• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제31권5호
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• pp.313-319
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• 2018

This study introduces a new investigation report on the microstructural and electrical property changes of $ZnO-Zn_2BiVO_6-Mn_3O_4$ (ZZMn), where 0.33 mol% of $Mn_3O_4$ and 0.5 mol% of $Zn_2BiVO_6$ were added to ZnO (99.17 mol%) as liquid phase sintering aids. $Zn_2BiVO_6$ contributes to the decrease of sintering temperatures by up to $800^{\circ}C$, and segregates its particles at the grain boundary, while $Mn_3O_4$ enhances ${\alpha}$, the nonlinear coefficient, of varistor properties up to ${\alpha}=62$. In comparison, when the sintering temperature is increased from $800^{\circ}C$ to $1,000^{\circ}C$, the resistivity of ZnO grains decreases from $0.34{\Omega}cm$ to $0.16{\Omega}cm$, and the varistor property degrades. Oxygen vacancy ($V_o^{\bullet}$) (P1, 0.33~0.36 eV) is formed as a dominant defect. Two different kinds of grain boundary activation energies of P2 (0.51~0.70 eV) and P3 (0.70~0.93 eV) are formed according to different sintering temperatures, which are tentatively attributed to be $ZnO/Zn_2BiVO_6$-rich interface and ZnO/ZnO interface, respectively. Accordingly, this study introduces a progressive method of manufacturing ZnO chip varistors by way of sintering ZZMn-based varistor under $900^{\circ}C$. However, to procure a higher reliability, an in-depth study on the multi-component varistors with double-layer grain boundaries should be executed.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.253-253
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• 2016

최근 세계적으로 대체 에너지는 중요한 이슈가 되고 있으며 그 중 열전 재료는 유망한 에너지 기술로서 주목 받고 있다. 특히 고 직접화 전자 소자의 발열 문제를 해결하기 위해, 소형화와 정밀 온도 제어가 가능한 박막형 열전 소자에 연구가 주목 받고 있다. 박막형 열전소자 중 산화물 반도체계에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 이러한 산화물 반도체계 중 In2O3는 BiTe, PbTe 등의 기존의 재료에 비해 독성이 낮을 뿐만 아니라 내 산화성 및 고온에서 열적 안정성이 우수하여 고온에서 적용 불가능한 금속계 열전 재료의 한계를 극복 할 수 있다는 장점을 가진다. 우수한 성능 가장 낮은 캐리어 밀도를 가지기 때문에 의 열전 재료는 높은 전기 전도도 및 제백 계수 그리고 낮은 열전도도 특성을 가져야만 한다. IZO:Sn(Zn 10 wt.%, Sn 800 ppm) 박막의 경우, 높은 전기 전도성을 가지면서 비정질 구조를 가진다. 이와 같이 비정질 구조를 가지는 박막 열전 재료는 격자에 의한 열 전도도가 낮기 때문에 결정질 구조에 비해 전체 열 전도도 값이 낮을 것으로 기대된다. 따라서 높은 전기 전도도를 가지면서 동시에 낮은 열 전도도를 가지게 되어 우수한 열전 특성을 가질 것이라 예상된다. 이러한 특성을 바탕으로 본 연구에서는 비정질 구조를 갖는 Zn와 미량의 Sn을 동시에 첨가한 In2O3박막의 전기적 특성및 열전 특성을 관찰하고자 한다. 본 연구에서는 magnetron sputtering법으로 IZO:Sn(Zn 10 wt.%, Sn 800 ppm) 타깃을 이용하여 기판 가열없이 DC Power 70 W, 작업 압력 0.7 Pa으로 SiO2 기판 위에 $400{\pm}20nm$ 두께의 박막을 증착하였다. 이러한 공정으로 만들어진 박막은 대기 중 후 열처리를 각각의 200, 300, 400, 500, $600^{\circ}C$ 온도에서 진행하였다. 박막의 미세 구조는 XRD를 통해 관찰하였다. 그리고 박막의 전기적 특성은 Hall effect measurement을 통해 측정하였고, 열전 특성은 Seebeck 상수의 측정을 통하여 평가하였다. XRD 확인 결과 RT에서 증착한 박막과 후 열처리 200, 300, 400, $500^{\circ}C$ 결과 비정질 구조를 보였고, 후열처리 $600^{\circ}C$에서는 결정의 회절 피크를 보였다. 전기적 특성의 경우, 후 열처리 온도가 증가함에 따라 전기 전도도는 감소한다. 이는 공기중의 산소가 박막에 침투하여 oxygen vacancy를 막아 캐리어 밀도가 감소한것에 기인 된 것으로 판단된다. 열전 특성의 경우 제백상수는 후 열처리 $600^{\circ}C$에서 가장 높은 제백상수를 나타낸다. 제백 상수는 수식에 따라 캐리어 밀도의 -2/3승에 비례하게 된다. 수식에 따라 후 열처리 $600^{\circ}C$에서 가장 낮은 캐리어 밀도를 가지기 때문에 가장 높은 제백 상수를 가지게 된다. 열전 성능 척도인 Power factor는 제백 상수의 제곱과 전기전도도의 곱으로 나타내는데, 후 열처리 $200^{\circ}C$에서 가장 높은 Power factor를 보인다. 이는 캐리어 밀도 감소에 따라 전기 전도도는 감소하였지만 이로 인해 제백상수는 증가하였고, 또한 캐리어 밀도 감소에 따라 이온화 불순물 산란의 감소에 의해 이동도의 증가에 의한 것으로 판단된다. 박막의 경우 기판의 영향으로 인해 열 전도도 측정이 어려워 열전 성능 지수(ZT)를 계산을 할 수 없지만, 마그네트론 스퍼터링법으로 증착한 IZO:Sn 박막은 비정질 구조를 가지므로 격자진동에 의한 열 전도도가 낮아 전체 열 전도도가 결정질에 비해 낮을 것이며 이는 높은 열전 성능 지수를 가질 것으로 예상된다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제43권2호
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• pp.8-12
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• 2006

졸-겔 법으로 $Pt/TiO-2/SiO_2/Si$ 기판 위에 ZnO 박막을 제작하여, 열처리 온도에 따른 박막의 결정화 특성 및 미세구조와 광학적 특성을 조사하였다. XRD 측정 결과로부터, 열처리 온도가 $600^{\circ}C$ 일때 가장 우수한 c-축 배향성을 나타냈으며, 이때 반가폭은 $0.4360^{\circ}C$ 이었다. AFM 으로 ZnO 박막의 표면형상과 표면 거칠기를 관찰한 결과, $600^{\circ}C$ 열처리 온도에서 입자가 고르게 성장하여 치밀한 박막이 형성되었음을 관찰할 수 있었고, 표면 거칠기도 1.048nm 로 가장 우수한 값을 나타내었다. ZnO 박막의 열처리 온도에 따른 PL 특성을 조사한 결과, $600^{\circ}C$로 열처리된 ZnO 박막에서 자외선 영역의 발광 피크 (378nm)는 가장 크게 가시광 영역의 발광 피크 (510nm)는 가장 작게 관찰되었다. 가시광 영역의 발광 피크가 작은 것은 산소 공공 또는 불순물이 매우 적다는 것을 의미하므로, $600^{\circ}C$로 열처리된 ZnO 박막은 비교적 화학양론적으로 성장되었음을 확인할 수 있었다.

• 한국세라믹학회지
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• 제39권11호
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• pp.1055-1062
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• 2002

정방정 지르코니아의 상안정성 및 저온열화기구를 고찰하기 위해 Y2O3 안정화 지르코니아에 3가 양이온 산화물을 첨가한 후 그 소결체의 기계적 물성, 라만 스펙트럼 및 격자상수 변화 등을 관찰하였다. 2Y-TZP에 $Zr^{4+}$ 보다 이온크기가 큰 3가 양이온($Sc^{3+},\;Yb^{3+},\;Y^{3+},\;Sm^{3+},\;Nd^{3+},\;La^{3+}$)들을 2 mol%까지 첨가하여 $1500{\circ}C$에서 1시간 소결후, X-ray 상분석 결과 $La^{3+}$의 경우에는 0.5 mol% 이상 첨가시 pyrochlore 상$(La_2Zr_2O_7)$의 형성으로 정방정상의 상안정성이 저하되었다. 첨가량이 증가할수록 $Zr6{4+}$과 이온크기가 거의 비슷한 $Sc^{3+}$를 첨가한 경우에는 정방정상만 관찰되었으나 $Yb^{3+},\;Y^{3+},\;Sm^{3+},\;Nd^{3+}$를 첨가한 경우에는 입방정상이 형성되었다. 양이온 크기가 커질수록 c/a비는 증가하였으나 $220{\circ}C$에서 500시간까지 열처리후 상분석 결과 단사정량은 감소하였다.

• 전기화학회지
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• 제11권2호
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• pp.89-94
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• 2008

GNP(Glycine Nitrate Process)을 이용하여$(La_{0.75}Sr_{0.25})_{1-x}FeO_{3-\delta}$를 합성하고, perovskite의 A-site deficiency에 따른 특성을 분석하기 위해 x=0, 0.02, 0.04, 0.06, 0.08로 바꾸어 합성하였다. SEM과 XRD분석을 통하여 균질하고 결정성이 높은 분말이 합성된것을 확인하였으며, 4단자법과 AC impedance spectroscopy를 통하여 전도도는 x = 0.02가 $750^{\circ}C$ $155{\Omega}cm^2$로 가장 우수하였으며, AC impedance결과 역시 x = 0.02가 가장 낮은 분극저항과 활성화 에너지를 가지고 있었다. 이 결과 Perovskite의 A-site deficiency를 가함에 따라 산소 결핍 및 구조의 변화가 생겼으며 이로 인해 전도도와 분극 저항, 활성화 에너지에 영향을 미친 것을 알 수 있었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제1권2호
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• pp.15-22
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• 1991

$YBa_2Cu_3O_x$ 초전도체를 $925^{\circ}C$, 산소 분위기에서 16시간 액상 소결할 때 액상-포켓이 결정립 내부에 포획되어 있는 것이 관찰되었다. 액상-포켓은 a, b 축의 길이가 같고 c축이 짧은 직육면체 모양의 판상형태를 갖고 있었으며, 같은 조건에서 16시간 동안 재열처리해도 액상-포켓의 모양은 그대로 유지되었다. 그리고 액상에 분산되어 있는 모든 결정립들이 액상-포켓과 같은 형태를 보였는데, 이것은 액상에 분산되어 있는 $YBa_2Cu_3O_x$ 결정립의 모양이 열역학적 평형 조건에 의해 결정됨을 의미한다. 그러나 $925^{\circ}C$, 질소 분위기에서 16시간 액상 소결한 경우에는 $YBa_2Cu_3O_x$ 결정립이 산소에서 액상소결한 것보다 c축이 다소 두터워진 직육면체 모양의 판상형태를 갖는 것이 관찰되었다. 이러한 결정립 형태(grain shape)의 차이는 tetragonal 결정구조의 $CuO_2$면 (a-b basal plane)에 존재하는 산소 공공의 농도가 열처리 분위기에 따라 차이가 있기 때문이며, 이로 인해 c축에 평행한 (결국 $CuO_2$면에 수직한 방향) 고상-액상 계면 에너지가 열처리 분위기에 따라 변하기 때문인 것으로 믿어진다. 그리고 산소와 질소 분위기에서 각각 액상 소결한 So와 $S_N$시편을 분위기를 바꾸어 재열처리하는 스위칭 실험을 하여, 분위기에 따른 결정립 형태의 변화를 명확하게 관찰할 수 있었다.

• 대한화학회지
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• 제27권3호
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• pp.183-188
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• 1983

이산화황의 산화반응을 10 mol % $Ni-doped\;{\alpha}-Fe_2O_3$를 촉매로 하여 반응온도 범위 $320{\sim}440{\circ}C$에서 여러 산소 및 이산화황의 부분압으로서 반응속도를 측정하였다. 위 온도 영역에서 $SO_2$ 산화반응의 활성화에너지 값은 13.8 $kcal{\cdot}mol^{-1}$로서 얻어졌다. 반응속도 데이타는 산소에 대해서 0.5차, 이산화황에 대해서는 1차로서 전반응차수는 1.5차를 나타내었다. 이산화황과 산소를 여러 압력으로서 도입하여 전기전도도를 측정하였다. 반응속도 데이타와 전기전도도 데이타로 부터 반응기체들의 산화물계상에서 흡착메카니즘을 제안하였고, 촉매상에서 $SO_2$의 산화반응 메카니즘을 제안하였다. 산소와 이산화황은 이온상태로서 흡착하며, 산소는 니켈 dope로 인해 형성된 산소공위에 이산화황은 격자 산소에 흡착하였다. 반응속도 데이타와 전기전도도 데이타로부터 이산화황의 산화반응속도를 결정짓는 단계는 이산화황이 격자산소에 흡착하는 과정임을 알았다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.265-265
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• 2012

The adsorption of molecular $NH_3$ on rutile $TiO_2(110)-1{\times}1$ surfaces was investigated using a temperature-programmed desorption (TPD) technique combined with a molecular beam apparatus. A quantitative investigation into the TPD spectra of $NH_3$ was made for $NH_3$ adsorbed on two kinds of rutile $TiO_2(110)-1{\times}1$ surfaces with the oxygen vacancy ($V_O$) concentration of ~0% (p-$TiO_2(110)$) and ~5% (r-$TiO_2(110)$), respectively. On both surfaces, non-dissociative adsorption of $NH_3$ was inferred from a quantitative analysis on the amount of adsorbed $NH_3$ and those desorbed. With increasing coverage, the monolayer desorption feature shifted from 400 K toward lower temperatures until it saturates at 160 K, suggesting a repulsive nature in the interaction between $NH_3$ molecules. At the very low coverage regime, the desorption features were found to extend up to 430 K and 400 K on p-$TiO_2(110)$ and p-TiO(110), respectively. As a result, the saturation coverage of monolayer of $NH_3$ was higher on the p-$TiO_2(110)$ surface than on the p-TiO(110) by about 10%. The desorption energy ($E_d$) of $NH_3$ obtained by inversion of the Polanyi-Wigner equation indicated that the difference between the $E_d$'s of $NH_3$ (that is, $E_d(on\;p-TiO_2(110)$) - $E_d$(on p-TiO(110)) was 14 kJ/mol at ${\theta}(NH_3)=0$ and decreased to 0 as the coverage approached to a monolayer. The observed adsorption behavior of $NH_3$ was interpreted using an interaction model between $NH_3$ and surface defects on $TiO_2$ such as VO's and $Ti^{3+}$ interstitials.

• 공업화학
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• 제8권6호
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• pp.954-959
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• 1997

$Sr_{1-X}M_XFeO_{3-y}$ 계에서 (M=Ca), x=0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5에 대응하는 페로브스카이드계 고용체를 공기중, 1473K에 18시간 동안 열처리하여 합성하였다. X-선회절분석 결과 모든 고용체는 단순 입방정계를 나타내며, x=0.3까지는 x값의 증가에 따라 단위세포의 부피가 감소하고, x=0.4 이후에는 급격히 증가한다. 모어염 분석에 의하여 각각의 조성에 대한 $Fe^{4-}$ 이온의 몰비($\tau$값), 산소공위의 양(y값) 및 비화학양론적 화학식을 결정하였다. TG/DTA 실험(온도범위:300~1173K) 결과 x=0.1, 0.2인 시료는 3-y값이 감소하며, 냉각시 3-y값이 거의 가역적인 증가 경향을 보였다. $x{\geq}0.3$인 시료는 가역적인 무게의 변화를 보이지 않았으며, 냉각과정에서 3-y값은 거의 2.5를 유지하였다. 상대적으로 낮은 온도범위에서 모든 시료의 전기전도도 값은 반도성 범위에서 변화하였다. 그리고 일정한 온도에서의 전도도는 x값의 증가에 따라 감소하였다. 본 훼라이트 계의 전도도 메카니즘은 혼합원자가 상태 사이의 전도성 전자의 건너뜀 모형으로 제안할 수 있을 것이다. 고온에서 각 시료의 전도성은 금속성으로 변화하였다.

• 대한화학회지
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• 제30권1호
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• pp.27-32
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• 1986

0.8, 1.6 및 3.2 mol%의 산화니켈을 혼입한 산화니켈-산화이트륨계의 전기전도도를 1 ${\times} 10^{-5}$ ~ 2 ${\times}10^{-1}$ atm의 산소압력과 400 ~ 1100$^{\circ}$C의 온도영역에서 산소압력 및 온도의 함수로서 측정하였다. 전기전도도의 온도의존성은 약 650$^{\circ}$C부근에서 두 영역으로 나뉘었으며, 650$^{\circ}$C이하 영역보다 650$^{\circ}$C이상 영역에서의 온도의존성이 더 큰 것으로 밝혀졌다. 평균 활성화에너지는 650$^{\circ}$C이상 영역에서 41.8kcal/mol, 650$^{\circ}$C이하 영역에서 12.5kcal/mol이다. 산소압력의존성, 1/n값은 650$^{\circ}$C이상 영역에서는 1/5.1~1/5.4이며, 650$^{\circ}$C이하에서는 1/5.9~1/6.2이다. NiO-$Y_2O_3$계는 결함구조가 고온영역에서 3가로 이온화한 이트륨공위이며, 저온영역에서는 2가로 이온화한 틈새형 산소 인전자성 p-형 반도체임이 밝혀졌다. 그러나, 저온영역에서는 이온성 전기전도에 의한 기여가 어느 정도 존재하는 것으로 밝혀졌다.