• 제목/요약/키워드: Thermal Diffusion

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미세 배선 적용을 위한 Ta/Cu 적층 구조에 따른 계면접착에너지 평가 및 분석 (Effect of Ta/Cu Film Stack Structures on the Interfacial Adhesion Energy for Advanced Interconnects)

  • 손기락;김성태;김철;김가희;주영창;박영배
    • 마이크로전자및패키징학회지
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    • 제28권1호
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    • pp.39-46
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    • 2021
  • Cu 배선(interconnect) 적용을 위한 다층박막의 적층 구조에 따른 최적 계면접착에너지(interfacial adhesion energy, Gc) 평가방법을 도출하기 위해, Ta, Cu 및 tetraethyl orthosilicate(TEOS-SiO2) 박막 계면의 정량적 계면접착에너지를 double cantilever beam(DCB) 및 4-점 굽힘(4-point bending, 4-PB) 시험법을 통해 비교 평가하였다. 평가결과, Ta확산방지층이 적용된 시편(Cu/Ta, Cu/Ta/TEOS-SiO2)에서는 두 가지 평가방법 모두 반도체 전/후 공정에서 박리가 발생하지 않는 산업체 통용 기준인 5 J/㎡ 보다 높게 측정되었다. Ta/Cu 시편의 경우 DCB 시험에서만 5 J/㎡ 보다 낮게 측정되었다. 또한, DCB시험 보다 4-PB시험으로 측정된 Gc가 더 높았다. 이는 계면파괴역학 이론에 따라 이종재료의 계면균열 선단에서 위상각의 증가로 인한 계면 거칠기 및 소성변형에 의한 에너지 손실이 증가 하는것에 기인한다. 4-PB시험결과, Ta/Cu 및 Cu/Ta계면은 5 J/㎡ 이상의 높은 계면접착에너지를 보이므로, 계면접착에너지 관점에서는 Ta는 Cu배선의 확산방지층(diffusion barrier layer) 및 피복층(capping layer)으로 적용 가능할 것으로 생각된다. 또한, 배선 집적공정 및 소자의 사용환경에서 열팽창 계수 차이에 의한 열응력 및 화학적-기계적 연마 (chemical mechanical polishing)에 의한 박리는 전단응력이 포함된 혼합모드의 영향이 크므로 4-PB 시험으로 측정된 Gc와 연관성이 더 클 것으로 판단된다.

설비공학 분야의 최근 연구 동향: 2008년 학회지 논문에 대한 종합적 고찰 (Recent Progress in Air-Conditioning and Refrigeration Research: A Review of Papers Published in the Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering in 2008)

  • 한화택;최창호;이대영;김서영;권용일;최종민
    • 설비공학논문집
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    • 제21권12호
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    • pp.715-732
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    • 2009
  • This article reviews the papers published in the Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering during 2008. It is intended to understand the status of current research in the areas of heating, cooling, ventilation, sanitation, and indoor environments of buildings and plant facilities. Conclusions are as follows. (1) Research trends in thermal and fluid engineering have been surveyed in the categories of general fluid flow, fluid machinery and piping, new and renewable energy, and fire. Well-developed CFD technologies were widely applied in developing facilities and their systems. New research topics include fire, fuel cell, and solar energy. Research was mainly focused on flow distribution and optimization in the fields of fluid machinery and piping. Topics related to the development of fans and compressors had been popular, but were no longer investigated widely. Research papers on micro heat exchangers using nanofluids and micro pumps were also not presented during this period. There were some studies on thermal reliability and performance in the fields of new and renewable energy. Numerical simulations of smoke ventilation and the spread of fire were the main topics in the field of fire. (2) Research works on heat transfer presented in 2008 have been reviewed in the categories of heat transfer characteristics, industrial heat exchangers, and ground heat exchangers. Research on heat transfer characteristics included thermal transport in cryogenic vessels, dish solar collectors, radiative thermal reflectors, variable conductance heat pipes, and flow condensation and evaporation of refrigerants. In the area of industrial heat exchangers, examined are research on micro-channel plate heat exchangers, liquid cooled cold plates, fin-tube heat exchangers, and frost behavior of heat exchanger fins. Measurements on ground thermal conductivity and on the thermal diffusion characteristics of ground heat exchangers were reported. (3) In the field of refrigeration, many studies were presented on simultaneous heating and cooling heat pump systems. Switching between various operation modes and optimizing the refrigerant charge were considered in this research. Studies of heat pump systems using unutilized energy sources such as sewage water and river water were reported. Evaporative cooling was studied both theoretically and experimentally as a potential alternative to the conventional methods. (4) Research papers on building facilities have been reviewed and divided into studies on heat and cold sources, air conditioning and air cleaning, ventilation, automatic control of heat sources with piping systems, and sound reduction in hydraulic turbine dynamo rooms. In particular, considered were efficient and effective uses of energy resulting in reduced environmental pollution and operating costs. (5) In the field of building environments, many studies focused on health and comfort. Ventilation. system performance was considered to be important in improving indoor air conditions. Due to high oil prices, various tests were planned to examine building energy consumption and to cut life cycle costs.

Effect of the catalyst deposition rates on the growth of carbon nanotubes

  • Ko, Jae-Sung;Choi, In-Sung;Lee, Nae-Sung
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2010년도 하계학술대회 논문집
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    • pp.264-264
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    • 2010
  • Single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) were grown on a Si wafer by using thermal chemical vapor deposition (t-CVD). We investigated the effect of the catalyst deposition rate on the types of CNTs grown on the substrate. In general, smaller islands of catalyst occur by agglomeration of a catalyst layer upon annealing as the catalyst layer becomes thinner, which results in the growth of CNTs with smaller diameters. For the same thickness of catalyst, a slower deposition rate will cause a more uniformly thin catalyst layer, which will be agglomerated during annealing, producing smaller catalyst islands. Thus, we can expect that the smaller-diameter CNTs will grow on the catalyst deposited with a lower rate even for the same thickness of catalyst. The 0.5-nm-thick Fe served as a catalyst, underneath which Al was coated as a catalyst support as well as a diffusion barrier on the Si substrate. The catalyst layers were. coated by using thermal evaporation. The deposition rates of the Al and Fe layers varied to be 90, 180 sec/nm and 70, 140 sec/nm, respectively. We prepared the four different combinations of the deposition rates of the AI and Fe layers. CNTs were synthesized for 10 min by flowing 60 sccm of Ar and 60 sccm of $H_2$ as a carrier gas and 20 sccm of $C_2H_2$ as a feedstock at 95 torr and $810^{\circ}C$. The substrates were subject to annealing for 20 sec for every case to form small catalyst islands prior to CNT growth. As-grown CNTs were characterized by using field emission scanning electron microscopy, high resolution transmission electron microscopy, Raman spectroscopy, UV-Vis NIR spectroscopy, and atomic force microscopy. The fast deposition of both the Al and Fe layers gave rise to the growth of thin multiwalled CNTs with the height of ${\sim}680\;{\mu}m$ for 10 min while the slow deposition caused the growth of ${\sim}800\;{\mu}m$ high SWCNTs. Several radial breathing mode (RBM) peaks in the Raman spectra were observed at the Raman shifts of $113.3{\sim}281.3\;cm^{-1}$, implying the presence of SWCNTs (or double-walled CNTs) with the tube diameters 2.07~0.83 nm. The Raman spectra of the as-grown SWCNTs showed very low G/D peak intensity ratios, indicating their low defect concentrations.

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Fe-P-C-B-(AI-Ge)계 비정질합금의 열적 안정성과 등온결정화 거동 (Thermal Stability and Behavior of Isothermal Crystallization in Fe-P-C-B-(AI-Ge) Amorphous Alloys)

  • 전우용;국진선;배인성;설경원
    • 한국재료학회지
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    • 제8권11호
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    • pp.1026-1030
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    • 1998
  • Fe기 비정질합금에서 과냉각액체영역의 유무에 따른 열적 안정성을 비교평가하기 위하여 결정화온도 이하에서 유리천이가 나타나지 않는 $Fe_{80}P_6C_{12}B_{12}$합금과 52K의 과냉각 액체영역을 갖는 $Fe_{73}P_{11}C_6B_4AI_4Ge_2$ glassy 합금을 열분석하였다. 등온결정화에 의한 열분석의 결과 JMA plot의 n값은 $Fe_{80}P_6C_{12}B_{12}$합금이 1.8-2.2이고 과냉각 액체영역을 갖는 $Fe_{73}P_{11}C_6B_4AI_4Ge_2$ 합금이 2.5-4.0으로서 후자의 경우가 열적으로 안정하였다. 결정화의 양상은 $Fe_{80}P_6C_{12}B_{12}$ 합금의 경우 핵생성속도가 일정할 때 확산율속에 의해 결정입자가 성장하는 반면 $Fe_{73}P_{11}C_6B_4AI_4Ge_2$ glassy합금의 경우 핵생성속도가 일정할 때 계면입자가 성장한다. $Fe_{73}P_{11}C_6B_4AI_4Ge_2$ 합금 및 $Fe_{80}P_6C_{12}B_{12}$ 합금의 결정화에 필요한 활성화에너지, 핵생성 및 성장에 필요한 활성화에너지는 각각 371, 353kJ/mol, 그리고 324, 301KJ/mol 및 301, 273KJ/mol로서 과냉각 액체영역을 갖는 합금이 열적으로 안정하다고 판단된다.

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해양심층수 에너지자원 이용 타당성 분석 연구 (A Feasibility Study on Thermal Energy Resource in Deep Ocean Water)

  • 김정협;김광태;박세헌;오위영;김현주
    • 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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    • 제15권1호
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    • pp.9-18
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    • 2012
  • 우리나라의 연간 전력 소비량은 세계적으로 상위권에 속해 있으며, 전력을 생산하는 방법으로는 화력발전의 비중이 높아 $CO_2$의 배출량도 세계 10위이다. 이에 정부는 온실가스 감축을 위해 신재생에너지 기술 확보 및 실용화에 주안을 두고 있으며, 에너지 공급의 탈 화석화를 실현하기 위한 국가에너지기본계획을 수립하고 추진 중이다. 신재생 에너지의 하나인 해양심층수 열에너지의 자원화 기술은 저탄소 녹색성장을 위한 해양자원의 다각적 이용을 위한 핵심기술로서 자원 확보와 환경개선을 위해 국내 외에서 새롭게 주목을 받고 있다. 해양심층수 에너지의 해양온도차 발전과 냉난방 이용을 대상으로 다음과 같이 연구개발의 경제성 타당성을 분석하였다. 첫째, 1MW급 온도차발전 플랜트에서 해양심층수 및 발전소 온배수를 이용하여 전기를 생산할 경우 경제성은 미흡하나 연구개발을 통해 상용화 규모로 개발하면 전기의 생산 뿐 아니라 식수 및 탄소배출권 등을 고려할 때 경제성이 커질 수 있을 것으로 판단된다. 둘째, 1,000RT급을 대상으로 해양심층수의 냉난방 이용은 경제성은 양호한편이며 특히 탄소배출권을 고려한다면 충분한 경제성을 확보 가능하다. 이를 해양온도차 발전, 담수화, 농수산 이용 등과 연계하여 이용하면 경제적 파급효과가 커질 것으로 판단되어, 조기 실용화 및 보급 확산을 위한 연구개발이 필요하다.

기능성 Zeolite-KCIO3 복합체에 의한 Chlorothalonil의 분해 (Degradation of the Chlorothalonil by Functional Zeolite-KCIO3 Complex)

  • 최충렬;박만;이동훈;이병묵;이인구;최정;김장억
    • 한국환경농학회지
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    • 제23권2호
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    • pp.111-116
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    • 2004
  • Salt occlusion in Zeolite is a unique phenomenon that takes place only when the salt size is similar to the window size of host zeolite. $KCIO_3$-occluded Zeolite, as an environment-friendly oxidant, has a high potential for effective removal of various organic pollutants. This study was carried to investigate the characteristics and the removal kinetics of fungicide chlorothalonil by zeolite-$KCIO_3$ complex. About 10% of $KCIO_3$ was occluded in zeolite pores synthesized by salt-thermal method from fly ash, although the occlusion amount was relatively less compared to that of nitrate salts. By occlusion with $KCIO_3$, no remarkable changes were found in X-ray diffraction patterns of cancrinite, whereas some decrease of overall peak intensities was found with those of sodalite. Different releasing kinetics of $CIO_3^-$ ion were observed in distilled water and soil solution from zeolite-$KCIO_3$ complex. Two reactions, hydration and diffusion, seem to be related with the release of $KCIO_3$. Therefore, the release isotherm of $CIO_3^-$ ion well fitted to the power function model which indicate the release was made by hydration and diffusion. The removal of chlorothalonil by zeolite and $KCIO_3$ reached at reaction equilibrium within 6 hours by 18% and 47% respectively. However, the chlorothalonil removal by the zeolite-$KCIO_3$ complex increased slowly and steadily up to 92% in 96 hours. These findings suggested that zeolite-$KCIO_3$ complex could be applied for effective removal of organic contaminants in the soil and aqueous environment.

우리나라 란 바이러스에 관한 연구 (Studies on Virus Diseases of Orchids in Korea)

  • 이현숙;나용준
    • 한국응용곤충학회지
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    • 제15권3호
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    • pp.137-145
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    • 1976
  • 우리나라에서의 바이러스 무감염란 생산에 필요한 기초자료를 얻기 위하여 Cymbidiun mosaic virus와 Tobacco mosaic virus를 중심으로 그 감염상 및 감염된 바이러스의 혈청학적 반응, 검정식물상의 반응, 물이적 성질, 형태등을 조사하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 란에 발생하는 바이러스병의 병징은 크게 1) 모자이크, 2) 괴저줄무늬 모자이크, 3) 괴원륜문, 4) 퇴록륜문 및 5) 괴달반점의 5군으로 분류되었다. 2. 수원근교의 난 재배농장에서 수집한 각종란의 바이러스 이병률을 조사한 결과 CyMV는 $45\%$의 감염율을 나타내었고, TMV는 한개체에서도 검출되지 않았다. 3. CyMV의 검정식물인 Chenopodium amaranticolor, Cassia occidentalis 및 Datura stramonium에 CyMV 병즙액을 접종한지 7-12일 후에 퇴록국부반점이 나타났다. 4. CyMV의 물리적 성질을 Chenopodium amaranticolor를 검정식물로 하여 조사한 결과, 내열성은$75-80^{\circ}C$ 내보존성은 8일, 내포석성은 $10^{-5}-10^{-6}$으로 나타났다. 5. CyMV의 혈정학적 한천내 확산반응에 사용된 0.1M 및 0.01M의 Phosphate, Imidazol 및 Tris 완충간에는 침강대 형성에 차이를 볼 수 없었다. 그러나 이들 완충액의 수소이온농도간에는 침강대 형성에 심한 차이를 나타내어, pH 7.0에서는 침강대가 뚜렷하였고 pH9.0에서는 미약하였다. 6. CyMV를 전자현미경으로 관찰한 결과 크기 460-580mu의 간상입자의 빈도가 제일 높았다.

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무전해 도금법으로 제조된 Co(Re,P) capping layer제조 및 특성 평가 (Synthesis and Characterization of The Electrolessly Deposited Co(Re,P) Film for Cu Capping Layer)

  • 한원규;김소진;주정운;조진기;김재홍;염승진;곽노정;김진웅;강성군
    • 한국재료학회지
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    • 제19권2호
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    • pp.61-67
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    • 2009
  • Electrolessly deposited Co (Re,P) was investigated as a possible capping layer for Cu wires. 50 nm Co (Re,P) films were deposited on Cu/Ti-coated silicon wafers which acted as a catalytic seed and an adhesion layer, respectively. To obtain the optimized bath composition, electroless deposition was studied through an electrochemical approach via a linear sweep voltammetry analysis. The results of using this method showed that the best deposition conditions were a $CoSO_4$ concentration of 0.082 mol/l, a solution pH of 9, a $KReO_4$ concentration of 0.0003 mol/l and sodium hypophosphite concentration of 0.1 mol/L at $80^{\circ}C$. The thermal stability of the Co (Re,P) layer as a barrier preventing Cu was evaluated using Auger electron spectroscopy and a Scanning calorimeter. The measurement results showed that Re impurities stabilized the h.c.p. phase up to $550^{\circ}C$ and that the Co (Re,P) film efficiently blocked Cu diffusion under an annealing temperature of $400^{\circ}C$ for 1hr. The good barrier properties that were observed can be explained by the nano-sized grains along with the blocking effect of the impurities at the fast diffusion path of the grain boundaries. The transformation temperature from the amorphous to crystal structure is increased by doping the Re.

ULSI급 CMOS 소자 특성 분석을 위한 몬테 카를로 이온 주입 공정 시뮬레이션시의 효율적인 가상 이온 발생법 (Computationally Efficient ion-Splitting Method for Monte Carlo ion Implantation Simulation for the Analysis of ULSI CMOS Characteristics)

  • 손명식;이진구
    • 대한전자공학회논문지SD
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    • 제38권11호
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    • pp.771-780
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    • 2001
  • ULSI급 CMOS 소자를 개발, 제작하고 또한 그것의 전기적 특성을 정확히 분석하기 위해서는 공정 및 소자 시뮬레이터의 사용이 필수적이다. 대면적 몬테 카를로 시뮬레이션 결과가 다차원 소자 시뮬레이터의 입력으로 사용되려면 과도한 입자수의 증가로 비효율성을 띄게 된다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 3차원 몬테 카를로 이온 주입 시뮬레이터인 TRICSI 코드를 이용하여 물리적으로 타당하며 또한 효율적으로 시뮬레이션 입자 수를 증가시켜 대면적 이온 주입시의 3차원 통계 분포의 잡음 영역을 최소화하는 방법을 제안하였다. 후속 공정인 열확산 공정이나 RTA(급속 열처리) 공정의 확산 방정식을 푸는 경우 발산을 막기 위해 몬테 카를로 시뮬레이션 결과의 통계 분포에 대한 후처리 과정으로 3차원 셀을 이용한 보간 알고리듬을 적용하였다. 시뮬레이션 수행 결과 가상 궤적 발생법(split-trajectory method)만을 사용한 것에 비해 계산 시간은 2배로 늘이지 않는 범위에서 10배 이상의 이온 입자 생성 분포를 얻을 수 있다.

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TRIGA Mark-III 원자로의 노심특성계산 (Calculation of Nuclear Characteristics of the TRIGA Mark-III Reactor)

  • Chong Chul Yook;Gee Yang Han;Byung Jin Jun;Ji Bok Lee;Chang Kun Lee
    • Nuclear Engineering and Technology
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    • 제13권4호
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    • pp.264-276
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    • 1981
  • TRIGA Mark-III 원자로의 핵특성을 실제운전상태와 유사하게 모사할 수 있는 해석절차를 개발하였다. 계산에 사용한 전산코드는 다군중성자확산 연소계산코드인 CITATION이고 채택한 중성자에너지군의 수는 TRIGA형 원자로에서 일반적으로 사용하는 7군(고속영역 3, 열영역 4)이다. 직접적인 3차원 계산이 현실적으로 불가능하므로 평면 2차원계산과 원통형 2차원 계산으로 3차원 효과를 기하였다. 연구로와 같이 노심이 작은 원자로에 대하여는 중성자평형에서 buckling에 의한 효과가 매우 크기 때문에 이를 정확하게 나타내는 방법의 개발에 중점을 두었다. 본 연구에서는 에너지군 또는 영역에 무관한 buckling을 중성자 수송이론으로 산출하는 전형적인 방법을 사용하지 않고 중성자 확산이론으로서 에너지군별, 영역별 buckling을 산출하였으며, 이를 이용하여 수행한 노심계산의 결과는 만족스러웠다. 계산시 노심은 원자로수조의 중앙부에 있는 것으로 하고 제어봉은 완전히 인출되었으며 동위원생산용 조사시료는 없는 것으로 가정하였다. 계산결과로서 연소에 따른 초과반응도가의 변화, 운전이력에 따른 Xe-135 독작용의 변화, 회전조사시료대의 반응도가를 산출하고 이를 실제 운전자료와 비교하였다. 또한 중성자속 및 출력분포, 노심 각 조사시설에서의 중성자 스펙트럼등에 대한 계산결과도 제시하였다.

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