• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제32권2호
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• pp.116-121
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• 2019

Hexagonal boron nitride particles (s-hBN) modified with 3-aminopropyl triethoxysilane (APTES) were used for the preparation of silicone composite materials. The microstructure of the composite materials was observed, and the thermal conduction and mechanical characteristics of the composite sheets were studied based on the compositions and microstructures. When a small amount of s-hBN particles was used, the thermal conductivity of the composite improved as a whole, and the tensile strength of the sheet also increased. The thermal conductivity and tensile strength of the composite in which a small amount of carbon fiber was added along with s-hBN were further improved. However, the use of carbon nanotubes with structural characteristics similar to those of carbon fiber resulted in lower thermal conductivity and tensile strength. Elastic silicone composites exhibiting 2.5 W/mK of thermal conductivity and a low hardness are expected to be used as thermally conductive interfacial sheet materials.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.391-392
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• 2012

Graphene is a perfectly two-dimensional (2D) atomic crystal which consists of sp2 bonded carbon atoms like a honeycomb lattice. With its unique structure, graphene provides outstanding electrical, mechanical, and optical properties, thus enabling wide variety of applications including a strong potential to extend the technology beyond the conventional Si based electronic materials. Currently, the widespread application for electrostatically switchable devices is limited by its characteristic of zero-energy gap and complex process in its synthesis. Several groups have investigated nanoribbon, strained, or nanomeshed graphenes to induce a band gap. Among various techniques to synthesize graphene, chemical vapor deposition (CVD) is suited to make relatively large scale growth of graphene layers. Direct growth of graphene on hexagonal boron nitride (h-BN) using CVD has gained much attention as the atomically smooth surface, relatively small lattice mismatch (~1.7％) of h-BN provides good quality graphene with high mobility. In addition, induced band gap of graphene on h-BN has been demonstrated to a meaningful value about ~0.5 eV.[1] In this paper, we report the synthesis of grpahene / h-BN bilayer in a chemical vapor deposition (CVD) process by controlling the gas flux ratio and deposition rate with temperature. The h-BN (99.99％) substrate, pure Ar as carrier gas, and $CH_4$ are used to grow graphene. The number of graphene layer grown on the h-BN tends to be proportional to growth time and $CH_4$ gas flow rate. Epitaxially grown graphene on h-BN are characterized by scanning electron microscopy, atomic force microscopy, and Raman spectroscopy.

• Composites Research
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• 제32권6호
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• pp.319-326
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• 2019

본 연구에서는 재활용이 가능하며 열가소성 특성을 지닌 신규 고분자 수지를 개발하고 합성하였다. 이렇게 개발된 수지와 판상형 질화붕소(h-BN) 사이의 계면 친화성이 좋음을 계산과학을 통하여 확인하고 열압기(hot press)를 이용하여 복합소재를 제조하였다. 고분자 수지와 필러 사이의 계면 친화성과 함께 복합소재 제조시 발생되는 전단력(shear force) 만으로도 매우 높은 필러 정렬도를 지닌 복합소재를 제조할 수 있었고, 이러한 이유로 복합소재는 최대 13.8 W/mK의 높은 열전도도를 갖는 것을 확인하였다. 또한, 개발된 수지가 화학적으로 분해 가능한 장점을 이용하여 제조된 복합소재로부터 물리/화학적 변성 없이 필러를 회수할 수 있었고 이렇게 회수된 필러는 향후 다양한 신규 복합소재 제조에 재활용이 가능하다.

• 한국표면공학회지
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• 제40권2호
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• pp.91-97
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• 2007

In this study we investigated the oxygen effect on the nucleation and its residual stress during unbalanced magnetron sputtering. Up to 0.5% in oxygen flow rate, cubic phase (c-BN) was dominated with extremely small fraction of Hexagonal phase (h-BN) of increasing trend with oxygen concentration, whereas hexagonal phase is dominated beyond 0.75% flow rate. Interestingly, the residual stress in cubic-phase-dominated films was substantially reduced with small amount of oxygen (${\sim}0.5%$) down to a low value comparable to the h-BN case. This may be because oxygen atoms break B-N $sp^3$ bonds and make B-O bonds more favorably, increasing $sp^2$ bonds preference, as revealed by FTIR and NEXAFS. It was confirmed by experimental facts that the threshold bias voltage for nucleation and growth of cubic phase were increased from -55 V to -70 V and from -50 V to -60 V respectively. The reduction of residual stress in O-added c-BN films is seemingly resulting from the microstructure of the films. The oxygen tends to increase slightly the amount of h-BN phase in the grain boundary of c-BN and the soft h-BN phase of 3D network including surrounding nano grains of cubic phase may relax the residual stress of cubic phase.

• Tribology and Lubricants
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• 제37권4호
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• pp.125-128
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• 2021

A means of enhancing the performance of triboelectric nanogenerators (TENGs) is increasing the differences in work functions between contacting materials. Hexagonal boron nitride (h-BN) exhibits excellent mechanical properties and high chemical stability as well as a high work function. As a result, engineers in the field of energy harvesting have envisioned using h-BN in the electrification layer in TENGs. For the industrial application of h-BN in TENGs, large-scale production is necessary, and h-BN is generally exfoliated and dispersed in various solvents. In this study, we evaluate the performance of a TENG with h-BN nanoflakes in the polyimide (PI) layer. To synthesize a PI composite containing h-BN nanoflakes, h-BN powders are exfoliated and dispersed in poly(amic acid) (PAA), which is the precursor of PI. Then, h-BN dispersion is spin-coated onto the PI film and cured for 2 h under 300℃. This composite material can then be used for the electrification layer in TENGs. Below the electrification layer, an aluminum foil is placed and used as an electrode. When the contact and separation processes with polyethylene terephthalate are repeated, the fabricated TENG shows a maximum power density of 190.8 W/m². This study shows that h-BN is a promising material for enhancing the performance of the electrification layer in TENGs.

• 한국기계가공학회지
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• 제16권1호
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• pp.36-41
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• 2017

In this paper, $Si_3N_4/hBN$ ceramics with various hexagonal boron nitride (hBN) contents (0, 10, 20, or 30 wt%) were fabricated via spark plasma sintering (SPS) at $1500^{\circ}C$, 50MPa, and 10m holding time. The material properties such as the relative density, hardness, and fracture toughness were systematically evaluated according to the hBN content in the $Si_3N_4/hBN$ ceramics. The results show that relative density, hardness, and fracture toughness continuously decreased as the hBN content increased. In addition, peak-step drilling (with tool diameter $500{\mu}m$) was performed to observe the effects of hBN content in micro-hole shape and cutting force. A machined hole diameter of $510{\mu}m$ (entrance) and stable cutting force were obtained at 30 wt% hBN content. Consequently, $Si_3N_4/30wt%$ hBN ceramic is a feasible material upon which to apply semi-conductor components, and this study is very meaningful for determining correlations between material properties and machining performance.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제25권4호
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• pp.95-99
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• 2018

최근 고집적 고출력 전자 패키지의 효율적인 열전달을 위한 기판 및 방열소재로서 절연성 고열전도 필름의 수요가 커지고 있어, 알루미나, 질화알루미늄, 질화보론, 탄소나노튜브 및 그래핀 등의 고열전도 필러소재를 사용한 고방열 복합소재에 대한 많은 연구가 이루어지고 있다. 그 중에서도 육방정 질화보론(h-BN) 나노시트가 절연성 고열전도 필러 소재로서 유력한 후보 물질로 선택되고 있다. 본 연구는 이 h-BN 나노시트와 PVA로 된 세라믹/폴리머 복합체 필름의 방열특성 향상에 관한 것이다. h-BN 나노시트는 h-BN 플레이크 원료 분말을 유기용매를 사용한 볼밀링과 초음파 처리에 의한 물리적 박리공정으로 만들었으며, 이를 사용한 h-BN/PVA 복합 필름을 제조한 결과 성형된 복합필름의 면방향과 두께방향 열전도도는 50 vol%의 필러함량에서 각각 $2.8W/m{\cdot}K$ 및 $10W/m{\cdot}K$의 높은 열전도도가 나타났다. 이 복합필름을 PVA의 유리전이온도 이상에서 일축 가압하여 h-BN 판상분말의 얼라인먼트를 향상시킴으로써 면방향 열전도도를 최대 $13.5W/m{\cdot}K$까지 증가시킬 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.399-399
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• 2012

최근 그래핀 연구와 더불어 2차원 구조의 나노소재에 대한 관심이 급증하면서 육각형의 질화붕소(hexagonal boron nitride; h-BN) 나노시트(nanosheet)[1]나 붕소 탄화질화물(boron caronitride;BCN) 나노시트[2, 3]와 같은 2차원 구조체에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그 중 BCN은 반금속(semimetal)인 흑연(graphite)과 절연체인 h-BN이 결합된 나노시트로 원소의 구성 비율에 따라 전기적 특성을 제어할 수 있다는 장점이 있다. 따라서 다양한 나노소자로의 응용을 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 열 화학기상증착법(thermal chemical vapor deposition)을 이용하여 폴리스틸렌(polystyrene)과 보레인 암모니아(borane ammonia)를 사용하여 BCN 나노시트를 합성하였다. 합성된 BCN 나노시트의 구조적 특징과 화학적 조성 및 결합 상태를 주사전자현미경(scanning electron microscopy), 투과전자현미경(transmission electron microscopy), X-선 광전자 분광법(X-ray photoelectron spectroscopy), 라만 분광법(Raman spectroscopy)을 통해 조사하였고, 이온성 용액법 (ionic liquid)[4]을 이용하여 전계효과 특성을 측정하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.617-617
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• 2013

최근 그래핀 연구와 더불어 2차원 구조의 나노소재에 대한 관심이 급증하면서 육각형의 질화붕소(hexagonal boron nitride; h-BN) 박막(nanosheet) [1]이나 붕소 탄화질화물(boron caronitride; BCN) 박막 [2,3]과 같은 2차원 구조체에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그 중 BCN은 반금속(semimetal)인 흑연(graphite)과 절연체인 h-BN이 결합된 박막으로 원소의 구성 비율에 따라 전기적 특성을 제어할 수 있다는 장점이 있다. 따라서 다양한 나노소자로의 응용을 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 폴리스틸렌(polystyrene, PS)과 보레인 암모니아(borane ammonia)를 고체 소스로 이용하여 열화학기상증착법으로 BCN 박막을 SiO2 기판 위에 직접 합성하였다. SEM과 AFM 관측을 통해 합성된 BCN 박막의 두께가 약 10 nm이며, RMS roughness가 0.5~2.6 nm로 매우 낮은 것을 확인하였다. 합성과정에서 PS의 양을 조절하여 BCN 박막의 탄소의 밀도를 성공적으로 제어하였으며, 이에 따라 전기적인 특성이 제어되는 양상을 확인하였다. 또한 합성온도 변화에 따른 BCN 박막의 전기적인 특성이 제어되는 양상을 확인하였다. 추가적으로 같은 방법을 이용하여 BCN 박막을 Cu 위에서 합성하여 SiO2 기판위에 전사하였다. 합성된 BCN 박막의 구조적 특징과 화학적 조성 및 결합 상태를 투과전자현미경(transmission electron microscopy), X-선 광전자 분광법(X-ray photoelectron spectroscopy), 라만 분광법(Raman spectroscopy)을 통해 조사하였고, 이온성 용액법(ionic liquid) [4]을 이용하여 전계효과 특성을 측정하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.255-255
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• 2013

최근 그래핀 연구와 더불어 2차원 구조의 나노소재에 대한 관심이 급증하면서 육각형의 질화붕소(hexagonal boron nitride; h-BN) 박막(nanosheet)이나 붕소 탄화질화물(boron caronitride; BCN) 박막과 같은 2차원 구조체에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그 중 BCN은 반금속(semimetal)인 흑연(graphite)과 절연체인 h-BN이 결합된 박막으로 원소의 구성 비율에 따라 전기적 특성을 제어할 수 있다는 장점이 있다. 따라서 다양한 나노소자로의 응용을 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 폴리스틸렌(polystyrene, PS)과 보레인 암모니아(borane ammonia)를 고체 소스로 이용하여 열화학 기상증착법을 이용하여 BCN 박막를 SiO2 기판 위에 직접 합성하였다. SEM과 AFM 관측을 통해 합성된 BCN 박막을 확인하였으며, RMS roughness가 0.5~2.6 nm로 매우 낮은 것을 확인하였다. 합성과정에서 PS의 양을 조절하여 BCN 박막의 탄소의 밀도를 성공적으로 제어하였으며, 이에 따라 전기적인 특성이 제어되는 양상을 확인하였다. 또한 합성온도 변화에 따른 BCN 박막의 전기적인 특성이 제어되는 양상을 확인하였다. 추가적으로 같은 방법을 이용하여 BCN 박막을 Ni 위에서 합성하여 SiO2 기판위에 전사 하였다. 합성된 BCN 박막의 구조적 특징과 화학적 조성 및 결합 상태를 투과전자현미경(transmission electron microscopy), X-선 광전자 분광법(X-ray photoelectron spectroscopy)을 통해 조사하였다.