• 자원리싸이클링
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• 제31권1호
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• pp.3-11
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• 2022

실리콘은 지각에서 가장 풍부한 금속 원소이다. 금속급 실리콘(MG-Si)은 제강공정의 탈산제, 알루미늄 산업에서 합금 원소, 유기실레인 제조, 태양전지 등의 전자산업에 사용되는 전자급 실리콘 생산 등 산업적으로 널리 응용되는 중요한 금속이다. MG-Si는 전기 아크로에서 석탄, 코크스 또는 목재 칩의 형태인 탄소와 함께 이산화규소를 용융환원하여 만들어진다. MG-Si는 Siemens 공정과 같은 화학 처리를 통해 정제되며, 대부분의 단결정 실리콘은 쵸크랄스키 방식으로 만들고 있다. 이러한 제련 및 정제 방법은 2차 실리콘 자원으로부터 새로운 재활용 공정을 개발하는 데 기여할 수 있을 것이다.

• 한국결정성장학회지
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• 제18권5호
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• pp.195-199
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• 2008

반도체용 규소 원료는 11 N급의 고순도이나 가격이 고가이고 또한 생산이 제한되어서 폭발적인 태양전지의 수요를 따르지 못하고 있어 저급(5$\sim$6 N)의 UMG(Upgraded Metallurgical Grade)를 사용하자 하는 노력이 진행 중이다. 이 5$\sim$6 N급에서는 dopant 원소인 붕소(B)외 인(P)의 농도가 1 ppm 이상 존재한다. 이들 원료를 사용하여서 결정 성장을 하였을 경우에 존재하는 여러 불순물들의 편석계수(segregation coefficient)를 활용하여 화학적, 전기적 성질을 예상 하여본 결과 결정성장 초기에는 붕소(B)의 농도가 인(P) 보다 높아 p영역이 발생하고 후반부에는 인의 농도가 붕소 보다 높아 n 형 기판이 생성됨을 보았다. 또한 응고속도를 조절하여 여러 불순물을 제거하고자 히는 노력은 편식계수가 적은 금속 일소들의 제거에는 효과적이나 편석계수가 큰 붕소와 인의 제거에는 효과가 크지 않음을 예상 할 수 있다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.111.2-111.2
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• 2011

야금학적 방법을 통한 태양전지용 실리콘 제조를 위하여 아크로(Arc furnace)에서 제조된 용융 상태의 금속급 실리콘을 슬래그와 직접 반응시켜 불순물을 제거하는 공정에 관한 연구를 수행하였다. 이를 위해 아크로와 고주파 유도용해로(High-frequency induction furnace)를 이용하여 금속급 실리콘을 제조와 정련 특성 실험을 수행하였다. 본 연구에서 금속급 실리콘을 제조하기 위한 장비로 150kW급-DC 아크로와 300kW급-AC 아크로를 사용하였다. 원재료로 규석, 코크스(Cokes), 숯, 그리고 우드칩(Wood chip)을 실험 비율에 맞춰 아크로 내부에 장입하고, 이를 용융환원 방법을 통해 반응을 시켰다. 이때 생산된 금속급 실리콘의 순도는 약 99.2~99.8% 이었으며, 원재료의 순도, 장입 비율 및 아크로 운전 특성에 따라 편차가 있다. 아크로에서 생산된 금속급 실리콘의 경우 인(phosphorus), 붕소(boron)를 다량 함유하고 있고, 이를 제거하기 위하여 50kW급 고주파 유도용해로 장비를 사용하여 슬래그 정련 실험을 수행하였다. 슬래그 정련시 사용한 성분은 SiO2, CaO 그리고 CaF2 이며, 금속급 실리콘과 슬래그의 질량비 및 반응 시간에 따른 실리콘 불순물 특성을 평가하였다. 실험결과 인과 붕소는 각각 1 ppm 이하, 5 ppm 이하 였으며, 칼슘을 제외한 대부분의 금속 불순물의 경우 0.1~0.2% 임을 확인하였다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제24권6호
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• pp.433-439
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• 2011

Poly Si TFTs (poly silicon thin film transistors) with p channel those are annealed HT (high temperature) with gate poly crystalline silicon and LT (low temperature) with metal gate electrode were fabricated on quartz substrate using the analyzed data and compared according to the activated grade silicon thin films and the size of device channel. The electrical characteristics of HT poly-Si TFTs increased those are the on current, electron mobility and decrease threshold voltage by the quality of particles of active thin films annealed at high temperature. But the on/off current ratio reduced by increase of the off current depend on the hot carrier applied to high gate voltage. Even though the size of the particles annealed at low temperature are bigger than HT poly-Si TFTs due to defect in the activated grade poly crystal silicon and the grain boundary, the characteristics of LT poly-Si TFTs were investigated deterioration phenomena those are decrease the electric off current, electron mobility and increase threshold voltage. The results of transconductance show that slope depend on the quality of particles and the amplitude depend on the size of the active silicon particles.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2007년 추계학술발표대회 개요집
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• pp.310-312
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• 2007

Two metal cored composite wires were manufactured to satisfy AWS F7A4-EC-G specification. They were used to weld EH36 grade steels with three different fluxes. Variation of carbon, manganese, silicon, titanium, and boron contents which affect the weld metal strength in weld metal was investigated.

• 한국세라믹학회지
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• 제49권6호
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• pp.637-641
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• 2012

Due to its high production cost and relatively high energy consumption during the Siemens process, poly-silicon makers have been continuously and eagerly sought another silicon route for decades. One candidate that consumes less energy and has a simpler acidic and metallurgical purification procedure is upgraded metallurgical-grade (UMG) silicon. Owing to its low purity, UMG silicon often requires special steps to minimize the impurity effects and to remove or segregate the metal atoms in the bulk and to remove interfacial defects such as precipitates and grain boundaries. A process often called the 'gettering process' is used with phosphorus diffusion in this experiment in an effort to improve the performance of silicon solar cells using UMG silicon. The phosphorous gettering processes were optimized and compared to the standard POCl process so as to increase the minority carrier lifetime(MCLT) with the duration time and temperature as variables. In order to analyze the metal impurity concentration and distribution, secondary ion mass spectroscopy (SIMS) was utilized before and after the phosphorous gettering process.

• Journal of Welding and Joining
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• 제24권1호
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• pp.64-70
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• 2006

570MPa grade weldable steels were gas metal arc welded with various heat inputs and interpass temperatures using flux cored wires. Effects of heat input and interpass temperature on the strength and impact toughness of weld metal were investigated in terms of microstructural change, recovery of alloying elements, and the amount of reheated weld metal. Increase of heat input and interpass temperature resulted in decrease of weld metal strength. This is because of the small amount of acicular ferrite, large columnar size and low recovery of alloying elements such as manganese and silicon. In addition to the microstructural change, weld metal toughness was also influenced by the deposition sequence. It increased with an increase of the amount of reheated weld metal.

• 한국세라믹학회지
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• 제48권2호
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• pp.189-194
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• 2011

Metallurgical grade silicon was recovered from slurry waste for ingot sawing process by acid leaching and thermal treatment. SiC abrasive was removed by gravity concentration and centrifugation. Metal impurities were removed by the acid leaching using HF/HCl. The remaining SiC was separated by the thermal treatment at $1600^{\circ}C$ in an inert atmosphere by the difference in melting points. The purity of the obtained silicon was found to be around 99.7%.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.167-167
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• 2009

결정질실리콘 태양전지를 제조함에 있어 실리콘 기판 내의 금속 불순물들은 소자제작 시에 성능 저하의 원인으로 작용한다. 따라서 본 연구에서는 실리콘 기판에 Cr, Cu, Ni 불순물을 강제 오염시킨 후 태양전지를 제작하여 각각의 불순물에 대한 특성을 조사 하였다. p-type 실리콘 기판을 오염시키기 위해 일정 시간동안 표준용액에 담근 후 질소 분위기에서 열처리 하여 불순물을 확산시켰다. 이후 상용 공정을 이용하여 태양전지를 제작하고 기판내 금속불순물 농도에 따른 태양전지의 동작특성을 분석하였다.

• 자원리싸이클링
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• 제22권2호
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• pp.37-43
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• 2013

다이아몬드 입자를 전착한 와이어를 사용하여 실리콘 잉곳을 슬라이싱 하는 방식은 기존의 슬러리를 사용하는 방식과 달리 절단매체인 실리콘카바이드를 사용하지 않기 때문에 웨이퍼링 후에 발생하는 슬러지에 함유되어 있는 고형분의 대부분은 잉곳으로부터 분리되어 나온 실리콘 성분으로 구성되어 있다. 따라서 슬러지에 함유되어 있는 액상성분만 제거하여도 어렵지 않게 90% 이상의 순도를 가지는 실리콘을 회수할 수 있는 이점이 있다. 본 연구에서 다이아몬드 와이어 쏘잉 방식에서 배출된 슬러지로부터 오일 성분을 제거하여 고품위 실리콘 분말을 회수하였으며, 성형 및 소결공정을 통하여 실리콘에 포함되어 있는 유기물을 포함한 금속불순물을 제거하고, 미분체 실리콘의 산화가 용이한 점을 활용하여 열산화 공정으로 3N급 순도의 실리카를 제조하였다.