• 한국재료학회지
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• 제23권6호
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• pp.299-303
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• 2013

In this study, a micro gas sensor for $NO_x$ was fabricated using a microelectromechanical system (MEMS) technology and sol-gel process. The membrane and micro heater of the sensor platform were fabricated by a standard MEMS and CMOS technology with minor changes. The sensing electrode and micro heater were designed to have a co-planar structure with a Pt thin film layer. The size of the gas sensor device was about $2mm{\times}2mm$. Indium oxide as a sensing material for the $NO_x$ gas was synthesized by a sol-gel process. The particle size of synthesized $In_2O_3$ was identified as about 50 nm by field emission scanning electron microscopy (FE-SEM). The maximum gas sensitivity of indium oxide, as measured in terms of the relative resistance ($R_s=R_{gas}/R_{air}$), occurred at $300^{\circ}C$ with a value of 8.0 at 1 ppm $NO_2$ gas. The response and recovery times were within 60 seconds and 2 min, respectively. The sensing properties of the $NO_2$ gas showed good linear behavior with an increase of gas concentration. This study confirms that a MEMS-based gas sensor is a potential candidate as an automobile gas sensor with many advantages: small dimension, high sensitivity, short response time and low power consumption.

• 대한전기학회논문지:전기물성ㆍ응용부문C
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• 제48권5호
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• pp.396-401
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• 1999

In this study, $Ar^+$ ion laser etching process of single/poly-crystalline Si with $CCl_2F_2$ gas is investigated for MEMS applications. In general, laser direct etching process is useful in microelectronic process, fabrication of micro sensors and actuators, rapid prototyping, and complementary processing because of the advantages of 3D micromachining, local etching/deposition process, and maskless process with high resolution. In this study, a pyrolytic method, in which $CCl_2F_2$ gasetches molten Si by the focused laser, was used. In order to analyze the temperature profile of Si by the focused laser, the 3D heat conduction equation was analytically solved. In order to investigate the process parameters dependence of etching characteristics, laser power, $CCl_2F_2$ gas pressure, and scanning speed were varied and the experimental results were observed by SEM. The aspect ratio was measured in multiple scanning and the simple 3D structure was fabricated. In addition, the etching characteristics of $6\mum$ thick poly-crystalline Si on the insulator was investigated to obtain flat bottom and vertical side wall for MEMS applications.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권2호
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• pp.170-178
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• 2011

본 논문에서는 MEMS 센서와 블루투스 무선 통신 모듈을 이용하여 교량 모니터링을 위한 무선 계측 시스템 개발에 대한 연구를 수행하였다. 이를 위하여 MEMS 센서의 가속도 측정 범위 및 주파수 응답 범위 성능을 검증하기 위한 실험을 수행하여 교량 계측에 적합성 여부를 판단하였다. 실험 결과, 고성능의 압전형 가속도 센서에 비하여 동적 범위와 측정 주파수 범위의 성능은 낮으나 30Hz 미만의 저주파수 대역 측정에는 무리가 없을 것으로 판단한다. 그리고 최대 통신 거리 측정 결과, 280m정도의 성능을 가지고 있음을 확인하였다. 마지막으로 개발된 무선 가속도 센서 시스템을 공용중인 교량에 설치한 후, 교통하중에 의한 진동데이터를 획득하여 교량의 동특성을 실시간 분석하였다. 분석결과는 대상교량의 FE 해석결과와 비교를 통하여 무선 가속도 센서 시스템의 성능을 평가하였다. 실험 결과, MEMS 센서와 블루투스 무선 통신 모듈을 이용하여 개발한 무선 가속도 센서는 교량과 같은 저주파수 진동특성을 갖는 건설구조물의 계측에 효과적으로 사용할 수 잇을 것으로 판단된다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제8권2호
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• pp.121-127
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• 2008

This paper presents design and fabrication of optimized geometry structure of electrostatic inkjet head. In order to verify effect of geometry shape, we simulate electric field intensity according to the head structure. The electric field strength increases linearly with increasing height of the micro nozzle. As the nozzle diameter decreases, the electric field along the periphery of the meniscus can be more concentrated. We design and fabricate the electrostatic inkjet heads, hole type and pole type, with optimized structure. It was fabricated using thick-thermal oxidation and silicon micromachining technique such as the deep reactive ion etching (DRIE) and chemical wet etching process. It is verified experimentally that the use of the MEMS inkjet head allows a stable and sustainable micro-dripping mode of droplet ejection. A stable micro dripping mode of ejection is observed under the voltages 2.5 kV and droplet diameter is $10\;{\mu}m$.

• 센서학회지
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• 제17권1호
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• pp.75-80
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• 2008

In this work, we optimized a microbolometer for application of a $CO_2$ detector by using MEMS technology. We fabricated a stable thermal isolation structure by varying the lengths of supporting legs which affect bolometer performance. We could fabricate more stable thermal isolation structure for the microbolometer through the results of ANSYS simulations, and minimize the fabrication processes by using bulk micromachining to use a $CO_2$ detector. The microbolometer shows a detectivity of $2.5{\times}109$ cmHz$^{1/2}$/W at a chopper frequency of 8 Hz and a bias current of $6.25\;{\mu}A$ with a vacuum package of about $3.0{\times}10.3$ torr. Therefore, we put to conclusion that the microbolometer optimized in this experiment could be useful for the application of a $CO_2$ detector.

• 센서학회지
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• 제27권4호
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• pp.269-274
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• 2018

High-sensitivity signal-to-noise ratio (SNR) microphones are essentially required for a broad range of automatic speech recognition applications. Piezoelectric microphones have several advantages compared to conventional capacitor microphones including high stiffness and high SNR. In this study, we designed a new piezoelectric membrane structure by using the finite elements method (FEM) and an optimization technique to improve the sensitivity of the transducer, which has a high-quality AlN piezoelectric thin film. The simulation demonstrated that the sensitivity critically depends on the inner radius of the top electrode, the outer radius of the membrane, and the thickness of the piezoelectric film in the microphone. The optimized piezoelectric transducer structure showed a much higher sensitivity than that of the conventional piezoelectric transducer structure. This study provides a visible path to realize micro-scale high-sensitivity piezoelectric microphones that have a simple manufacturing process, wide range of frequency and low DC bias voltage.

• 센서학회지
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• 제12권4호
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• pp.156-163
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• 2003

일반적인 표면 마이크로머시닝 공정과 고분자의 중합공정을 결합하여 전도성 고분자인 폴리피롤 액추에이터를 제작하였다. 폴리피롤 액추에이터의 제작 공정을 검증하기 위한 가장 기본적인 구조물은 폴리피롤 캔틸레버이며 이를 이용하여 세포 조작에 응용 가능한 폴리피롤 그리퍼 및 밸브의 기본 구조물들을 제작하였다. 그리퍼는 손가락과 유사한 형태로 뼈에 해당하는 단단한 고분자와 근육에 해당하는 폴리피롤 등으로 구성된다. 밸브는 폴리피롤 캔틸레버에 유로가 결합된 형태로 제작되었다. 제안한 폴리피롤 액추에이터의 제작 공정 및 기본 구조물들은 세포 조작기구와 같은 바이오 관련 응용에 이용될 수 있을 것이다.

• 한국위성정보통신학회논문지
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• 제12권2호
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• pp.11-14
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• 2017

본 논문은 프리즘 구조물의 집광효과를 이용하여 옥외용 사이니지 이산형 LED 패널의 광학적 불연속성을 개선할 수 있는 방법적 접근에 관한 것이다. 광투과성이 우수한 Polycarbonate에 MEMS(Microelectromechanical systems) 공정 및 극초단파(Femto-second) 레이저를 이용하여 프리즘 형태를 패터닝을 하였다. 패터닝된 polycarbonate는 light guide film의 역할을 하여 서로 다른 디스플레이 패널에서 발생하는 빛을 프리즘 구조에 의해 한 곳으로 모이게 함을 확인하였다. Polycarbonate와 디스플레이 패널의 간격에 따라 디스플레이 패널간의 거리를 조절할 수 있었으며 한 곳으로 모인 빛은 마치 두 디스플레이 패널이 연결된 것과 같은 효과를 나타내었다. 이는 아웃도어 사이니지용 디스플레이 패널에서 발생하는 문제점인 광학적 불연속성을 개선할 수 있을 것으로 보인다.

• 한국광학회지
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• 제15권4호
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• pp.385-390
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• 2004

본 논문에서는 파장 고정 광원 한 개와 2${\times}$2 광 MEMS 스위치, 그리고 광섬유 지연선로로 구성된 4-비트 선형 위상배열 안테나(Phased Array Antenna: PAA)용 광 실시간 지연선로 (True Time-Delay; TTD)의 구조를 설계하였고, 두 개의 안테나 소자로 구성된 10-GHz PAA 구동을 위해 단위 시간 지연 차이가 6 ps인 4-비트 TTD를 구현하였다. 실험 결과, 최대 시간지연 오차는 -0.4 ps로 측정되었으며, 이에 대한 최대 주사각 오차는 1.63$^{\circ}$로 나타나, 구현한 TTD의 성능이 이론치와 서로 일치하는 것을 확인하였다. 각 안테나 소자에 연결된 광 MEMS 스위치와 광섬유 지연선로의 삽입손실은 스위치 상태에 따라 최소 1.36 ㏈에서 최대 2.4 ㏈로 측정되었으며, 또한 정해진 주사각의 경우에는, 안테나 소자 간 삽입손실 차이가 최대 0.32 ㏈로 측정되었다. 안테나 소자 전단의 증폭기 이득 조정이나 가변 감쇄기를 사용하여 삽입손실을 균등화시키면, 기존의 파장 가변 광원을 이용하는 TTD 구조들 보다 안정적이며 경제적인 TTD 구조가 될 것으로 예상된다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2003년도 하계학술대회 논문집 Vol.4 No.2
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• pp.830-833
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• 2003

This paper describes the fabrication and characteristics of 3C-SiCOI sotctures by SDB and etch-back technology for high-temperature MEMS applications. In this work, insulator layers were formed on a heteroepitaxial 3C-SiC film grown on a Si(001) wafer by thermal wet oxidation and PECVD process, successively. The pre-bonding of two polished PECVD oxide layers made the surface activation in HF and bonded under applied pressure. The wafer bonding characteristics were evaluated by the effect of HF concentration used in the surface treatment on the roughness of the oxide and pre-bonding strength. Hydrophilic character of the oxidized 3C-SiC film surface was investigated by ATR-FTIR. The strength of the bond was measured by tensile strengthmeter. The bonded interface was also analyzed by SEM. The properties of fabricated 3C-SiCOI structures using etch-back technology in TMAH solution were analyzed by XRD and SEM. These results indicate that the 3C-SiCOI structure will offers significant advantages in the high-temperature MEMS applications.