• Advances in nano research
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• 제2권3호
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• pp.157-172
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• 2014

The three-dimensional Nano-Electronic Modeling toolkit (NEMO 3-D) is an open source software package that allows the atomistic calculation of single-particle electronic states and optical response of various semiconductor structures including bulk materials, quantum dots, impurities, quantum wires, quantum wells and nanocrystals containing millions of atoms. This paper, first, describes a software module introduced in the NEMO 3-D toolkit for the calculation of electronic bandstructure and interband optical transitions in nanowires having wurtzite crystal symmetry. The energetics (Hamiltonian) of the quantum system under study is described via the tight-binding (TB) formalism (including $sp^3$, $sp^3s^*$ and $sp^3d^5s^*$ models as appropriate). Emphasis has been given in the treatment of surface atoms that, if left unpassivated, can lead to the creation of energy states within the bandgap of the sample. Furthermore, the developed software has been validated via the calculation of: a) modulation of the energy bandgap and the effective masses in [0001] oriented wurtzite nanowires as compared to the experimentally reported values in bulk structures, and b) the localization of wavefunctions and the optical anisotropy in GaN/AlN disk-in-wire nanowires.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제22권4호
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• pp.331-334
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• 2009

본 논문에서는 원자적 계산(atomistic calculation)을 위한 해석적 모델로 surface relaxation model을 제시한다. 기존의 분자정역학(molecular statics)이 모든 원자의 위치를 자유도로 선정하여 사용하는데 반하여, 이 모델은 면내방향에 해당하는 두 개의 자유도로 나노박막의 원자 위치를 기술하는 매우 간단한 방법이다. 본 연구에서는 surface relaxation model을 이용하여 표면응력(surface stress)과 표면강성계수(surface stiffness tensor)와 같은 표면인자(surface parameter)의 계산을 수행하고, surface stress model을 이용하여 평형상태에서의 원자의 위치정보를 계산한다. 그리고 surface relaxation model을 검증하기 위하여 분자동역학 전산모사(molecular dynamics simulation)의 수치 결과가 제시되며, 본 연구에서 계산한 equilibrium strain과 비교 검증한다.

• 전기전자학회논문지
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• 제21권1호
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• pp.96-99
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• 2017

본 연구에서는 금속-산화막-반도체 전계효과 트랜지스터의 불순물 분포변동 효과에 미치는 halo 및 LDD 이온주입 공정의 영향을 3차원 소자 시뮬레이션을 통하여 확인하였다. 정확한 시뮬레이션 계산을 위해 kinetic monte carlo 모델을 적용하여 불순물 입자와 결함 낱낱의 거동을 계산하는 원자단위 시뮬레이션을 수행하였다. 문턱전압 및 on-current의 산포를 통해 확인한 결과 halo 이온주입 공정이 LDD 이온주입 공정보다 문턱전압 산포의 경우 약 6.45배 그리고 on-current 산포의 경우 2.46배 더 큰 영향을 미치는 특성을 확인하였다. 그리고 문턱전압과 on-current 산포를 히스토그램으로 나타내어 그 산포를 정규분포로 확인하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2009년도 정기 학술대회
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• pp.34-37
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• 2009

본 논문에서는 원자적 계산(atomistic calculation)을 이용한 나노박막의 평형상태(self-equilibrium state)에 대한 해석기법을 제시한다. 두께가 얇은 나노박막은 표면 응력(surface stress)에 의한 영향으로 원자간 거리가 벌크상태의 거리보다 작아진다. 두께가 얇은 나노박막에서의 원자 사이의 거리는 표면 응력과 탄성계수들의 표현식으로 계산이 가능하며, 본 논문에서는 {100}, {111}, {110} 표면을 가지는 나노박막의 평형상태의 해석을 위한 해석적 방법을 제시한다. 원자 사이의 거리를 계산하기 위해서는 보다 정확한 표면 응력의 계산방법이 필요하다. 본 연구에서는 나노박막의 평형상태에 대한 해석을 위해 surface relaxation model을 제시하고, 이 모델을 이용하여 표면응력(surface stress)과 표면강성계수(surface stiffness tensor)와 같은 surface parameter의 계산을 수행한다. 본 논문에서 제시된 surface relaxation model을 검증하기 위하여 분자동역학 전산모사(molecular dynamics simulation)의 수치 결과를 제시하고, 본 연구에서 계산한 equilibrium strain과 비교 검증한다.

• Advances in concrete construction
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• 제4권4호
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• pp.305-317
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• 2016

Porous materials such as concrete could be subjected to aggressive ions transport. Durability of cement paste is extremely depended on water and ions penetration into its interior sections. These ions transport could lead different damages depending on reactivity of ions, their concentrations and diffusion coefficients. In this paper, chloride diffusion process in cement hydrates is simulated at atomistic scale using molecular dynamics. Most important phase of cement hydrates is calcium silicate hydrate (C-S-H). Tobermorite, one of the most famous crystal analogues of C-S-H, is used as substrate in the simulation model. To conduct simulation, a nanopore is considered in the middle of simulation cell to place water molecules and aggressive ions. Different chloride salts are considered in models to find out which one is better for calculation of the transport properties. Diffusion coefficients of water molecules and chloride ions are calculated and validated with existing analytical and experimental works. There are relatively good agreements among simulation outputs and experimental results.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제5회(2016년)
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• pp.373-376
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• 2016

Transition metal dichalcogenides (TMDs) such as $MoS_2$ is the thinnest semiconductor, exhibits promising prospects in the applications of optoelectronics, catalysis and hydrogen storage devices. Uniform and high quality $MoS_2$ is highly desirable in large area for its applications on commercial scale and fundamental research. Many experimental techniques i.e CVD have been developed to successfully synthesis $MoS_2$ on large scale, here in this work atomistic detail to understand the growth mechanism is addressed which was greatly overlooked. Here based on first principles calculation we found that polarity of seeding promter (crystal violet considerd in this work) controls the growth mechanism. It is also found that molybdenum destroys the precursor while sulfur adsorption with precursor is favorable.

• 한국광물학회지
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• 제24권4호
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• pp.289-300
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• 2011

규산염 물질의 탄소 용해도에 대한 미시적 연구는 규산염 물질의 성질 변화와 지구 시스템 진화에 탄소가 미치는 영향의 이해에 매우 중요하다. 본 연구에서는 탄소가 용해된 엔스테타이트 시료에 대하여 라만(Raman) 분광분석을 실시하고, 양자 화학 계산을 통해 결정구조 내에 용해된 탄소의 원자 환경과 핵자기공명 분광 특성을 예측하였다. 1.5 GPa $1,400^{\circ}C$의 온도 압력 조건에서 2.4 wt%의 비정질 탄소와 함께 합성한 엔스테타이트의 라만 실험에서 엔스테타이트의 진동양상은 확인할 수 있었으나, $CO_2$나 탄산염 이온의 진동양상에 대한 정보는 획득하지 못하였다. 이는 엔스테타이트 내에 용해된 탄소의 양이 매우 적어 시료를 구성하는 원자들의 집합적인 진동양상을 측정하는 라만 분광분석으로는 검출이 어려움을 지시한다. 특정 핵종 중심의 핵자기공명 분광분석을 이용하면, 구조 내에 존재하는 탄소만 선택적으로 측정할 수 있다. 특히 $^{13}C$ NMR 화학 이동(chemical shift)은 원자 환경에 따라 민감하게 변하므로, 양자 화학 계산을 이용하여 $CO_2$와 C가 치환된 엔스테타이트 클러스터의 $^{13}C$ NMR 화학 차폐 텐서(chemical shielding tensor)를 계산하였다. 계산 결과 $CO_2$의 피크는 125 ppm에서 나타나며 이는 기존의 실험결과와 일치하며, 상압에서는 생성이 어렵지만 고압환경에서 생성될 가능성이 있는 배위수가 4인 C의 화학 이동 값은 ~254 ppm으로 예측되었다. 이와 같은 양자 화학 계산 결과는 고분해능 $^{13}C$ NMR 실험의 이해를 돕고 탄소의 원자 환경을 연구하는데 도움을 줄 것이다.