• Journal of Digital Convergence
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• v.15 no.11
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• pp.231-243
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• 2017

This paper provides a review of the electrical sensing biosensors and examine research cases of biosensors based on clothing and textiels. A biosensor which can measure bio-signals is a device that senses the physical and chemical characteristics of biological materials by using biological sensing materials. Therefore, wellness wear that is closely integrated with the user's real life will play an important role in achieving U-Health. The biosensors' unique feature which can be differentiated from the existing sensors is it's using of selective reactions and binding of biological substances. The electrical sensing biosensors are very small in size due to the processing of electrical signals, which can be used to create ubiquitous. Therefore, it is necessary to study electrical sensing biosensors that are easy to miniaturize to develop wellness wear. This paper describes the electrical sensing biosensor (an electrochemical method nanowire/carbon nanotube FET method) in detail. Finally, the future direction of biosensors to be applied to wellness wear is suggested.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.369-369
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• 2016

A nanostructure composite is a highly suitable substance for photoacoustic ultrasound generation. This allows an input laser beam (typically, nanosecond pulse duration) to be efficiently converted to an ultrasonic output with tens-of-MHz frequency. This type of energy converter has been demonstrated by using a carbon nanotube (CNT)-polydimethylsiloxane (PDMS) composite film that exhibit high optical absorption, rapid heat transition, and mechanical durability, all of which are necessary properties for high-amplitude ultrasound generation. In order to develop the CNT-PDMS composite film, a high-temperature chemical vapor deposition (HTCVD) method has been commonly used so far to grow CNT and then produce a CNT-PDMS composite structure. Here, instead of the complex HTCVD, we use a mixed solution of hydrophobic multi-walled CNT and dimethylformamid (DMF) and fabricate a solution-processed CNT-PDMS composite film over a spherically concave substrate, i.e. a focal energy converter. As the solution process can be applied over a large area, we could easily fabricate the focal transmitter that focuses the photoacoustic output at the moment of generation from the CNT-PDMS composite layer. With this method, we developed photoacoustic energy converters with a large diameter (>25 mm) and a long focal length (several cm). The lens performance was characterized in terms of output pressure amplitude for an incident pulsed laser energy and focal spot dimension in both lateral and axial. Due to the long focal length, we expect that the new lens can be applied for long-range ultrasonic treatment, e.g. biomedical therapy.

• The Journal of the Convergence on Culture Technology
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• v.4 no.3
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• pp.287-291
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• 2018

The CNTFET, which is attracting attention as a next-generation semiconductor device, can obtain ballistic or near-ballistic transport at a lower voltage than that of conventional MOSFETs by depositing CNTs between the source and drain of the device. In order to increase the performance of the CNTFET, a large number of CNTs must be deposited at a high density in the CNTFET. Thus, various manufacturing processes to increase the density of the CNTs have been developed. Recently, the Directional Shrinking Transfer Method was developed and showed that the current density of the CNTFET device could be increased up to 150 uA/um. So, this method enhances the possibility of implementing a CNTFET-based integrated circuit. In this paper, we will discuss how to evaluate the performance of the CNTFET device compared to a MOSFET at the circuit level when the CNTFET is fabricated by the Directional Shrinkage Transfer Method.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.182.2-182.2
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• 2015

최근 학계나 산업계에서 투명 전자 소자에 대하여 활발한 연구가 진행되면서, 투명 전 도성 산화물(TCO: transparent conductive oxide)에 대한 관심이 높아지고 있다. 대표적인 TCO 물질인 Indium Tin Oxide (ITO)는 가시 광 영역에서의 높은 투과 및 높은 도전성을 가져 전압을 인가하면 발열이 가능하므로 이를 투명 면상 발열체에 적용시키는 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만, ITO는 발열 테스트 결과 온도가 상승함에 따라 발열이 일부분에 집중되는 현상이 있으며, 전도성을 높이기 위하여 추가공정이 필요하다. 또한, 글라스의 곡면 부분에서 ITO를 사용하면 유연성이 부족하므로 크랙이 발생한다는 단점이 있다. 따라서, 최근 Silver nanowire (AgNW), Single-walled Carbon nanotube (SWCNT), ITO를 기반으로 한 AgNW에 ITO를 증착 하거나 SWCNT를 코팅하여 우수한 전기적, 광학적 특성을 지닌 하이브리드 전극이 투명 면상 발열체 재료로서 사용되고 있다. 하지만 대체된 재료들도 다양한 문제점을 가지고 있다. 예를 들어 고온에서 발열을 유지하지 못하고 끊어지거나 가시광영역의 투과율이 낮은 점 등이 있다. 이런 다양한 문제점들을 보완 할 수 있는 새로운 투명 면상 발열체에 적용한 연구가 요구되고 있다. 본 연구에서는 GZO/Ag/GZO 하이브리드 구조의 투명 면상 발열체를 제작하여 전기적, 광학적 특성을 비교하고 발열량, 온도 균일 성, 발열 유지 안정도를 확인하였다. 본 연구에서는 $50{\times}50mm$ 크기의 Non-alkali glass (삼성코닝 E2000) 기판 상에 DC마그네트론 스퍼터링 공정을 이용하여 상온에서 GZO, Ag, GZO 박막을 연속적으로 증착 하여 다층구조의 하이브리드형 투명 면상 발열체를 제조하였다. 박막 증착 파워는 DC (Ag) power 50 W, RF (GZO) power 200 W로 하였으며 GZO박막두께는 45 nm로 고정 시키고 Ag박막 두께는 5~20 nm로 변화를 주었다. 증착원은 3인치 GZO 세라믹 타깃 (2.27 wt. % Ga2O3) 과 Ag 금속 타깃 (순도 99.99%)을 사용하였으며, Ar을 40 sccm 주입 후 Working pressure는 고 순도 Ar을 사용하여 1.0 Pa로 고정하며 10분간 Pre-sputtering을하고 증착을 진행하였다. 앞선 실험을 통해 증착한 박막의 전기적, 광학적 특성은 각각 Hall-effect measurements system (ECOPIA, HMS3000), UV-Vis spectrophotometer (UV-1800, Shimadzu)를 사용해 측정 되었으며, 하이브리드 표면의 구조 및 형상은 FESEM으로 관찰하였다. 또한 표면온도 측정기infrared camera (IR camera)를 이용하여 4~12 V/cm의 전압을 인가 시 시간에 따른 투명 면상 발열체의 표면 온도변화를 관찰하였다.

• Proceedings of the Technology Innovation Conference
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• 2005.06a
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• pp.69-91
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• 2005

나노 기술은 국가와 기업 차원에서 전략적으로 활발하게 연구, 개발되고 있는 분야로 기술과 산업 전 분야에 걸쳐 있으며 계속 확대되고 있다. 이중 탄소나노튜브는 약 10년여 전부터 활발히 연구되고 있으며, 소재, 소자 등 나노 기술의 전 분야에 걸쳐서 적용될 수 있는 물질로 현재까지 실용화된 기술이나 제품이 많이 나오지는 않았으나 앞으로 다양한 적용분야가 창출될 전망이다. 그러나 전략적인 기술 개발을 위한 연구는 미비한 실정이다. 전략적이고 효과적인 기술 개발의 대안으로 특허 분석(patent analysis)이 제시되고 있으며 나노 기술에 대한 전반적인 특허 분석은 각 기업 연구소나 국가 연구소에서 진행되어 왔으나, 여기서 도출된 정보만으로는 전략적인 문제들을 분석하기에는 미흡하였다. 따라서 전략적인 기술 개발을 위한 특허 분석의 필요성이 제기되고 있다. 이에 본 연구에서는 특허의 인용(citation) 정보를 이용하여 특허와 특허 사이의 관계를 분석하고 이를 바탕으로 관련된 특허를 군집화(clustering) 하여 각 군집의 특성을 살펴보았다. 먼저 탄소나노튜브에 관한 특허를 USPTO 자료를 통해 추출하고, 이 특허들이 인용한 특허들을 추출하여 각 특허들이 어느 정도로 관련이 되어 있는가를 상관 행렬(correlation matrix)을 이용하여 조사하였다. 인용 특허의 분석은 기초 기술 분야에 이르기까지 광범위하게 조사하여 기술별로 특허를 군집화 하였을 뿐만 아니라, 특허 출원인 정보도 활용하여 군집화 하였다. 이를 통하여 기술별, 특허 출원인 별로 특허의 군집을 만들어서 각 군집의 특성을 도출하였고, 마지막으로 각 군집의 특성에 맞게 기술 개발측면에서 전략적인 시사점을 도출하였다. 각각의 군집들은 시간이 지날수록 확대, 통합되는 결과를 보이고 있으며, 융합기술화 되고 있다. 군집을 이루는 주요한 특성으로는 출원인 정보가 큰 비중을 차지하였으며, 이는 출원인의 기술 개발 전략과 이에 따른 기술개발경로나 특허 전략과 관련이 있는 것으로 나타났다. 다양한 기술에 관하여 군집의 크기가 계속 확대되고 있는 경향을 보이고 있기 때문에, 앞으로 지속적인 연구를 통하여 향후 특허 관리와 특허 전략에 적용할 수 있도록 하는 것이 중요하다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2003.03a
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• pp.136-136
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• 2003

카본나노튜브는 상용되는 기존의 센서에 비해 표면적이 넓어 감도가 놀고 응답속도가 빠르다. 또한 나노 스케일의 크기를 가지므로 고직접화를 실현할 수 있으며 기능복구성이 뛰어나 상온동작을 통한 저전력화가 가능하다. 본 실험에서는 아크방전법으로 합성한 카본나노튜브를 가스센서로 제작하여 상온에서 NH$_3$, NO 가스와의 반응 특성을 평가하였다. 또한 origin soot와 이를 정제한 purified CNT를 SEM(주사전자현미경), TEM(투과전자현미경), Raman scattering spectroscopy(라만 산란 분광기)를 통해 재료적 특성을 조사하고 이를 가스 감응 곡선과 연관하여 비교, 분석하였다. 전극에 CNT막을 형성시키기 위해 3g의 N,N dimethylformamide 용액에 CNT 10mg을 분산시킨 후 2시간동안 초음파 처리하였다. 이 용액을 mask를 이용해 전극 위에 막을 형성시킨 후 20$0^{\circ}C$에서 열처리하였다. 이렇게 제조된 origin soot와 purified CNT센서는 flow system을 이용하여 측정하였고 $N_2$분위기 하에서 센서를 안정화시킨 후 측정가스와의 반응을 살펴보았다 센서의 반응속도, 회복속도, 감도 등의 측정결과 origin soot는 NH$_3$ 25ppm에서 20%, purified CNT는 1%의 감도를 보여 20배 높은 감도를 보았다. NO 25ppm의 경우에도 origin soot가 8%, purified CNT는 0.8%의 감도를 보여 10배 높은 감도를 보였다. 이는 탄소입자가 많은 origin soot가 purified CNT 보다 표면적이 넓어 보다 많은 가스 흡착 싸이트를 가지기 때문이다. 하지만 origin soot는 반응시간과 회복속도가 Purified CNT 보다 2배 이상 느려 표면적 증가에 따른 가스 흡착과 탈착 능력이 떨어짐을 알 수 있었다. 또한 CNT와 가스사이의 전하 이동 방향에 따라 NH$_3$는 양의 감도를 NO는 음의 감도를 보였다 이는 전하의 이동 방향에 따라 전하와 캐리어 사이의 결합 및 해리가 일어나게 되고 결국 카본나노튜브 내의 캐리어 수를 증감시킴에 따라 나타나는 현상이다. 이러한 가스의 감도는 농도에 따라 증가하였으며 origin soot를 이용하여 1ppm이하의 NH$_3$ 가스를 검출할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.314-314
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• 2013

Recently, flexibility is one of the hottest issues in the field of electronic devices. For flexible displays or solar cells, a development of transparent conductive electrodes (TCEs) with flexibility, bendability and foldability is an essential element. Hundreds of nanometers indium-tin-oxide (ITO) films have been widely used and commercialized as a transparent electrode, but their brittleness make them difficulty to apply flexible electronics. Many researchers have been studying for flexible TCEs such as a few layers of graphene sheets, carbon nanotube networks, conductive polymer films and combinations among them. Although gained flexibility, their transmittance and resistivity have not reached those of commercialized ITO films. Metal grids electrode cannot act as TCEs only, but they can be used to lower the resistance of TCEs with few losses of transmittance. However, the possibility of device shortage will be rise at the devices with metal grids because a surface flatness of TCEs may be deteriorated when metal grids are introduced using conventional methods. In our research, we have developed hybrid TCEs, which combined tens of nanometers ITO film and metal grids which are embedded in flexible substrate. They show $13{\Omega}$/${\Box}f$ sheet resistance with 94% of transmittance. Moreover, the sheet resistance was maintained up to 1 mm of bending radius. Also, we have verified that flexible organic light emitting diodes and organic solar cells with the TCEs showed similar performances compared to commercial ITO (on glass substrate) devices.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.53 no.6
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• pp.802-807
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• 2015

In this study, we synthesized a new biocatalyst consisting of glucose oxidase (GOx), polyethyleneimine (PEI) and carbon nanotube (CNT) with addition of terephthalaldehyde (TPA) (TPA/GOx/PEI/CNT) for fabrication of glucose sensor that shows improved sensing ability and stability compared with that using other biocatalysts. Main bonding of the new TPA/GOx/PEI/CNT catalyst is formed by Aldol condensation reaction of functional end groups between GOx/PEI and TPA. Such formed bonding structure promotes oxidation reaction of glucose. Catalytic activity of TPA/GOx/PEI/CNT is evaluated quantitatively by electrochemical measurements. As a result of that, large sensitivity value of $41{\mu}Acm^{-2}mM^{-1}$ is gained. Regarding biosensor stability of TPA/GOx/PEI/CNT catalyst, covalent bonding formed between GOx/PEI and TPA prevents GOx molecules from becoming leaching-out and contributes improvement in biosensor stability. With estimation of the biosensor stability, it is found that the TPA/GOx/PEI/CNT catalyst keeps 94.6% of its initial activity even after three weeks.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2006.11a
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• pp.120-120
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• 2006

탄소나노튜브는 nm급의 크기에 높은 전기전도도, 열전도 효율, 감한 기계적 강도 등의 장점을 가지며, FED(Field Emission Display), 극미세 전자 스위칭 소자, SET(Single Electron Transistor), AFM(Atomic Force Microscope) tip등 여러 분야로의 응용을 연구하고 있다. 본 연구에서는 탄소나노튜브를 Si 웨이퍼 위에 Ni/Ti 금속층을 촉매층으로 사용하고, 암모니아($NH_3$)가스와 아세틸렌 ($C_2H_2$)가스를 각각 희석가스와 성장원으로 사용하여 합성하였다. 탄소나노튜브의 성장은 Hot filament 화학기상증측(HFPECVD) 방식을 사용하였으며, 이 방법은 다량의 합성, 높은 균일성, 좋은 정렬 특성등의 장점을 가진다. 성장 온도는 탄소나노튜브의 성장 특성을 변화시키는 중요한 요소이다. 성장 온도에 따라 수직적 성장, 성장 밀도등의 특성 변화를 관찰하였다. 성장된 탄소나노튜브층 성분 분석은 에너지 분산형 X-선 측정기(EDS)를 통해 관찰하였고, 끝단에 촉매층이 존재하는 30~50 nm 폭을 가진 다중벽 탄소나노튜브를 고배율 투과전자현미경(HRTEM) 분석을 통해 관찰하였다. 전계방사 주사전자현미경(FESEM) 분석을 동해 1~3${\mu}m$의 길이를 가진 탄소나노튜브가 높은 밀도로 성장된 것을 확인하였다.

• Composites Research
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• v.26 no.5
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• pp.309-314
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• 2013

Highly ablation resistant carbon nanotube (CNT)-phenolic composites were fabricated by the addition of low concentrations of CNT nanofiller. Tensile and compressive properties as well as ablative resistance were significantly improved by the addition of only 0.1 and 0.3 wt% of uniformly dispersed CNTs. An oxygen-kerosene-flame torch and a field emission scanning electron microscope (FE-SEM) were used to evaluate the ablative properties and microstructures of these CNT-phenolic composites. Thermal gravimetric analysis (TGA) revealed that the ablation rate was lower for the 0.3 wt% CNT-phenolic composites than for neat phenolic or the composite with 0.1 wt% CNT. Ablative mechanisms for all three materials were investigated using this TGA in conjunction with microstructural studies using a FE-SEM. The microstructural studies revealed that CNT acted as an ablation resistant phase at high temperatures, and that the uniformity of dispersion of the CNT played an important role in this resistance to ablation.