• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.642-642
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• 2013

Graphene, two dimensional single layer of carbon atoms, has tremendous attention due to its superior property such as high electron mobility, high thermal conductivity and optical transparency. Especially, chemical vapor deposition (CVD) grown graphene has been used as a promising material for high quality and large-scale graphene film. Unfortunately, although CVD-grown graphene has strong advantages, application of the CVD-grown graphene is limited due to ineffective transfer process that delivers the graphene onto a desired substrate by using polymer support layer such as PMMA(polymethyl methacrylate). The transferred CVD-grown graphene has serious drawback due to remaining polymeric residues generated during transfer process, which induces the poor physical and electrical characteristics by a p-doping effect and impurity scattering. To solve such issue incurred during polymer transfer process of CVD-grown graphene, various approaches including thermal annealing, chemical cleaning, mechanical cleaning have been tried but were not successful in getting rid of polymeric residues. On the other hand, lithographical patterning of graphene is an essential step in any form of microelectronic processing and most of conventional lithographic techniques employ photoresist for the definition of graphene patterns on substrates. But, application of photoresist is undesirable because of the presence of residual polymers that contaminate the graphene surface consistent with the effects generated during transfer process. Therefore, in order to fully utilize the excellent properties of CVD-grown graphene, new approach of transfer and patterning techniques which can avoid polymeric residue problem needs to be developed. In this work, we carried out transfer and patterning process simultaneously with no polymeric residue by using a metal etch mask. The patterned thin gold layer was deposited on CVD-grown graphene instead of photoresists in order to make much cleaner and smoother surface and then transferred onto a desired substrate with PMMA, which does not directly contact with graphene surface. We compare the surface properties and patterning morphology of graphene by scanning electron microscopy (SEM), atomic force microscopy(AFM) and Raman spectroscopy. Comparison with the effect of residual polymer and metal on performance of graphene FET will be discussed.

• Carbon letters
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• 제28권
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• pp.31-37
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• 2018

This paper examines a simple one-step and catalyst-free method for synthesizing carbon nanoparticles from aliphatic alcohols and n-hexane with linear molecule formations by using a stable solution plasma process with a bipolar pulse and an external resistor. When the external resistor is adopted, it is observed that the current spikes are dramatically decreased, which induced production of a more stable discharge. Six aliphatic linear alcohols (methanol-hexanol) containing carbon with oxygen sources are studied as possible precursors for the massive production of carbon nanoparticles. Additional study is also carried out with the use of n-hexane containing many carbons without an oxygen source in order to enhance the formation of carbon nanoparticles and to eliminate unwanted oxygen effects. The obtained carbon nanoparticles are characterized with field emission-scanning electron microscopy, energy dispersive X-ray spectroscopy, and Raman spectroscopy. The results show that with increasing carbon ratios in alcohol content, the synthesis rate of carbon nanoparticles is increased, whereas the size of the carbon nanoparticles is decreased. Moreover, the degree of graphitization of the carbon nanoparticles synthesized from 1-hexanol and n-hexane with a high carbon (C)/oxygen (O) ratio and low or no oxygen is observed to be greater than that of the carbon nanoparticles synthesized from the corresponding materials with a low C/O ratio.

• 공업화학
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• 제28권6호
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• pp.705-713
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• 2017

독창적 물질인 $Bi_2WO_6-GO-TiO_2$ 나노복합체를 쉬운 수열법에 의해 성공적으로 합성하였다. 수열반응을 하는 동안, 그래핀 시트 위에 $Bi_2WO_6$와 $TiO_2$를 도포하였다. 합성한 $Bi_2WO_6-GO-TiO_2$ 복합체형 광촉매는 X-선 회절법(XRD), 주사전자현미경(SEM), 에너지 분산 X-선(EDX) 분석, 투과전자현미경(TEM), 라만분광법, UV-Vis 확산반사 분광법(UV-vis-DRS), 및 X-선 광전자분광기(XPS)에 의하여 특성화하였다. $Bi_2WO_6$ 나노입자는 불규칙한 dark-square block 나노 플페이트 형상을 보였으며, 이산화티탄 나노입자는 퀜텀 도트 사이즈로 그래핀 시트 위 표면을 덮고 있었다. 로다민 비의 분해는 농도감소의 측정과 함께 UV 분광법에 의하여 관찰하였다. 합성된 물질의 광촉매 반응은 Langmuir-Hinshelwood 모델과 띠 이론으로 설명하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.58-58
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• 1999

The diamond films which can be applied to SOD (silicon-on-diamond) structure were deposited on Si(100) substrate using CO/H2 CH4/H2 source gases by microwave plasma chemical vapor deposition(MPCVD), and SOD structure have been fabricated by poly-silicon film deposited on the diamond/Si(100) structure y low pressure chemical vapor deposition(LPCVD). The phase of the diamond film, surface morpholog, and diamond/Si(100) interface were confirmed by X-ray diffraction(XRD), scanning electron microscopy(SEM), atomic force microscopy(AFM), and Raman spectroscopy. The dielectric constant, leakage current and resistivity as a function of temperature in films are investigated by C-V and I-V characteristics and four-point probe method. The high quality diamond films without amorphous carbon and non-diamond elements were formed on a Si(100), which could be obtained by CO/H2 and CH4/H2 concentration ratio of 15.3% and 1.5%, respectively. The (111) plane of diamond films was preferentially grown on the Si(100) substrate. The grain size of the films deposited by CO/H2 are gradually increased from 26nm to 36 nm as deposition times increased. The well developed cubo-octahedron 100 structure nd triangle shape 111 are mixed together and make smooth and even film surface. The surface roughness of the diamond films deposited by under the condition of CO/H2 and CH4/H2 concentration ratio of 15.3% and 1.5% were 1.86nm and 3.7 nm, respectively, and the diamond/Si(100) interface was uniform resistivity of the films deposited by CO/H2 concentration ratio of 15.3% are obtained 5.3, 1$\times$10-9 A/cm, 1 MV/cm2, and 7.2$\times$106 $\Omega$cm, respectively. In the case of the films deposited by CH4/H2 resistivity are 5.8, 1$\times$10-9 A/cm, 1 MV/cm, and 8.5$\times$106 $\Omega$cm, respectively. In this study, it is known that the diamond films deposited by using CO/H2 gas mixture as a carbon source are better thane these of CH4/H2 one.

• 한국진공학회지
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• 제19권5호
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• pp.377-384
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• 2010

본 연구에서는 수직 가열로(vertical furnace)를 이용하여 $1150^{\circ}C$의 온도에서 섬유형태의 고순도 단일벽 탄소나노튜브(singlewalled carbon nanotubes)를 합성하였다. 탄소나노튜브의 구조에 영향을 미치는 실험 변수인 페로센(ferrocene)의 농도, 혼합용액의 주입 속도, 싸이오펜(thiophene)의 농도, 수소($H_2$)의 주입 양을 조절하여 고순도의 단일벽 탄소나노튜브 섬유의 최적화 된 대량 합성 조건을 확립하였다. 또한 각 요인들이 탄소나노튜브의 생성에 미치는 영향에 대해 논의하였다. 분석 결과, 최적화 된 조건에서 1.16~1.64 nm의 직경을 가진 고순도의 단일벽 탄소나노튜브가 다발(bundle) 구조로 정렬되어 있음을 확인할 수 있었다.

• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• 제2권1호
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• pp.97-101
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• 2016

산화아연은 다양한 나노 구조와 특유의 특성으로 인하여 여러 분야에서 많은 관심을 받고있는 물질이다. 산화아연을 합성하는 다양한 방법 중에서, 수열합성법은 간단하고 친환경적인 장점을 가지고 있다. 나노 구조를 가지는 산화아연 박막은 수열합성법을 통하여 FTO 전극 위에 제작되었다. 성장된 산화아연은 X-ray diffraction (XRD)와 Field-emission scanning electron microscopy (FESEM)을 통하여 분석되었다. XRD 분석에서 산화아연 박막이 자연상태의 hexagonal wurtzite 상으로 구성되어 있음을 확인하였으며 SEM 사진에서는 나노 로드 형태를 구성하고 있는 것을 확인할 수 있었다. 본 연구에서는 UV 영역의 흡수 스펙트럼을 분석하여 산화아연이 보이는 365 nm 파장에서의 흡수를 확인하였다. 또한 photoluminescence 방출을 분석한 결과, 424 nm의 band edge emission과 500 nm에서 산화아연의 oxygen vacancies에 의한 방출을 확인하였다. 또한 라만 스펙트럼 분석을 통하여 본 연구진이 제작한 산화아연이 높은 결정성을 가지고 있는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 연구를 통하여 다양한 특성을 가진 산화아연의 광촉매적 적용을 기대할 수 있다.

• Current Photovoltaic Research
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• 제4권1호
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• pp.16-20
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• 2016

$Cu_2ZnSnS_4$ (CZTS) thin films were fabricated by successive electrodeposition of layers of precursor elements followed by sulfurization of an electrodeposited Cu-Zn-Sn precursor. In order to improve quality of the CZTS films, we tried to optimize the deposition condition of absorber layers. In particular, I have conducted optimization experiments by changing the Cu-layer deposition time. The CZTS absorber layers were synthesized by different Cu-layer conditions ranging from 10 to 16 minutes. The sulfurization of Cu/Sn/Zn stacked metallic precursor thin films has been conducted in a graphite box using rapid thermal annealing (RTA). The structural, morphological, compositional, and optical properties of CZTS thin films were investigated using X-ray diffraction (XRD), Field emission scanning electron microscopy (FE-SEM), Raman spectroscopy, and X-ray Flourescenece Spectrometry (XRF). Especially, the CZTS TFSCs exhibits the best power conversion efficiency of 4.62% with $V_{oc}$ of 570 mV, $J_{sc}$ of $18.15mA/cm^2$ and FF of 45%. As the time of deposition of the Cu-layer to increasing, the properties were confirmed to be systematically changed. And we have been discussed in detail below.

• Carbon letters
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• 제24권
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• pp.97-102
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• 2017

Graphite fibers are materials with a high specific modulus that have attracted much interest in the aerospace industry, but their high manufacturing cost and low yield are still problems that prevent their wide applications in practice. This paper presents a laser-based process for graphitization of carbon fiber (CF) and explores the effect of laser radiation on the microstructure of CF. The obtained Raman spectra indicate that the outer surface of CF evolves from turbostratic structures into a three-dimensional ordered state after being irradiated by a laser. The X-ray diffraction data revealed that the growth of crystallite was parallel to the fiber axis, and the interlayer spacing $d_{002}$ decreased from 0.353 to 0.345 nm. The results of scanning electron microscopy revealed that the surface of irradiated CFs was rougher than that of the unirradiated ones and there were scale-like small fragments that had peeled off from the fibers. The tensile modulus increased by 17.51% and the Weibull average tensile strength decreased by 30.53% after being irradiated by a laser. These results demonstrate that the laser irradiation was able to increase the graphitization degree of the CFs, which showed some properties comparable to graphite fibers.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.222.2-222.2
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• 2016

트랜지스터 응용 등에 관한 연구가 활발해 지면서 에너지 밴드갭이 0 eV에 가까운 그래핀 이외의 밴드 갭 조절이 가능한 MoS2 (molybdenum disulfide), BN (boron nitride), Bi2Te3 (bismuth telluride), WS2 (tungsten disulfide) 등과 같은 이차원 Transition Metal DiChalcogenides (TMDC) 물질이 반도체 물질로 각광받고 있다. 특히 MoS2의 경우 단결정 덩어리 상태에서는 약 1.3 eV의 밴드갭을 가지나 두께가 줄어들어 두 층일 경우에는 약 1.65 eV, 단일층이 되면 약 1.9 eV의 밴드갭을 가져 박막 층수에 따라 에너지 밴드갭 조절이 가능한 것으로 알려져있다. 하지만 두께 조절이 가능하면서 대면적, 고품질을 가지는 MoS2 박막 합성은 아직 제한적이라 할 수 있으며 새로운 방법 및 물질에 대한 연구가 지속적으로 이루어 지고 있다. 따라서 본 연구에서는 다양한 층수를 지니는 MoS2 합성을 위해 나노 두께의 MoS2 박막을 CF4 plasma 를 이용하여 layer etching 진행하고 CF4 plasma 100초 etching 진행한 2 layer 두께의 MoS2를 기준으로 H2S plasma를 이용하여 treatment 진행하였다. 물리적, 화학적 분석은 Raman spectroscopy, XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy), AFM (Atomic Force Microscopy) 등을 이용해 진행하였고 이를 통해 MoS2 layer 감소 및 damage recovery 등을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.375.2-375.2
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• 2016

그래핀(Graphene)은 원자 한 층 두께의 얇은 특성에 기인하여 우수한 투과도(~97.3%)를 나타내며, 높은 전자 이동도($200,000cm^2V^{-1}s^{-1}$)로 인하여 전기 전도도가 우수한 2차원 전자소재이다. 또한 유연하고 우수한 기계적 물성을 가지고 있어 실제로 다양한 소자에서 활용되고 있다. 그래핀을 이용하여 다양한 소자로 응용하기 위한 과정 중 하나인 포토리소그래피 공정(Photolithography process)은 원하는 패턴을 만들기 위해 제작하고자 하는 기판 위에 포토레지스트(Photoresist)를 코팅하는 과정을 거치게 된다. 하지만 이러한 과정은 소자 제작에 있어서 포토레지스트 잔여물을 남기게 된다. 그래핀 위에 남은 포토레지스트 잔여물은 그래핀의 우수한 전기적 특성을 저하시켜 소자특성에 불이익을 주게 된다. 본 연구에서는 수소 플라즈마를 이용하여 그래핀 위에 남은 중합체(Polymer) 잔여물을 제거한다. 사용한 그래핀은 화학 기상 증착법(Chemical vapor deposition)을 이용하여 성장시켰으며, PMMA(Poly(methyl methacrylate))를 이용하여 이산화규소(silicon dioxide) 기판에 전사하였다. 그래핀의 손상 없이 중합체 잔여물을 제거하기 위해 플라즈마 처리시간을 15초부터 1분까지 늘려가며 연구를 진행하였으며, 플라즈마 처리 시간에 따른 중합체 잔여물의 제거 정도와 그래핀의 보존 여부를 확인하기 위해 라만 분광법(Raman spectroscopy)과 원자간력현미경(Atomic force microscopy)을 사용하였다. 본 연구 결과를 통해 간단한 플라즈마 처리로 보다 나은 특성의 그래핀 소자를 얻게 됨으로써, 향상된 특성을 가진 그래핀 소자로 산업적 응용 가능성을 높일 수 있을 것이라 생각된다.