• Korean Chemical Engineering Research
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• 제62권1호
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• pp.19-26
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• 2024

본 연구에서는 리튬이온배터리용 고용량 음극활물질인 실리콘의 부피팽창을 완화하고 사이클 안정성을 향상시키기 위해 SiOx@C 복합소재를 제조하였다. Stӧber 법을 통해 입자 크기가 각각 100, 200, 500 nm인 SiO₂를 합성하였고, 마그네슘 열환원을 통해 SiOx (0≤x≤2)를 제조하였다. 그 후 SiOx에 PVC를 탄화시켜 SiOx와 C의 비율에 따라 SiOx@C 음극활물질을 합성하였다. 제조된 SiOx와 SiOx@C 음극활물질의 물리적 특성은 XRD, SEM, TGA, 라만분광법, XPS, BET를 사용해 분석하였다. 그리고 사이클 테스트, 율속특성, CV, EIS 테스트를 통해 전기화학적 특성을 조사하였다. 입자 크기가 가장 작은 100 nm SiOx에 SiOx:C=70:30으로 탄소를 코팅하여 제조된 SiOx@C-7030은 100 사이클에서 1055 mAh/g의 방전용량과 81.9%의 용량을 유지하여 가장 우수한 전기화학적 특성을 보여주었다. 이는 SiOx 음극활물질 입자의 크기를 줄이고, 탄소를 코팅하여 사이클 안정성을 향상시킬 수 있다는 것을 의미한다.

• 한국표면공학회지
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• 제53권5호
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• pp.201-206
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• 2020

A SiOxCy(-H) thin film was synthesized by atmospheric pressure dielectric barrier discharge(APDBD), and a SiO₂-like layer was formed on the surface of the film by oxidation treatment using oxygen plasma. Hexamethylcyclotrisiloxane was used as a precursor for the SiOxCy(-H) synthesis, and He gas was used for stabilizing APDBD. Oxygen permeability was evaluated by forming an oxidized SiOxCy(-H) thin film on a PET film. When the single-layer oxidized SiOxCy(-H) film was coated on the PET, the oxygen gas permeability decreased by 46% compared with bare PET. In case of three-layer oxidized SiOxCy(-H) film, the oxygen gas permeability decreased by 73%. The oxygen permeability was affected by the thickness of the SiO₂-like layer formed by oxidation treatment rather than the thickness of the SiOxCy(-H) film. The excellent corrosion resistance was demonstrated by coating an oxidized SiOxCy(-H) thin film on the silver-coated aluminum PCB for light emitting diode (LED).

• 공업화학
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• 제32권1호
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• pp.117-123
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• 2021

본 연구에서는 실리콘 산화물, 소프트 카본, 카본 블랙을 혼합하여 복합체를 제조하였으며, 이차전지의 음극 특성을 고찰하였다. 이때, 소프트 카본 음극재의 용량 향상을 위하여 첨가된 실리콘 산화물 함량을 0, 6, 8, 10, 20 wt%로 달리하였으며, 카본 블랙은 실리콘 산화물의 부피 팽창 완화를 위한 구조 안정제로 첨가되었다. 제조된 CB/SiOx/C 복합체의 물리적 특성은 XRD, SEM, EDS 및 분체 저항 분석을 통하여 조사되었다. 또한 제조된 복합체의 전기화학적 특성은 리튬 이차전지의 충·방전 사이클, 율속 및 임피던스 분석을 통하여 관찰되었다. CB/SiOx/C 복합체는 카본 블랙 첨가에 의하여 실리콘 산화물의 부피 팽창을 완화시킬 수 있는 내부 공동이 형성되었으며, 카본 블랙과 실리콘 산화물 입자가 고르게 분포되었다 형성된 내부 공동은 실리콘 산화물 함량이 8 wt% 미만에서는 낮은 초기 효율 보이며, 20 wt% 이상에서는 낮은 사이클 안정성을 보였다. 실리콘 산화물이 10 wt% 첨가된 CB/SiOx/C 복합체는 537 mAh/g 초기 방전 용량, 88 %의 용량 유지율과 2C/0.1C에서 79 율속 특성을 보였다. 이는 소프트 카본 음극재의 용량을 향상시키기 위해 실리콘 산화물을 첨가하였고, 실리콘 산화물의 부피 변화를 완충하기 위해 구조 안정제로 카본 블랙을 첨가하였다. CB/SiOx/C 복합체를 고효율의 음극재로 사용하기 위해 최적의 실리콘 산화물 함량 및 구조 안정제로서의 카본 블랙의 메커니즘을 논의하였다.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• 제6권6호
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• pp.272-275
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• 2005

We studied the control of pretilt angles for homeotropic aligned nematic liquid crystal (NLC) on SiOx thin film surface by $45^{\circ}$ evaporation method with electron beam system. The uniform vertical LC alignment on. the SiOx thin film surfaces with electron beam evaporation was achieved. It is considered that the LC alignment on SiOx thin film by $45^{\circ}$ electron beam evaporation is attributed to elastic interaction between LC molecules and micro-grooves at the SiOx thin film surface created by evaporation. The pretilt angles of about $3.5^{\circ}$ in aligned NLC on SiOx thin film surfaces by electron beam evaporation of $45^{\circ}$ were measured. Consequently, the high pretilt angles of the NLC on the SiOx thin film by $45^{\circ}$ oblique electron beam evaporation method can be achieved.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제30권5호
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• pp.325-330
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• 2017

We fabricated 1-D and 2-D diffraction gratings of SiOx anti-reflection (AR) film grown on a quartz substrate and integrated them into a c-Si photovoltaic (PV) submodule. The light-trapping effect of the resulting submodules was studied in terms of the oblique optical incident angle, ${\theta}_i$. As the ${\theta}_i$ increased, solar conversion efficiency, ${\eta}$, was improved as expected by the increased optical transmission caused by the grating. For ${\theta}_i{\leq}30^{\circ}$, the relative solar conversion efficiency, ${\Delta}{\eta}$, of a 1-D SiOx (t=300 nm) grating, compared to that of a flat SiOx AR-coated integrated PV submodule, was improved very little, with a small variation of within 2%, but increased markedly for ${\theta}_i{\geq}40^{\circ}$. We observed a change of ${\Delta}{\eta}$ as large as 10.7% and 9.5% for the SiOx grating of period t=800 nm and 1200 nm, respectively. For a 2-D SiOx (t=300 nm) grating integrated PV submodule, however, the optical trapping behavior was similar in terms of ${\theta}_i$ but its variation was small, within ${\pm}1.0%$.

• 한국광학회지
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• 제9권3호
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• pp.162-167
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• 1998

CF4 이온빔보조증착법으로 굴절률이 유리보다 낮은 SiOxFy 박막을 제작하고 광학적, 구조적 및 화학적 특성을 연구하였다. End-Hall 이온총의 양극전압의 간소에 따라 SiOxFy 박막의 굴절률은 1.455까지 변하였으며, 이온빔 전류밀도의 증가에 따라서 굴절률은 1.462에서 1.430까지 변하였다. XPS와 FT-IR 분석으로부터 SiOxFy 박막의 F양이 증가함에 따라 Si-O 결합은 파수가 높은 쪽으로 이동하였고, F이 약 8.5at.%인 SiOxFy 박막은 OH 결합이 매우 감소하였으여, 박막 표면의 F이 H2O와 결합하여 탈착되는 것을 알았다. SiOxFy 박막의 응력은 0.3GPa 이하의 압축응력이었으며, 결정구조는 비정질이었다. SiOxFy 박막의 응용으로서 SiOxFy 박막과 흡수층 Si 박막을 이용하여 2층 반사방지막을 제작하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.261-262
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• 2011

본 연구는 HMDS/$O_2$/He/Ar의 gas mixture를 이용하여 remote-type의 DBD source를 통한 APPECVD를 통한 SiOx 양질의 무기막 증착 공정을 개발하였다. 이때 기판에 바이어스를 인가 하거나 혹은 접지를 하여 대기압 플라즈마의 환경 내에서도 바이어스 효과를 확인할 수 있도록 double discharge system을 구축하였다. 그리고 이 double discharge system의 다양한 특성과 기존의 전형적인 DBD와 비교 하였을 때 어떠한 차이점을 가지는지에 대해서도 관찰하였다. 그리하여 전형적인 DBD system과 double discharge를 통해 증착된 SiOx 무기막의 특성을 역시 비교 관찰하였다. Gas mixture 중 HMDS의 유량이 증가함에 따라, 그리고 $O_2$ gas의 유량이 감소함에 따라 SiOx 무기막의 증착률은 감소하였다. 그러나, SiOx 무기막 내의 불순물들, 예를 들어, carbon 혹은 hydrogen 계열의 chemical bond에 대한 정성적인 양은 HMDS 의 유량이 증가하거나 혹은 $O_2$ gas의 양이 감소함에 따라 오히려 증가함을 관찰할 수 있었다. 그리고 기판에 바이어스를 인가하는 double discharge system을 사용하였을 경우, 같은 HMDS, $O_2$ gas 유량을 사용한 전형적인 DBD type의 증착 공정 보다 더 높은 공정 효율을 나타냄과 동시에 더 낮은 불순물 함량을 가짐을 알 수 있었다. 이러한 double discharge system을 통해 증착된 양질의 SiOx 무기막이 증착 되었음을 FT-IR을 통한 막질 분석을 통해 확인 할 수 있었다. 이러한 double discharge system의 증착 공정에 대한 긍정적인 효과들은 atmospheric discharge의 효율 향상에 따른 gas dissociation efficiency 증가와 이를 통한 HMDS 분해 및 산소와의 recombination 효율의 증가에 따른 결과로 사료된다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제36권1호
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• pp.29-35
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• 2023

Herein we investigated the effect of the conductive agent on the electrochemical performance of the SiOx anode. SiOx anodes have a relatively low volume expansion (~160%) compared to Pure-silicon, but have a problem in that they have a poor electrical conductivity characteristic. In this study, physical and electrochemical measurements were performed using two 0-dimensional amorphous carbon conductive agents with different crystallinity and surface area. The crystal structure of the conductive agents and the local graphitization degree were analyzed through XRD and Raman, and the surface area of the particles was observed through BET. In addition, the electrical performance according to the graphitization degree of the conductive agents was confirmed through a 4-point probe. As a result of the electrochemical cycle and rate performance, it was confirmed that the performance of SiOx using a conductive agent having a low graphitization degree and a high surface area was improved. The results in this study suggest that the graphitization degree and surface area of the amorphous carbon conductive agent may play an important role in the SiOx electrode.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2011년도 추계학술발표대회
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• pp.27.1-27.1
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• 2011

The recent extensive research of one-dimensional (1D) nanostructures such as nanowires (NWs) and nanotubes (NTs) has been the driving force to fabricate new kinds of nanoscale devices in electronics, optics and bioengineering. We attempt to produce silicon oxide nanowires (SiOxNWs) in a simple way without complicate deposition process, gaseous Si containing precursors, or starting material of $SiO_2$. Nickel (Ni) nanoparticles (NPs) were applied on Si wafer and thermally treated in a furnace. The temperature in the furnace was kept in the ranges between 900 and $1,100^{\circ}C$ and a mixture of nitrogen ($N_2$) and hydrogen ($H_2$) flowed through the furnace. The SiOxNWs had widths ranging from 100 to 200 nm with length extending up to ~10 ${\mu}m$ and their structure was amorphous. Ni NPs were acted as catalysts. Since there were no other Si materials introduced into the furnace, the Si wafer was the only Si sources for the growth of SiOxNWs. When the Si wafer with deposition of Ni NPs was heated, the liquid Ni-Si alloy droplets were formed. The droplets as the nucleation sites induce an initiation of the growth of SiOxNWs and absorb oxygen easily. As the droplets became supersaturated, the SiOxNWs were grown, by the reaction between Si and O and continuously dissolving Si and O onto NPs. Photoluminescence (PL) showed that blue emission spectrum was centered at the wavelength of 450 nm (2.76 eV). The details of growth mechanism of SiOxNWs and the effect of Ni NPs on the formation of SiOxNWs will be presented.

• 한국광학회지
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• 제11권1호
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• pp.13-18
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• 2000

Si(100) 위에 RF 스퍼터링법으로 SiOxNy 박막을 제작하였다. 제작 조건은 반응 가스 비율에 따른 증착율과 RF 출력으로 하였다. XRD, XPS, n&k analyzer 그리고 FTIR로 SiOxNy 박막의 특성을 조사하였다. XRD 측정결과 ${SiO_x}{N_y}$ 박막은 비정질이었으며, XPS와 n&k analyzer 측정 결과 ${SiO_x}{N_y}$ 박막의 질소성분이 증가할수록 굴절률은 증가함을 알 수 있었다.