• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.06a
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• pp.151-151
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• 2007

최근에 에피 성장된 ZnO는 UV-LED, 화학적-바이오센서와 투명전도 전극에 많은 관심을 받고 있다. 고 품질의 ZnO는 Metal-organic chemical vapor deposition(MOCVD), Pulsed laser deposition(PLD), molecular beam epitaxy(MBE), 그리고 마그네트론 스퍼터링법에 의해 성장이 이루어지고 있다. 대부분의 ZnO는 사파이어, 싫리콘과 같은 이종 기판 위에 성장되고 있으며, Heteroepitaxy로 성장된 ZnO 박막은 기판과 박막사이의 격자상수, 열팽창계수 차이로 인해 높은 결함 밀도를 보이고 있다. 이러한 문제점은 광전자 소자 응용에 있어 여러 가지 문제점을 야기 시킨다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 박막과 기판사이에 저온 버퍼층을 사용하거나 같은 물질의 버퍼층을 사용하여 결할 밀도를 감소시키고, 높은 결정성을 가진 ZnO 박막을 성장시킨 결과들이 많이 보고되어지고 있다. 본 연구에서는 마그네트론 스퍼터링 법으로 저온 버퍼층 성장 없이 성장온도 만을 달리 하여 고품질의 ZnO 박막을 성장시켰다. ZnO 박막은 c-sapphire 기판위에 ZnO(99.9999%)의 타겟을 사용하여 $600{\sim}800^{\circ}C$ 온도에서 성장시켰고, 스퍼터링 가스로는 아르곤과 산소를 2:1 비율로 혼합하여 15mtorr의 압력에서 성장하였다. 이렇게 성장시킨 ZnO 박막은 Transmission Electron Microscopy (TEM), High-Resolution X-ray Diffraction (HRXRD), Low-temperature PL, 그리고 Atomic Force Microscopy (AFM)로 특성을 분석 하였다. ZnO 박막은 HRXRD (002) 면의 $\omega$-rocking curve운석 결과, $0.083^{\circ}$의 작은 FEHM을 얻었고, (102) 면의 $\varphi$-sacn을 통해 온도가 증가함에 따라 향상된 6-fold을 확인함으로새 에피성장됨을 알 수 있었다. 또한 TEM분석을 통해 $800^{\circ}C$에서 성장된 박막은 $6.7{\times}10^9/cm^2$의 전위밀도를 얻을 수 있었다.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.17 no.11
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• pp.1241-1245
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• 2004

Continuous physical vapor deposition (PVD) method is one of many processes to fabricate long length coated conductor which is required for successful large-scale application of superconducting power devices. Three film deposition systems (pulsed laser deposition, sputtering, and evaporation) equipped with reel-to-reel(R2R) metal tape moving apparatus were installed and used to deposit multi-layer oxide thin films. Both RABiTS and IBAD texture templates are used. IBAD template consists of CeO$_2$(PLD)/YSZ(IBAD) on stainless steel(SS) metal tape, and RABiTS template has the structure of CeO$_2$/YSZ/Y$_2$O$_3$ which was continuously deposited on Ni-alloy tape using R$_2$R evaporation and DC reactive sputtering in a deposition system designed to do both processes. 0.4 m-long coated conductor with Ic(77 K) of 34 A/cm was fabricated using RABiTS template. 0.5 m and 1.1 m-long coated conductor with Ic(77 K) of 41 A/cm and 26 A/cm were fabricated using IBAD template.

• Progress in Superconductivity
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• v.14 no.1
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• pp.30-33
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• 2012

We have grown $MgB_2$ superconducting thin films on the SiC buffer layers by means of hybrid physical-chemical vapor deposition (HPCVD) technique. Prior to that, SiC was first deposited on $Al_2O_3$ substrates at various temperatures from room temperature to $600^{\circ}C$ by using the pulsed laser deposition (PLD) method in a vacuum atmosphere of ${\sim}10^{-6}$ Torr pressure. All samples showed a high transition temperature of ~40 K. The grain boundaries of $MgB_2$ samples with SiC layer are greater in amount, compare to that of the pure $MgB_2$ samples. $MgB_2$ with SiC buffer layer samples show interesting change in the critical current density ($J_c$) values. Generally, at both 5 K and 20 K measurements, at lower magnetic field, all $MgB_2$ films deposited on SiC buffer layers have low $J_c$ values, but when they reach higher magnetic fields of nearly 3.5 Tesla, $J_c$ values are enhanced. $MgB_2$ film with SiC grown at $600^{\circ}C$ has the highest $J_c$ enhancement at higher magnetic fields, while all SiC buffer layer samples exhibit higher $J_c$ values than that of the pure $MgB_2$ films. A change in the grain boundary morphologies of $MgB_2$ films due to SiC buffer layer seems to be responsible for $J_c$ enhancements at high magnetic fields.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.117-117
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• 2010

나노입자 제조 기술이 점차 발전하면서 금속산화물, 반도체용 및 태양전지용, 신소재 등 다양한 응용분야에 사용하고 있다. 따라서 이와 같은 나노입자 제조방법으로는 펄스 레이저 용사법(pulsed laser ablation), 플라즈마 아크 합성법(plasma arc synthesis), 열분해법(pyrolysis), plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD)법 등과 같은 기상공정이 많이 사용되고 있다. 기상공정은 기존의 공정에 비해 고순도 입자의 대량 생산, 다성분 입자의 화학적 균질성 유지, 비교적 간단하고 깨끗한 공정 등의 장점을 가지고 있다. 기상공정에서 일반적인 입자 형성 메커니즘은 기체 상태의 화학 물질이 물리적 공정 혹은 화학 반응에 의해 과포화상태에 도달하게 되며, 이 때 동질 핵생성(homogeneous nucleation)이 일어나고 생성된 핵(nuclei)에 기체가 응축되고 충돌, 응집하면서 입자는 성장하게 된다. 열분해법은 실리콘 나노입자를 생산하는 기상공정 중 하나이다. 일반적으로 열분해 공정은 지속적으로 열이 가해지는 반응기 내에 반응기체인 $SiH_4$을 주입하고, 운반기체는 He, $H_2$, Ar, $N_2$ 등을 사용하였을 때, 높은 열로 인해 $SiH_4$가 분해되며, 이 때 가스-입자 전환 현상(gas to particle conversion)이 일어나 실리콘 입자가 형성된다. 그러나 입자 형성과정은 $SiH_4$ 농도, 유량, 작동 압력, 온도 등 매우 다양한 요소에 영향을 받는다. 고, 복잡한 화학반응 메커니즘에 의해 명확히 규명되지는 못하고 있다. 이에 본 연구에서는 복잡한 화학반응을 해석하는 상용코드 CHEMKIN 4.1.1을 이용하여 열분해 반응기 내에서의 실리콘 입자 형성, 성장, 응집, 전송 모델을 만들고 이를 수치해석하였다. 표면 반응, 응집, 전송에 의한 입자 성장 메커니즘을 포함하고 있는 aerosol dynamics model을 method of moment법으로 해를 구하였으며, 이를 실험 결과와 비교하여 모델링을 검증하였다. 또한 반응기의 온도, 압력, 가스 농도, 유량 등의 요소를 고려하여 실리콘 나노입자를 형성하는 최적의 조건을 연구하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.262.2-262.2
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• 2013

ZnO는 광학적 및 전기적 성질의 여러 가지 장점 때문에 메모리, 나노발전기, 트랜지스터, 태양전지, 광탐지기 및 레이저와 같은 전자소자 및 광소자로 여러 분야에서 다양하게 사용되고 있다. Al이 도핑된 ZnO 나노결정체를 전기화학적 증착법을 이용하여 형성하고, 형성시간의 변화에 따른 구조적 및 광학적 성질을 관찰했다. ITO로 코팅된 유리 기판에 전기화학증착법을 이용해 Al 도핑된 ZnO를 성장시켰다. Sputtering, pulsed laser vapor deposition, 화학기상증착, atomic layer epitaxy, 전자빔증발법 등으로 Al 도핑된 ZnO 나노구조를 형성할 수 있지만, 본 연구에서는 간단한 공정과정, 저온증착, 고속, 저가의 특성 등으로 경제적인 면에서 효율적인 전기화학증착법을 이용했다. 반복실험을 통하여 Al의 도핑 농도는 Zn와 Al의 비율이 98:2이 되도록, ITO 양극과 Pt 음극의 전위차가 -2.25 V가 되도록 실험조건을 고정했고, 성장시간을 각각 1분, 5분, 10분으로 변화하였다. 주사전자현미경 사진을 보면 Al 도핑된 ZnO는 성장 시간이 증가함에 따라 나노구조의 직경이 커지는 것을 알 수 있다. 광루미네센스 측정 결과는 산소 공핍의 증가로 보이는 500~600 nm대의 파장에서 나타난 피크의 위치가 에너지가 큰 쪽으로 증가했다. 위 결과로부터 성장 시간에 따른 Al 도핑된 ZnO의 구조적 및 광학적 특성변화를 관찰했고, 이 연구 결과는 Al 도핑된 ZnO 나노구조 기반 전자소자 및 광소자에 응용 가능성을 보여주고 있다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.210-210
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• 2010

ABO2 형태를 가진 delafossite 구조 산화물은 p-type 투명전도체 소재로 유명하다. Delafossite 구조가 p-type 투명전도체에 적합한 결정적인 이유는 밴드갭이 넓고 공유결합에 유리하기 때문이다. 투명전도체는 가시광선의 흡수가 없도록 band gap을 넓히는 것이 우선인데 이러한 band gap이 넓은 구조가 delafossite이다. 또한 delafossite 구조는 구조적으로 각각의 산화물 이온들이 유사 사면체 배위(pseudo-tetrahedral coordination)을 갖는다. 이러한 사면체 배위결합구조에서 산소이온은 비결합면이 없기 때문에 더욱더 공유결합성을 향상시킬 것으로 생각된다. 여기서 A는 +1가 cation, B은 +3가 cation으로 구성되어 있다. A자리에는 1가 원소인 팔라듐, 플래티늄, 은, 구리 등을 가질 수 있고. B자리에 3가 원소이면서도 크기가 알루미늄보다는 크고 란타늄보다는 작은 금속이 들어갈 수 있다. Delafossite 구조는 상온에서 2종류의 polytype (상온에서 Rhombohedaral 구조와 hexagonal 구조)이 존재하며 이들은 각각 3R(Rm) 및2H (P63/mmc)의 결정 구조를 가지고 있다. CuCrO2는 일반적으로 3R결정구조를 가지는 것으로 알려져 있다. delafossite 구조는 전기적 이방성을 띄고 있는데 c-축 방향으로의 전기적 특성이 a-축 방향으로의 전기적 특성보다 약 1000배 높은 물성을 띈다고 한다. 이는 c-축 방향의 원자 위치 때문인데 CuCrO2의 경우 Cu-O-Cr-O-Cu로서 3d-2p-3d-2p-3d 궤도를 가지기 때문인 것으로 알려져 있다.[ref] 반면 c-축으로 에피성장된 박막의 경우 +3가 이온이 위치한 layer에서 hole hopping에 의해 캐리어가 전도된다고 알려져 있기도 하다. 본 연구에서는 PLD를 이용하여 c-plane 사파이어 기판위에 성장된 delafossite구조인 CuCrO2박막의 특성을 알아보았다. p-type 특성을 위하여 CuCrO2에 Ni를 첨가하였으며 그에 따른 구조적 전기적 특성을 조사하였다. 성장온도와 도핑농도를 변화시켜 특성을 연구하였다. 결정구조적 특성과 전기적 특성을 분석하려 한다.

• Proceedings of the Korean Magnestics Society Conference
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• 2012.05a
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• pp.121-122
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• 2012

Iron-excess gallium ferrite, $Ga_{0.6}Fe_{1.4}O_3$ (GFO), is known to have room-temperature ferromagnetic phases and potentially exhibit ferroelectricity as well [1]. But, leaky polarization-electric field (PE) hysteresis curves of the GFO thin film are hurdle to prove its spontaneous polarization, in other words, ferroelecticity. One of the reasons that the GFO films have leaky PE hysteresis loop is carrier hopping between $Fe^{2+}$ and $Fe^{3+}$ sites due to oxygen deficiency. We focus on reducing conducting current by substituting divalent cations at $Fe^{2+}$ sites. GFO thin films were grown epitaxially along b-axis normal to $SrRuO_3/SrTiO_3$ (111) substrates by pulsed laser deposition. Current density of the ion-substituted GFO thin films was reduced by $10^3$ or more. Ferroelectric properties of the ion-substituted GFO thin films were measured using macroscopic and microscopic schemes. In particular, local ferroelectric properties of the GFO thin films were exhibited and their remnant polarization and piezoelectric d33 coefficient were obtained.

• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.30 no.3
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• pp.114-119
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• 2019

This paper discusses the development of a Raman lidar system for remote detection and measurement of hydrogen gas by using a photon counter. The Raman signal of the hydrogen gas is very weak and has a very low signal-to-noise ratio. The photon counter has the advantage of improving the signal-to-noise ratio, because it has a discriminator to eliminate the background noise from the Raman signal of the hydrogen gas. Therefore, a small and portable Raman lidar system was developed using a low-power pulsed laser and a photon-counter system to measure the hydrogen gas concentration remotely. To verify the capability of measuring hydrogen gas using the developed photon-counting Raman lidar system, experiments were carried out using a gas chamber in which it is possible to adjust the hydrogen gas concentration. As a result, our photon-counting Raman lidar system is seen to measure a minimum concentration of 0.65 vol.% hydrogen gas at a distance of 10 m.

• Imaging Science in Dentistry
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• v.51 no.2
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• pp.107-115
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• 2021

Purpose: This study aimed to demonstrate the presence of dental caries through a photoacoustic imaging system with visible and near-infrared wavelengths, highlighting the differences between the 2 spectral regions. The depth at which carious tissue could be detected was also verified. Materials and Methods: Fifteen permanent molars were selected and classified as being sound or having incipient or advanced caries by visual inspection, radiography, and optical coherence tomography analysis prior to photoacoustic scanning. A photoacoustic imaging system operating with a nanosecond pulsed laser as the light excitation source at either 532 nm or 1064 nm and an acoustic transducer at 5 MHz was developed, characterized, and used. En-face and lateral(depth) photoacoustic signals were detected. Results: The results confirmed the potential of the photoacoustic method to detect caries. At both wavelengths, photoacoustic imaging effectively detected incipient and advanced caries. The reconstructed photoacoustic images confirmed that a higher intensity of the photoacoustic signal could be observed in regions with lesions, while sound surfaces showed much less photoacoustic signal. Photoacoustic signals at depths up to 4 mm at both 532 nm and 1064 nm were measured. Conclusion: The results presented here are promising and corroborate that photoacoustic imaging can be applied as a diagnostic tool in caries research. New studies should focus on developing a clinical model of photoacoustic imaging applications in dentistry, including soft tissues. The use of inexpensive light-emitting diodes together with a miniaturized detector will make photoacoustic imaging systems more flexible, user-friendly, and technologically viable.

• Proceedings of the Korea Institute of Applied Superconductivity and Cryogenics Conference
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• 2002.02a
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• pp.340-340
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• 2002

In an effort to develop alternative single buffer layer technology for YBa$_2$Cu$_3$O$_{7-{\delta}}$ (YBCO) coated conductors, we have investigated both LaMnO$_3$, (LMO) and La$_2$Zr$_2$O$_{7}$ (LZO) as potential buffer layers. High-quality LMO films were grown directly on textured Ni and Ni-W (3%) substrates using rf magnetron sputtering. Highly textured LZO buffers were grown on textured Ni substrates using sol-gel alkoxide processing route. YBCO films were then grown on both LMO and LZO buffers using pulsed laser deposition. Detailed X-ray studies have shown that YBCO films were grown on both LMO and LZO layers with a single epitaxial orientation. A high J$_{c}$ of over 1 MA/cm$^2$ at 77 K and self-field was obtained on YBCO films grown on both LMO-buffered Ni or Ni-W substrates, and also on LZO-buffered Ni substrates. We have identified LaMnO$_3$ as a good diffusion barrier layer for Ni and it also provides a good template for growing high current density YBCO films. Similarly we have also demonstrated the growth of high J$_{c}$ YBCO films on all solution buffers. We will discuss in detail about our buffer deposition processes. processes.s.s.s.s.