Transactions on Electrical and Electronic Materials
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v.14
no.3
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pp.121-124
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2013
The incorporation of 90 nm alumina particles into an epoxy matrix to form a composite microstructure is described in present study. It is shown that the use of ultrafine particles results in a substantial change in the behavior of the composite, which can be traced to the mitigation of internal charges when a comparison is made with conventional $Al_2O_3$ fillers. A variety of diagnostic techniques have been used to augment pulsed electro-acoustic space charge measurement to provide a basis for understanding the underlying physics of the phenomenon. It would appear that, when the size of the inclusions becomes small enough, they act cooperatively with the host structure and cease to exhibit interfacial properties. It is postulated that the $Al_2O_3$ particles are surrounded by high charge concentrations. Since $Al_2O_3$ particles have very high specific areas, these regions allow limited charge percolation through $Al_2O_3$ filled dielectrics. The practical consequences of this have also been explored in terms of the electric strength exhibited. It would appear that there was a window in which real advantages accumulated from the nano-formulated material. An optimum filler loading of about 0.5 wt.% was indicated.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.38
no.9
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pp.943-951
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2014
The tip geometries of the pyramidal and conical indenters used for micro/nano-indentation tests are not sharp. They are inevitably rounded because of their manufacturability and wear. In many indentation studies, the tip geometries of the pyramidal indenters are simply assumed to be spherical, and the theoretical solution for spherical indentation is simply applied to the geometry at a shallow indentation depth. This assumption, however, has two problems. First, the accuracy of the theoretical solution depends on the material properties and indenter shape. Second, the actual shapes of pyramidal indenter tips are not perfectly spherical. Hence, we consider the effects of these two problems on indentation tests via finite element analysis. We first show the relationship between the Poisson's ratio and load-displacement curve for spherical indentation, and suggest improved solutions. Then, using a possible geometry for a Berkovich indenter tip, we analyze the characteristics of the load-displacement curve with respect to the indentation depth.
In order to give hydrophobic surface properties on carbon steel, the fluorinated amorphous carbon films were prepared by using linear 2.45GHz microwave PECVD device. Two different process approaches have been tested. One is direct deposition of a-C:H:F films using admixture of $Ar/CH_4/CF_4$ working gases and the other is surface treatment using $CF_4$ plasma after deposition of a-C:H film with $Ar/CH_4$ binary gas system. $Ar/CF_4$ plasma treated surface with high $CF_4$ gas ratio shows best hydrophobicity and durability of hydrophobicity. Nanometer scale surface roughness seems one of the most important factors for hydrophobicity within our experimental conditions. The properties of a-C:H:F films and $CF_4$ plasma treated a-C:H films were investigated in terms of surface roughness, hardness, microstructure, chemical bonding, atomic bonding structure between carbon and fluorine, adhesion and water contact angle by using atomic force microscopy (AFM), nano-indentation, Raman analysis and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).
Our ability to predict hydration behavior is becoming increasingly relevant to the concrete community as modelers begin to link material performance to the dynamics of material properties and chemistry. At early ages, the properties of concrete are changing rapidly due to chemical transformations that affect mechanical, thermal and transport responses of the composite. At later ages, the resulting, nano-, micro-, meso- and macroscopic structure generated by hydration will control the life-cycle performance of the material in the field. Ultimately, creep, shrinkage, chemical and physical durability, and all manner of mechanical response are linked to hydration. As a way to enable the modeling community to better understand hydration, a review of hydration models is presented offering insights into their mathematical origins and relationships one-to-the-other. The quest for a universal model begins in the 1920's and continues to the present, and is marked by a number of critical milestones. Unfortunately, the origins and physical interpretation of many of the most commonly used models have been lost in their overuse and the trail of citations that vaguely lead to the original manuscripts. To help restore some organization, models were sorted into four categories based primarily on their mathematical and theoretical basis: (1) mass continuity-based, (2) nucleation-based, (3) particle ensembles, and (4) complex multi-physical and simulation environments. This review provides a concise catalogue of models and in most cases enough detail to derive their mathematical form. Furthermore, classes of models are unified by linking them to their theoretical origins, thereby making their derivations and physical interpretations more transparent. Models are also used to fit experimental data so that their characteristics and ability to predict hydration calorimetry curves can be compared. A sort of evolutionary tree showing the progression of models is given along with some insights into the nature of future work yet needed to develop the next generation of cement hydration models.
Herrera, Roberto Benjamin Cortes;Kryshtab, Tetyana;Andraca Adame, Jose Alberto;Kryvko, Andriy
Advances in nano research
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v.5
no.3
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pp.193-201
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2017
ZnO, ZnO: Cu, Ga, and ZnO: Cu, Ga, Ag thin films were obtained by oxidization of ZnS and ZnS: Cu, Ga films deposited onto glass substrates by electron-beam evaporation from ZnS and ZnS: Cu, Ga targets and from ZnS: Cu, Ga film additionally doped with Ag by the closed space sublimation technique at atmospheric pressure. The film thickness was about $1{\mu}m$. The oxidation was carried out at $600-650^{\circ}C$ in air or in an atmosphere containing water vapor. Structural characteristics were investigated by X-ray diffraction (XRD) and atomic force microscopy (AFM). Photoluminescence (PL) spectra of the films were measured at 30-300 K using the excitation wavelengths of 337, 405 and 457.9 nm. As-deposited ZnS and ZnS: Cu, Ga films had cubic structure. The oxidation of the doped films in air or in water vapors led to complete ZnO phase transition. XRD and AFM studies showed that the grain sizes of oxidized films at wet annealing were larger than of the films after dry annealing. As-deposited doped and undoped ZnS thin films did not emit PL. Shape and intensity of the PL emission depended on doping and oxidation conditions. Emission intensity of the films annealed in water vapors was higher than of the films annealed in the air. PL of ZnO: Cu, Ga films excited by 337 nm wavelength exhibits UV (380 nm) and green emission (500 nm). PL spectra at 300 and 30 K excited by 457.9 and 405 nm wavelengths consisted of two bands - the green band at 500 nm and the red band at 650 nm. Location and intensities ratio depended on the preparation conditions.
Letti, Camila J.;Costa, Karla A.G.;Gross, Marcos A.;Paterno, Leonardo G.;Pereira-da-Silva, Marcelo A.;Morais, Paulo C.;Soler, Maria A.G.
Advances in nano research
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v.5
no.3
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pp.215-230
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2017
The development of hybrid systems comprising nanoparticles and polymers is an opening pathway for engineering nanocomposites exhibiting outstanding mechanical, optical, electrical, and magnetic properties. Among inorganic counterpart, iron oxide nanoparticles (IONP) exhibit high magnetization, controllable surface chemistry, spintronic properties, and biological compatibility. These characteristics enable them as a platform for biomedical applications and building blocks for bottom-up approaches, such as the layer-by-layer (LbL). In this regard, the present study is addressed to investigate IONP synthesised through co-precipitation route (average diameter around 7 nm), with either positive or negative surface charges, LbL assembled with sodium sulfonated polystyrene (PSS) or polyaniline (PANI). The surface and internal morphologies, and electrochemical properties of these nanocomposites were probed with atomic force microscopy, UV-vis and Raman spectroscopy, scanning electron microscopy, cross-sectional transmission electron microscopy, and electrochemical measurements. The nanocomposites display a globular morphology with IONP densely packed while surface dressed by polyelectrolytes. The investigation of the effect of thermal annealing (300 up to $600^{\circ}C$) on the oxidation process of IONP assembled with PSS was performed using Raman spectroscopy. Our findings showed that PSS protects IONP from oxidation/phase transformation to hematite up to $400^{\circ}C$. The electrochemical performance of nanocomposite comprising IONP and PANI were investigated in $0.5mol{\times}L^{-1}$$Na_2SO_4$ electrolyte solution by cyclic voltammetry and chronopotentiometry. Our findings indicate this structure as promising candidate for potential application as electrodes for supercapacitors.
In this study, the ZnS composite powders for host material in phosphor was synthesized in situ by mechanical alloying. As the mechanical alloying time increases, particle size of ZnS decreases. ZnS powders of $1.85\;\mu{m}$ in a mean size was fabricated by mechanical alloying for 10h. The crystal structures of ZnS powders were investigated by X-ray diffraction and the photo-luminescence properties was evaluated with the optical spectra analyzer. The steady state condition of mechanically alloyed ZnS was obtained as a mean particle size of $2\;\mu{m}$ in 5h milling. The sphalerite and wurtize structures coexist in the ZnS mechanically alloyed for 5h. The ZnS powder mechanically alloyed for 10h grows to the sphalerite structure. And the strong emission peaks of ZnS are observed at 480 nm wave length at the powders of mechanically alloyed for 10h, but the sphalerite and wurtize structures in ZnS coexist and emission peaks are not appeared at the powders of mechanically alloyed for 10h.
Choi, Hye Rim;Byun, Jong Min;Suk, Myung-Jin;Oh, Sung-Tag;Kim, Young Do
Journal of Powder Materials
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v.23
no.3
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pp.235-239
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2016
This study is performed to fabricate a Ti porous body by freeze drying process using titanium hydride ($TiH_2$) powder and camphene. Then, the Ti porous body is employed to synthesize carbon nanotubes (CNTs) using thermal catalytic chemical vapor deposition (CCVD) with Fe catalyst and methane ($CH_4$) gas to increase the specific surface area. The synthesized Ti porous body has $100{\mu}M$-sized macropores and $10-30{\mu}m$-sized micropores. The synthesized CNTs have random directions and are entangled with adjacent CNTs. The CNTs have a bamboo-like structure, and their average diameter is about 50 nm. The Fe nano-particles observed at the tip of the CNTs indicate that the tip growth model is applicable. The specific surface area of the CNT-coated Ti porous body is about 20 times larger than that of the raw Ti porous body. These CNT-coated Ti porous bodies are expected to be used as filters or catalyst supports.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.18
no.4
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pp.285-296
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2005
Reduced pressure chemical vapor deposition technology has been used to study SiGe heterostructure epitaxy and device issues, including SiGe relaxed buffers, proper control of Ge component and crystalline defects, two dimensional delta doping, and their influence on electrical properties of devices. From experiments, 2D profiles of B and P presented FWHM of 5 nm and 20 nm, respectively, and doses in 5×10/sup 11/ ∼ 3×10/sup 14/ ㎝/sup -2/ range. The results could be employed to fabricate SiGe/Si heterostructure field effect transistors with both Schottky contact and MOS structure for gate electrodes. I-V characteristics of 2D P-doped HFETs revealed normal behavior except the detrimental effect of crystalline defects created at SiGe/Si interfaces due to stress relaxation. On the contrary, sharp B-doping technology resulted in significant improvement in DC performance by 20-30 % in transconductance and short channel effect of SiGe HMOS. High peak concentration and mobility in 2D-doped SiGe heterostructures accompanied by remarkable improvements of electrical property illustrate feasible use for nano-sale FETs and integrated circuits for radio frequency wireless communication in particular.
Polysilazane and silazane-based precursor films were deposited on stacked TiN/Ti/TEOS/Si-substrate by spin-coating, then annealed at $150{\sim}400^{\circ}C$, integrated further to form the top electrode and pad, and finally characterized. The precursor solutions were composed of 20% perhydro-polysilazane ($SiH_2NH$)n, and 20% hydropolymethyl silazane ($SiHCH_3NH$)n in dibutyl ether. Annealing of the precursor films led to the compositional change of the two chemicals into silicon (di)oxides, which was confirmed by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) spectra. It is thought that the different results that were obtained originated from the fact that the two precursors, despite having the same synthetic route and annealing conditions, had different chemical properties. Electrical measurement indicated that under 0.6MV/cm, a larger capacitance of $2.776{\times}10^{-11}$ F and a lower leakage current of 0.4 pA were obtained from the polysilazane-based dielectric films, as compared to $9.457{\times}10^{-12}$ F and 2.4 pA from the silazane-based film, thus producing a higher dielectric constant of 5.48 compared to 3.96. FTIR indicated that these superior electrical properties are directly correlated to the amount of Si-O bonds and the improved chemical bonding structures of the spin-on dielectric films, which were derived from a precursor without C. The chemical properties of the precursor films affected both the formation and the electrical properties of the spin-on dielectric film.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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