상용화된 리튬이차전지의 전극은 습식 공정을 통해 제조되고 있으며, 전극의 건조공정은 전극 생산속도 및 공정비용 측면에서 매우 중요한 요소이다. 본 연구에서는 실리콘 전극의 건조 조건에 따른 품질 및 이를 포함하는 전극의 전기화학적 성능을 조사하고자, 고온(180 ℃) 및 저온(50 ℃) 건조 조건에서 실리콘 음극을 제조하였다. 고온 건조 조건은 전극 슬러리 내 용매를 빠르게 증발시키며 전극 생산속도를 향상시킬 수 있지만, 집전체로부터 전극 복합체의 박리를 유발하였다. 그 결과 실리콘 전극의 접착력을 약화시키고 전극 코팅 품질을 감소시켰으며, 저온 대비 고온 건조 조건에서 제조된 실리콘 전극은 두꺼운 복합체 두께를 보였다. 180 ℃ 전극은 50 ℃ 전극보다 면저항이 컸으며, 전기전도도는 낮았다. 또한 50 ℃ 전극은 180 ℃ 전극 대비 152.5% 우수한 수명 특성을 보였다(300회의 충·방전 이후 180 ℃ 전극 용량 = 844 mAh g-1, 50 ℃ 전극 용량 = 1287 mAh g-1). 실리콘 전극에 대한 건조 조건 설정은 손쉽게 실리콘 전극의 품질 및 안정성을 향상시킬 수 있는 새로운 시각을 제공할 수 있다.
우수한 수명특성을 지니는 흑연과 높은 용량을 지니고 있는 실리콘 일산화물의 혼합전극을 제조하여 리튬이온 이차전지용 음극으로 적용하여 이의 사이클 성능에 대하여 평가하였다. 천연흑연과 실리콘 일산화물을 9:1의 질량비로 혼합하여 제조한 전극은 $480mAh\;g^{-1}$의 가역용량으로 천연흑연에 비하여 33% 이상의 높은 용량을 나타내었다. 그러나, 실리콘 일산화물의 부피변화로 인하여 용량의 퇴화가 지속적으로 발생하였다. 본 연구에서는 전극 및 전해질의 구성에 변수들을 적용하여 각각의 변수가 영향을 주는 전기화학적 특성을 파악하고 이를 통하여 사이클 수명을 향상시킬 수 있는 방안을 모색하고자 하였다. 전극 제조 시에 poly(vinylidene fluoride)(PVdF) 바인더에 비하여 carboxymethyl cellulose (CMC) 바인더는 가장 우수한 사이클 특성을 나타내었으며, CMC와 styrene-butadiene rubber (SBR)을 함께 사용하는 SBR/CMC 바인더의 경우에는 CMC 단독 바인더를 사용하는 경우와 유사한 사이클 특성과 동시에 속도특성에서 장점을 지니고 있었다. 전해액 첨가제로 fluoroethylene carbonate (FEC)를 적용하는 경우에 수명특성이 크게 개선되었다. FEC의 함량이 10 질량%로 높아지게 되면 전지의 속도특성이 저하되기 때문에 5 질량%의 사용이 적절하였다. 또한 전극의 로딩값을 낮추게 되면 사이클 특성을 크게 향상시킬 수 있었으며, 집전체를 사포로 연마하여 거칠기를 증가시키는 것도 사이클 특성의 개선을 가져올 수 있었다.
반도체 소자의 실리콘 게이트 전극 식각공정은 산화막에 대한 높은 식각 선택비와 정확한 식각형상 제어 등의 공정요구 조건을 충족시키기 위해 고밀도 플라즈마 식각공정을 사용하나 식각 후 notching이 발생되는 문제점을 보이고 있다. 특이하게 도핑 되지 않은 비정질 실리콘을 게이트 전극 물질로 사용한 경우 발생된 notching의 위치가 가장 외곽에 위치한 게이트 전극선의 바깥쪽에서 주로 발생되는 것이 관찰 되었다. 본 연구에서는 $Cl_2/HBr/O_2$의 식각기체 구성으로 notching 발생이 식각변수들에 따라 받는 경향성을 파악하고, 식각장치 내에서 실리콘 기판에 도달하는 식각 이온들의 진행경로를 분석하였다. 주 원인은 플라즈마 내의 식각 활성종 이온들이 대전효과에 의하여 궤적의 왜곡이 일어나 notching 현상이 발생되는 것으로 파악되었다. 이 결과를 바탕으로 도핑 되지 않은 비정질 실리콘 게이트 식각에서 발생하는 notching의 형성기구를 정성적으로 설명하였다.
연료 전지의 소형화를 위하여 흑연(graphite)를 기본으로 하는 분리판을 실리콘분리판으로 대체하였으며, 실리콘 분리판과 active area가 $4cm^2$인 MEA (membrane electrode assembly)와 결합하여 단위 전지를 제작하였다. 단위 전지에 공급되는 수소와 산소의 공급량은 고정하고 가습기의 구동 온도만을 변화시키면서 단위 전지의 성능을 확인하고 최적의 가습 조건을 결정하였다. 또한 가습 조건이 실리콘으로 제작된 연료 전지 스택에 미치는 영향을 알아보기 위하여 실리콘 분리판과 2개의 MEA로 이루어진 스택을 제작하여 가습 조건의 영향을 알아보고 실리콘 분리판으로 제작된 연료전지 스택의 문제점 및 특징을 알아보았다.
한국정보디스플레이학회 2002년도 International Meeting on Information Display
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pp.1035-1038
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2002
The electrical properties of Porous polycrystalline silicon Nano-Structure (PNS) as a cold cathode were investigated as a function of anodizing condition, the thickness of Au film as a top electrode and the substrate temperature. Non-doped 2${\mu}m$-polycrystalline silicon was electrochemically anodized in HF: ethanol (=1:1) mixture as a function of the anodizing condition including a current density and anodizing time. After anodizing, the PNS was thermally oxidized for 1 hr at 900 $^{\circ}C$. Then, 20nm, 30nm, 45nm thickness of Au films as a top electrode were deposited by E-beam evaporator. Among the PNSs fabricated under the various kinds of anodizing conditions, the PNS anodized at a current density of 10mA/$cm^2$ for 20 sec has the lowest turn-on voltage and the highest emission current than those of others. Also, the electron emission properties were investigated as functions of measuring temperature and the different thickness of Au film as a top-electrode.
JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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제16권2호
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pp.147-152
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2016
In this study, we fabricated Ag-based electrochemical metallization memory devices which is also called conductive-bridge random-access memory (CBRAM) in order to investigate the resistive switching behavior depending on the bottom electrode (BE). RRAM cells of two different layer configurations having $Ag/Si_3N_4/TiN$ and $Ag/Si_3N_4/p^+$ Si are studied for metal-insulator-metal (MIM) and metal-insulator-silicon (MIS) structures, respectively. Switching voltages including forming/set/reset are lower for MIM than for MIS structure. It is found that the workfunction different affects the performances.
Journal of information and communication convergence engineering
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제1권1호
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pp.23-26
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2003
A photodiode capable of obtaining a sufficient photo/dark current ratio at both a forward bias state and a reverse bias state is proposed. The photodiode includes a glass substrate, an aluminum film formed as a lower electrode over the glass substrate, an alumina film formed as a schottky barrier over the aluminum film, a hydrogenated amorphous silicon film formed as a photo conduction layer over a portion of the alumina film, and a transparent conduction film formed as an upper electrode over the hydro-generated amorphous silicon film. Growth of high quality alumina($Al_{2}O_{3}$) film using anodizing technology is proposed and analyzed by experiment. We have obtained the film with a superior characteristics
Ag thick film has been used for electrode materials with the excellent conductivity. Ag electrode is used in screen-printed silicon solar cells as a electrode material. Compared to photolithography and buried-contact technology, screen-printing technology has the merit of fabricating low-priced cells and enormous cells in a few hours. Ag paste consists of Ag powders, vehicles and additives such as frits, metal powders (Pb, Bi, Zn). Frits accelerate the sintering of Ag powders and induce the connection between Ag electrode and Si wafer. Thermophysical properties of frits and reactions among Ag, frits and Si influence on cell performance. In this study, Ag pastes were fabricated with adding different kinds of frits. After Ag pastes were printed on silicon wafer by screen-printing technology, the cells were fired using a belt furnace. The cell parameters were measured by light I-V to determine the short-circuit current, open-circuit voltage, FF and cell efficiency. In order to study the relationship between the reactivity of Ag, frit, Si and the electrical properties of cells, the reaction of frits and Si wafer on was studied with thermal properties of frits. The interface structure between Ag electrode and Si wafer were also measured for understanding the reactivity of Ag, frit and Si wafer. The excessive reactivity of Ag, frit and Si wafer certainly degraded the electrical properties of cells. These preliminary studies suggest that reactions among Ag, frits and Si wafer should optimally be controlled for cell performances.
The process conditions for fabricating p-type silicon pillars were optimized by controlling current density, bath temperature. To get best process flexibility for pillar arrays formation, three factors affecting pillar formation were changed. First, the solution bath was designed to keep constant temperature during the experiment irrespective of external temperature. Second, the counter Pt electrode was changed from rod type to mesh to obtain uniform distribution of current density. Third, Cr-Cu alloy electrode instead of Cu was used to increase electrode current density.
3차원 실리콘 챔버를 갖는 $15.8{\times}15.8 mm^2$크기의 칩을 바이오 센서용으로 마이크로머시닝 기술을 이용하여 개발하였다. 비등방성 식각기술을 이용하여 (100)방향의 p형 실리콘 웨이퍼위에 마이크로 챔버를 형성하였다. 마이크로 챔버를 갖는 웨이퍼와 백금전극이 도포된 Pyrex 유리를 DGF-48S 접착제를 이용하여 접합하였다. 백금전극과 Ag/AgCl 기준전극에 의한 전기화학적 특성을 조사하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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