Charging of spacecraft occurs in plasma and radiation environment. Especially, we focused on an accident caused by internal charging in a glass material that was used as the cover plate of solar panel array, and tried to measure the charge distribution in glass materials under electron beam irradiation by using a PEA (Pulsed Electro-Acoustic method) system. In the case of a quartz glass (pure $SiO_2$), no charge accumulation was observed either during or after the electron beam irradiation. On the contrary, positive charge accumulation was observed in glass samples containing metal-oxide components. It is found that the polarity of the observed charges depends on the contents of the impurities. To identify which impurity dominates the polarity of the accumulated charge, we measured charge distributions in several glass materials containing various metal-oxide components and calculated the trap energy depths from the charge decay characteristics of all glass samples.
The carbon nanofibers (CNFs) were synthesized through the catalytic decomposition of hydrocarbons in a quartz tube reactor. The CNFs prepared from $C_3H_8$ at $550^{\circ}C$ was selected as the purification sample due to the higher content of impurity than that prepared from other conditions. In this study, we carried out the purification of CNFs by oxidation in air or carbon dioxide after acid treatment, and investigated the influence of purification parameters such as kind of acid, concentration, oxidation time, and oxidation temperature on the structure of CNFs. The metal catalysts could be easily eliminated from the prepared CNFs by liquid phase purification with various acids and it was verified by ICP analysis, in which, for example, Ni content decreased from 2.51% to 0.18% with 8% nitric acid. However, the particulate carbon and heterogeneous fibers were not removed from the prepared CNFs by thermal oxidation in air and carbon dioxide. This result can be explained by that the direction of graphene sheet in CNFs is vertical to the fiber axis and the CNFs are oxidized at about the similar rate with the impurity carbon.
Park, Hyo-Hun;Lee, Gyeong-Ho;Nam, Eun-Su;Lee, Yong-Tak
ETRI Journal
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v.11
no.4
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pp.84-97
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1989
The influence of Zn, Si and Te diffusion on the interdiffusion in $GaAs-Ga_1_-xIN_xAs_1__yP_y$and InP$Ga_1__xIn_xAs_1__yP_y$ heterostructures was studied. The heterostructures were grown by liquid phase epitaxy, and the impurity diffusion into the heterostructures was carried out using metal compound or element sources. The extent of interdiffusion for both group III and V atoms was observed by depth profiling of matrix elements with secondary ion mass spectrometry and Auger electron spectroscopy. Selective enhancement of cation interdiffusion was observed by the concurrent Zn diffusion in both the GaAs based-and InP based-crystals. In contrast to the Zn diffusion, the Si diffusion in the GaAs based-crystal and the Te diffusion in the InP based-crystal enhanced both cation and anion interdiffusion to the same extent. A kick-out mechanism is proposed to explain the selective enhancement of the cation interdiffusion due to Zn, and a single vacancy mechanism is proposed for the interdiffusion due to Si and Te.
Pulverization of two different sized micro-$B_4C$ particles (${\sim}10{\mu}m$ and ${\sim}150{\mu}m$) was investigated using a STS based high energy ball milling system. Shapes, generation of the impurities, and reduction of the particle size dependent on milling time and initial particle size were investigated using various analytic tools including SEM-EDX, XRD, and ICP-MS. Most of impurity was produced during the early stage of milling, and impurity content became independent on the milling time after the saturation. The degree of particle size reduction was also dependent on the initial $B_4C$ size. It was found that the STS nanoparticles produced from milling is strongly bounded with the $B_4C$ particles forming the $B_4C$/STS composite particles that can be used as a neutron absorbing nanocomposite. Based on the morphological evolution of the milled particles, a schematic pulverization model for the $B_4C$ particles was constructed.
Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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v.29
no.4
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pp.63-69
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2022
Vanadium dioxide shows a unique and interesting property of metal-insulator transition, which has attracted great attention from the viewpoints of fundamental materials science and industrial applications. In this study, the effect of Mg and W addition on the metal-insulator transition of VO2 were investigated for the bulk materials that are prepared by spark plasma sintering. The X-ray diffraction analysis of the sintered specimens revealed that the lattice parameters barely change, and the secondary phases are present. The transition temperature of MIT appears in the range of 64.2-64.6℃, regardless of the impurity element and content. On the other hand, the addition of Mg and W alters the electrical conductivity, i.e., the electrical conductivity increases by a factor of up to 2.4 or decrease by a factor of up to 57.4 depending on the impurity type and its content. The thermal conductivity showed the values of 1.8~2.5 W/m·K below the transition temperature, and the values of 1.9~2.8 W/m·K above the transition temperature. These changes in electrical and thermal conductivities can be attributed to the combination of the change in charge carrier density, the impurities as scattering centers, and the change in microstructures.
Metallic copper nanoparticles were synthesised by reduction of copper ions in aqueous solution, and metal-metal bonding by using the nanoparticles was studied. A colloid solution of metallic copper nanoparticles was prepared by mixing an aqueous solution of $CuCl_2$ (0.01 M) and an aqueous solution of hydrazine (reductant) (0.2-1.0 M) in the presence of 0.0005 M of citric acid and 0.005 M of n-hexadecyltrimethylammonium bromide (stabilizers) at reduction temperature of $30-80^{\circ}C$. Copper-particle size varied (in the range of ca. 80-165 nm) with varying hydrazine concentration and reduction temperature. These dependences of particle size are explained by changes in number of metallic-copper-particle nuclei (determined by reduction rate) and changes in collision frequency of particles (based on movement of particles in accordance with temperature). The main component in the nanoparticles is metallic copper, and the metallic-copper particles are polycrystalline. Metallic-copper discs were successfully bonded by annealing at $400^{\circ}C$ and pressure of 1.2 MPa for 5 min in hydrogen gas with the help of the metalli-ccopper particles. Shear strength of the bonded copper discs was then measured. Dependences of shear strength on hydrazine concentration and reduction temperature were explained in terms of progress state of reduction, amount of impurity and particle size. Highest shear strength of 40.0 MPa was recorded for a colloid solution prepared at hydrazine concentration of 0.8 M and reduction temperature of $50^{\circ}C$.
Park, Jae-Hyeong;Han, Dong-Seok;Mun, Dae-Yong;Yun, Don-Gyu;Park, Jong-Wan
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2012.02a
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pp.377-377
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2012
Microprocessor technology now relies on copper for most of its electrical interconnections. Because of the high diffusivity of copper, Atomic layer deposition (ALD) $TaN_x$ is used as a diffusion barrier to prevent copper diffusion into the Si or $SiO_2$. Another problem with copper is that it has weak adhesion to most materials. Strong adhesion to copper is an essential characteristic for the new barrier layer because copper films prepared by electroplating peel off easily in the damascene process. Thus adhesion-enhancing layer of cobalt is placed between the $TaN_x$ and the copper. Because, cobalt has strong adhesion to the copper layer and possible seedless electro-plating of copper. Until now, metal film has generally been deposited by physical vapor deposition. However, one draw-back of this method is poor step coverage in applications of ultralarge-scale integration metallization technology. Metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) is a good approach to address this problem. In addition, the MOCVD method has several advantages, such as conformal coverage, uniform deposition over large substrate areas and less substrate damage. For this reasons, cobalt films have been studied using MOCVD and various metal-organic precursors. In this study, we used $C_{12}H_{10}O_6(Co)_2$ (dicobalt hexacarbonyl tert-butylacetylene, CCTBA) as a cobalt precursor because of its high vapor pressure and volatility, a liquid state and its excellent thermal stability under normal conditions. Furthermore, the cobalt film was also deposited at various $H_2/NH_3$ gas ratio(1, 1:1,2,6,8) producing pure cobalt thin films with excellent conformality. Compared to MOCVD cobalt using $H_2$ gas as a reactant, the cobalt thin film deposited by MOCVD using $H_2$ with $NH_3$ showed a low roughness, a low resistivity, and a low carbon impurity. It was found that Co/$TaN_x$ film can achieve a low resistivity of $90{\mu}{\Omega}-cm$, a low root-mean-square roughness of 0.97 nm at a growth temperature of $150^{\circ}C$ and a low carbon impurity of 4~6% carbon concentration.
Hirahara, T.;Sakamoto, Y.;Saisyu, Y.;Miyazaki, H.;Kimura, S.;Okuda, T.;Matsuda, I.;Murakami, S.;Hasegawa, S.
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2010.02a
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pp.14-15
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2010
Recently there has been growing interest in topological insulators or the quantum spin Hall (QSH) phase, which are insulating materials with bulk band gaps but have metallic edge states that are formed topologically and robust against any non-magnetic impurity [1]. In a three-dimensional material, the two-dimensional surface states correspond to the edge states (topological metal) and their intriguing nature in terms of electronic and spin structures have been experimentally observed in bulk Bi1-xSbx single crystals [2,3,4]. However, if we want to know the transport properties of these topological metals, high purity samples as well as very low temperature will be needed because of the contribution from bulk states or impurity effects. In a recent report, it was also shown that an intriguing coupling between the surface and bulk states will occur [5]. A simple solution to this bothersome problem is to prepare a topological metal on an ultrathin film, in which the surface-to-bulk ratio is drastically increased. Therefore in the present study, we have investigated if there is a method to make an ultrathin Bi1-xSbx film on a semiconductor substrate. From reflection high-energy electron diffraction observation, it was found that single crystal Bi1-xSbx films (0${\sim}30\;{\AA}A$ can be prepared on Si(111)-$7{\times}7$. The transport properties of such films were characterized by in situ monolithic micro four-point probes [6]. The temperature dependence of the resistivity for the x=0.1 samples was insulating when the film thickness was $240\;{\AA}A$. However, it became metallic as the thickness was reduced down to $30\;{\AA}A$, indicating surface-state dominant electrical conduction. Figure 1 shows the Fermi surface of $40\;{\AA}A$ thick Bi0.92Sb0.08 (a) and Bi0.84Sb0.16 (b) films mapped by angle-resolved photoemission spectroscopy. The basic features of the electronic structure of these surface states were shown to be the same as those found on bulk surfaces, meaning that topological metals can be prepared at the surface of an ultrathin film. The details will be given in the presentation.
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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2009.11a
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pp.278-278
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2009
A photovoltaic device consisting of arrays of radial p-n junction wires enables a decoupling of the requirements for light absorption and carrier extraction into orthogonal spatial directions. Each individual p-n junction wire in the cell is long in the direction of incident light, allowing for effective light absorption, but thin in orthogonal direction, allowing for effective carrier collection. To fabricate radial p-n junction solar cells, p or n-type vertical Si wire cores need to be produced. The majority of Si wires are produced by the vapor-liquid-solid (VLS) method. But contamination of the Si wires by metallic impurities such as Au, which is used for metal catalyst in the VLS technique, results in reduction of conversion efficiency of solar cells. To overcome impurity issue, top-down methods like noble metal catalytic etching is an excellent candidate. We used noble metal catalytic etching methods to make Si wire arrays. The used noble metal is two; Au and Pt. The method is noble metal deposition on photolithographycally defined Si surface by sputtering and then etching in various BOE and $H_2O_2$ solutions. The Si substrates were p-type ($10{\sim}20ohm{\cdot}cm$). The areas that noble metal was not deposited due to photo resist covering were not etched in noble metal catalytic etching. The Si wires of several tens of ${\mu}m$ in height were formed in uncovered areas by photo resist. The side surface of Si wires was very rough. When the distance of Si wires is longer than diameter of that Si nanowires are formed between Si wires. Theses Si nanowires can be removed by immersing the specimen in KOH solution. The optimum noble metal thickness exists for Si wires fabrication. The thicker or the thinner noble metal than the optimum thickness could not show well defined Si wire arrays. The solution composition observed in the highest etching rate was BOE(16.3ml)/$H_2O_2$(0.44M) in Au assisted chemical etching method. The morphology difference was compared between Au and Pt metal assisted chemical etching. The efficiencies of radial p-n junction solar Cells made of the Si wire arrays were also measured.
Kwon, Jin Gu;Jeon, Yong Min;Kim, Ji Young;Lee, Eun Byeol;Lee, Seong Eui
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.33
no.5
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pp.367-372
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2020
As packaging processes for atomic gyroscope vapor cells, the glass tube tip-off process, anodic bonding, and paste sealing have been widely studied. However, there are stability issues in the alkali metal which are caused by impurity elements and leakage during high-temperature processes. In this study, we investigated the applicability of a vapor cell low-temperature packaging process by depositing Au on a Pyrex cell in addition to forming an Au-Sn thin film on a cap to cover the cell, followed by laser irradiation of the Au/Au-Sn interface. The mechanism of the thin film bonding was evaluated by XRD, while the packaging reliability of an Ne gas-filled vapor cell was characterized by variation of plasma discharge behavior with time. Furthermore, we confirmed that the Rb alkaline metal inside the vapor cell showed no color change, indicating no oxidation occurred during the process.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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