• 한국진공학회지
• /
• 제17권1호
• /
• pp.51-57
• /
• 2008

나노크기의 Au-Si을 촉매로 급속열화학기상증착(rapid thermal chemical vapor deposition)법을 이용하여 Si(111) 기판에 성장한 Si 나노선의 구조적인 형태 변화와 광학적 특성을 연구하였다. 기상-액상-고상(vapor-liquid-solid) 성장법에 의한 Si 나노선 형성 과정에서 액상 입자인 Au-Si 나노점은 나노선 성장온도에서 촉매로 사용되었다. 이 액상 나노점이 형성된 Si 기판에 1.0Torr 압력과 $500-600^{\circ}C$ 기판 온도 하에서 $SiH_4$와 $H_2$의 혼합가스를 공급하여 Si 나노선을 형성하였다. Si 나노선 성장 후 형태를 전계방출 주사전자현미경(Field Emission Scanning Electron Microscope)으로 관찰한 결과, 대부분의 나노선이 균일한 크기로 기판 표면에 수직하게 <111> 방향으로 정렬된 것을 확인하였다. 형성된 나노선의 크기는 평균 직경이 ${\sim}60nm$이고 평균 길이가 ${\sim}5um$임을 확인하였다. 또한 고 분해능 투과전자현미경(High Resolution-Transmission Electron Microscope) 관찰을 통해 Si 나노선은 약 3nm의 비정질 산화층으로 둘러 싸여 있는 Si 단결정임이 분석되었다. 그리고 마이크로 라만 분광(Micro-Raman Scattering)법을 통한 광학적 특성 분석 결과, Si의 광학 포논(Optical Phonon) 신호 위치가 Si 나노선 구조의 영향으로 낮은 에너지 쪽으로 이동하며, Si 포논 신호의 폭이 비대칭적으로 증가함을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
• /
• pp.288-289
• /
• 2011

Indium Tin Oxide (ITO) is a typical highly Transparent Conductive Oxide (TCO) currently used as a transparent electrode material. Most widely used deposition method is the sputtering process for ITO film deposition because it has a high deposition rate, allows accurate control of the film thickness and easy deposition process and high electrical/optical properties. However, to apply high quality ITO thin film in a flexible microelectronic device using a plastic substrate, conventional DC magnetron sputtering (DMS) processed ITO thin film is not suitable because it needs a high temperature thermal annealing process to obtain high optical transmittance and low resistivity, while the generally plastic substrates has low glass transition temperatures. In the room temperature sputtering process, the electrical property degradation of ITO thin film is caused by negative oxygen ions effect. This high energy negative oxygen ions(about over 100eV) can be critical physical bombardment damages against the formation of the ITO thin film, and this damage does not recover in the room temperature process that does not offer thermal annealing. Hence new ITO deposition process that can provide the high electrical/optical properties of the ITO film at room temperature is needed. To solve these limitations we develop the Magnetic Field Shielded Sputtering (MFSS) system. The MFSS is based on DMS and it has the plasma limiter, which compose the permanent magnet array (Fig.1). During the ITO thin film deposition in the MFSS process, the electrons in the plasma are trapped by the magnetic field at the plasma limiters. The plasma limiter, which has a negative potential in the MFSS process, prevents to the damage by negative oxygen ions bombardment, and increases the heat(-) up effect by the Ar ions in the bulk plasma. Fig. 2. shows the electrical properties of the MFSS ITO thin film and DMS ITO thin film at room temperature. With the increase of the sputtering pressure, the resistivity of DMS ITO increases. On the other hand, the resistivity of the MFSS ITO slightly increases and becomes lower than that of the DMS ITO at all sputtering pressures. The lowest resistivity of the DMS ITO is $1.0{\times}10-3{\Omega}{\cdot}cm$ and that of the MFSS ITO is $4.5{\times}10-4{\Omega}{\cdot}cm$. This resistivity difference is caused by the carrier mobility. The carrier mobility of the MFSS ITO is 40 $cm^2/V{\cdot}s$, which is significantly higher than that of the DMS ITO (10 $cm^2/V{\cdot}s$). The low resistivity and high carrier mobility of the MFSS ITO are due to the magnetic field shielded effect. In addition, although not shown in this paper, the roughness of the MFSS ITO thin film is lower than that of the DMS ITO thin film, and TEM, XRD and XPS analysis of the MFSS ITO show the nano-crystalline structure. As a result, the MFSS process can effectively prevent to the high energy negative oxygen ions bombardment and supply activation energies by accelerating Ar ions in the plasma; therefore, high quality ITO can be deposited at room temperature.

• 마이크로전자및패키징학회지
• /
• 제13권4호
• /
• pp.27-36
• /
• 2006

약 10%이하의 Pt 또는 Ir 첨가시켜 니켈모노실리싸이드를 고온에서 안정화 시키는 것이 가능한지 확인하기 위해서 활성화영역을 가정한 단결정 실리콘 웨이퍼와 게이트를 상정한 폴리 실리콘 웨이퍼 전면에 Ni, Pt, Ir을 열증착기로 성막하여 10 nm-Ni/l nm-Pt/(poly)Si, 10 nm-Ni/l nm-Ir/(poly)Si 구조를 만들었다. 준비된 시편을 쾌속 열처리기를 이용하여 40초간 실리사이드화 열처리 온도를 $300^{\circ}C{\sim}1200^{\circ}C$ 범위에서 변화시켜 두께 50nm의 실리사이드를 완성하였다. 완성된 Pt와 Ir이 첨가된 니켈실리사이드의 온도별 전기저항변화, 두께변화, 표면조도변화, 상변화, 성분변화를 각각 사점전기저항측정기와 광발산주사전자현미경, 주사탐침현미경, XRD와 Auger depth profiling으로 각각 확인하였다. Pt를 첨가한 결과 기판 종류에 관계없이 기존의 니켈실리사이드 공정에 의한 NiSi와 비교하여 $700^{\circ}C$ 이상의 NiSi 안정화 구역을 넓히는 효과는 없었고 면저항이 커지는 문제가 있었다. Ir을 삽입한 경우는 단결정 실리콘 기판에서는 $500^{\circ}C$ 이상에서의 NiSi와 동일하게 $1200^{\circ}C$까지 안정한 저저항을 보여서 Ir이 효과적으로 Ni(Ir)Si 형태로 $NiSi_{2}$로의 상변태를 적극적으로 억제하는 특성을 보이고 있었고, 다결정 기판에서는 $850^{\circ}C$까지 효과적으로 NiSi의 고온 안정성을 향상시킬 수 있었다.

• 한국자기학회지
• /
• 제18권1호
• /
• pp.1-8
• /
• 2008

최근 발전하는 초박막 자기 시료의 정확한 자기 모멘트 측정을 위하여 저자기 모멘트 표준 시료를 제작하였다. 정밀한 저자기 모멘트 표준시료를 제작하기 위해서 자력계를 미리 자기잡음으로부터 차폐시켰고, 시료준비과정에서 강자성 불순물을 고려한 시료의 순도, 절단 방법, 시료의 모양과 두께 등을 고려하였다. 본 연구에서는 SQUID 자력계를 이용한 자기 모멘트 측정에 적합하게 $4mm{\times}6mm$ 면적을 갖는 Al, Ti과 W로 된 판상형 시료 3 개를 준비하였다. Pd 금속의 경우는 이미 잘 보정된 실린더형 시료를 사용하였다. 준비된 세 개의 판상형 시료의 경우 50,000 Oe 이내의 자기장영역에서 자기이력현상이 관측되지 않았고 모두 양호한 선형성을 보였다. 290K에서 310K까지의 온도영역에서 Ti, Al, W의 자기모멘트 값의 변화는 각각 0.7%, 1.5%, 0.1% 이내로 작았다. 본 연구에서 준비된 각각의 시편에 대해 자기모멘트 값을 결정하였으며, round robin test를 통하여 측정값의 신뢰도를 확인하였다. 그 결과 본 연구에서 제작한 표준시료는 저자기 모멘트 측정에 편리하고 적합하게 활용될 수 있음을 알 수 있었다.

• 한국결정성장학회지
• /
• 제20권5호
• /
• pp.227-231
• /
• 2010

광촉매 특성을 지닌 초친수 $TiO_2$ 박막을 액상증착법에 의해 유리 기판 위에 성공적으로 제조하였다. 제조된 $TiO_2$ 박막은 $70^{\circ}C$에서 박막표면에 $TiO_2$ 나노 입자들을 형성하였다. $TiF_4$ 용액의 침적시간이 증가됨에 따라 박막의 두께도 일정하게 증가되었다. $TiO_2$ 박막은 약 $5^{\circ}$ 이하의 접촉각과 가시영역에서 약 75~90 %의 투과율을 보여주었다. 또한 제조된 $TiO_2$ 박막은 자외선 조사에 의해 메칠오렌지 용액을 분해하는 광촉매 특성을 보여주었다. 침적시간 조건에 따라 제조된 박막의 표면 구조, 광학적 특성, 접촉각을 FE-SEM, AFM, UV-Vis, contact angle meter를 이용하여 측정하였다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제7권2호
• /
• pp.120-125
• /
• 2006

산업적으로 경제적인 급속 응고법과 $450^{\circ}C-1hr$ 대기 어닐링을 이용하여 ${\pm}5000Oe$ 이상의 고자계에서 5% 이상의 거대 자기효과를 보이는 두께 $20{\mu}m$의 granular CuCo 합금 리본을 제작하였다. Co의 함량에 따른 최대 자기저항 효과를 확인하기 위해서 Co의 함량을 $5{\sim}30at%$ 범위에서 변화시키며 아래의 자기저항효과와 포화자화의 자기적 특성과 미세구조를 확인하였다. 최대자기저항 효과는 Cu-10at%Co에서 1.2T에서 5.2%의 GMR ratio를 얻었으며, 0.5T에서는 $Cu-8{\sim}14at%Co$에서 공업적으로 활용이 가능한 3% 이상의 MR ratio를 확보할 수 있었다. 5% 이하의 Co 조성범위 리본에서는 초상자성(superparamagnetic)때문에, 20%이상의 Co 조성의 리본에서는 포화자화는 커지지만 Co 클러스터의 과도 성장으로 MR 효과가 급격히 감소하였다. 대기 분위기의 급속 응고와 열처리에 의한 표면 산화막은 자기저항효과에 큰 영향을 주지 못하였다. 따라서 고자계 센서로 사용되는 CuCo 그래뉼라 합금 리본은 $8{\sim}14wt%Co$의 조성 범위에서 공업적 목적에 유리한 거대 자기저항을 갖는 것이 가능하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2000년도 제18회 학술발표회 논문개요집
• /
• pp.156-156
• /
• 2000

Recently, the surface electronic states have attracted much attention since their standing wave patterns created around steps, defects, and adsorbates on noble metal surfaces such as Au(111), Ag(110), and Cu(111) were observed by scanning tunneling microscopy (STM). As a typical example, a striking circular pattern of "Quantum corral" observed by Crommie, Lutz, and Eigler, covers a number of text books of quantum mechanics, demonstrating a wavy nature of electrons. After the discoveries, similar standing waves patterns have been observed on other metal and demiconductor surfaces and even on a side polane of nano-tubes. With an expectation that the surface states could be utilized as one of ideal cases for studying two dimensionakl (sD) electronic system, various properties, such as mean free path / life time of the electronic states, have been characterized based on an analysis of standing wave patterns, . for the 2D electron system, electron density is one of the most importnat parameters which determines the properties on it. One advantage of conventional 2D electron system, such as the ones realized at AlGaAs/GaAs and SiO2/Si interfaces, is their controllability of the electrondensity. It can be changed and controlled by a factor of orders through an application of voltage on the gate electrode. On the other hand, changing the leectron density of the surface-state 2D electron system is not simple. On ewqy to change the electron density of the surface-state 2D electron system is not simple. One way to change the electron density is to deposit other elements on the system. it has been known that Pd(111) surface has unoccupied surface states whose energy level is just above Fermi level. Recently, we found that by depositing Pd on Cu(111) surface, occupied surface states of Cu(111) is lifted up, crossing at Fermi level around 2ML, and approaches to the intrinsic Pd surface states with a increase in thickness. Electron density occupied in the states is thus gradually reduced by Pd deposition. Park et al. also observed a change in Fermi wave number of the surface states of Cu(111) by deposition of Xe layer on it, which suggests another possible way of changing electron density. In this talk, after a brief review of recent progress in a study of standing weaves by STM, I will discuss about how the electron density can be changed and controlled and feasibility of using the surface states for a study of 2D electron system. One of the most important advantage of the surface-state 2D electron system is that one can directly and easily access to the system with a high spatial resolution by STM/AFM.y STM/AFM.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제19권12호
• /
• pp.938-943
• /
• 2018

고전압 정전방사 장치를 이용하여 나노 섬유를 직조하였다. 정전방사장치는 액상의 고분자를 방출하는 펌프, 노즐과 노즐회전자 등의 부품으로 구성되어 있으며, 알루미늄 재질의 포집판을 설치하여 방사되는 섬유를 포집하였다. 정전방사방법을 이용하여 매우 미세한 나노굵기의 섬유를 제조하고,화학적으로 활성화시킴으로써 미세공을 형성함과 동시에 화학작용기를 분포시켜 저농도의 이산화탄소 분자를 포집하는 실험을 실시하여 실내공기중에 존재하는 저농도 이산화탄소 가스를 포집하는 섬유상 흡착제를 제조해보고자 하였다. 이러한 화학작용기는 이산화탄소 분자와의 상호 인력을 향상시킬 수 있고, 궁극적으로는 포집효율을 증가시킬 수 있었다. 정전방사식으로 제조한 섬유의 굵기는 250-350 nm 였으며, 생성된 미세공은 0.6에서 0.7 nm 이고, 평균 비표면적은 $569m^2/g$였다. 순수 이산화탄소 흐름과 실내공간에서 흔히 발견되는 0.3% 수준의 농도에 대하여 포집실험을 한 결과, 각각 1.08 mmol/g과 0.013 mmol/g에서 2.2 mmol/g과 0.144 mmol/g으로 향상되었다. 이러한 포집량 증가는 나노섬유상 흡착제의 비표면적 대비 미세공의 비율과 관계가 있음이 밝혀졌다. 특히 화학적 상호인력의 특성을 활용하여 저농도에서의 선택도를 향상시킬 수 있음을 간접적으로 파악하였다.

• Advances in nano research
• /
• 제12권6호
• /
• pp.605-616
• /
• 2022

We prepared two samples of ultrafine ferrihydrite (FH) nanoparticle ensembles of quite a different origin. First is the biosynthesized sample (as a product of the vital activity of bacteria Klebsiella oxytoca (hereinafter marked as FH-bact) with a natural organic coating and negligible magnetic interparticle interactions. And the second one is the chemically synthesized ferrihydrite (hereinafter FH-chem) without any coating and high level of the interparticle interactions. The interparticle magnetic interactions have been tuned by modifying the nanoparticle surface in both samples. The coating of the FH-bact sample has been partially removed by annealing at 150℃ for 24 h (hereinafter FH-annealed). The FH-chem sample, vice versa, has been coated (1.0 g) with biocompatible polysaccharide (arabinogalactan) in an ultrasonic bath for 10 min (hereinafter FH-coated). The changes in the surface properties of nanoparticles have been controlled by XPS. According to the electron microscopy data, the modification of the nanoparticle surface does not drastically change the particle shape and size. A change in the average nanoparticle size in sample FH-annealed to 3.3 nm relative to the value in the other samples (2.6 nm) has only been observed. The estimated particle coating thickness is about 0.2-0.3 nm for samples FH-bact and FH-coated and 0.1 nm for sample FH-annealed. Mössbauer and magnetization measurements are definitely shown that the drastic change in the blocking temperature is caused by the interparticle interactions. The experimental temperature dependences of the hyperfine field hf>(T) for samples FH-bact and FH-coated have not revealed the effect of interparticle interactions. Otherwise, the interparticle interaction energy E_int estimated from the hf>(T) for samples FH-chem and FH-annealed has been found to be 121k_B and 259k_B, respectively.

• Advances in nano research
• /
• 제16권2호
• /
• pp.127-140
• /
• 2024

Upon direct/indirect exposure to flame or heat, composite structures may burn or thermally buckle. This issue becomes more important in the natural fiber-based composite structures with higher flammability and lower mechanical properties. The main goal of the present study was to obtain an optimal eco-friendly composite system with low flammability and high thermal buckling resistance. The studied composite consisted of polypropylene (PP) and short abaca fiber (AF) with eggshell powder (ESP) and halloysite clay nanotubes (HNTs) additives. An optimal base composite, consisting of 30 wt.% AF and 70 wt.% PP, abbreviated as OAP, was initially introduced based on burning rate (BR) and the Young's modulus determined by horizontal burning test (HBT) and tensile test, respectively. The effects of adding ESP to the base composite were then investigated with the same experimental tests. The results indicated that though the BR significantly decreased with the increase of ESP content up to 6 wt.%, it had a very destructive influence on the stiffness of the composite. To compensate for the damaging effect of ESP, small amount of HNT was used. The performance of OAP composite with 6 wt.% ESP and 3 wt.% HNT (OAPEH) was explored by conducting HBT, cone calorimeter test (CCT) and tensile test. The experimental results indicated a 9~23 % reduction in almost all flammability parameters such as heat release rate (HRR), total heat released (THR), maximum average rate of heat emission (MARHE), total smoke released (TSR), total smoke production (TSP), and mass loss (ML) during combustion. Furthermore, the combination of 6 wt.% ESP and 3 wt.% HNT reduced the stiffness of OAP to an insignificant amount by maximum 3%. Moreover, the char residue analysis revealed the distinct differences in the formation of char between AF/PP and AF/PP/ESP/HNT composites. Afterward, dilatometry test was carried out to examine the coefficient of thermal expansion (CTE) of OAP and OAPEH samples. The obtained results showed that the CTE of OAPEH composite was about 18% less than that of OAP. Finally, a theoretical model was used based on first-order shear deformation theory (FSDT) to predict the critical bucking temperatures of the OAP and OAPEH composite plates. It was shown that in the absence of mechanical load, the critical buckling temperatures of OAPEH composite plates were higher than those of OAP composites, such that the difference between the buckling temperatures increased with the increase of thickness. On the contrary, the positive effect of CTE reduction on the buckling temperature decreased by raising the axial compressive mechanical load on the composite plates which can be assigned to the reduction of stiffness after the incorporation of ESP. The results of present study generally stated that a suitable combination of AF, PP, ESP, and HNT can result in a relatively optimal and environmentally friendly composite with proper flame and thermal buckling resistance with no significant decline in the stiffness.