Transactions on Electrical and Electronic Materials
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v.14
no.3
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pp.160-163
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2013
We investigated the effect of light intensity and wavelength of a solar cell device by using photoconductive atomic force microscopy (PC-AFM). The $POCl_3$ diffusion doping process was used to produce a p-n junction solar cell device based on a Poly-Si wafer and the electrical properties of prepared solar cells were measured using a solar cell simulator system. The measured open circuit voltage ($V_{oc}$) is 0.59 V and the short circuit current ($I_{sc}$) is 48.5 mA. Also, the values of the fill factors and efficiencies of the devices are 0.7% and approximately 13.6%, respectively. In addition, PC-AFM, a recent notable method for nano-scale characterization of photovoltaic elements, was used for direct measurements of photoelectric characteristics in local instead of large areas. The effects of changes in the intensity and wavelength of light shining on the element on the photoelectric characteristics were observed. Results obtained through PC-AFM were compared with the electric/optical characteristics data obtained through a solar simulator. The voltage ($V_{PC-AFM}$) at which the current was 0 A in the I-V characteristic curves increased sharply up to 1.8 $mW/cm^2$, peaking and slowly falling as light intensity increased. Here, $V_{PC-AFM}$ at 1.8 $mW/cm^2$ was 0.29 V, which corresponds to 59% of the average $V_{oc}$ value, as measured with the solar simulator. Also, while light wavelength was increased from 300 nm to 1,100 nm, the external quantum efficiency (EQE) and results from PC-AFM showed similar trends at the macro scale, but returned different results in several sections, indicating the need for detailed analysis and improvement in the future.
The previous studies reflected the significant effect of neutral-axis position and coupling of in-plane and out-of-plane displacements on behavior of functionally graded (FG) nanobeams. In thin FG beam, this coupling can be eliminated by a proper choice of the reference axis. In shear deformable FG nanobeam, not only this coupling can't be eliminated but also the position of neutral-axis is dependent on through-thickness distribution of shear strain. For the first time, in this paper it is avoided to guess a shear strain shape function and the exact shape function and consequently the exact position of neutral axis for arbitrary gradation of higher order nanobeam are obtained. This paper presents new methodology based on differential transform and collocation methods to solve coupled partial differential equations of motion without any simplifications. Using exact position of neutral axis and higher order beam kinematics as well as satisfying equilibrium equations and traction-free conditions without shear correction factor requirement yields to better results in comparison to the previously published results in literature. The classical rule of mixture and Mori-Tanaka homogenization scheme are considered. The Eringen's nonlocal continuum theory is applied to capture the small scale effects. For the first time, the dependency of exact position of neutral axis on length to thickness ratio is investigated. The effects of small scale, length to thickness ratio, Poisson's ratio, inhomogeneity of materials and various end conditions on vibration and buckling of local and nonlocal FG beams are investigated. Moreover, the effect of axial load on natural frequencies of the first modes is examined. After degeneration of the governing equations, the exact new formulas for homogeneous nanobeams are computed.
ZrB2 ceramic and ZrB2 ceramic composites with the addition of SiC, WC, and SiC/WC are successfully synthesized by a spark plasma sintering method. During high-temperature oxidation, SiC additive form a SiO2 amorphous outer scale layer and SiC-deplete ZrO2 scale layer, which decrease the oxidation rate. WC addition forms WO3 during the oxidation process to result in a ZrO2/WO3 liquid sintering layer, which is known to improve the anti-oxidation effect. The addition of SiC and WC to ZrB2 reduces the oxygen effective diffusivity by one-fifth of that of ZrB2. The addition of both SiC and WC shows the formation of a SiO2 outer dense glass layer and ZrO2/WO3 layer so that the anti-oxidation effect is improved three times as much as that of ZrB2. Therefore, SiC- and WC-added ZrB2 has a lower two-order oxygen effective diffusivity than ZrB2; it improves the anti-oxidation performance 3 times as much as that of ZrB2.
Quantum-dot cellular automata (QCA) consists of nano-scale cells and demands very low power consumption so that it is one of the alternative technologies that can overcome the limits of scaling CMOS technologies. Typical BCD-EXCESS 3 code converters using QCA have not considered the scalability so that the architectures are not suitable for a large scale circuit design. Thus, we design a BCD-EXCESS 3 code converter with scalability using QCADesigner and verify the effectiveness by simulation. Our structure have reduced 32 gates and 7% of garbage space rate compare with typical URG BCD-EXCESS 3 code converter. Also, 1 clock is only needed for circuit expansion of our structure though typical QCA BCD-EXCESS 3 code converter demands 7 clocks.
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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v.6
no.4
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pp.154-158
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2005
Organic molecules have many properties that make them attractive for electronic applications. We have been examining the progress of memory cell by using molecular-scale switch to give an example of the application using both nano scale components and Si-technology. In this study, molecular electronic devices were fabricated with amino style derivatives as redox-active component. This molecule is amphiphilic to allow monolayer formation by the Langmuir-Blodgett (LB) method and then this LB monolayer is inserted between two metal electrodes. According to the current-voltage (I-V) characteristics, it was found that the devices show remarkable hysteresis behavior and can be used as memory devices at ambient conditions, when aluminum oxide layer was existed on bottom electrode. The diode-like characteristics were measured only, when Pt layer was existed as bottom electrode. It was also found that this metal layer interacts with organic molecules and acts as a protecting layer, when thin Ti layer was inserted between the organic molecular layer and Al top electrode. These electrical properties of the devices may be applicable to active components for the memory and/or logic gates in the future.
Park, Soo Youp;Yoo, Kyung Seun;Lee, Joong Kee;Park, Young Kwon
Korean Chemical Engineering Research
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v.44
no.5
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pp.540-546
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2006
Effects of organic and inorganic additives on the SNCR reaction of NOx were investigated in a pilot scale flow reactor with a variation of operating parameters. NOx reduction efficiency increased with the increase of a residence time and an initial NOx concentration. NOx reduction reaction by urea solution started to appear about 850 and then reached to maximum value around $970^{\circ}C$. NOx reduction efficiency also increased with the increase of NSR (Normalized Stoichiometric Ratio) up to 2.0. Addition of ethanol and phenol as an organic additives shifted the optimum temperature window to lower region with decreasing the maximum NOx reduction efficiency. This might be due to the side reaction of hydrocarbon in ethanol structure. NaOH addition widened the temperature window and enhanced the NOx reduction efficiency about 10% due to the chain reaction of NaOH and the reduction of $N_2O$.
Mohammadimehr, Mehdi;Zarei, Hassan BabaAkbar;Parakandeh, Ali;Arani, Ali Ghorbanpour
Structural Engineering and Mechanics
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v.64
no.3
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pp.361-379
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2017
In this article, the vibration behavior of double-bonded sandwich microplates with homogeneous core and nanocomposite facesheets reinforced by carbon nanotube and boron nitride nanotube under multi physical fields such as 2D magnetic and electric fields is investigated. Symmetric and un-symmetric distributions of nanotubes are considered for facesheets of sandwich microplates such as uniform distribution and various functionally graded distributions. The double-bonded sandwich microplates rest on visco-Pasternak foundation. Material properties of sandwich microplates are obtained by the extended rule of mixture. The sinusoidal shear deformation theory (SSDT) is employed to describe displacement fields of sandwich microplates. Also, the dimensionless natural frequency is obtained by classical plate theory (CPT) and compared with the obtained results by SSDT. It can be seen that the obtained dimensionless natural frequencies by CPT are higher than SSDT. In order to study the material length scale parameters, modified strain gradient theory at micro scale is utilized and then, the equations of motion are derived using Hamilton's principle. The effects of different parameters such as foundation parameters including Winkler, shear layer and damping coefficients, various distributions and volume fraction of nanotubes, core to facesheet thickness ratio, aspect and side ratios on the dimensionless natural frequencies are discussed in details. The results of present work can be used to optimum design and control of similar systems such as micro-electro-mechanical and nano-electro-mechanical devices.
We investigate the effect of light intensity and wavelength of a solar cell device using photoconductive atomic force microscopy(PC-AFM). A $POCl_3$ diffusion doping process is used to produce a p-n junction solar cell device based on a polySi wafer, and the electrical properties of prepared solar cells are measured using a solar cell simulator system. The measured open circuit voltage($V_{oc}$) is 0.59 V and the short circuit current($I_{sc}$) is 48.5 mA. Moreover, the values of the fill factors and efficiencies of the devices are 0.7 and approximately 13.6 %, respectively. In addition, PC-AFM, a recent notable method for nano-scale characterization of photovoltaic elements, is used for direct measurements of photoelectric characteristics in limited areas instead of large areas. The effects of changes in the intensity and wavelength of light shining on the element on the photoelectric characteristics are observed. Results obtained through PC-AFM are compared with the electric/optical characteristics data obtained through a solar simulator. The voltage($V_{PC-AFM}$) at which the current is 0 A in the I-V characteristic curves increases sharply up to $18W/m^2$, peaking and slowly falling as light intensity increases. Here, $V_{PC-AFM}$ at $18W/m^2$ is 0.29 V, which corresponds to 59 % of the average $V_{oc}$ value, as measured with the solar simulator. Furthermore, while the light wavelength increases from 300 nm to 1,100 nm, the external quantum efficiency(EQE) and results from PC-AFM show similar trends at the macro scale but reveal different results in several sections, indicating the need for detailed analysis and improvement in the future.
Kwon, Sooyoul;Rorrer, Greg;Semprini, Lewis;Kim, Young
Journal of Korean Society on Water Environment
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v.27
no.1
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pp.98-103
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2011
Photocatalysis using UV light and catalysts is an attractive low temperature and non-energy- intensive method for remediation of a wide range of chemical contaminants like chloroform (CF). Recently development of environmental friendly and sustainable catalytic systems is needed before such catalysts can be routinely applied to large-scale remediation or drinking water treatment. Titanium dioxide is a candidate material, since it is stable, highly reactive, and inexpensive. Diatoms are photosynthetic, single-celled algae that make a microscale silica shell with nano scale features. These diatoms have an ability to biologically fabricate $TiO_2$ nanoparticles into this shell in a process that parallels nanoscale silica mineralization. We cultivated diatoms, metabolically deposited titanium into the shell by using a two-stage photobioreactor and used this biogenic $TiO_2$ to this study. In this study we evaluated how effectively biogenic $TiO_2$ nanoparticles transform CF compared with chemically-synthesized $TiO_2$ nanoparticlesthe and effect of pretreatment of diatom-produced $TiO_2$ nanoparticles on photocatalytic transformation of CF. The rate of CF transformation by diatom-$TiO_2$ particles is a factor of 3 slower than chemically-synthesized one and chloride ion production was also co-related with CF transformation, and 79~91% of CF mineralization was observed in two $TiO_2$ particles. And the period of sonication and mass transfer due to particle size, evaluated by difference of oxygen tention does not affect on the CF transformation. Based on the XRD analysis we conclude that slower CF transformation by diatom-$TiO_2$ might be due to incomplete annealing to the anatase form.
Ali Alnujaie;Ahmed A. Daikh;Mofareh H. Ghazwani;Amr E. Assie;Mohamed A Eltaher
Advances in nano research
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v.17
no.2
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pp.181-195
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2024
This study introduces a novel functionally graded material model, termed the "Coated Functionally Graded Graphene-Reinforced Composite (FG GRC)" model, for investigating the free vibration response of plates, highlighting its potential to advance the understanding and application of material property variations in structural engineering. Two types of coated FG GRC plates are examined: Hardcore and Softcore, and five distribution patterns are proposed, namely FG-A, FG-B, FG-C, FG-D, and FG-E. A modified displacement field is proposed based on the higher-order shear deformation theory, effectively reducing the number of variables from five to four while accurately accounting for shear deformation effects. To solve the equations of motion, an analytical solution based on the Galerkin approach was developed for FG GRC plates resting on a viscoelastic Winkler/Pasternak foundation, applicable to various boundary conditions. A comprehensive parametric analysis elucidates the impact of multiple factors on the fundamental frequencies. These factors encompass the types and distribution patterns of the coated FG GRC plates, gradient material distribution, porosities, nonlocal length scale parameter, gradient material scale parameter, nanoplate geometry, and variations in the elastic foundation. Our theoretical research aims to overcome the inherent challenges in modeling structures, providing a robust alternative to experimental analyses of the mechanical behavior of complex structures.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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