate, the Cu films showed the sheet resistances of $10.0m{\Omega}/sq$. and $5.2m{\Omega}/sq$., respectively. Furthermore, the sintered Cu films exhibit excellent adhesion properties according to the results of the ASTM-D3359 standard test.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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