• Geomechanics and Engineering
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• 제31권3호
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• pp.249-263
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• 2022

The specially-shaped Polycrystalline Diamond Compact (PDC) cutter is widely used in drill bit design due to its advantages of high rock cutting efficiency, strong impact resistance and long service life in hard and abrasive formation drilling. A detailed understanding of rock cutting behavior of worn specially-shaped PDC cutter is essential to improve the drilling efficiency and decrease the drilling costs. In this paper, the theoretical models of two new principles (loading performance (LP) and cutting performance (CP)) are derived for evaluating the cutting process of worn specially-shaped cutter, the theoretical models consider the factors, such as cutter geometry, aggressiveness, stress state, working life, and rock cutting efficiency. Besides, the numerical model of heterogeneous granite is developed using finite element method combined with Voronoi tessellation, the LP and CP of 12 kinds of worn specially-shaped PDC (SPDC) cutters are analyzed. The results found that the mechanical specific energy (MSE) of worn cutters first increase and then decrease with increasing the cutting depth, and the MSE increase with the increase of back rake angle except for Conical cutter and Wedge-shaped cutter. From the perspective of CP, the worn PDC cutters are more suitable for the smaller cutting depths, and the back rake angle has little effect on the CP of the specially-shaped worn PDC cutters. Conical cutter, Saddle-shaped cutter and Ellipse-shaped cutter have the highest CP value, while Rhombus-shaped cutter, Convex cutter and Wedge-shaped cutter have the lowest value in selecting cutters. This research leads to an enhanced understanding of rock-breaking mechanisms of worn SPDC cutters, and provides the basis to select of specially-shaped PDC cutters for the specific target formation.

• 한국초전도ㆍ저온공학회논문지
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• 제25권4호
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• pp.5-9
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• 2023

본 연구에서는 PCPO 물질에서 보고된 초전도성을 실험적으로 확인하기 위하여 arXiv 원논문에서 보고된 시료 제조 방법을 이용하여 PCPO 시료를 합성하였다. X선 회절 분석을 통해 PCPO상이 성공적으로 합성됨을 확인하였으나, 많은 불순물상이 함께 형성되는 것 역시 관측하였다. 전기저항 측정을 통해 360~380 K 및 ~160 K 온도 근처에서 저항 변화를 관측하였으며, 이는 합성과정에서 형성된 불순물 상과 밀접한 관련이 있는 것으로 추측된다. 이러한 실험 결과는 고순도의 PCPO 시료 제조의 필요성을 시사하고 있어, 화학 양론적으로 정확한 화학 반응을 통해 불순물 형성을 최소화할 수 있는 전구체를 활용한 합성을 추가적으로 진행하였다. 하지만 활용된 전구체의 높은 안정성과 고온에서의 강한 휘발성으로 인하여 PCPO상 합성이 효과적으로 이뤄지지는 않았다. PCPO상의 물성을 정확히 측정하고 이해하기 위해서는 고순도의 PCPO시료 제작이 필요하며, 이를 위해서는 반응성을 높이면서 불순물 생성을 최소화할 수 있는 적절한 전구체 개발이 필요할 것으로 판단된다.

• Current Optics and Photonics
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• 제7권6호
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• pp.738-744
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• 2023

Graphene-based saturable absorbers (SAs) are widely used as laser mode-lockers at various laser oscillators. In particular, transmission-type graphene-SAs with ultrabroad spectral coverage are typically manufactured on transparent substrates with low nonlinearity to minimize the effects on the oscillators. Here, we developed two types of transmitting graphene SAs based on CaF₂ and ZnSe. Using the graphene-SA based on CaF₂, a passively mode-locked mid-infrared Cr:ZnS laser delivers relatively long 540 fs pulses with a maximum output power of up to 760 mW. In the negative net cavity dispersion regime, the pulse width was not reduced further by inhomogeneous group delay dispersion (GDD) compensation. In the same laser cavity, we replaced only the graphene-SA based on CaF₂ with the SA based on ZnSe. Due to the additional self-phase modulation effect induced by the ZnSe substrate with high nonlinearity, the stably mode-locked Cr:ZnS laser produced Fourier transform-limited ~130 fs near 2,340 nm. In the stable single-pulse operation regime, average output powers up to 635 mW at 234 MHz repetition rates were achieved. To our knowledge, this is the first attempt to achieve shorter pulse widths from a polycrystalline Cr:ZnS laser by utilizing the graphene deposited on the substrate with high nonlinearity.

• 대한치과교정학회지
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• 제30권5호
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• pp.613-623
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• 2000

교정용 브라켓과 교정선 사이의 마찰력에 관련된 요소들에는 브라켓의 종류, 교정선의 재질과 형태, 결찰방법의 차이, 건조환경과 타액환경의 차이, 브라켓간 offset의 차이, 브라켓간 거리, 이동속도 등이 있다. 이러한 요소들에 따른 마찰력의 변화를 비교, 분석하여 각 요소들 간의 관계를 알아보고자 본 연구를 하였다. 8종류의 0.018"x0.025"상악 견치와 상악 제2 소구치용 브라켓을 슬라이드 위에 부착시키고 0.016 및 0.016"x0.022" 스테인레스 스틸 교정선과 같은 크기의 NiTi 교정선 및 Cu-NiTi 교정선을 이용하여 서로 다른 조건에서 마찰력을 측정하여 다음의 결과를 얻었다. 1. 브라켓의 종류에 따른 마찰력의 차이는 Polycrystalline세라믹 브라켓인 Allure의 평균 마찰력이 가장 높게 나타났고, 세라믹과 합성된 플라스틱 브라켓인 Vogue, 금속 브라켓인 Mini-Twin, 금속 슬롯을 갖는 플라스틱 브라켓인 Elan, monocrystalline 세라믹 브라켓인 Starfire, single 브라켓인 Lewis/Lang, 자가결찰 브라켓인 SPEED의 순으로 감소하였으며, frictionless 브라켓인 Shoulder의 평균 마찰력이 가장 낮았다. 자가결찰 브라켓은 원형 교정선에서는 낮은 마찰력을 나타냈고, 사각형 교정선에서는 높은 마찰력을 나타냈다. 2. 교정선 재질에 따른 평균마찰력은 스테인레스 스틸 교정선이 다른 교정선들에 비해 통계학적으로 유의하게 낮았으며, NiTi 교정선, Cu-NiTi 교정선 순으로 평균 마찰력이 높았다. 교정선의 형태에 따른 마찰력은 원형 교정선의 평균마찰력이 각형 교정선보다 낮았다. 3. 본 연구에서 스테인레스 강으로 결찰했을 때의 평균마찰력이 탄성모듈로 결찰했을 때에 비해 모든 조건에서 통계학적으로 유의하게 높았다. 4. 건조환경에서의 금속 브라켓에 스테인레스 스틸 교정선, NiTi 교정선 및 Cu-NiTi교정선의 평균마찰력은 타액환경에서 보다 유의하게 낮았다. 5. 브라켓간 offset이 증가함에 따라 평균마찰력은 유의하게 증가하였다. 6. 브라켓간 거리의 변화에 대한 마찰력의 차이는 교정선의 재질에 따라 차이가 나며, 스테인레스 스틸 교정선은 브라켓간 거리가 감소할 때 마찰력이 유의하게 변화하지 않았으나, NiTi 교정선의 경우는 유의하게 증가하였다. 7. 브라켓내의 교정선의 이동속도에 따라 마찰력은 유의하게 변화하지 않았다. 이상의 결과로 볼 때 교정 치료동안 적정 교정력을 유지하기 위해 자가결찰브라켓, 스테인레스 스틸 교정선과 탄성모듈결찰법을 사용하는 것이 유리하며, 치료시기에 따라서 요구하는 마찰력이 다르므로 상황에 따라 재료를 선택하는 것이 중요할 것으로 사료된다.

• 대한치과교정학회지
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• 제39권4호
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• pp.213-224
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• 2009

본 연구에서는 세라믹 브라켓 제거에 Er:YAG 레이저 조사가 도움이 되는지 알아보고, 브라켓 제거에 적합한 레이저 조사 방법을 연구하였으며, 또 이렇게 적용된 레이저가 치수와 법랑질에 손상을 주는지도 알아보았다. 총 190개의 치아, 단결정 세라믹 브라켓(MISO), 다결정 세라믹 브라켓(Transcend series 6000)과 KEY Laser3를 사용하였다. 실험군은 세라믹 브라켓의 종류(단결정, 다결정)와 레이저의 에너지(140, 300, 450, 600 mJ)에 따라 분류하였으며, 레이저를 브라켓당 두 곳에 1펄스씩 조사하고, 전단 강도를 측정하였다. 대조군은 레이저를 조사하지 않는 군으로 하였다. 레이저 조사에 의한 열 효과는 브라켓 하방 법랑질과 치수강에서 측정하였으며, 전단 강도 측정 후 치면에 남아있는 접착제의 양을 접착제 잔류 지수(adhesive remnant index)를 이용하여 평가하였다. 레이저 조사로 인한 접착제의 파괴 양상과 법랑질 표면 변화를 주사전자현미경으로 관찰하였다. 모든 세라믹 브라켓군에서 레이저 에너지가 증가할수록 전단 강도는 유의하게 감소하였다. 또한, 브라켓 하방 법랑질에서 최대 온도 변화는 평균 $3.78^{\circ}C$ 상승에 그쳤으며, 치수강에서 최대 온도 변화는 평균 $0.9^{\circ}C$ 상승에 그쳤다. 주사전자현미경을 이용한 법랑질과 접착제 단면 관찰에서 접착제 표면이 레이저에 의해 붕괴되어 분화구 모양의 구덩이로 관찰되었으며, 일부 시편에서 약 $10\;-\;30{\mu}m$의 법랑질 손상이 발견되었다. Transbond XT로 부착된 단결정 도재 브라켓(MISO)의 디본딩에 Er:YAG 레이저를 이용할 경우, 300 - 450 mJ의 레이저 에너지를, 그리고 다결정 도재 브라켓(Transcend series 6000)의 경우는 450 mJ 정도의 에너지를 사용하는 것이 효과적이고 안전할 것으로 생각된다.

• 한국자기학회지
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• 제13권1호
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• pp.36-40
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• 2003

D $y_{x}$B $i_{3-x}$F $e_{5}$ $O_{12}$(x=0.5,1.0,1.5,2.0) 가네트 박막을 sol-gel법의 일종인 Pechini법의 이용하여 $Al_2$ $O_3$, G $d_3$G $a_{5}$ $O_{12}$ (111) 평면에 성장시켰다. 단일 조성의 D $y_{x}$B $i_{3-x}$F $e_{5}$ $O_{12}$ 박막을 얻기 위한 열처리 온도는 기판의 종류에 의존하며, 박막과 같은 구조의 G $d_3$G $a_{5}$ $O_{12}$ (111) 기판의 경우 A1$_2$ $O_3$ 기판을 사용한 경우에 비해 단일 조성을 얻기 위한 열처리 온도가 약 5$0^{\circ}C$ 감소함을 알 수 있었다. G $d_3$G $a_{5}$ $O_{12}$ (111) 기판 위에 성장된 가네트 박막의 낟알들은 대부분 기판과 같은 [111] 방향으로 정렬하며, 이 경우 박막의 자기 이력 곡선은 5000 Oe 이상에서도 포화 자기화에 도달하지 못하는 것으로 확인되었다. 이러한 현상의 원인으로 회전 자기화 과정 (rotation magnetization process)에 의한 것으로 추정하였다. Pechini 법으로 성장시킨 D $y_{x}$B $i_{3-x}$F $e_{5}$ $O_{12}$ 박막에서 단위 세포 당 최대 Bi 이온의 양은 2.0 이하임을 처음으로 확인하였고, 이는 LPE법에 의해 성장된 단결정 가네트의 경우에 알려진 최대 Bi이온의 양 2.3보다 작은 값이다.에 알려진 최대 Bi이온의 양 2.3보다 작은 값이다.은 값이다.

• 대한화학회지
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• 제31권4호
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• pp.301-307
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• 1987

600~$1050^{\circ}C$와 $1{\times}10^{-6}\~\1{\times}10^2\;torr$에서 고순도의 $La_2O_3$의 전기전도도가 연구되었다. 결합구조 및 반도체형이 온도 및 산소분압의 함수로 연구되었으며 위의 온도 및 산소압력의 영역에서 $La_2O_3$의 전도도값은 $1{\times}10^{-9}\~\1{\times}10^{-3}\(ohm{-}cm)^{-1}$ 로 나타났다. 전기전도도의 산소압력의존성은 $700^{\circ}C$에서 5.7, $1,000^{\circ}C$에서 5.3이며 $700^{\circ}C$이하의 낮은 오도영역에서는 9~14의 값은 나타내었다. 온도 감소에 따른 n값의 증가는 ${\alpha}-La_2O_3$의 전기전도가 단순한 전도메카니즘을 나타내지 않는다는 사실을 보여준다. 낮은 산소압력에서 전기운반체는 금속공위가 아니라 산소이온이다. 또한 낮은 온도영역에서 전기전도는 이온성을 띄며 높은 온도영역에서는 전자전도성을 나타낸다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제14권3호
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• pp.691-698
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• 2010

본 연구에서는 RF magnetron sputtering 법으로 AZO 세라믹 타켓 ($Al_2O_3$ : 3 wt%)을 이용하여 Eagle 2000 유리 기판위에 기판온도 ($100{\sim}500^{\circ}C$)와 공정압력 (10 ~ 40 mTorr)에 따른 AZO 박막을 제작하여, 결정화 특성과 전기적 및 광학적 특성을 조사하였다. 모든 AZO 박막은 육방정계구조를 가지는 다결정 이었고, (002)우선 배향성이 관찰되었다. 기판온도 $300^{\circ}C$, 10 mTorr에서 제작한 AZO 막에서 가장 우수한 (002) 배향성을 나타냈으며, 이때의 반가폭 값은 $0.42^{\circ}$였다. 전기적 특성은 기판온도 $300^{\circ}C$, 10 mTorr에서 가장 낮은 비저항 $2.64{\times}10^{-3}\;{\Omega}cm$과 우수한 캐리어 농도 및 이동도를 $5.29{\times}10^{20}\;cm^{-3}$, $6.23\;cm^2/Vs$를 나타내었다. 모든 AZO 박막은 가시광 영역에서 80%의 투과율을 나타내었으며, 기판온도 증가와 공정압력 감소에 따른 Al 도핑효과의 증가로 밴드 갭이 넓어지는 Burstein-Moss 효과가 관찰 되었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.254-255
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• 2012

Interest in nano-crystalline silicon (nc-Si) thin films has been growing because of their favorable processing conditions for certain electronic devices. In particular, there has been an increase in the use of nc-Si thin films in photovoltaics for large solar cell panels and in thin film transistors for large flat panel displays. One of the most important material properties for these device applications is the macroscopic charge-carrier mobility. Hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H) or nc-Si is a basic material in thin film transistors (TFTs). However, a-Si:H based devices have low carrier mobility and bias instability due to their metastable properties. The large number of trap sites and incomplete hydrogen passivation of a-Si:H film produce limited carrier transport. The basic electrical properties, including the carrier mobility and stability, of nc-Si TFTs might be superior to those of a-Si:H thin film. However, typical nc-Si thin films tend to have mobilities similar to a-Si films, although changes in the processing conditions can enhance the mobility. In polycrystalline silicon (poly-Si) thin films, the performance of the devices is strongly influenced by the boundaries between neighboring crystalline grains. These grain boundaries limit the conductance of macroscopic regions comprised of multiple grains. In much of the work on poly-Si thin films, it was shown that the performance of TFTs was largely determined by the number and location of the grain boundaries within the channel. Hence, efforts were made to reduce the total number of grain boundaries by increasing the average grain size. However, even a small number of grain boundaries can significantly reduce the macroscopic charge carrier mobility. The nano-crystalline or polymorphous-Si development for TFT and solar cells have been employed to compensate for disadvantage inherent to a-Si and micro-crystalline silicon (${\mu}$-Si). Recently, a novel process for deposition of nano-crystralline silicon (nc-Si) thin films at room temperature was developed using neutral beam assisted chemical vapor deposition (NBaCVD) with a neutral particle beam (NPB) source, which controls the energy of incident neutral particles in the range of 1~300 eV in order to enhance the atomic activation and crystalline of thin films at room temperature. In previous our experiments, we verified favorable properties of nc-Si thin films for certain electronic devices. During the formation of the nc-Si thin films by the NBaCVD with various process conditions, NPB energy directly controlled by the reflector bias and effectively increased crystal fraction (~80%) by uniformly distributed nc grains with 3~10 nm size. The more resent work on nc-Si thin film transistors (TFT) was done. We identified the performance of nc-Si TFT active channeal layers. The dependence of the performance of nc-Si TFT on the primary process parameters is explored. Raman, FT-IR and transmission electron microscope (TEM) were used to study the microstructures and the crystalline volume fraction of nc-Si films. The electric properties were investigated on Cr/SiO2/nc-Si metal-oxide-semiconductor (MOS) capacitors.

• 한국재료학회지
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• 제24권9호
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• pp.443-450
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• 2014

Amorphous (a-Si) films were epitaxially crystallized on a very thin large-grained poly-Si seed layer by a silicide-enhanced rapid thermal annealing (SERTA) process. The poly-Si seed layer contained a small amount of nickel silicide which can enhance crystallization of the upper layer of the a-Si film at lower temperature. A 5-nm thick poly-Si seed layer was then prepared by the crystallization of an a-Si film using the vapor-induced crystallization process in a $NiCl_2$ environment. After removing surface oxide on the seed layer, a 45-nm thick a-Si film was deposited on the poly-Si seed layer by hot-wire chemical vapor deposition at $200^{\circ}C$. The epitaxial crystallization of the top a-Si layer was performed by the rapid thermal annealing (RTA) process at $730^{\circ}C$ for 5 min in Ar as an ambient atmosphere. Considering the needle-like grains as well as the crystallization temperature of the top layer as produced by the SERTA process, it was thought that the top a-Si layer was epitaxially crystallized with the help of $NiSi_2$ precipitates that originated from the poly-Si seed layer. The crystallinity of the SERTA processed poly-Si thin films was better than the other crystallization process, due to the high-temperature RTA process. The Ni concentration in the poly-Si film fabricated by the SERTA process was reduced to $1{\times}10^{18}cm^{-3}$. The maximum field-effect mobility and substrate swing of the p-channel poly-Si thin-film transistors (TFTs) using the poly-Si film prepared by the SERTA process were $85cm^2/V{\cdot}s$ and 1.23 V/decade at $V_{ds}=-3V$, respectively. The off current was little increased under reverse bias from $1.0{\times}10^{-11}$ A. Our results showed that the SERTA process is a promising technology for high quality poly-Si film, which enables the fabrication of high mobility TFTs. In addition, it is expected that poly-Si TFTs with low leakage current can be fabricated with more precise experiments.