• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.361.1-361.1
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• 2016

Due to their high sensitivity, fast response, small energy consumption and ease of integration, nanoelectromechanical systems (NEMS) have attracted much interest in various applications such as high speed memory devices, energy harvesting devices, frequency tunable RF receivers, and ultra sensitive mass sensors. Since the device performance of NEMS is closely related with the mechanical and flexural properties of the material in NEMS, analysis of the mechanical and flexural properties such as intrinsic tensile stress and Young's modulus is a crucial factor for designing the NEMS structures. In the present work, the intrinsic mechanical properties of highly stressed silicon nitride (SiN) beams are investigated as a function of the beam length using two different techniques: (i) dynamic flexural measurement using optical interferometry and (ii) quasi-static flexural measurement using atomic force microscopy. The reliability of the results is analysed by comparing the results from the two different measurement techniques. In addition, the mass density, Young's modulus and internal stress of the SiN beams are estimated by combining the techniques, and the prospect of SiN based NEMS for application in high sensitive mass sensors is discussed.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 하계학술대회 논문집
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• pp.462-462
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• 2009

$CeO_2$는 고체 산화물 연료전지 (SOFC, soild oxide fuel cell)의 전해질 재료와 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 슬러리 재료, 자동차의 3원 촉매, gas sensor, UV absorbent등 여러 분야에서 사용되고 있다. 본 연구에서는 위의 활용범위 외에 $CeO_2$의 구조적 안정성과 빠른 $Ce^{3+}/Ce^{4+}$의 전환 특성을 이용하여 lithium ion battery의 anode 재료로서 전기화학적 특성을 알아보고자 실험을 실시하였다. $CeO_2$ 합성에 사용되는 전구체인 cerium carbonate의 형상 및 크기, 비표면적과 같은 물리화학적 특성이 $CeO_2$ 분말의 특성에 직접적인 영향을 주기 때문에 전구체의 합성 단계에서 입자의 특성을 조절하였다. 전구체 합성의 출발원료로 cerium nitrate hexahydrate 와 ammonium carbonate를 사용하였고 반응온도 및 농도 등을 변화시켜 입자의 형상 및 결정상을 fiber형태의 orthorombic $Ce_2O(CO_3)_2{\cdot}H_2O$와 구형의 hexagonal $CeCO_3OH$의 세리아 전구체를 합성하였다. 이를 $300^{\circ}C$에서 30분 동안 하소하여 전구체의 입자형상을 유지하는 cubic $CeO_2$를 합성하고 X-ray diffraction, FE-SEM, micropore physisorption analyzer 분석을 통하여 입자의 결정상과 형상, 비표면적 등을 비교 분석하고 $Li/CeO_2$ couple의 충,방전 용량과 수명특성을 비교 분석하여 $CeO_2$의 전기화학적 특성을 알아보았다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권6호
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• pp.645-651
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• 2012

본 논문은 부표로봇에 부착된 카메라 영상의 흔들림을 보정하기 위하여 새로운 방법을 제안한다. 본 연구에서는 부표로봇의 각도측정에 사용하는 자이로 센서의 누적오차 및 노이즈 등의 문제를 해결하기 위해 새로운 기구 메커니즘을 영상처리와 결합한 방법을 제안한다. 이 알고리즘은 특징 점을 추출하기 위한 타깃을 제안한 기구에 부착하여 타깃의 모형 특징을 기반으로 영상을 보정하는 방법이다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권7호
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• pp.601-605
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• 2014

일반적으로 표면적/부피비가 큰 전도성 다공체는 수퍼캐패시터의 전극이나 흡수제, 유연히터 등의 다양한 분야에 적용되어 왔다. 본 논문에서는 이러한 전도성 다공성 구조의 역학적 전기적 특성을 이용하여 고감도 압력센서를 구현하였다. 탄소나노튜브 용액에 스펀지를 적셔 다공체에 전도성을 부여하였으며, 압력에 따른 전도성 다공체의 저항 변화를 측정하였다. 전도성 스펀지에 압력이 가해졌을때, 각각의 탄소나노튜브들은 서로 맞붙게 되어 저항이 최대 20%까지 줄어듦을 확인하였다. 부드럽고 탄성력이 뛰어난 탄소나노튜브 스폰지는 반복적인 압축실험에도 모양의 변형 없이 매우 빠르게 안정화되고 일정한 저항변화를 확인할 수 있었다. 또한 스펀지 압력소자를 유연소자에 적용하기 위하여 탄소나노튜브 트랜지스터와 연결하여 외부압력에 따른 전기적 특성변화를 측정하였다.

• Tribology and Lubricants
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• 제33권3호
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• pp.106-111
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• 2017

Sapphire is an anisotropic material with excellent physical and chemical properties and is used as a substrate material in various fields such as LED (light emitting diode), power semiconductor, superconductor, sensor, and optical devices. Sapphire is processed into the final substrate through multi-wire saw, double-side lapping, heat treatment, diamond mechanical polishing, and chemical mechanical polishing. Among these, chemical mechanical polishing is the key process that determines the final surface quality of the substrate. Recent studies have reported that the material removal characteristics during chemical mechanical polishing changes according to the crystal orientations, however, detailed analysis of this phenomenon has not reported. In this work, we carried out chemical mechanical polishing of C(0001), R($1{\bar{1}}02$), and A($11{\bar{2}}0$) substrates with different sapphire crystal planes, and analyzed the effect of crystal orientation on the material removal characteristics and their correlations. We measured the material removal rate and frictional force to determine the material removal phenomenon, and performed nano-indentation to evaluate the material characteristics before and after the reaction. Our findings show that the material removal rate and frictional force depend on the crystal orientation, and the chemical reaction between the sapphire substrate and the slurry accelerates the material removal rate during chemical mechanical polishing.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2011년도 제42회 하계학술대회
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• pp.1690-1691
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• 2011

본 논문에서는 H1N1 인플루엔자 A 바이러스(influenza A H1N1 virus) 검출을 위한 산화아연 나노구조(zinc oxide nano structure) 기반의 전기화학적 면역센서를 제작하고 그 특성을 분석하였다. H1N1 인플루엔자 A 바이러스는 빠른 전파 속도 때문에 정확하고 빠른 검출이 필요하다. 먼저, 2 $mm^2$의 표면적을 갖는 패턴된 금 전극 위에 열수방식(hydrothermal method)으로 성장시킨 산화아연 나노구조가 선택적으로 형성되도록 리프트-오프(lift-off) 방법을 사용하였다. 0.01 M phosphate buffered saline(pH 7.4)에서 2 ${\mu}g$/mL 농도의 1차 항체를 정전기력에 의해 산화아연 나노구조에 고정화한 후, 10 pg/mL ~ 5ng/mL 농도의 H1N1 항원을 적용하여 포획 항체에 결합시키고 HRP(horseradish peroxidase) 효소가 결합된 검출 항체를 항원에 결합시키는 샌드위치 ELISA법을 이용하였다. HRP와 반응하는 TMB(3,3', 5,5'-tetramethylbenzidine)와 과산화수소가 포함된 acetate buffered 용액(pH 5)을 전해질로 사용하고 순환전압전류 측정법(cyclic voltammetry)으로 센서의 특성을 분석하였다. 측정된 순환전압전류그래프(cyclic voltammogram)에서 H1N1 항원 농도 10 pg/mL ~ 5 ng/mL의 응답 전류는 276.47 ${\pm}$ 21.72 nA (평균 ${\pm}$ 표준편차, n=4) ~ 478.89 ${\pm}$ 6.21 nA로 측정되었고, logarithmic하게 증가하는 응답 전류 특성을 보였다.

• 한국진공학회지
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• 제21권1호
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• pp.36-40
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• 2012

마이크로미터 크기의 역학적 공진기의 제작과 그 공진 주파수 변화를 이용하여 질량 변화량을 측정하는 방법에 대해 연구 하였다. 공진기의 공진 주파수를 측정하기 위해서 레이저의 간섭효과를 이용한 광학적 측정법을 사용하였는데 이 방법은 나노미터 스케일의 변위까지 감지할 수 있을 정도로 매우 감도가 높은 측정법이다. 공진기는 압전 세라믹(piezo ceramic) 위에 원자현미경(atomic force microscope)의 캔티레버를 붙여서 만들었는데 이 방법은 압전판이 캔티레버의 공진 주파수로 진동할 때 캔티레버의 변위가 가장 크게 변화됨을 이용한 것이다. 또한, 전자 빔 증착기(e-beam evaporation system)를 사용하여 금을 캔티레버 위에 증착하여 질량을 변화시킨 후에 질량 변화량에 따른 공진주파수의 변화량을 측정하였다. 이 공진기는 질량센서의 역할을 수행할 수 있으며 수 마이크로그램을 감지할 수 있는 감도를 가짐을 확인하였다.

• 한국세라믹학회지
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• 제56권2호
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• pp.197-204
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• 2019

An electrochemical oxygen permeating membrane (OPM) is fabricated using Zr_0.895Sc_0.095Ce_0.005Gd_0.005O_2-δ (ScCeGdZ) as the solid electrolyte and aLa_0.7Sr_0.3MnO₃-bScCeGdZ composite (LZab, electrode) as the electrode. The crystal phase of the electrode and the microstructure of the membrane is investigated with X-ray diffraction and scanning electron microscopy. The electrochemical resistance of the membrane is examined using 2-p ac impedance spectroscopy, and LZ55 shows the lowest electrode resistance among LZ82, LZ55 and LZ37. The oxygen permeation is studied with an oxygen permeation cell with a zirconia oxygen sensor. The oxygen flux of the OPM with LZ55 is nearly consistent with the theoretical value calculated from Faraday's Law below a critical current. However, it becomes saturated above the critical current due to the limit of the oxygen ionic conduction of the OPM. The OPM with LZ55 has a very high oxygen permeation flux of ~ 3.5 × 10^-6 mol/㎠s in I = 1.4 A/㎠.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제27권1호
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• pp.8-13
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• 2014

As packing density in integrated circuits increases, multilevel metallization process has been widely used. But hillock formed in the bottom layers of aluminum are well known to make interlayer short in multilevel metallization. In this study, the effects of ion implantation to the metal film and deposition temperature on the hillock formation were investigated. The Al-1%Si thin film of $1{\mu}m$ thickness was DC sputtered with substrate ($SiO_2/Si$) temperature of $20^{\circ}C$, $200^{\circ}C$, and $400^{\circ}C$, respectively. Ar ions ($1{\times}10^{15}cm^{-2}$: 150 keV) and B ions ($1{\times}10^{15}cm^{-2}$, 30 keV, 150 keV) were implanted to the Al-Si thin film. The deposited films were evaluated by SEM, surface profiler and resistance measuring system. As a results, Ar implanting to Al-Si film is very effective to reduce hillock size in the metal deposition temperature below than $200^{\circ}C$, and B implanting to an Al-Si film is effective to reduce hillock density in the high temperature deposition conditions around $400^{\circ}C$. Line width less than $3{\mu}m$ was free of hillock after alloying.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.480-480
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• 2011

양극산화(anodization)는 금속을 전기화학적으로 산화시켜 금속산화물로 만드는 기술로서 최근 다양한 크기의 나노 구조를 제조하는 기술로 각광받고 있으며, 이러한 기술에 의하여 얻어지는 anodic aluminum oxide(AAO)는 magnetic data storage, optoelectronic device, sensor에 적용될 수 있는 nano device 뿐만 아니라 nanostructure를 제조하기 위한 template 및 mask로써 최근 광범위 하게 연구되고 있다. 또한, AAO는 Al2O3의 단단한 구조를 가진 무기재료이므로 solid mask로써 다른 porous materials 보다 뛰어난 특성을 갖고 있다. 또한 electron-beam lithography 및 block co-polymer 에 의한 patterning 과 비교하여 매우 경제적이며, 재현성이 우수할 뿐만 아니라 대면적에서 나노 구조의 크기 및 형상제어가 비교적 쉽기 때문에 널리 사용되고 있다. 그러나, AAO 형성 시 생기게 되는 반구형 모양의 barrier layer는 물질(substance)과 기판과의 direct physical and electrical contact을 방해하기 때문에 해결해야 할 가장 큰 문제점 중 하나로 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 실리콘 기판위의 형성된 AAO의 barrier layer를 Cl/BCl3 gas mixture에서 Neutral Beam Etching (NBE)과 Ion Beam Etching (IBE) 로 각각 식각한 후 그 결과와 비교하였다. NBE와 IBE 모두 Cl2/BCl3 gas mixture에서 BCl3 gas의 첨가량이 60% 일 경우 etch rate이 가장 높게 나타났고, optical emission spectroscopy (OES)로 Cl2/BCl3 플라즈마 내의 Cl radical density와 X-ray photoelectron spectroscopy (XPS)로 AAO 표면 위를 관찰한 결과 휘발성 BOxCly의 형성이 AAO 식각에 크게 관여함을 확인 할 수 있었다. 또한, NBE와 IBE 실험한 다양한 Cl2/BCl3 gas mixture ratio 에서 AAO가 식각이 되지만, 이온빔의 경우 나노사이즈의 AAO pore의 charging에 의해 pore 아래쪽의 위치한 barrier layer를 어떤 식각조건에서도 제거하지 못하였다. 하지만, NBE에서는 BCl3-rich Cl2/BCl3 gas mixture인 식각조건에서 AAO pore에 휘발성 BOxCly를 형성하면서 barrier layer를 제거할 수 있었다.