• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.158-158
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• 2017

Titanium and its alloys have been used in the field dental and orthopedic implants because of their excellent mechanical properties and biocompatibility. Despite these attractive properties, their passive films were somewhat bioinert in nature so that sufficient adhesion of bone cells to implant surface was delayed after surgical treatment. Recently, plasma electrolyte oxidation (PEO) of titanium metal has attracted a great deal of attention is a comparatively convenient and effective technique and good adhesion to substrates and it enhances wear and corrosion resistances and produces thick, hard, and strong oxide coatings. Silicon(Si), Zinc(Zn), and Manganese(Mn) have a beneficial effect on bone. Si in particular has been found to be essential for normal bone and cartilage growth and development. And, Zn has been shown to be responsible for variations in body weight, bone length and bone biomechanical properties. Also, Mn influences regulation of bone remodeling because its low content in body is connected with the rise of the concentration of calcium, phosphates and phosphatase out of cells. The objective of this work was research on bone-like apatite morphology on Si-Zn-Mn-hydroxyapatite coating on Ti-6Al-4V alloy by plasma electrolytic oxidation. Anodized alloys were prepared at 280V voltage in the solution containing Si, Zn, and Mn ions. The surface characteristics of PEO treated Ti-6Al-4V alloy were investigated using XRD, FE-SEM, and EDS.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.16 no.5
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• pp.366-370
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• 2007

Nano-scopic holes which are distributed densely and uniformly were fabricated on $SiO_2$ surface. Self-assembling resists were used to produce a layer of uniformly distributed parallel poly methyl methacrylate (PMMA) cylinders in a polystyrene (PS) matrix. The PMMA cylinders were degraded and removed by acetic acid rinsing. Subsequently, PS nanotemplates were fabricated. The patterned holes of PS template were approximately $8{\sim}30\;nm$ wide, 40 nm deep, and 60 nm apart. The porous PS template was used as a dry etching mask to transfer the pattern of PS template into the silicon oxide thin film during reactive ion etching (RIE) process. The sizes of the patterned holes on $SiO_2$ layer were $9{\sim}33\;nm$. After pattern transfer by RIE, uniformly distributed holes of which size were in the range of $6{\sim}22\;nm$ were fabricated on Si substrate. Sizes of the patterned holes were controllable by PMMA molecular weight.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.11a
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• pp.381-381
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• 2009

염료감응형 태양전지의 효율 향상을 위한 다양한 방법들 중 $TiO_2$ 나노 파우더의 표면 개질 및 페이스트의 분산성 향상을 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 기존 나노 파우더의 표면 개질법으로는 액상 공정인 졸겔법이 있으나 표면 처리 공정에서의 응집현상은 아직 해결해야 할 과제 중 하나이다. 이에 본 연구에서는 진공증착방법인 ALD법을 이용하여 염료감응형 태양전지용 $TiO_2$ 나노 파우더의 $SiO_2$ 산화물 표면처리를 통한 분산특성을 파악하였다. 기존 ALD법의 경우 reactor의 온도가 $300{\sim}500^{\circ}C$ 정도의 고온에서 공정이 이루어졌지만 본 실험에서는 2차 아민계촉매(pyridine)을 사용하여 reactor의 온도를 $30^{\circ}C$정도의 저온공정에서 $SiO_2$ 산화물을 코팅을 하였다. MO source로는 액체상태의 TEOS$(Si(OC_2H_5)_4)$를, 반응가스로는 $H_2O$를 사용하였고, 불활성 기체인 Ar 가스는 purge 가스로 각각 사용 하였다. ALD 공정에 의해 표면처리 된 $TiO_2$ 나노 파우더의 분산특성은 각 공정 cycle에 따라 FESEM을 통하여 입자의 형상 및 분산성을 확인하였으며 입도 분석기를 통하여 부피의 변화 및 분산 특성을 확인하였다. 공정 cycle 이 증가함에 따라 입자간의 응집현상이 개선되는 것을 확인 할 수 있었으며, 100cycles에서 응집현상이 가장 많이 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 표면 처리된 $SiO_2$ 산화막은 XRD를 통한 결정 분석 및 EDX를 통한 정성 분석을 통하여 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.129-129
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• 2011

ISFET (ion sensitive field effect transistor)는 용액 중의 각종 이온 농도를 측정하는 반도체 이온 센서이다. ISFET는 작은 소자 크기, 견고한 구조, 즉각적인 반응속도, 기존의 CMOS공정과 호환이 가능하다는 장점이 있다. ISFET의 기본 구조는 기존의 MOSFET (metal oxide semiconductor field effect transistor)에서 고안되었으며, ISFET는 기존의 MOSFET의 게이트 전극 부분이 기준전극과 전해질로 대체되어진 구조를 가지고 있다. ISFET소자의 pH 감지 메커니즘은 감지막의 표면에서 pH용액 속의 이온들이 감지막의 표면에서 속박되어 막의 표면전위의 변화를 유발하는 것을 이용한다. 그 결과, ISFET의 문턱전압의 변화를 일으키게 되고 드레인 전류의 양 또한 달라지게 된다. ISFET의 높은 pH감지능력을 얻기 위하여 높은 high-k물질 들이 감지막으로서 연구되었다. Al2O3와 HfO2는 높은 유전상수, non-ideal 효과에 대한 immunity 그리고 높은 pH 감지능력 등 많은 장점을 가지고 있는 물질로 알려졌다. 본 연구에서는, SiO2/HfO2/Al2O3 (OHA) 적층막을 이용한 EIS (electrolyte- insulator-silicon) pH센서를 제작하였다. EIS구조는 ISFET로의 적용이 용이하며 ISFET보다 제작 방법과 소자 구조가 간단하다는 장점이 있다. HfO2은 22~25의 높은 유전상수를 가지며 높은 pH 감지능력으로 인하여 감지막으로서 많은 연구가 이루어지고 있는 물질이다. 하지만 HfO2의 물질이 가진 고유의 특성상 화학적 용액에 대한 non-ideal 효과는 다른 금속계열 산화막에 비하여 취약한 모습을 보인다. 반면에 Al2O3의 유전상수는 HfO2보다 작지만 화학용액으로 인한 손상에 대하여 강한 immunity가 있는 재료이다. 이러한 물질들의 성질을 고려하여 OHA의 새로운 감지막의 적층구조를 생각하였다. 먼저 Si과 high-k물질의 양호한 계면상태를 이루기 위하여 5 nm의 얇은 SiO2막을 완충막으로서 성장시켰다. 다음으로 높은 유전상수를 가지고 있는 8 nm의 HfO2을 증착시킴으로서 소자의 물리적 손상에 대한 안정성을 향상시켰다. 최종적으로 화학용액과 직접적인 접촉이 되는 부분은 non-ideal 효과에 강한 Al2O3을 적층하여 소자의 화학적 손상에 문제점을 개선시켰다. 결론적으로 감지막의 적층 모델링을 통하여 각각의 high-k 물질이 가진 고유의 특성에 대한 한계점을 극복함으로써 높은 pH 감지능력뿐만 아니라 신뢰성 있는 pH 센서가 제작 되었다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.10 no.2
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• pp.225-230
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• 1999

Low pressure metal organic chemical vapor deposition (LPMOCVD) of $Li_2O$ solid thin films from Li(DPM) in nitrogen-oxygen or argon-oxygen atmosphere was experimentally investigated by using a small hot wall tubular type reactor. XRD and ESCA analysis revealed that $Li_2CO_3$ film grew in nitrogen-oxygen atmosphere and $Li_2O$ grew in argon-oxygen atmosphere. The grown lithium oxide or carbonate reacted with silicon or silica base materials to produce silicates. The CVD model analysis by means of the well-known micro trench method and Monte Carlo simulation was not fully successful, but a set of data on gas phase reaction rate constant and surface reaction constant was obtained.

• Ceramist
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• v.21 no.2
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• pp.4-18
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• 2018

Lastly, neuromorphic computing chip has been extensively studied as the technology that directly mimics efficient calculation algorithm of human brain, enabling a next-generation intelligent hardware system with high speed and low power consumption. Three-terminal based synaptic transistor has relatively low integration density compared to the two-terminal type memristor, while its power consumption can be realized as being so low and its spike plasticity from synapse can be reliably implemented. Also, the strong electrical interaction between two or more synaptic spikes offers the advantage of more precise control of synaptic weights. In this review paper, the results of synaptic transistor mimicking synaptic behavior of the brain are classified according to the channel material, in order of silicon, organic semiconductor, oxide semiconductor, 1D CNT(carbon nanotube) and 2D van der Waals atomic layer present. At the same time, key technologies related to dielectrics and electrolytes introduced to express hysteresis and plasticity are discussed. In addition, we compared the essential electrical characteristics (EPSC, IPSC, PPF, STM, LTM, and STDP) required to implement synaptic transistors in common and the power consumption required for unit synapse operation. Generally, synaptic devices should be integrated with other peripheral circuits such as neurons. Demonstration of this neuromorphic system level needs the linearity of synapse resistance change, the symmetry between potentiation and depression, and multi-level resistance states. Finally, in order to be used as a practical neuromorphic applications, the long-term stability and reliability of the synapse device have to be essentially secured through the retention and the endurance cycling test related to the long-term memory characteristics.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.273-273
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• 2011

현재 사용되고 있는 플로팅 게이트를 이용한 플래시 메모리 소자는 비례축소에 의해 발생하는 단 채널 효과, 펀치스루 효과 및 소자간 커플링 현상과 같은 문제로 소자의 크기를 줄이는데 한계가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 silicon nitride와 같은 절연체를 전자의 트랩층으로 사용하는 charge trap flash (CTF) 메모리 소자에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. CTF 메모리 소자의 전기적 특성에 대한 연구는 활발히 진행 되었지만, 수치 해석 모델을 사용하여 메모리 소자의 전하수송 메커니즘을 분석한 연구는 매우 적다. 본 연구에서는 수치 해석 모델을 적용하여 개발한 시뮬레이터를 사용하여 CTF 메모리 소자의 프로그램 동작 시 전하수송 메커니즘에 대한 연구를 하였다. 시뮬레이터에 사용된 모델은 연속방정식, 포아송 방정식과 Shockley-Read-Hall 재결합 모델을 수치해석적 방법으로 계산하였다. 또한 CTF 소자 프로그램 동작 시 트랩 층으로 주입되는 전자의 양은 Wentzel-Kramers-Brillouin 근사 법을 이용하여 계산하였다. 트랩 층에 트랩 되었던 전자의 방출 모델은 이온화 과정을 사용하였다. 게이트와 트랩 층 사이의 터널링은 Fowler-Nordheim (FN) tunneling 모델, Direct tunneling 모델, Modified FN tunneling 모델을 적용하였다. FN tunneling 만을 적용했을때 보다 세가지 모델을 적용했을 때가 더 실험치와의 오차가 적었다. 그 이유는 시뮬레이션 결과를 통해 인가된 전계에 의해 Bottom Oxide 층의 에너지 밴드 구조가 변화하여 세가지 tunneling 모델의 구역이 발생하는 것을 확인 할 수 있었다. 계산된 결과의 전류-전압 곡선을 통해 CTF 메모리 소자의 프로그램 동작 특성을 관찰하였다. 트랩 층의 전도대역과 트랩 층 내부에 분포하는 전자의 양을 시간에 따라 계산하여 트랩 밀도가 시간이 지남에 따라 일정 값에 수렴하고 많은 전하가 트랩 될 수록 전하 주입이 줄어듬을 관찰 하였다. 이와 같은 시뮬레이션 결과를 통해 CTF 메모리의 트랩층에서 전하의 이동에 대해 더 많이 이해하여 CTF 소자가 가진 문제점 해결에 도움을 줄 것이다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.8 no.12
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• pp.1090-1098
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• 1998

$RuO_2$ thin films were deposited on Si and Ru/Si substrates by rf magnetron reactive sputtering and annealed in oxygen atmosphere(1atm) to investigate their thermal stability and diffusion barrier property. $RuO_2$ thin films were thermally stable up to 700\ulcorner for 10min. in oxygen atmosphere and showed excellent barrier property against the interdiffusion of silicon and oxygen. After annealing at $750^{\circ}C$ , however, volatilization to higher oxide occurred at the surface and inside of $RuO_2$ thin film and diffusion barrier property was also deteriorated. When annealed at $800^{\circ}C$, $RuO_2$thin film showed a different microstructure from that of $RuO_2$ thin film annealed at 75$0^{\circ}C$. It is likely that surface defect structure of $RuO_2$, $RuO_3$, and excess oxygen had an influence on the mode of volatilization with increasing annealing temperature.

• Journal of the Korean Magnetics Society
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• v.2 no.1
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• pp.22-28
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• 1992

Barium ferrite thin films were reactively deposited with Fe and BaO composite targets by a facing tergects sputtering unit. When thermally oxidized silicon wafers were used as substrates, minimum substrate heating of $750^{\circ}C$ was necessary for the perfect c-axis alignment in barium ferrite films. To lower the critical substrate temperature for the good c-axis alignment, such seed layers as ZnO, ${\alpha}-Fe_{2}O_{3}$ and ${\gamma}-Fe_{2}O_{3}$ were tested. The excellent c-axis algnment of BaM was obtained at a substrate temperature of $600^{\circ}C$ on ZnO seed layer whose (002) plane was parallel to the substrate surface. The magnetic properties of the BaM film showed saturation magnetization of 295 emu/cc, perpendicular coercivity of 1.7 kOe and squareness of 0.75. Optimum deposition rate of $230\;{\AA}/min$ was obtained with the composite target and this was 5 to 20 times higher than those of other investigators with oxide targets.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.50 no.6
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• pp.364-371
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• 2013

The sintering behavior of monolithic SiC is examined using the binary sintering additive of $Al_2O_3$-rare earth oxide ($RE_2O_3$, where RE = Sc, Nd, Dy, Ho, or Yb). Through hot pressing at 20 MPa and $1750^{\circ}C$ for 1 h in an Ar atmosphere for 52 nm fine ${\beta}$-SiC powder added with 5 wt% sintering additive, a SiC density of > 97% is achieved, which indicates the effectiveness of $Al_2O_3-RE_2O_3$ system as a sintering of additive for SiC. Based on this result, 7 wt% of $Al_2O_3-Sc_2O_3$ is tested as an additive system for the fabrication of a continuous SiC fiber-reinforced SiC-matrix composite ($SiC_f$/SiC). Electrophoretic deposition combined with the application of ultrasonic pulses is used to efficiently infiltrate the matrix phase into the voids of $Tyranno^{TM}$-SA3 fabric. After hot pressing, a composite density of > 97% is obtained, along with a maximum flexural strength of 443 MPa.