• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.351-352
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• 2011

그래핀(Graphene)은 2차원 평면구조의 $sp^2$ 탄소 결합으로 이루어진 물질이다. 일반적으로 그래핀은 탄소 원자 한층 정도의 얇은 두께를 가지면서 강철의 100배 이상 높은 강도, 다이아몬드보다 2배 이상 뛰어난 열 전도성, 그리고 규소보다 100배 이상 빠른 전자이동도 등의 매우 우수한 특성을 지닌다. 그래핀을 합성하거나 얻는 방법에는, 기계적 박리법(Micro mechanical exfoliation), 산화흑연(graphite oxide)을 이용한 reduced graphene oxide(RGO)방법과 탄화 규소(SiC)를 이용한 epitaxial growth 방법 등이 있지만, 대 면적화가 어렵거나 구조적 결함이 큰 문제점이 있다. 반면, 탄화수소(hydrocarbon)를 탄소 공급원으로 하는 열화학 기상 증착법(Thermal chemical vapor deposition, TCVD)은 구조적 결함이 상대적으로 적으면서 대 면적화가 가능하다는 이점 때문에 최근 가장 많이 이용되고 있는 방법이다. TCVD를 이용, 니켈, 몰리브덴, 금, 코발트 등의 금속에서 그래핀 합성연구가 보고되었지만, 대부분 수 층(fewlayer)의 그래핀이 합성되었다. 하지만, 구리 촉매를 이용하는 것이 단층 그래핀 합성에 매우 효율적이라는 연구결과가 보고되었다. 구리의 경우, 낮은 탄소융해도(solubility of carbon) 때문에 표면에서 self limiting 과정을 통하여 단층 그래핀이 합성된다. 그러나 단층 그래핀 일지라도 면저항(sheet resistance)이 매우 높고, 이론적 계산값에 비해 전자이동도(electron mobility)가 낮게 측정된다. 이러한 원인은 구조적 결함에서 기인된 것으로써 산업으로의 응용을 어렵게 만들기 때문에 양질의 단층 그래핀 합성연구는 필수적이다[1,2]. 본 연구에서는 TCVD를 이용하여 구리 포일(25 ${\mu}m$, Alfa Aeser) 위에 메탄가스를 탄소공급원으로 하여 수소를 함께 주입하고, 메탄가스의 양과 합성시간, 열처리 시간을 조절하면서 균일한 단층 그래핀을 합성하였다. 합성된 그래핀을 $SiO_2$ (300 nm)기판위에 전사(transfer)후 라만 분광법(raman spectroscopy)과 광학 현미경(optical microscope)을 통하여 분석하였다. 그 결과, 열처리 시간이 증가할수록 촉매로 사용된 구리 포일의 grain size가 커짐을 확인하였으며, 구리 포일 위에 합성된 그래핀의 grain size는, 구리 포일의 grain size에 의존하여 커짐을 확인하였다. 또한 동일한 grain 내의 그래핀은 균일한 층으로 합성되었다. 이는 기계적 박리법, RGO 방법, epitaxial growth 방법으로 얻은 그래핀과 비교하여 매우 뛰어난 결정성을 지님이 확인되었다. 본 연구를 통하여 면적이 넓으면서도 결정성이 매우 뛰어난 양질의 단층 그래핀 합성 방법을 확립하였다.

• Journal of the Society of Cosmetic Scientists of Korea
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• v.30 no.3 s.47
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• pp.353-359
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• 2004

The extent of silica flocculation can be modified by varying the silica concentration, aqueous phase pH, salt and polvmer concentration. High volume fraction W/O emulsion stabilized by hydrophobic silica was established with various aqueous phase conditions for cosmetic application. By increasing the silica concentration up to $1.0\;wt\%,$ the size of droplet decreased. A high silica concentration increased the viscosity of continuous oil phase by network formation, which resulted in target size of droplet. The stability of W/O emulsion is improved as increasing the aqueous phase pH. At low and intermediate pH, the emulsions became more stable by adding salt $(0.083\;mol\;dm^{-3}\;MgSO_4).$ At high PH, the presence of salt caused significant destabilization. The gelation behavior of the emulsion indicates that the effect of salt on silica-stabilized emulsion is derived from an electrostatic attraction. The addition of xanthan gum in aqueous phase increased the mono-dispersity of the W/O emulsion by making water more hydrophobic and hindering the recombination of droplets. In conclusion, these results indicate that very stable emulsifier-free, finely dispersed W/O emulsion can be achieved for cosmetic application by changing the aqueous phase composition.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.11a
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• pp.363-363
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• 2008

The development of dry etching process for sapphire wafer with plasma has been key issues for the opto-electric devices. The challenges are increasing control and obtaining low plasma induced-damage because an unwanted scattering of radiation is caused by the spatial disorder of pattern and variation of surface roughness. The plasma-induced damages during plasma etching process can be classified as impurity contamination of residual etch products or bonding disruption in lattice due to charged particle bombardment. Therefor, fine pattern technology with low damaged etching process and high etch rate are urgently needed. Until now, there are a lot of reports on the etching of sapphire wafer with using $Cl_2$/Ar, $BCl_3$/Ar, HBr/Ar and so on [1]. However, the etch behavior of sapphire wafer have investigated with variation of only one parameter while other parameters are fixed. In this study, we investigated the effect of pressure and other parameters on the etch rate and the selectivity. We selected $BCl_3$ as an etch ant because $BCl_3$ plasmas are widely used in etching process of oxide materials. In plasma, the $BCl_3$ molecule can be dissociated into B radical, $B^+$ ion, Cl radical and $Cl^+$ ion. However, the $BCl_3$ molecule can be dissociated into B radical or $B^+$ ion easier than Cl radical or $Cl^+$ ion. First, we evaluated the etch behaviors of sapphire wafer in $BCl_3$/additive gases (Ar, $N_2,Cl_2$) gases. The behavior of etch rate of sapphire substrate was monitored as a function of additive gas ratio to $BCl_3$ based plasma, total flow rate, r.f. power, d.c. bias under different pressures of 5 mTorr, 10 mTorr, 20 mTorr and 30 mTorr. The etch rates of sapphire wafer, $SiO_2$ and PR were measured with using alpha step surface profiler. In order to understand the changes of radicals, volume density of Cl, B radical and BCl molecule were investigated with optical emission spectroscopy (OES). The chemical states of $Al_2O_3$ thin films were studied with energy dispersive X-ray (EDX) and depth profile anlysis of auger electron spectroscopy (AES). The enhancement of sapphire substrate can be explained by the reactive ion etching mechanism with the competition of the formation of volatile $AlCl_3$, $Al_2Cl_6$ or $BOCl_3$ and the sputter effect by energetic ions.

• Journal of the Korean Chemical Society
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• v.35 no.6
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• pp.645-652
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• 1991

The stability constants$(K_f)$ of the complexes of some transition and post-transition metal ions (Co(Ⅱ), Ni(Ⅱ), Cu(Ⅱ), Zn(Ⅱ), Cd(Ⅱ), Pb(Ⅱ), Hg(Ⅱ)) with $N_2O_3$-donor macrocyclic ligand, 1,15-diaza-3,4 : 12,13-dibenzo-5,8,11-trioxacyclooctadecane ($NtnOdienH_4$), have been determined by potentiometry in aqueous solution at $25^{\circ}C$. Log $K_f$ values of the complexes were : Co(Ⅱ): 3.83, Ni(Ⅱ) : 4.56, Cu(Ⅱ) : 7.74, Zn(Ⅱ) : 4.98, Cd(Ⅱ) : 3.91, Pb(Ⅱ) : 6.65, and Hg(Ⅱ) : 14.87. The order of stabilities of transition metal complexes was the same as the natural order of stability proposed by Williams-Irving. In post-transition metal complexes, the order of stabilities was Cd(Ⅱ) < Pb(Ⅱ) < Hg(Ⅱ), and the covalent character in metal ion-donor atoms bonds appeared a dominant factor in the stability. In methanol solution, each metal ion forms 1 : 1 complex, while Ni(Ⅱ) ion forms both 1 : 1 and 1 : 2 complexes. It was confirmed by $^1H-$ and $^{13}C-$NMR spectral study that the nitrogen atoms in the ligand were major contributors for the complexation of post-transition metal ions with the ligand. It was shown, by elementry analysis, electrical conductivity and magnetic susceptibility measurements, and spectral analysis, that solid Cu(Ⅱ)-and Zn(Ⅱ)-complexes have a distorted octahedral and a tetrahedral structure, respectively.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.274-274
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• 2014

금속칼코게나이드 화합물중 하나인 $MoS_2$는 초저 마찰계수의 금속성 윤활제로 널리 사용되고 있으며 흑연과 비슷한 판상 구조를 지니고 있어 기계적 박리법을 통한 그래핀의 발견 이후 2차원 박막 합성법에 대한 활발한 연구가 진행되고 있다. 최근 다양한 응용이 진행 중인 그래핀의 경우 높은 전자이동도, 기계적 강도, 유연성, 열전도도 등 뛰어난 물리적 특성을 지니고 있으나 zero-bandgap으로 인한 낮은 on/off ratio는 thin film transistor (TFT), 논리회로(logic circuit) 등 반도체 소자 응용에 한계가 있다. 하지만 $MoS_2$는 벌크상태에서 약 1.2 eV의 indirect band-gap을 지닌 반면 단일층의 경우 1.8 eV의 direct-bandgap을 나타내고 있다. 또한 단일층 $MoS_2$를 이용하여 $HfO_2/MoS_2/SiO_2$ 구조의 트랜지스터를 제작하였을 때 $200cm^2/v^{-1}s^{-1}$의 높은 mobility와 $10^8$ 이상의 on/off ratio 나타낸다는 연구가 보고되어 있어 박막형 트랜지스터 응용을 위한 신소재로 주목을 받고 있다. 한편 2차원 $MoS_2$ 박막을 합성하기 위한 대표적인 방법인 기계적 박리법의 경우 고품질의 단일층 $MoS_2$ 성장이 가능하지만 대면적 합성에 한계를 지니고 있으며 화학기상증착법(CVD)의 경우 공정 gas의 분해를 위한 높은 온도가 요구되므로 박막형 투명 트랜지스터 응용을 위한 플라스틱 기판으로의 in-situ 성장이 어렵기 때문에 이를 보완할 수 있는 $MoS_2$ 박막 합성 공정 개발이 필요하다. 특히 Plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) 방법은 공정 gas가 전기적 에너지로 분해되어 chamber 내부에서 cold-plasma 형태로 존 재하기 때문에 박막의 저온성장 및 대면적 합성이 가능하며 고진공을 바탕으로 합성 중 발생하는 오염 요소를 효과적으로 제어할 수 있다. 본 연구에서는PECVD를 이용하여 plasma power, 공정압력, 공정 gas의 유량 등 다양한 공정 변수를 조절함으로써 저온, 저압 조건하에서의 $MoS_2$ 박막 성장 가능성을 확인하였으며 전구체로는 Mo 금속과 $H_2S$ gas를 사용하였다. 또한 향후 flexible 소자 응용을 위한 플라스틱 기판의 녹는점을 고려하여 공정 온도는 $300^{\circ}C$ 이하로 설정하였으며 합성된 $MoS_2$ 박막의 두께 및 화학적 구성은 Raman spectroscopy를 이용하여 확인 하였다. 공정온도 $200^{\circ}C$와 $150^{\circ}C$에서 성장한 $MoS_2$ 박막의 Raman peak의 경우 상대적으로 낮은 공정온도로 인하여 Mo와 H2S의 화학적 결합이 감소된 것을 관찰할 수 있었고 $300^{\circ}C$의 경우 약 $26{\sim}27cm^{-1}$의 Raman peak 간격을 통해 5~6층의 $MoS_2$ 박막이 형성 된 것을 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2004.11a
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• pp.247-251
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• 2004

반도체 소자의 제조에 있어 실리콘 표면에 성장한 자연산화막을 제거하기 위해 일반적으로 습식 세정 기술이 이용되어 왔다. 하지만 소자의 최소 선폭(design rule)이 nano급으로 고집적화 됨에 따라 contact hole 바닥의 자연산화막을 깨끗이 제거하는데 있어서 그 한계를 나타나고 있다. 이에 대한 효과적인 대안 공정으로 가스 건식 세정 기술이 연구되고 있다. 본 논문에서는 한 번에 50매 이상의 웨이퍼를 처리함으로써 생산성 측면에서 월등한 배치식 설비에서 원거리 플라즈마(remote plasma) 장치에서 2.450Hz의 마이크로웨이브(${\mu}$-wave)에 의해 형성시킨 수소라디칼과 $NF_3$ 가스를 이용하여 실리콘에 결함을 주지 않고 자연산화막을 선택적으로 제거하는 공정에 대해 고찰하였다. AFM을 이용한 표면분석, TEM을 이용한 물성분석, 그리고 ToF-SIMS 및 XPS를 이용한 화학 분석을 습식 및 건식 세정을 비교 평가한 결과, 건식 세정 공정이 실리콘 표면에 결함을 주지 않고 자연산화막을 제거 할 수 있음을 확인하였다. 산화막$(SiO_2)$, 질화막$(Si_3N_4)$, 그리고 다결정 실리콘(Poly-Si) 등의 각 막질별 식각 특성을 고찰하였으며, $NH_3$의 캐리어 가스인 $N_2$의 주입량을 조절함으로써 수소라디칼 형성 효율의 개선이 가능하였으며, 이로부터 게이트와 소스/드레인 사이를 절연하기 위해 이용되는 질화막의 식각 선택비를 2배 정도 개선할 수 있었다. nano급 소자에 실장하여 평가한 결과에서 불산(HF)에 의한 습식 세정 방식에 비하여 약 $20{\sim}50%$ 정도의 contact 저항 감소 효과가 있음이 확인되었다.두 소자 모두 $40mA/cm^2$ 에서 이상적인 화이트 발란스와 같은(0.33,0.33)의 색좌표를 보였다.epsilon}_0=1345$의 빼어난 압전 및 유전특성과 $330^{\circ}C$의 높은 $T_c$를 보였고 그 조성의 vibration velocity는 약4.5 m/s로 나타났다.한 관심이 높아지고 있다. 그러나 고 자장 영상에서의 rf field 에 의한 SAR 증가는 중요한 제한 요소로 부각되고 있다. 나선주사영상은 SAR 문제가 근원적으로 발생하지 않고, EPI에 비하여 하드웨어 요구 조건이 낮아 고 자장에서의 고속영상방법으로 적합하다. 본 논문에서는 고차 shimming 을 통하여 불균일도를 개선하고, single shot 과 interleaving 을 적용한 multi-shot 나선주사영상 기법으로 $100{\times}100$에서 $256{\times}256$의 고해상도 영상을 얻어 고 자장에서 초고속영상기법으로 다양한 적용 가능성을 보였다. 연구에서 연구된 $[^{18}F]F_2$가스는 친핵성 치환반응으로 방사성동위원소를 도입하기 어려운 다양한 방사성의 약품개발에 유용하게 이용될 수 있을 것이다.었으나 움직임 보정 후 영상을 이용하여 비교한 경우, 결합능 변화가 선조체 영역에서 국한되어 나타나며 그 유의성이 움직임 보정 전에 비하여 낮음을 알 수 있었다. 결론: 뇌활성화 과제 수행시에 동반되는 피험자의 머리 움직임에 의하여 도파민 유리가 과대평가되었으며 이는 이 연구에서 제안한 영상정합을 이용한 움직임 보정기법에 의해서 개선되었다. 답이 없는 문제, 문제 만들기, 일반화가 가능한 문제 등으로 보고, 수학적 창의성 중 특히 확산적 사고에 초점을 맞추어 개방형 문제가 확

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.51 no.5
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• pp.609-614
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• 2013

This study investigated the spontaneous combustion behavior of solvent-treated low rank coals. Indonesian lignite (a KBB and SM coal) and sub-bituminous (a Roto coal) were mixed with non-polar 1-methyl naphthalene (1MN) either by mechanical agitation or ultrasonication. The property change associated with 1MN treatment was then analyzed using proximate analysis, calorific value analysis, Fourier transform infrared (FT-IR), X-ray photoelectron spectroscopy and moisture re-adsorption test. Susceptibility to spontaneous combustion was evaluated using crossingpoint temperature (CPT) measurement along with gas analysis by GC. A FT-IR profile showed that oxygen functional groups and C-H bonding became weaker when treated by 1 MN. XPS results also indicated a decrease of the oxygen groups (C-O-, C=O and COO-). Increased hydrophobicity was found in the 1MN treated coals during moisture readsorption test. A CPT of the treated coals was ${\sim}20^{\circ}C$ higher than that of the corresponding raw coals and the ultrasonication was more effective way to enhance the stability against spontaneous combustion than the agitation. In the gas analysis less CO and $CO_2$ were emitted from 1MN treated coals, also indicating inhibition of pyrophoric behavior. The surface functional groups participating in the oxidation reaction seemed to be removed by the ultrasonication more effectively than by the simple mechanical agitation.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.21 no.1
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• pp.24-28
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• 2010

Since the reaction of mineral fixation proceeds with a very slow rate, the pretreatment method to increases the rate of carbonation reaction should be required. To increase the reactivity of serpentine with $CO_{2}$, two pretreatment methods are performed in this study. The heat treatment is done at $630^{\circ}C$. A heat-treated serpentine shows that the strength of -OH has a lower peak in FT-IR spectrum. Chemical pretreatment is the method of leaching of magnesium from serpentine using sulfuric acid at $75^{\circ}C$ for 1 h. Because the protonation of the oxygen atoms polarizes and weakens the Mg-O-Si bond, the removal of magnesium atoms from the crystal lattice was facilitated. After performing the pre-treatment of serpentine, $CO_{2}$ fixation experiments are performed with treated serpentine in the batch reactor. Heat-treated serpentine is converted into 43% magnesite conversion, whereas untreated serpentine has 27% of magnesite conversion. Although the results of the heat-pretreatment are encouraging, this method is prohibited due to excessive energy consumption. Furthermore chemical pretreatment serpentine routes have been proposed in an effort to avoid the cost prohibitive heat pretreatment, in which the carbonation reaction was conducted at 45 atm and $25^{\circ}C$. Chemical-treated serpentine, in particularly is corresponded to a conversion of 42% of magnesite compared to 24% for the un-treated serpentine.

• Korean Journal of Soil Science and Fertilizer
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• v.36 no.4
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• pp.210-217
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• 2003

An alternative method to the empirical approach such as Langmuir and Freundlich model, surface complexation model using thermodynamic database is used to simulate adsorption behavior of cadmium for oxide minerals. Sorption of cadmium onto amorphous silica ($SiO_2$) and synthetic goethite (${\alpha}$-FeOOH) at various conditions of pH, initial cadmium loading, oxide concentration, and ionic strength, were investigated. For both oxide minerals, increasing cadmium concentration resulted in right shifting of the sorption curve of cadmium as the function of pH. The $pH_{50}$, where 50% of cadmium sorbed, of goethite (pH 5.25) was much smaller than that of the silica (pH 7.83). The sorption of cadmium onto both minerals were not affected by the background ion strength from $10^{-1}$ to $10^{-2}$ M of $KNO_3$. It indicated that the binding affinity of goethite surface for cadmium is much stronger than that of silica. The strong affinity of oxide mineral for cadmium can be explained by the existence of coordination or covalent bond between cadmium and surface of it.

• Journal of IKEEE
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• v.11 no.4
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• pp.158-164
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• 2007

In this study, three types of a novel Trench IGBTs(Insulated Gate Bipolar Transistor) are proposed. The first structure has P-collector which is isolated by $SiO_2$ layer to enhance anode-injection-efficiency and enable the device to have a low on-state voltage drop(Von). And the second structure has convex P-base region between both gates. This structure may be effective to distributes electric-field crowded to gate edge. So this structure can have higher breakdown voltage(BV) than conventional trench-type IGBT(TIGBT). The process and device simulation results show improved on-state, breakdown and switching characteristics in each structure. The first one was presented lower on state voltage drop(2.1V) than that of conventional one(2.4V). Also, second structurehas higher breakdown voltage(1220V) and faster turn off time(9ns) than that of conventional structure. Finally, the last one of the proposed structure has combined the two structure (the first one and second one). This structure has superior electric characteristics than conventional structure about forward voltage drop and blocking capability, turnoff characteristics.