We performed a density functional theory study to investigate the interaction of DEMS (diethoxymethylsilane) with the H-terminated Si (001) surface. The optimum structure of DEMS was first calculated by a first principles study. The dissociation probability of the O-C bond of DEMS was higher than the other seven bonds based on the bond energy calculation. When the fragmented DEMS groups reacted with the H-terminated Si (001) surface, it was the most favorable among the eight reactions to form a bond between the Si atom on the surface and the O atom of a fragmented DEMS group (($C_2H_5O$)Si($CH_3$)(H)-O-) by forming a $C_2H_6$ as by-product.
In order to investigate the feasibility and advantage of tuff used as pozzolan in cement-based composite, the representative specimens of tuff were collected, and their chemical compositions, proportion of vitreous phase, mineral species, and rock structure were measured by chemical composition analysis, petrographic analysis, and XRD. Pozzolanic activity strength index of tuff was tested by the ratio of the compression strength of the tuff/cement mortar to that of a control cement mortar. Pozzolanic reaction degree, and the contents of CH and bond water in the tuff/cement paste were determined by selective hydrochloric acid dissolution, and DSC-TG, respectively. The tuffs were demonstrated to be qualified supplementary binding material in cement-based composite according to relevant standards. The tuffs possessed abundant $SiO_2+Al_2O_3$ on chemical composition and plentiful content of amorphous phase on rock texture. The pozzolanic reaction degrees of the tuffs in the tuff/cement pastes were gradually increased with prolongation of curing time. The consistency of CH consumption and pozzolanic reaction degree was revealed. Variation of the pozzolanic reaction degree was enhanced with the bond water content and relationship between them appeared to satisfy an approximating linear law. The fitting linear regression equation can be applied to mutual conversion between pozzolanic reaction degree and bond water content.
DC saddle-field-plasma-enhanced chemical-vapor deposition(PECVD) 장치를 이용 하여 상온에서 p-type Si(100)기판위에 hydrogenated amorphous carbon nitride [a-C:H(N)] 박막을 증착하였다. 원료가스인 $CH_4$과 $N_2$의 전체압력은 90mTorr로 고정하고 $N_2/CH_4$비를 0 에서 4까지 변화하면서 제작한 a-C:H(N)박막의 미세구조의 변화를 연구하였다. 진공조의 도달 진공도는 $1\times10^{-6}$Torr이고, 본 실험시 $N_2+CH_4$가스의 유량은 5sccm으로 고정하고 배 기량을 조절하여 진공조의 가스 압력을 90mTorr로 고정하였으며 기판에 200V의 직류 bias 전압을 인가하였다. $\alpha$-step과 X-ray photoelectron spectroscopy(XPS)를 이용한 분석결과 $N_2/CH_4$비가 0에서 0.5로 증가함에 따라 박막 두께는 4840$\AA$에서 2600$\AA$으로 급격히 감소하 였으며, 박막내의 탄소에 대한 질소함유량(N/C비)는 N2/CH4비가 4일 때 최대 0.25로 증가하 는 것을 확인하였다. 또한 XPS 스펙트럼의 fitting 결과 $N_2/CH_4$비가 증가할수록 CN결합이 증가하였다. Fourier Transformation Infrared(FT-IR) 분석결과 $N_2/CH_4$비가 증가함에 따라 박막내의 C-H결합은 감소하고, N-H, C≡N결합은 증가하였다. Optical bandgap 측정 결과 $N_2/CH_4$비가 0에서 4로 증가함에 따라 a-C:H(N)박막의 bandgap 에너지는 2.53eV에서 2.3eV 로 감소하는 것을 확인하였다.
SiOC 박막을 BTMSM과 산소의 혼합가스를 사용하여 CVD 방법으로 증착하였다. 박막의 특성은 가스 유량비에 따라서 변하였다. 유전상수는 MIS 구조를 이용하여 C-V 측정법에 의하여 얻었다. 결합의 말단을 구성하는 Si-$CH_3$ 결합 사이의 공간효과에 의해서 기공이 만들어지며, 기공의 형성에 의해서 박막의 두께가 증가하였다. 그러나 분극의 감소에 의해서 만들어지는 SiOC 박막은 두께가 감소하면서 유전상수도 감소되었다. 열처리 후 유전상수는 수산기의 기화에 의해서 감소되었다. 박막의 두께는 분극의 감소에 의한 유전상수의 감소와 연관이 있었다. 굴절률은 박막의 두께에 반비례하는 경향성이 있으며, 박막의 두께와 굴절률의 경향성은 열처리 후에도 변하지 않았다.
Ultrafine ${\beta}$-SiC powders were synthesized by the vapor phase reaction of TMS[Si(CH3)4] in hydrogen The reaction temperature and TMS concentration were varied from 1000 to 1400$^{\circ}C$ and from 1 to 10% respectively. The average particle size and phase of the powders were analyzed by TEM and XRD. Ultrafine ${\beta}$-SiC powders were synthesized above 1000$^{\circ}C$ and the crystallinity of the powders increased with increasing reaction temperature. Shape of the particles were spherical and had average size of about 20 nm which showed no difference as the reaction temperature and TMS concentration increased. From the FT-IR analysis the absorption bands of Si-C of the powders shifted to higher wavenumber as the reaction temperature increased,. Under the condition of total gas flow above 1500cc/min ${\beta}$-SiC and poly-Si powders were obtained simultaneously. The Si-O bond intensity was increased under the condition of total gas flow rate above 1000cc/min which might be due to oxidation formed on poly-Si.
The steps for the generation of very thin GaN films on ultrathin AlN/6H-SiC surface by alternating a pulsative supply (APS) of trimethyl gallium and NH3 gases have been examined by ASED-MO calculations. We postulate that the gallium cul ster was formed with the evaporation of CH4 gases via the decomposition of trimethyl gallium (TMG), dimethyl gallium (DMG), and monomethyl galluim (MMG). During the injection of NH3 gas into the reactor, the atomic hydrogens were produced from the thermal decomposition of NH3 molecule. These hydrogen gases activated the Ga-C bond cleavage. An energetically stable GaN nucleation site was formed via nitrogen incorporation into the layer of gallium cluster. The nitrogen atoms produced from the thermal degradation of NH3 were expected to incorporate into the edge of the gallium cluster since the galliums bind weakly to each other (0.19 eV). The structure was stabilized by 2.08 eV, as an adsorbed N atom incorporated into a tetrahedral site of the Ga cluster. This suggests that the adhesion of the initial layer can be reinforced by the incorporation of nitrogen atom through the formation of large grain boundary GaN crystals at the early stage of GaN film growth.
The reactions of thermal hydrogen atoms H(g) with the Ge(100) surface were examined with temperature-programmed desorption (TPD) mass spectrometry. Concomitant $H_2$ and $CH_4$ TPD spectra taken from the H(g)-irradiated Ge(100) surface were distinctly different for low and high H(g) doses/substrate temperatures. Reactions suggested by our data are: (1) adsorbed mono(${\beta}_1$)-/di-hydride(${\beta}_2$)-H(a) formation; (2) H(a)-by-H(g) abstraction; (3) $GeH_3$(a)-by-H(g) abstraction (Ge etching); and (4) hydrogenated amorphous germanium a-Ge:H formation. While all these reactions occur, albeit at higher temperatures, also on Si(100), H(g) absorption by Ge(100) was not detected. This is in contrast to Si(100) which absorbed H(g) readily once the surface roughened on the atomic scale. While this result is rather against expectation from its weaker and longer Ge-Ge bond as well as a larger lattice constant, we attribute the absence of direct H(g) absorption to insufficient atomic-scale surface roughening and to highly efficient subsurface hydrogenation at moderate (>300 K) and low (${\leq}300K$) temperatures, respectively.
DC saddle-field plasma enhanced chemical vapor deposition(PECVD) 장치를 이용 하여 상온에서 p-type Si(100) 기판위에 hydrogenated amorphous carbon(a-C:H) 박막을 증 착하고 기판의 bias 전압 변화에 따른 박막의 미세구조 변화와 광학적 특성을 연구하였다. 본 실험시 CH4 가스의 유량은 5sccm, 진공조의 $CH_4$ 가스압력은 90mtorr로 일정하게 유지 하였으며 기판의 bias 전압($V_s$)은 0V에서 400V까지 변화시켰다. Rutherford backscattering spectroscopy(RBS)와 elastic recoil detection(ERD) 측정결과 증착된 a-C:H박막의 증착율은 $V_s$=0V에서 $V_s$=400V로 증가함에 따라 45$\AA$/min에서 5$\AA$/min으로 크게 감소하였지만 박막 내의 수소 함유량은 15%에서 52%까지 크게 증가하였다. a-C:H박막내의 수소 함유량이 증 가함에 따라 a-C:H박막은 sp3CH3구조의 polymer like carbon(PLC) 구조로 변환되는 것을 FT-IR로 확인하였으며 Raman 측정 결과 $V_s$=100V와 $V_s$=200V에서 증착한 a-C:H 박막에서 만 C-C결합에 의한 disorder 및 graphite peak를 볼 수 있었다. Photoluminescence(PL) 측 정 결과 $V_s$=200V까지는 기판의 bias 전압이 증가함에 따라 PL세기는 증가하였으나 그 이 상의 인가전압에서는 PL세기가 점점 감소하였다. 특히 $V_s$=200V에서 제작한 a-C:H박막의 PL특성은 상온에서도 눈으로 보일 만큼 우수한 발광 특성을 보였으며, 기판 bias전압이 증 가함에 따라 PL peak 위치가 청색으로 편이하는 경향을 보였다. 이러한 발광 세기의 변화 는 $V_s$=0V부터 $V_s$=200V까지는 기판의 bias전압이 증가함에 따라 상대적으로 박막의 표면에 충돌하는 이온에너지의 감소로 인해 a-C:H박막내에 비발광 중심으로 작용하는 dangling bond가 감소하여 발광의 세기가 증가하였으며 $V_s$=300V이상에서는 박막내의 수소 함유량이 증가함에 따라 dangling bond수는 감소하나 발광 중심으로 작용하는 탄소간의 $\pi$결합을 포 함하는 cluster가 줄어들어 PL세기가 감소한 것으로 생각된다.
Park, Hyun-Jung;Hong, Joo-Yeon;Ham, Si-Hyun;Nandhakumar, Raju;Kim, Kwan-Mook
Bulletin of the Korean Chemical Society
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제30권2호
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pp.409-414
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2009
Novel binol aldehydes derivatized at 2' hydroxy position with both uryl and acetamide groups (2), and diuryl groups (3) have been synthesized. Both were designed for streospecific binding and chirality conversion of general dipeptides with support of multiple hydrogen bonding donor sites in the receptors. The receptors, 2 and 3, converted the chirality of N-terminal amino acids of peptides such as Ala-Gly, Met-Gly, Leu-Gly and His-Gly with stereoselectivity on D-form over L-form. The stereoselectivity ratios were in the range of 5-11, somewhat higher than those of the binol receptor with mono uryl group (1). The DFT calculation at the B3LYP/6-31G$^*$//MPWB1K/6-31G$^*$ level revealed that 3-D-Ala-Gly was 2.2 kcal/mol more stable than 3-L-Ala-Gly. The considerable steric hindrance between the methyl group of the alanine and the imine CH moiety of the receptor seems to be the main contributing factor for the thermodynamic preference.
Diamond-like carbon (DLC)은 $Sp^3$ 결합분율이 높은 준안정 상태의 비정질 탄소물질로 이루어진 박막이다. DLC는 기계적 특성, 화학적 특성, 윤활 특성뿐만 아니라 광학적, 전기적 특성 또한 우수한 물질이다. 본 연구에서는 DLC 박막을 그라파이트(graphite) 타깃을 출발 물질로 하여 고주파 마그네트론 스퍼터(RF magnetron sputter)로 $SiO_2$ 기판 상에 증착하였다. 증착된 DLC 박막은 후 열처리를 하였으며 열처리 온도에 따른 DLC 박막의 특성 변화를 관찰하였다. 열처리는 진공에서 급속가열법(rapid thermal process)으로 $300{\sim}500^{\circ}C$ 범위에서 시행하였다. 열처리된 DLC 박막은 전기적 특성 평가를 위하여 Hall 계수 측정기를 이용하여 상온 비저항을 측정하였으며 표면 변화를 확인하기 위하여 원자력 현미경(atomic force microscopy)을 이용하여 표면형상 변화를 관찰 하였다. 또한 표면특성, 비저항 특성 변화와 구조적 특성 변화와의 관계를 확인하기 위하여 X-선 광전자 분광법(X-ray photoelectron spectroscopy)과 라만 분광법을 이용하여 열처리에 따른 DLC 박막의 구조 변화를 관찰하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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