• 한국결정학회:학술대회논문집
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• 한국결정학회 2002년도 정기총회 및 추계학술연구발표회
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• pp.54-55
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• 2002

The fabrication, characterization and manipulation of nanoparticle system brings together physics, chemistry, materials science and biology in an unprecedented way. Phenomena occurring in such systems are fundamental to the workings of electronic devices, but also to living organisms. The ability to fabricate the surface of nanoparticles Is essential in the further development of functional devices that incorporate nanoscale features. Even more essential is the ability to introduce a wide range of chemical and materials flexibility into these structures to build up more complex nanostructures that can ultimately rival biological nanosystems. In this respect, polymers are potentially ideal nanoscale building blocks because of their length scale, well-defined architecture, controlled synthesis, ease of processing and wide range of chemical functionality that can be incorporated. In this presentation, we will look at a number of promising polymer-based nanoparticle fabrication strategies that have been developed recently, with an emphasis on those techniques that incorporate nanostructured polymeric particles into electronic devices or biomedical applications. And functional nanoparticles deliberately designed using several powerful process methods and their application will be discussed. Nanostructured nanoparticles, what we called, implies dispersed colloids with the size ranged from several nanometers to hundreds of nanometer. They have extremely large surface area, thus it is very important to control the morphology or surface functionality fitted for adequate objectives and properties. Their properties should be controlled for various kind of bio-related technologies, such as immunomagnetic cell separation, drug delivery systems, labeling and identification of lymphocyte populations, extracorporeal and hemoperfusion systems, etc. Well-defined polymeric nanoparticles can be considered as smart bomb or MEMS.

• Advances in nano research
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• 제5권4호
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• pp.337-357
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• 2017

Knowledge of thin films mechanical properties is strongly associated to the reliability and the performances of Nano Electro Mechanical Systems (NEMS). In the literature, there are several methods for micro materials characterization. Bulge test is an established nondestructive technique for studying the mechanical properties of thin films. This study improve the performances of NEMS by investigating the mechanical behavior of Nano rectangular thin film (NRTF) made of new material embedded in Nano Electro Mechanical Systems (NEMS) by developing the bulge test technique. The NRTF built from adhesively-bonded layers of basalt fiber reinforced polymer (BFRP) laminate composite materials in Nano size at room temperature and were used for plane-strain bulging. The NRTF is first pre-stressed to ensure that is no initial deflection before applied the loads on NRTF and then clamped between two plates. A differential pressure is applying to a deformation of the laminated composite NRTF. This makes the plane-strain bulge test idea for studying the mechanical behavior of laminated composite NRTF in both the elastic and plastic regimes. An exact solution of governing equations for symmetric cross-ply BFRP laminated composite NRTF was established with taking in-to account the effect of the residual strength from pre-stressed loading. The stress-strain relationship of the BFRP laminated composite NRTF was determined by hydraulic bulging test. The NRTF thickness gradation in different points of hemisphere formed in bulge test was analysed.

• 한국재료학회지
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• 제33권5호
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• pp.195-204
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• 2023

Micro-electronic gas sensor devices were developed for the detection of carbon monoxide (CO), nitrogen oxides (NO_x), ammonia (NH₃), and formaldehyde (HCHO), as well as binary mixed-gas systems. Four gas sensing materials for different target gases, Pd-SnO₂ for CO, In₂O₃ for NO_x, Ru-WO₃ for NH₃, and SnO₂-ZnO for HCHO, were synthesized using a sol-gel method, and sensor devices were then fabricated using a micro sensor platform. The gas sensing behavior and sensor response to the gas mixture were examined for six mixed gas systems using the experimental data in MEMS gas sensor arrays in sole gases and their mixtures. The gas sensing behavior with the mixed gas system suggests that specific adsorption and selective activation of the adsorption sites might occur in gas mixtures, and allow selectivity for the adsorption of a particular gas. The careful pattern recognition of sensing data obtained by the sensor array made it possible to distinguish a gas species from a gas mixture and to measure its concentration.

• 지구물리와물리탐사
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• 제25권4호
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• pp.167-176
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• 2022

심지층 특성화 기술 확보에 필요한 자체 기기 개발의 일환으로 철재 케이싱이 설치된 시추공에도 적용가능한 공곡검층기 K-DEV를 설계하고 500 m 깊이 용 시작품을 개발하였다. K-DEV는 디지털 출력을 제공하고 이미 성능이 입증된 센서들을 장착하며, 기존에 국내에서 사용하는 윈치시스템과 호환성을 갖추도록 설계되었다. K-DEV 시작품은 외경 48.3 mm 비자성 스테인레스강 하우징을 채용했으며 실험실 내에서 20 MPa까지의 방수 시험, 그리고 1 km 깊이 시추공에 삽입하여 내구성 시험을 거쳤다. 시작품을 이용해 600 m 깊이까지의 하향 및 상향 연속 검층을 수행하여 작동의 안정성 및 자료의 반복성을 확인하였다. 철재 케이싱이 설치되어 있는 시추공내에서 방위각 결정에 필수적인 자이로 센서로 K-DEV 시작품에서는 고정밀도 MEMS 자이로스코프를 채택하였다. 여기에 가속도계 자료와 각속도 자료를 융합하고 무향 칼만 필터링(Unscented Kalman Filtering)을 통해 최적화 함으로써 정확한 궤적 추적을 수행하는 알고리듬을 고안하였다. 시험 시추공에서 K-DEV 시작품과 상업적 기기와의 비교 검층을 통해 서로 매우 근접한 결과를 얻었다. 특히, MEMS 자이로 센서의 시간에 따른 drift에 의한 오차 누적 문제는 검층 전 후에 정두에서 동일한 방향으로 위치한 정지 상태에서 측정한 자료로부터 각속도를 보정함으로써 해소될 수 있으며, 철재 케이싱이 설치된 시추공에서의 공곡검층이 나공 상태에서의 결과와 거의 동일한 궤적 추정 결과를 제공함을 확인할 수 있었다. 이러한 시작품 적용 결과로서 K-DEV 개발의 방법론, 시작품의 안정성 및 자료의 신뢰성을 확보하였다고 판단된다.

• 비파괴검사학회지
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• 제32권4호
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• pp.393-400
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• 2012

최근 나노 박막은 MEMS/NEMS, 광학 코팅, 반도체 산업 등 다양한 분야에서 사용이 되고 있다. 박막은 마모, 침식, 부식, 고온 산화를 방지하기 위한 목적으로 사용될 뿐 아니라 특성화된 자기, 유전적 특성을 만들기 위한 목적으로 사용된다. 많은 연구자들이 이러한 박막 구조의 특성(밀도, 입자 크기, 탄성 특성, 필름/기지 계면의 특성)을 평가하기 위하여 많은 연구를 진행하고 있다. 이들 중에 박막과 기지 사이의 접합 특성을 평가하는 것이 많은 연구자들의 주 관심사가 되어 왔다. 본 연구에서는 나노 박막의 접합 특성을 평가하기 위하여 각기 다른 접합 특성을 가지는 폴리머 박막 시험편을 제작하였다. 제작된 시험편의 접합 특성을 측정하기 위하여 초음파현미경의 V(z) 곡선법을 이용하여 표면파의 속도를 측정하였다. 또한 계면을 포함하는 시험편의 표면을 전파하는 표면파의 속도와 접합력의 상관관계를 확인하기 위해 나노 스크래치 시험을 적용하였다. 그 결과 초음파현미경을 이용하여 측정된 표면파의 속도와 나노스크래치 시험을 이용한 임계하중이 일치하는 경향성을 나타내었다. 결론적으로 초음파현미경의 V(z) 곡선법은 나노 스케일 박막 계면에서의 접합 상태를 평가할 수 있는 기법으로 그 가능성을 나타내었다.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2005년도 추계종합학술대회
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• pp.781-784
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• 2005

Twenty four types of thermopile for micro spectrometer infrared sensors were fabricated on low-stress $Si_3N_4$ membranes with $1.2{\mu}m-thickness$ using MEMS technology. Poly-Si thin film with thickness of 3500 ${\AA}$ as the first thermocouple material, was deposited by LPCVD method. And aluminum thin film with thickness of 6000 ${\AA}$ as the second thermocouple material, was deposited by sputtering method. Thermopile were designed and fabricated for optimum conditions by five parameters of thermocouple numbers (16 ${\sim}$ 48), thermocouple line widths (10 ${\mu}m$ ${\sim}$ 25 ${\mu}m$), thermocouple lengths (100 ${\mu}m$ ${\sim}$ 500 ${\mu}m$), membrane areas ($1^2\;mm^2$ ${\sim}$ $2.5^2\;mm^2$) and junction areas (150 ${\mu}m^2$ ${\sim}$ 750 ${\mu}m^2$), respectively. Electromotive forces of fabricated thermopile were measured 1.1 mV ${\sim}$ 7.4 mV at $400^{\circ}C$. It was thought that measurement results could be used for thermopile infrared sensors optimum structure for micro spectrometers.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 1996년도 하계학술대회 논문집 C
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• pp.2004-2006
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• 1996

A thermally driven polysilicon micro actuator has been fabricated using surface micromachining techniques. It consists of P-doped polysilicon as a structural layer and TEOS (tetracthylorthosilicate) as a sacrificial layer. The polysilicon was annealed for the relaxation of residual stress which is the main cause to its deformation such as bending and buckling. And the newly developed HF VPE (vapor phase etching) process was also used as an effective release method for the elimination of sacrificial TEOS layer. The thickneas of polysilicon is $2{\mu}m$ and the lengths of active and passive polysilicon cantilevers are $500{\mu}m$ and $260{\mu}m$, respectively. The actuation is incurred by die thermal expansion due to the current flow in the active polysilicon cantilever, which motion is amplified by lever mechanism. The moving distance of polysilicon micro actuator was experimentally conformed as large as $21{\mu}m$ at the input voltage level of 10V and 50Hz square wave. The actuating characteristics are investigated by simulating the phenomena of heat transfer and thermal expansion in the polysilicon layer. The displacement of actuator is analyzed to be proportional to the square of input voltage. These micro actuator technology can be utilized for the fabrication of MEMS (microelectromechanical system) such as micro relay, which requires large displacement or contact force but relatively slow response.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2002년도 하계학술대회 논문집 C
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• pp.2003-2005
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• 2002

바이오 마이크로 시스템 및 바이오 MEMS 분야, 특히 실리콘을 기질로 하는 바이오 센서 제작에서 반도체 공정 기술은 센서의 대량 생산과 초소형화를 위해서 반드시 필요한 기술이다. 그러나, 감지전극의 마이크로화에 따른 센서의 감도 및 안정성 저하 문제는 해결해야 할 과제이다. 최근, 다공질 실리콘이 갖는 대면적이 실리콘 기질과 생체 고분자 (예: 단백질, 핵산 등) 간의 결합력을 향상시킬 수 있음이 알려지면서, 바이오 센서 분야에서, 새로운 형태의 드랜스듀서 재료로서의 다공질 실리콘에 대한 논의가 활발히 전개되고 있으며 또한, ISFET (Ion-Selective Field-Effect Transistors) 와는 달리 다공질 실리콘 층은 저항이 크기 때문에 센서 제작 과정에서의 부가적인 절연막을 필요로 하지 않는다. 본 연구에서는, 백금을 증착한 다공질 실리콘 표면에 전도성 고분자로서 Polypyrrole (PPy) 필름과 생체 고분자 물질로서 Urease를 각각 전기화학적으로 흡착하였다. 다공질 실리콘 층의 형성을 위해 테플론 소재의 전기화학 전지에 불산 (49%), 에탄올 (95%), $H_2O$ 혼합 용액을 넣고 실리콘 웨이퍼에 일정시간 수 mA의 산화 전류를 흘려주었으며, 약 $200{\AA}$의 티타늄 박막과 $200{\AA}$의 백금 박막을 RF 스퍼터링하여 작업 전극을 제작하였고, 백금 박막 및 Ag를 기화 증착하여 제작한 Ag/AgCl 박막을 각각 상대 전극과 기준전극으로 하였다. 박막 전극의 표면 분석을 위해 SEM (Scanning Electron Microscopy), EDX (Energy Dispersive X-ray spectroscopy) 등을 이용하였다. 제작된 요소 센서로부터 요소 농도 범위 0.01 mmol/L ${\sim}$ 100 mmol/L에서 약 0.2 mA/decade의 감도를 얻었다.

• 대한전기학회논문지:전기물성ㆍ응용부문C
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• 제48권11호
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• pp.748-754
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• 1999

Micromirrors supported by S-shape girders were fabricated and their angular deflections were measured using a laser-based system. A micromirror consists of a $50\mum\times50\mum$ aluminum plate, posts and an S-shape girder. Two electrodes were deposited on two corners of the substrate beneath the mirror plate. $50\times50$micromirror array were fabricated using the Al-MEMS process. The electrostatic force caused by the voltage difference between the mirror plate and one of the electrodes causes the mirror plate to tilt until the girder touches the substrate. Bial voltage of the mirror plate is between 25~35V and signal pulse voltage on both electrodes is $\pm5V$. A laser-based system capable of real-time two-dimensional angular deflection measurement of the micromirror was developed. The operation of the system is based on measuring the displacement of a HeNe laser beam reflecting off the micromirror. The resonant frequency of the micromirror is 50kHz when the girder touches the substrate and it is 25 when the micromirror goes back to flat position, since the moving mass is about twice of the former case. The measurement results also revealed that the micromirror slants to the other direction even after the girder touches the substrate.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2006년도 제37회 하계학술대회 논문집 C
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• pp.1645-1646
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• 2006

Micro ElectroMechanical Systems (MEMS) 기술을 이용한 초미세 유체 제어 시스템 (마이크로 펌프, 마이크로 밸브, 마이크로 채널, 마이크로 믹서 등)은 화학, 생명분야의 DNA 분석, 항원-항체 분석, 질병의 진단 등에 사용되는 lab-on-a-chip, micro total analysis system ($\mu$-TAS) 등에서 화학 및 바이오 유체를 제어하는 분석 시스템의 일부분으로서 사용되며 필수적으로 요구된다. 본 논문에서는 이러한 microchip을 구현하기 위해 초미세 유체 제어 소자인 마이크로 펌프와 밸브를 같은 기관 위에 polydimethylsiloxane (PDMS)와 indium tin oxide (ITO)-Glass를 사용하여 동일한 구조로 집적 하였다. 마이크로 펌프의 pumping rate은 인가 직류 펄스 전력의 주파수와 duty 비를 변화시켜 최적화하였다. 직류 펄스 전력 500 mW를 인가하였을 때 주파수 2 Hz, duty 비 7 %에서 약 $1.05{\mu}l/min$의 최대 유량이 측정되었다. 마이크로 밸브는 ITO 히터에 전력을 인가함으로서 유량의 on/off 제어가 잘 됨을 확인할 수 있었고 유체를 closing하기 위해 필요한 전력은 약 300 mW이다.