• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.316-316
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• 2013

실리콘(Si)은 이미지 센서, 포토검출기, 태양전지등 반도체 광전소자 분야에서 널리 사용되고 있는 대표적인 물질이다. 이러한 소자들은 광추출 또는 광흡수 효율을 향상시키는 것이 매우 중요하다. 그러나 Si의 높은 굴절율은 표면에서 30% 이상의 반사율을 발생시켜 소자의 성능을 저하시킨다. 따라서, 표면에서의 광학적 손실을 줄이기 위한 효과적인 무반사 코팅이 필요하다. 최근, 우수한 내구성과 광대역 파장 및 다방향성에서 무반사 특성을 보이는 서브파장 주기를 갖는 나노격자(subwavelength grating, SWG) 구조의 형성 및 제작에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 구조는 경사 굴절율 분포를 가지는 유효 매질을 형성시킴으로써 Fresnel 반사율을 감소시킬 수 있어 반도체 소자 표면에서의 광손실을 줄일 수 있다. 그러나, SWG나노구조는 식각에 의한 표면 결함(defects)들이 발생하게 된다. 이러한 결함은 표면에서의 재결합 손실을 발생시켜 소자의 성능을 크게 저하시킨다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 표면 보호막 및 무반사 코팅 층을 목적으로 하는 산화막을 표면에 형성시키기도 한다. 따라서 본 실험에서는 레이저간섭리소그라피 및 건식 식각을 이용하여 Si 기판에 SWG 나노구조를 형성하였고, 제작된 샘플 표면 위에 실리콘 산화막(SiOx)을 furnace를 이용하여 형성시켰다. 제작된 샘플들의 표면 및 식각 profile은 scanning electron microscope를 사용하여 관찰하였으며, UV-vis-NIR spectrophotometer 를 사용하여 빛의 입사각에 따른 반사율을 측정하였고, 표면 접촉각 측정 장비를 이용하여 표면 wettability를 조사하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.350.1-350.1
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• 2014

분포 브래그 반사기(distributed Bragg reflector; DBR)는 광센서, 도파로, 태양전지, 반도체 레이저 다이오드, 광검출기와 같은 고성능 광 및 광전소자 응용분야에 널리 사용되고 있다. 일반적으로, DBR은 박막의 두께를 4분의 1 파장(${\lambda}/4$)으로 가지는 서로 다른 저굴절율 물질과 고굴절율 물질을 교대로 적층 (pair)한 다중 pair로 제작되어지며, DBR의 반사 특성과 반사대역폭은 두 물질의 굴절율 차이와 pair의 수에 영향을 받는다. 그러나, 서로 다른 굴절율을 갖는 두 물질을 이용하는 DBR의 경우, 두 물질간 열팽창계수의 불일치, 접착력 문제, 높은 굴절율 차이를 갖는 물질 선택의 어려움 등 많은 문제점을 지니고 있다. 최근, 경사입사각증착법을 이용한 동일 재료(예, 인듐 주석 산화물, 게르마늄, 실리콘)기반의 DBR 제작 및 특성에 대한 연구가 보고되고 있다. 높은 입사각을 갖고 박막이 증착될 경우, 저율을 갖는 다공박막 제작이 가능하여 경사입사각증착법으로 homogeneous 물질 기반의 고반사 특성을 갖는 다중 pair의 DBR을 제작할 수 있다. 본 실험은, 갈륨비소 기판 위에 경사입사각증착법 및 전자빔증착법을 이용하여 중심파장 960 nm가 되는 이산화 티타늄 기반의 DBR을 제작하였고, 제작된 샘플의 증착된 박막의 표면 및 단면의 프로파일은 주사전자현미경을 사용하여 관찰하였으며, UV-Vis-NIR 스펙트로미터를 이용하여 반사율 특성을 조사하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.312.2-312.2
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• 2014

실리콘은 광센서, 태양전지, 발광다이오드 등 광소자 응용 분야에서 널리 사용되고 있는 물질이다. 그러나 실리콘의 높은 굴절율(n~3.5)은 표면에서 약 30% 이상의 Fresnel 반사를 발생시켜 소자의 효율을 감소시키는 원인이 된다. 따라서, 반사손실을 줄이기 위해서는 실리콘 표면에 효율적인 무반사 코팅을 필요로 한다. 기존의 단일 혹은 다중 박막을 이용한 무반사 코팅 기술은 물질간 열팽창계수의 불일치, 접착력 문제, 박막 두께 조절 및 적합한 굴절율을 갖는 물질 선택 어려움 등의 단점을 지니고 있다. 최근, 이러한 무반사 코팅 기술의 대안으로 곤충 눈 구조를 모방한 나노크기의 서브파장 격자구조 (subwavelength gratings, SWGs)에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 이러한 SWGs 구조는 공기와 반도체 표면 사이에 점진적, 선형적으로 변화하는 유효굴절율을 갖기 때문에, 광대역 파장영역뿐만 아니라 다양한 각도에서 입사하는 빛에 대해서도 효과적으로 Fresnel 표면 반사를 낮출 수 있다. 본 연구에서는 실리콘 기판 표면 위에 효율적인 무반사 특성을 갖는 계층적 SWGs 나노구조를 제작하기 위해, 레이저간섭리소그라피 및 열적응집금속 입자를 이용한 식각 마스크 패터닝 방법과 유도결합플라즈마 식각 공정을 이용하였다. 제작된 무반사 실리콘 SWGs 나노구조의 표면 및 식각 프로파일은 전자주사현미경으로 관찰하였고, 표면 접촉각 측정 장비를 이용하여 샘플 표면의 젖음성을 확인하였다. 제작된 샘플의 광학적 특성을 조사하기 위해 UV-vis-NIR 스펙트로미터와 엘립소미터 측정 시스템들을 이용하였다.

• Journal of Powder Materials
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• v.21 no.6
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• pp.441-446
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• 2014

In this study, we synthesize silica-core gold-satellite nanoparticles (SGNPs) for the surface-enhanced Raman scattering (SERS) based sensing applications. They consist of gold satellite nanoparticles (AuNPs) fixed on the silica core nanoparticles, which sizes of AuNPs can be tunned by varying the amount of reactants (growth solution and reducing agent). Their surface plasmon resonance (SPR) properties were characterized by using UV-vis spectroscopy, showing that the growth of AuNPs on silica cores leads to the light absorption in the longer wavelength region. Furthermore, the size increase of AuNPs exhibited the dramatic change in SERS activity due to the formation of hot spots. The optimized SGNPs showing enhancement factor ${\sim}3.8{\times}10^6$ exhibited a detection limit of rhodamine 6G (R6G) as low as $10^{-8}M$. These findings suggest the importance of size control of SGNPs and their SPR properties to develop highly efficient SERS sensors.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.240-240
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• 2010

반사 방지막은 LEDs, 태양전지, 센서 등의 광전소자의 효율을 향상시키는데 사용되고 있다. 일반적으로 사용되는 단층 또는 다층 박막의 반사방지막은 thermal expansion mismatch, adhesion, stability 등의 문제점을 가지고 있다. 따라서, 단층 또는 다층 박막의 반사방지막 대신에 파장이하의 주기를 갖는 구조(subwavelength structure, SWS)의 반사방지막 연구가 활발히 진행되고 있다. 입사되는 태양 스펙트럼의 파장보다 작은 주기를 갖는 SWS 구조는 Fresnel 반사율을 감소시켜 빛의 손실을 줄일 수 있다. 이러한 SWS 반사 방지막을 제작하기 위해서는 에칭 마스크가 필요하다. 에칭 마스크 제작을 위해서 사용되는 장비로는 홀로그램, 전자빔, 나노임프린트와 같은 리소그라피 방법이 있으나, 이들은 제작 비용이 고가이며 복잡한 기술을 필요로 한다. 따라서 본 실험에서는 리소그라피 방법보다 간단하고 저렴한 self-assembled Au 나노 입자 에칭 마스크를 이용한 실리콘 SWS 반사 방지막을 제작하여 구조적 및 광학적 특성을 연구하였다. Au박막은 열증발증착(thermal evaporator)법에 의해 실리콘 기판 위에 증착되었고, 급속 열처리(rapid thermal annealing, RTA)를 통해 Au 나노입자 에칭 마스크를 형성시켰다. 실리콘 SWS 반사방지막은 식각 가스 $SiCl_4$를 기반의 유도결합 플라즈마(inductively coupled plasma, ICP) 장비를 사용하여 제작되었다. Au 나노 입자의 마스크 패턴 및 에칭된 실리콘 SWS 프로파일은 scanning electron microscope를 사용하여 관찰하였으며, UV-Vis-NIR spectrophotometer를 사용하여 300-1100 nm 파장 영역에 따른 반사율을 측정하였다. ICP 에칭 조건을 변화시켜 가장 낮은 반사율을 갖는 최적화된 실리콘 SWS 반사방지막을 도출하였다. 최적화된 구조에 대해서, 실리콘 SWS 반사방지막은 벌크 실리콘 (>35%)보다 더 낮은 5% 이하의 반사율을 나타냈다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.17 no.8
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• pp.433-436
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• 2007

Nano-structured polyaniline have been synthesized by interfacial polymerization method at room temperature. An aqueous solution of aniline in chloroform and another solution of ammonium peroxydisulfate in doping acid were prepared at different times terminated with methanol at room temperature. SEM, UV-vis were used to characterize the polyaniline with regard to their morphology and structure. The diameter and length of polyaniline can be controlled by the reaction time. Nano-structured polyaniline were found to have superior sensitivity for volatile organic compounds(VOCs). As the reaction time to increase from 30minute to 2hours the sensitivity were decreased to VOCs vapors. The sensitivity of Nano-structured polyaniline sensor appeared to VOCs better than the sensitivity of chemical synthesis sensors. The sensitivity of Nano-structured polyaniline sensor improved benzene vapors.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 1999.07g
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• pp.3265-3267
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• 1999

Capacitance-type alcohol gas sensors using porous silicon (PS) layer as sensitive film were fabricated to measure low alcohol gas concentration. Though sensors using porous silicon layer have show high sensitivity by large internal surface area, there is still much room for improvement to measure low breath alcohol concentration especially at room temperature. In this work, to discuss the response properties against exposure to organic vapor for breath alcohol measurements on the basis of experimental results. we measured the variation of the capacitance for the range of 0 to 0.5% alcohol concentration, and observed the improvement of sensitivity by illumination of UV light. In addition, the effect of CO2 and N2 gases involved commonly in exhaling breath was estimated, and the same procedure against methanol vapor was executed to compare qualitatively with the capacitance characteristics by alcohol vapor.

• Proceedings of the Korean Society of Dyers and Finishers Conference
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• 2011.11a
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• pp.34-34
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• 2011

Recently, people have concerned about environmental pollution. This environmental pollution occur due to many reasons such as heavy metal ions and anions. In this regard, many researchers have studied organic materials to monitor above reasons to protect environmental pollution. One of the organic materials for this function is chemosensor. This chemosensor has been studied and reported about monitoring toxic heavy metal ions and anions. In this study, the dye sensor was designed and synthesized through reaction of Rhodamine 6G and 1,3-Indanedion. this dye sensor selective detected $Hg^{2+}$ metal ions while showing red color absorption and yellowish-green strong fluorescence emission compared to other heavy metal ions such as $Cu^{2+}$, $Hg^{2+}$, $Ag^{2+}$, $Zn^{2+}$, $Fe^{2+}$ and $Fe^{3+}$. In this regard, we anticipated that this dye senosr can provide an significant material for monitoring mercury which cause environmental pollution. Thus, We investigated detailed properties of this dye sesnor with using UV-Vis absorption and fluorescent spectrophotometer, Job's plot method for metal binding complex, computational simulated calculation named Material Studio 4.3 suite to approach for electron distribution and HOMO/LUMO.

• Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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• v.23 no.4_2
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• pp.693-699
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• 2020

355nm UV pulse laser is irradiated on the surface of polyimide (PI) by LDW (Laser Direct Writing) method to produce a high sensitivity flexible humidity sensor using a simple one-step process. The LDW method continuously investigates 2-D CAD data using a galvano scanner and an F-lens. This method is non-contact, so it minimizes physical strain on the PI. Laser-induced graphene (LIG) produced by lasers has a high surface area due to its high flexibility and numerous pores and oxidizers compared to conductors. For this reason, it is highly useful as a flexible humidity sensor. The humidity sensor produced in this study was attached to the inside of a mask filter, which has become a hot topic recently, and its applicability was confirmed.The measurement of humidity measured the sensitivity, reactivity, stability and recovery behavior of the sensor by measuring changes in capacitance and resistance.

• Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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• v.3 no.3
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• pp.237-243
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• 1999

Recently, there has been considerable interest in the development of fiber-optic sensors based on fiber Bragg gratings (FBGs), which can be made into Ge-doped fiber's core by UV phase mask or holographic methods. A good sensitivity and small size of this sensor make it an ideal candidate for distributed sensing in smart structures or other structural monitoring applications. In this study, fiber optic Bragg grating sensor, which could be applied to measure the absolute strains, was constructed and the strain sensitivity of this sensor was investigated in order to apply to the structural health monitoring. Fiber Fabry-Perot (FFP) filter has been used to detect the optical signals instead of optical spectrum analyzer. It has been convenient to determine the structural strains from the output signal of FBGs. The fiber optic Bragg grating sensor was attached on the aluminum beam near the electrical strain gage to measure the same strain. The relationship between strain and fiber signal was linearly fitted. The strain sensitivity of the fiber optic Bragg grating sensor was determined as $l.57{\mu}{\varepsilon}/{\mu}sec$ from the aluminum beam test.