• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2000년도 제18회 학술발표회 논문개요집
• /
• pp.174-174
• /
• 2000

A strong antiferromagnetic coupling in Fe/Si multilayered films (MLF) had been recently discovered and much consideration has been given to whether the coupling in the Fe/Si MLF system has the same origin as the metal/metal MLF. Nevertheless, the nature of the interfacial ron silicide is still controversial. On one hand, a metal/ semiconductor structure was suggested with a narrow band-gap semiconducting $\varepsilon$-FeSi spacer that mediates the coupling. However, some features show that the nature of coupling can be well understood in terms of the conventional metal/metal multilayered system. It is well known that both magneto-optical (MO) and optical properties of a metal depend strongly on their electronic structure that is also correlated with the atomic and chemical ordering. In this study, the nature of the interfacial regions is the Fe/Si multilayers has been investigated by the experimental and computer-simulated MO and optical spectroscopies. The Fe/Si MLF were prepared by rf-sputtering onto glass substrates at room temperature with the number of repetition N=50. The thickness of Fe sublayer was fixed at 3.0nm while the Si sublayer thickness was varied from 1.0 to 2.0 nm. The topmost layer of all the Fe/Si MLF is Fe. In order to carry out the computer simulations, the information on the MO and optical parameters of the materials that may constitute a real multilayered structure should be known in advance. For this purpose, we also prepared Fe, Si, FeSi2 and FeSi samples. The structural characterization of Fe/Si MLF was performed by low- and high -angle x-ray diffraction with a Cu-K$\alpha$ radiation and by transmission electron microscopy. A bulk $\varepsilon$-FeSi was also investigated. The MO and optical properties were measured at room temperature in the 1.0-4.7 eV energy range. The theoretical simulations of MO and optical properties for the Fe/Si MLF were performed by solving exactly a multireflection problem using the scattering matrix approach assuming various stoichiometries of a nonmagnetic spacer separating the antiferromagnetically coupled Fe layers. The simulated spectra of a model structure of FeSi2 or $\varepsilon$-FeSi as the spacer turned out to fail in explaining the experimental spectra of the Fe/Si MLF in both intensity and shape. Thus, the decisive disagreement between experimental and simulated MO and optical properties ruled out the hypothesis of FeSi2 and $\varepsilon$-FeSi as the nonmagnetic spacer. By supposing the spontaneous formation of a metallic ζ-FeSi, a reasonable agreement between experimental and simulated MO and optical spectra was obtained.

• 마이크로전자및패키징학회지
• /
• 제31권1호
• /
• pp.29-34
• /
• 2024

전류가 전도체를 통과할 때 발생하는 줄 열을 이용한 발열체는 자동차 창유리, 고속열차 창유리 및 태양전지와 같은 다양한 산업 분야에서 수분 제거 등을 위해 널리 연구되고 개발되고 있고, 최근에는 기계적 변형 조건 하에서도 안정적인 가열을 유지할 수 있는 유연 발열체를 개발하기 위하여 여러 나노 구조의 발열체를 이용한 연구가 활발하게 진행중이다. 본 연구에서는 유연성이 우수한 폴리우레탄을 기판으로 선정하고 마그네트론 스퍼터링을 이용하여 낮은 전기비저항(1.6 μΩ-cm)을 가지는 은 (Ag) 박막을 형성하여 발열층으로 이용한 연구를 진행하였다. 2D 박막구조에서의 전면발열에 의하여 열응답속도가 매우 높아 목표 온도의 95%까지 20초 이내에 도달하였으며 우수한 발열재현성을 보여주었다. 또한 기계적 변형이 가해지는 환경에서도 우수한 발열특성이 유지되었으며 반복적인 굽힘 테스트 (10,000회, 곡률반경 5 mm 기준)에서도 3% 이내의 전기저항 증가만이 발생할 정도로 우수한 유연성을 보유하여, 폴리우레탄/은 구조의 면상발열체는 굴곡진 형태를 가진 다양한 기기에서부터 인체분위와 같이 다양한 응력이 가해지는 환경에서 사용할 수 있는 플렉서블/웨어러블 면상발열체로의 적용이 매우 유망하다는 것을 보여준다. 또한 증착된 은 박막 발열 층 구조는 다양한 목적을 위한 기능을 추가하여 다양한 분야에서 사용할 수 있는 플렉서블/웨어러블 발열체로서의 적용 가능성을 보여줍니다.

• Advances in nano research
• /
• 제16권4호
• /
• pp.325-340
• /
• 2024

There are several novel uses for dispersing many nanoparticles into a conventional fluid, including dynamic sealing, damping, heat dissipation, microfluidics, and more. Therefore, melting heat and mass transfer characteristics of a 3-D MHD Hybrid Nanofluid flow over a rotating disc with presenting dufour and soret effects are assessed numerically in this study. In this instance, we investigated both ferric sulfate and molybdenum disulfide as nanoparticles suspended within base fluid water. The governing partial differential equations are transformed into linked higher-order non-linear ordinary differential equations by the local similarity transformation. The collection of these deduced equations is then resolved using a Chebyshev spectral collocation-based algorithm built into the Mathematica software. To demonstrate how different instances of hybrid/ nanofluid are impacted by changes in temperature, velocity, and the distribution of nanoparticle concentration, examples of graphical and numerical data are given. For many values of the material parameters, the computational findings are shown. Simulations conducted for different physical parameters in the model show that adding hybrid nanoparticle to the fluid mixture increases heat transfer in comparison to simple nanofluids. It has been identified that hybrid nanoparticles, as opposed to single-type nanoparticles, need to be taken into consideration to create an effective thermal system. Furthermore, porosity lowers the velocities of simple and hybrid nanofluids in both cases. Additionally, results show that the drag force from skin friction causes the nanoparticle fluid to travel more slowly than the hybrid nanoparticle fluid. The findings also demonstrate that suction factors like magnetic and porosity parameters, as well as nanoparticles, raise the skin friction coefficient. Furthermore, It indicates that the outcomes from different flow scenarios correlate and are in strong agreement with the findings from the published literature. Bar chart depictions are altered by changes in flow rates. Moreover, the results confirm doctors' views to prescribe hybrid nanoparticle and particle nanoparticle contents for achalasia patients and also those who suffer from esophageal stricture and tumors. The results of this study can also be applied to the energy generated by the melting disc surface, which has a variety of industrial uses. These include, but are not limited to, the preparation of semiconductor materials, the solidification of magma, the melting of permafrost, and the refreezing of frozen land.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
• /
• pp.174-175
• /
• 2012

(In, Ga) N-based III-nitride semiconductor materials have been viewed as the most promising materials for the applications of blue and green light emitting devices such as light-emitting diodes (LEDs) and laser diodes. Although the InGaN alloy can have wide range of visible wavelength by changing the In composition, it is very hard to grow high quality epilayers of In-rich InGaN because of the thermal instability as well as the large lattice and thermal mismatches. In order to avoid phase separation of InGaN, various kinds of structures of InGaN have been studied. If high-quality In-rich InGaN/GaN multiple quantum well (MQW) structures are available, it is expected to achieve highly efficient phosphor-free white LEDs. In this study, we proposed a novel InGaN double hetero-structure grown on GaN nano-pyramids to generate broad-band red-color emission with high quantum efficiency. In this work, we systematically studied the optical properties of the InGaN pyramid structures. The nano-sized hexagonal pyramid structures were grown on the n-type GaN template by metalorganic chemical vapor deposition. SiNx mask was formed on the n-type GaN template with uniformly patterned circle pattern by laser holography. GaN pyramid structures were selectively grown on the opening area of mask by lateral over-growth followed by growth of InGaN/GaN double hetero-structure. The bird's eye-view scanning electron microscope (SEM) image shows that uniform hexagonal pyramid structures are well arranged. We showed that the pyramid structures have high crystal quality and the thickness of InGaN is varied along the height of pyramids via transmission electron microscope. Because the InGaN/GaN double hetero-structure was grown on the nano-pyramid GaN and on the planar GaN, simultaneously, we investigated the comparative study of the optical properties. Photoluminescence (PL) spectra of nano-pyramid sample and planar sample measured at 10 K. Although the growth condition were exactly the same for two samples, the nano-pyramid sample have much lower energy emission centered at 615 nm, compared to 438 nm for planar sample. Moreover, nano-pyramid sample shows broad-band spectrum, which is originate from structural properties of nano-pyramid structure. To study thermal activation energy and potential fluctuation, we measured PL with changing temperature from 10 K to 300 K. We also measured PL with changing the excitation power from 48 ${\mu}W$ to 48 mW. We can discriminate the origin of the broad-band spectra from the defect-related yellow luminescence of GaN by carrying out PL excitation experiments. The nano-pyramid structure provided highly efficient broad-band red-color emission for the future applications of phosphor-free white LEDs.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제58권3호
• /
• pp.396-407
• /
• 2020

전세계적으로 화석 연료가 고갈 되면서 화석 연료를 대체할 수 있는 자원이 필요한 실정이며, 대체 자원으로는 바이오 연료가 각광을 받고 있다. 바이오 연료는 바이오 매스로부터 생산되는데 바이오 매스는 바이오 연료 및 바이오 화학제품 생산이 가능한 재생 가능 자원이다. 특히, 화석 연료를 대체하기 위하여 이산화탄소와 바이오 매스를 이용하여 바이오 연료(바이오 디젤)를 생산하는 연구가 주목을 받고 있다. 바이오 매스를 기반으로 하여 바이오 디젤을 생산하기 위해서는 바이오 디젤 생산에 필요한 원료(예, 이산화탄소, 물)와 잠재적인 바이오 매스 리파이너리 용량 및 설치 위치, 생산된 바이오 디젤의 수요 도시까지의 공급을 모두 고려하는 공급 네트워크 개발이 필요하다. 바이오 매스를 이용한 바이오 디젤 공급 네트워크에 대하여 많은 연구가 수행이 되었지만, 미세조류 기반 최적의 바이오 디젤 생산 전략에 상당히 영향이 있는 이산화탄소 공급량에 대한 불확실성을 고려한 연구는 거의 수행되지 않았다. 미세조류 기반 바이오 디젤을 생산 시 상당히 중요한 원료로 이용되는 이산화탄소는 화력발전소에서 발생하는 배출 가스로부터 포집하여 사용하기 때문에 이산화탄소 공급량의 불확실성은 최적의 바이오 디젤 네트워크를 구축하는데 큰 영향이 있다. 따라서, 본 연구에서는 이산화탄소 공급량의 불확실성을 고려하는 최적 공급 네트워크 설계를 결정하기 위해 2단계 확률 모델을 개발한다. 이 모델의 목표는 이산화탄소 공급량 불확실성을 고려하고 각 지역의 디젤 요구량을 충족시키면서 총 네트워크 비용을 결정하는 것이다. 이 모델은 대한민국의 디젤 수요량의 10%를 충족시키는 사례 연구를 평가하였다. 확률론적 모델(연간 갤런당 12.9 미국 달러)에 의해 결정된 최적의 바이오 디젤 공급 비용은 결정론적 모델(연간 갤런당 10.5 미국달러)의 결과보다 약간(26%) 높다. 이산화탄소 공급량이 변동되는 경우(확률론적 모델)는 바이오 디젤 공급 네트워크 전략에 상당한 영향을 미쳤다.

• 청정기술
• /
• 제11권3호
• /
• pp.123-128
• /
• 2005

$TiO_2$는 금속 산화물의 일종으로서 자체가 가지고 있는 물리화학적 안정성, 무독성, 탁월한 유기물의 산화분해력 등으로 인해 저농도의 환경 유해물질 정화 분야로 응용이 활발히 연구되고 있는 반도체 물질이다. 그러나 $TiO_2$는 자외선 영역대(${\lambda}$ < 387 nm, 태양광의 2.7%가 UV)의 빛을 통해서 활성을 나타내고, 여기된 전자의 빠른 전자-정공 재결합속도로 인해 광 효율이 저하되는 단점을 갖는다. 따라서 광 감응 파장대를 넓히고 재결합속도를 길게 함으로써 광효율을 높이고, 광촉매 활성을 증대하는 방향으로 연구의 초점이 모아지고 있는 실정이다. 본 연구에서는 $TiO_2$ 광촉매의 광 감응 파장대를 가시광선 영역으로 확대함과 동시에 여기된 전자와 정공의 재결합시간을 연장하기 위하여 백금(Pt)이 광침적(photodeposition)된 탄소(C) 도핑 $TiO_2$를 제조하였다. 제조한 $Pt-C-TiO_2$의 특성은 전자투과현미경(Transmission Electron Microscopic; TEM), 질소흡탈착법(Brunauer-Emmett-Teller method; BET), X-ray 회절 분석법(X-ray Diffractometer; XRD), 분광 산란 광도계(UV-visible diffuse reflectance spectroscopy; UV-Vis DRS), X-ray 광전자 광도계(X-ray Photoelectron Spectroscopy; XPS)를 통하여 살펴보았다. $Pt-C-TiO_2$의 광촉매 활성을 검증하기 위하여 아조 계열의 붉은색 염료인 Acid Red 44 ($C_{10}H_7N=NC_{10}H_3(SO_3Na)_2OH$)의 광분해 실험을 수행하였다. 광원은 Xe arc 램프(300 W, Oriel)를 사용하였으며 420 nm 이하 제거 필터를 사용하여 가시광 영역대의 빛만을 조사되도록 하였다. 그 결과, 제조한 $Pt-C-TiO_2$는 가시광선 하에서 사용제품과 비교하여 월등히 뛰어난 분해력을 보이며 $C-TiO_2$의 활성을 한 층 더 향상시킴을 확인하였다. 이는 무한 에너지 자원인 태양광을 이용한 염료 폐수 정화 시스템 응용으로의 유용한 결과라 할 수 있겠다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제61권4호
• /
• pp.523-541
• /
• 2023

3D 프린터의 활용이 높아짐에 따라 발생하는 화학물질에 대한 노출 빈도가 증가하고 있다. 그러나 3D 프린팅 발생 화학물질의 독성 및 유해성에 대한 연구는 미비하며, 분자 구조 데이터의 결측치로 인해 in silico 기법을 사용한 독성예측 연구는 저조한 실정이다. 본 연구에서는 화학물질의 분자구조 정보를 나타내는 주요 분자표현자의 결측치를 보간하여 3D 프린팅의 독성 및 유해성을 예측한 Data-centric QSAR 모델을 개발하였다. 먼저 MissForest 알고리즘을 사용해 3D 프린팅으로 발생되는 유해물질의 분자표현자 결측치를 보완하였으며, 서로 다른 4가지 기계학습 모델(결정트리, 랜덤포레스트, XGBoost, SVM)을 기반으로 Data-centric QSAR 모델을 개발하여 생물 농축 계수(Log BCF)와 옥탄올-공기분배계수(Log Koa), 분배계수(Log P)를 예측하였다. 또한, 설명 가능한 인공지능(XAI) 방법론 중 TreeSHAP (SHapley Additive exPlanations) 기법을 활용하여 Data-centric QSAR 모델의 신뢰성을 입증하였다. MissForest 알고리즘 기반 결측지 보간 기법은, 기존 분자구조 데이터에 비하여 약 2.5배 많은 분자구조 데이터를 확보할 수 있었다. 이를 바탕으로 개발된 Data-centric QSAR 모델의 성능은 Log BCF, Log Koa와 Log P를 각각 73%, 76%, 92% 의 예측 성능으로 예측할 수 있었다. 마지막으로 Tree-SHAP 분석결과 개발된 Data-centric QSAR 모델은 각 독성치와 물리적으로 상관성이 높은 분자표현자를 통하여 선택함을 설명할 수 있었고 독성 정보에 대한 높은 예측 성능을 확보할 수 있었다. 본 연구에서 개발한 방법론은 다른 프린팅 소재나 화학공정, 그리고 반도체/디스플레이 공정에서 발생 가능한 오염물질의 독성 및 인체 위해성 평가에 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국자기학회지
• /
• 제14권1호
• /
• pp.38-44
• /
• 2004

초거대 자기저항 물질인 페롭스카이트 구조의 망간 산화물 L $a_{0.67}$B $a_{0.33}$M $n_{1-x}$ F $e_{x}$ $O_3$(이하 LBMFO)에 대하여 에탄올을 용매로 한 졸겔법을 이용하여 미량의 철을 치환한 단일상의 LBMFO산화물 분말을 제조하였다. 결정학적 및 자기적 성질을 x선 회절법, 시료진동형 자화율 측정기(VSM), 중성자 회절 실험, 러더포드 후방 산란법, Mossbauer 분광법 및 자기저항 측정을 통하여 연구하였다. X-선 및 중성자 회절실험 분석 결과 결정학적 구조는 Pnma의 공간구조를 갖는 orthorhombic구조로 분석되었다. 미량의 철이 치환됨에 따라 격자상수 $a_{0}$ , $c_{0}$ 는 증가하며, $b_{0}$ 는 감소하는 경향을 보였다. VSM측정결과 포화 자화값과 보자력은 철의 치환량이 증가함에 따라서 각각 감소하는 경향을 보였다. 큐리(Curie)온도는 철의 치환량이 증가함에 따라서 360 K에서 점차 감소하는 경향성을 나타내었다. 철을 1 % 치환한 경우 1T 인가자장 하에 최대자기저항변화의 비($\Delta$$\rho$/$\rho$$_{H}$)는 281 K에서 9.5%였으며, 금속-반도체 전이 온도는 253 K로 관측되었다. Mossbauer 스펙트럼 분석결과 15 K에서 날카로운 Lorentzian 12 line(2 set)의 공명 흡수선으로 측정되었다. 이성질체 이동 값으로부터 미량 치환된 $^{57}$ Fe이온의 전자 상태는 +3가 임을 알 수 있었다.는 +3가 임을 알 수 있었다.

• 대한전자공학회논문지SD
• /
• 제43권4호
• /
• pp.1-7
• /
• 2006

RF 마그네트론 스퍼터링 방법을 이용하여 $Ar/N_2$ 가스비와 기판 온도 변화에 따른 AlN 박막의 배향성과 표면 거칠기 그리고 압전 특성의 변화를 조사하였다. 특히, $Ar/N_2$=10/10 (sccm), 기판 온도 $400^{\circ}C$ 일 때 가장 우수한 (002) 배향성을 얻을 수 있었다. AFM 을 이용하여 표면 거칠기를 분석한 결과, 기판 온도 $400^{\circ}C$ 인 경우 $Ar/N_2$ 가스비의 변화에 대해서는 $N_2$의 분압비가 증가할수록 표면 거칠기 특성이 좋아지는 것으로 나타났으며 $Ar/N_2$=0/20 (sccm) 일 때 2.1 nm 로 가장 작은 값을 나타내었다. $Ar/N_2$=10/10 (sccm) 인 조건에서 기판 온도 변화에 대한 표면 거칠기 특성은 기판 온도가 상온에서 $300^{\circ}C$ 로 증가함에 따라 향상되는 경향을 보였으며, $300^{\circ}C$ 에서 3.036 nm 로 최소값을 나타낸 후, 기판 온도가 $300^{\circ}C$ 이상으로 상승하면 표면 거칠기는 다시 열악해지는 것을 확인할 수 있었다. Pneumatic probe 방법을 이용하여 압전 특성을 측정한 결과, $Ar/N_2$=10/10 (sccm), 기판 온도 $400^{\circ}C$ 일 때 Piezoelectric constant ($d_{33}$)=6.01 pC/N 이라는 가장 우수한 값을 나타내었으며, 이는 AlN 박막이 가장 좋은 (002) 배향성을 갖는 조건과 일치하는 것이다.

• 마이크로전자및패키징학회지
• /
• 제26권4호
• /
• pp.75-82
• /
• 2019

유연 태양 전지는 최근 휴대용 배터리, 웨어러블 소자, 로봇, 드론 및 비행기와 같은 광범위한 응용 분야로 인해 큰 주목을 받고 있다. 특히, 고효율 및 높은 신뢰성을 갖는 유연 실리콘 및 화합물 반도체 태양 전지의 요구가 계속 증가하고 있다. 본 연구에서는 유연 InGaP/GaAs 2중 접합 태양전지 모듈을 개발하였다. 특히 제작된 유연 태양전지 모듈의 신뢰성을 확보하기 위하여, 풍속 및 주위 온도가 태양 전지 작동 온도에 미치는 영향을 수치해석으로 분석하였다. 3종류의 풍속(0 m/s, 2.5 m/s 및 5 m/s) 및 2종류의 주변 온도 조건(25℃ 및 33℃)에 대하여 태양 전지 모듈의 온도 분포를 해석하였다. 유연 태양전지 모듈의 유연성은 굽힘 시험 및 굽힘 수치해석을 통하여 평가하였다. 25℃ 온도조건에서 풍속이 0 m/s 일 때, 태양 전지 셀의 최대 온도는 149.7℃이다. 풍속이 2.5 m/s로 증가되었을 경우, 태양 전지의 온도는 66.2℃로 크게 감소되었다. 또한 풍속이 5 m/s 인 경우, 태양 전지의 온도는 48.3℃로 급격히 감소함을 알 수 있었다. 주변 온도 또한 태양 전지의 작동 온도에 영향을 미친다. 2.5 m/s의 풍속에서 주변 온도가 33℃로 증가할 경우, 태양 전지의 온도는 74.2℃로 약간 증가하였다. 따라서 태양 전지 셀의 온도에 영향을 미치는 가장 중요한 인자는 풍속으로 인한 열 방출 효과임을 알 수 있었다. 또한 태양 전지의 최대 온도는 사용된 소재들의 유리 전이 온도보다 낮기 때문에, 열 변형 및 모듈의 열화 가능성은 매우 낮을 것으로 예측된다. 제작된 태양전지 모듈은 굽힘 반경 7 mm까지 굽힐 수 있어 비교적 우수한 유연성을 갖고 있었다. 또한 향후 neutral plane 해석을 통하여 태양전지 셀을 neutral plane에 위치시키면 유연성이 크게 증가할 것으로 예측된다.