• 청정기술
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• 제27권4호
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• pp.291-296
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• 2021

물에 잔존하는 유기오염물질이 인체 및 환경에 미치는 악영향을 해결하기 위한 방법으로 오염물질을 친환경적으로 분해할 수 있는 광촉매 기술이 대두되고 있다. 대표적인 광촉매 물질로 TiO₂ 입자가 사용되고 있지만 비싼 가격으로 인해 이를 대체하고자 하는 노력이 지속적으로 수행되었다. 본 연구에서는 이러한 노력의 일환으로 미세유체공정을 사용하여 보다 가격경쟁력이 우수한 ZnO입자를 합성하였다. ZnO의 넓은 밴드갭으로 인해 촉매활성이 제한되는 단점을 해결하고자 동일 공정을 사용하여 은(Ag) 나노입자를 ZnO 표면에 증착하여 Ag-ZnO 나노복합체를 생산하였다. 다양한 분석법을 사용하여 나노복합체의 형상, 구조, 및 성분 분석을 진행한 결과 고품질의 Ag-ZnO 나노복합체가 합성됨을 확인했으며, 메틸렌블루 분해 실험을 통해서 광촉매 활성을 측정하였다. Ag-ZnO 나노복합체의 플라스몬 효과와 광반응에 의해 생성된 전자와 정공의 분리 효과에 의해 광촉매 활성 효율이 순수한 ZnO 입자와 비교하여 향상되었음을 확인하였다. Microreactor-assisted nanomaterials (MAN) 공정 기반의 나노복합체는 가격경쟁력이 우수하고 공정이 용이하다는 장점이 있기에 나노복합체 광촉매를 대량 생산하기 위한 잠재력이 우수하다고 사료된다.

• 공업화학
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• 제32권6호
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• pp.632-639
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• 2021

본 연구에서는 WO₃ 광촉매의 활성을 증대시키기 위하여 불소 도핑을 수행하고, 메틸렌블루 염료를 이용하여 광분해 특성을 고찰하였다. 본 연구를 통해 제조된 WO_3-xF_x 광촉매는 WCl₆ 전구체로부터 WO₃ 광촉매를 제조하기 위한 소결과정 중에 기상 불소화 방법을 이용하여 제조하였다. 불소 도핑 후 WO₃ 광촉매의 밴드갭이 2.95 eV에서 2.54 eV로 감소하였고, 산소 결핍 자리 영역이 약 55% 증가하였다. 또한 제조한 광촉매의 초기 염료 분해 성능은 불소 도핑 전과 비교하였을 때 10%에서 60%로 불소 도핑 후 6배 증가하였다. 이는 불소가 도핑되어 광촉매의 밴드갭이 감소하여 적은 에너지로 촉매 활성 반응을 가능하게 하고, 또한 산소 결핍이 생성된 표면 결함이 WO₃ 광촉매의 가시광선 흡수영역을 증대시켜 광촉매 활성이 증가한 것으로 사료된다. 본 연구에서는 후처리 공정이 불필요한 원스텝 기상 불소화 반응을 이용하여 손쉬운 방법으로 광촉매활성이 뛰어난 불소가 도핑된 WO_3-xF_x 광촉매를 제조할 수 있음을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권3호
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• pp.29-34
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• 2019

SiC는 큰 에너지 밴드 갭을 갖고, 불순물 도핑에 의해 p형 및 n형 전도의 제어가 용이해서 고온용 전자부품 소재로 활용이 가능한 재료이다. 특히 $N_2$ 분위기, $2000^{\circ}C$에서 ${\beta}-SiC$ 분말로부터 제조한 다공질 n형 SiC 반도체의 경우, $800{\sim}1000^{\circ}C$에서의 도전율 값이 단결정 SiC와 비교해서 비슷하거나 오히려 높은 값을 나타내었으며, 반면에 열전도율은 치밀한 SiC 세라믹스와 비교시 1/10~1/30 정도로 낮은 값을 나타내었다. 본 연구에서는 소결온도를 낮추기 위해 n형 ${\beta}-SiC$에 함침 시킨 polycarbosilane (PCS)의 열분해에 의한 반응소결 공정 ($1400{\sim}1600^{\circ}C$)으로 다공질 소결체를 제작하였다. 함침 및 소결공정($N_2$ 분위기, $1600^{\circ}C$, 3시간)을 반복함에 따라 상대밀도는 크게 증가하지 않았지만 Seebeck 계수 및 도전율은 크게 증가하였다. 본 연구에서의 열전변환 효율을 반영하는 power factor는 고온에서 상압소결 공정으로 제작한 다공질 SiC 반도체에 비해 1/100~1/10 정도 작게 나타났지만, 미세구조 및 캐리어 밀도를 정밀하게 제어하면, 본 연구에서의 반응소결 공정으로 제작한 SiC 반도체의 열전물성은 크게 향상될 것으로 판단된다.

• 전기전자학회논문지
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• 제23권1호
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• pp.14-21
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• 2019

본 논문에서는 MZR을 사용하여 2.4GHz WiFi대역에서 동작하는 온 보드(on-board) 초소형 안테나를 구현하였다. 설계한 안테나는 소형 단말기 PCB의 크기가 $78{\times}38{\times}0.8mm^3$이며, 시스템의 크기는 $63{\times}38{\times}0.8mm^3$이고, 방사부의 크기는 $15{\times}38{\times}0.8mm^3$인 제한조건에서 동작하는 초소형 안테나를 구현하였다. 급전구조는 시스템 보드의 좌측 상단에 급전 점을 설정하고, 안정적인 급전을 위해 CPW구조를 사용하였고, 급전부와 안테나의 결합은 자계결합구조를 사용하였다. MZR의 공진주파수는 직렬 커패시터와 셀의 인덕턴스에 의해서 결정됨으로 셀 사이의 갭, 셀의 길이, 인터디지털(interdigital) 커패시터의 길이, 방사부와 접지면의 간격에 대하여 분석하였으며, 그 결과를 사용하여 안테나를 설계 제작하였다. 제작한 안테나는 급전구조를 포함한 안테나의 전체크기는 $20.8{\times}9.0{\times}0.8mm^3$이며, 전기적인 길이는 $0.1664{\lambda}_0{\times}0.072{\lambda}_0{\times}0.0064{\lambda}_0$이다. 측정결과 10 dB 대역폭, 이득과 방향성은 각각 440 MHz(18.3%), 0.4405 dB, 2.722 dB이다. 방사패턴은 전 방향 특성을 가지고 있음을 확인하였으며, 초소형 단말기 안테나에 적용할 수 있음을 확인하였다.

• 청정기술
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• 제28권4호
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• pp.285-292
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• 2022

대기 오염의 주요 원인인 휘발성유기화합물(VOCs)의 배출을 저감 하기 위한 방법으로 주로 활성탄 흡착탑이 활용되고 있다. 하지만 활성탄의 짧은 수명과 잦은 교체 주기의 단점이 있어 이를 극복하기 위한 다양한 기술이 개발되고 있으며, 광촉매-활성탄 복합체는 이러한 활성탄의 단점을 극복할 수 있는 방법임을 입증하였다. 광촉매-활성탄 복합체는 활성탄 표면에 금속산화물 광촉매를 코팅하여 광촉매 효과와 활성탄의 흡착능력 효과를 동시에 확보할 수 있는 휘발성유기화합물 저감 물질이다. 미세유체공정을 이용하여 ZnO, 은(Ag) 나노입자를 동시에 합성한 후 실시간으로 ZnO와 은(Ag) 나노입자 용액을 활성탄이 채워진 충진층 반응기에 주입하여 Ag-ZnO 활성탄 복합체를 합성하였다. 합성 반응시간에 따른 광촉매 복합체의 증착양을 분석했으며, 다양한 분석 방법을 통해 광촉매가 활성탄의 기공을 막지 않고 활성탄 표면에 선택적으로 증착 되었음을 확인하였다. 톨루엔 가스백 시험과 흡착 파괴시간 시험을 통해 광촉매-활성탄 복합체가 순수한 활성탄보다 우수한 저감 효과와 지속성을 가지는 것을 확인하였다. 본 연구를 통해 개발된 공정은 광촉매-활성탄 복합체를 효율적으로 생산할 수 있는 방법으로 대량 생산을 위한 스케일 업 공정을 통해 국내의 VOCs 저감 물질 가격 경쟁력을 높일 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국결정성장학회지
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• 제32권6호
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• pp.219-224
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• 2022

광학 윈도우, 프리즘, 렌즈 등에 사용되는 CaF₂ 단결정은 3개의 부격자를 가진 face-centered cubic(FCC) 구조를 가지고 있으며 밴드갭(12 eV)이 크고 넓은 파장영역에서 투과율이 우수하고 굴절률이 낮다는 특징이 있다. CaF₂ 단결정 성장은 대표적으로 높은 생산효율과 큰 결정을 만들 수 있는 초크랄스키(Czochralski) 방법으로 생산되고 있다. 이 연구에서는 초크랄스키 방법으로 성장한 일본의 Nikon 사와 미국의 M TI 사 (100)면, (111)면의 CaF₂ 단결정 상용화 웨이퍼의 결정성과 결함밀도를 분석하기 위해 X선 회절(XRD), XRC(X-ray rocking curve) 측정 및 Chemical Etching을 수행하였고 푸리에 변환 적외선 분광법(FT-IR)과 UV-VIS-NIS을 이용하여 CaF₂ 결정의 광학적 특성을 분석하였다. 다양한 분석 결과를 통해 CaF₂ 단결정의 다양한 분야에서의 응용가능성을 체계적으로 살펴보았다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2000년도 제18회 학술발표회 논문개요집
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• pp.174-174
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• 2000

A strong antiferromagnetic coupling in Fe/Si multilayered films (MLF) had been recently discovered and much consideration has been given to whether the coupling in the Fe/Si MLF system has the same origin as the metal/metal MLF. Nevertheless, the nature of the interfacial ron silicide is still controversial. On one hand, a metal/ semiconductor structure was suggested with a narrow band-gap semiconducting $\varepsilon$-FeSi spacer that mediates the coupling. However, some features show that the nature of coupling can be well understood in terms of the conventional metal/metal multilayered system. It is well known that both magneto-optical (MO) and optical properties of a metal depend strongly on their electronic structure that is also correlated with the atomic and chemical ordering. In this study, the nature of the interfacial regions is the Fe/Si multilayers has been investigated by the experimental and computer-simulated MO and optical spectroscopies. The Fe/Si MLF were prepared by rf-sputtering onto glass substrates at room temperature with the number of repetition N=50. The thickness of Fe sublayer was fixed at 3.0nm while the Si sublayer thickness was varied from 1.0 to 2.0 nm. The topmost layer of all the Fe/Si MLF is Fe. In order to carry out the computer simulations, the information on the MO and optical parameters of the materials that may constitute a real multilayered structure should be known in advance. For this purpose, we also prepared Fe, Si, FeSi2 and FeSi samples. The structural characterization of Fe/Si MLF was performed by low- and high -angle x-ray diffraction with a Cu-K$\alpha$ radiation and by transmission electron microscopy. A bulk $\varepsilon$-FeSi was also investigated. The MO and optical properties were measured at room temperature in the 1.0-4.7 eV energy range. The theoretical simulations of MO and optical properties for the Fe/Si MLF were performed by solving exactly a multireflection problem using the scattering matrix approach assuming various stoichiometries of a nonmagnetic spacer separating the antiferromagnetically coupled Fe layers. The simulated spectra of a model structure of FeSi2 or $\varepsilon$-FeSi as the spacer turned out to fail in explaining the experimental spectra of the Fe/Si MLF in both intensity and shape. Thus, the decisive disagreement between experimental and simulated MO and optical properties ruled out the hypothesis of FeSi2 and $\varepsilon$-FeSi as the nonmagnetic spacer. By supposing the spontaneous formation of a metallic ζ-FeSi, a reasonable agreement between experimental and simulated MO and optical spectra was obtained.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제36권4호
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• pp.351-361
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• 2023

본 논문은 대학연구실과 산업현장에서 태양전지를 연구 개발하는 초년생들이 태양전지 성능 분석하는 데 있어 가장 기본적이면서도 중요한 양자효율(quantum efficiency) 측정, 분석 방법에 이해를 돕는 것을 목적으로 한다. 양자효율의 정의를 시작으로, 측정 방법, 분석 방법에 대한 자세한 소개와 함께 태양광 스펙트럼으로부터 태양전지 소재의 밴드 갭에 따른 이론적인 전류밀도를 계산하고, 이론적인 전류밀도와 양자효율 측정, 분석을 통해 태양전지의 성능을 분석하는 방법에 대해 깊이 있게 논의한다. 태양전지의 양자효율 측정 분석은 태양전지를 깊이(전면, bulk, 후면)에 따라 분석할 수 있어 태양전지 성능 분석에 직관을 줄 수 있는 매우 유용한 방법이다. 이론적 전류밀도와 양자효율 측정 분석에 대한 깊은 이해로 태양전지를 연구하는 학생과 연구원들이 태양전지의 성능 분석을 하는 데 있어 기반으로 활용할 수 있기를 기대한다.

• 한국결정성장학회지
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• 제34권1호
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• pp.8-15
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• 2024

다양한 광학 재료에 사용되는 CaF₂ 단결정은 밴드갭(12 eV)이 크고, 넓은 파장영역에서 투과율이 뛰어나며 낮은 굴절률과 분산을 가지는 특징이 있다. 이런 우수한 특성을 바탕으로 최근 리소그래피(Lithography) 공정에서 짧은 파장의 광원에서도 사용가능한 렌즈의 재료로 CaF₂ 단결정이 주목받고 있다. 다만 CaF₂의 경우 157 nm에서 재료 고유의 복굴절이 존재하며, 이로 발생한 수차는 (100)면과 (111)면의 결합을 통해 보상할 수 있기 때문에 면 방향에 따른 특성을 조사하는 것이 필요하다. 이 연구에서는 초크랄스키(Czochralski) 방법으로 성장하여 상용화 된 CaF₂ 단결정 웨이퍼를 이용하여 면 방향에 따른 결정성, 광학적 특성을 분석하였다. 특히 chemical etching을 통해 etch pit의 형태가 면 방향에 따라 다르게 나타나는 것을 확인하였고, 결함 분석을 통해 결정 내 전위의 배열과 결함의 존재가 etch pit 형상에 영향을 주는 것을 확인하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제34권1호
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• pp.1-7
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• 2024

β-Ga₂O₃는 ~4.8 eV의 넓은 밴드 갭과 8 MV/cm의 높은 항복 전압을 가지는 물질로 전력소자의 응용 분야에서 많은 주목을 받고 있다. 또한, 대표적인 WBG 반도체 소재인 SiC, GaN, 다이아몬드 등과 비교했을 때, 높은 성장률과 낮은 제조 비용으로 단결정 성장이 가능하다는 장점을 가진다[1-4]. 본 연구에서는 다중 슬릿 구조를 이용한 EFG(Edge-defined Film-fed Growth) 법을 통해 SnO₂ 0.3 mol% 도핑된 10 mm 두께의 β-Ga₂O₃ 단결정을 성장시키는 데에 성공했다. 성장 방향과 성장 면은 각각 [010]/(001)로 설정하였으며 성장 속도는 약 12 mm/h이다. 성장시킨 β-Ga₂O₃ 단결정은 다양한 결정면(010, 001, 100, ${\bar{2}}01$)으로 절단하여 표면 가공을 진행하였다. 가공이 완료된 샘플은 XRD, UV/VIS/NIR Spec., Mercury Probe, AFM, Etching 등의 분석을 통해 결정면에 따른 특성을 비교하였다. 본 연구는 고전압 및 고온 응용 분야에서 전력반도체 기술의 발전에 기여할 것으로 기대되며 더 나은 특성의 기판을 선택하는 것은 소자의 성능과 신뢰성을 향상시키는데에 중요한 역할을 할 것이다.