• 한국표면공학회지
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• 제54권6호
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• pp.331-339
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• 2021

Environmental barrier coatings(EBCs) are applied to the SiC/SiC ceramic matrix composites(CMCs) in order to protect CMCs from being corroded with water vapor by combustion gas in gas turbine engines. Ytterbium silicates, such as ytterbium monosilicate and ytterbium disilicate, are ones of the candidate materials for EBCs due to their excellent resistance to water vapor corrosion as well as thermal-expansion match with SiC. In this study, ytterbium silicates are fabricated with 2-step solid-state synthesis targeting ytterbium disilicate. After synthesizing ytterbium monosilicate, the mixtures of ytterbium monosilicate and SiO₂ are heat-treated and densified by using pressureless sintering or hot pressing with a variety of heating conditions. The phase formation, thermal expansion, and oxidation behavior are examined with fabricated specimens. The final densified bodies are found to be composites between ytterbium monosilicate and ytterbium disilicate with different ratios, which results in 4.43 to 6.72×10^-6/K range of coefficients of thermal expansion. The probability of these ytterbium silicates for EBC applications is also discussed.

• 공업화학
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• 제29권4호
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• pp.484-487
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• 2018

본 논문에서는 유기전자소자에서 사용되는 수분 차단막의 투습도 분석을 위하여 ytterbium의 광학적 전기적 특성을 연구하였다. Ytterbium 박막은 다양한 성막 두께(20-100 nm)에 따라 넓은 범위의 광투과도(70-10%)와 비저항($6.0-0.16m{\Omega}{\cdot}cm$) 값을 나타내었다. 25 nm의 ytterbium 박막은 수분과 반응하여 산화되며 투과도와 저항이 실시간으로 변화하였고 이를 통해 parylene 고분자와 aluminum nitride 적층형 박막 봉지 필름을 분석한 결과 $4.3{\times}10^{-3}g/m^2{\cdot}day$의 투습도를 측정할 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.438-439
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• 2013

Microelectronic devices의 접촉저항의 향상을 위해 Metal silicides의 형성 mechanism과 전기적 특성에 대한 연구가 많이 이루어지고 있다. 지난 수십년에 걸쳐, Ti silicide, Co silicide, Ni silicide 등에 대한 개발이 이루어져 왔으나, 계속적인 저저항 접촉 소재에 대한 요구에 의해 최근에는 Rare earth silicide에 관한 연구가 시작되고 있다. Rare-earth silicide는 저온에서 silicides를 형성하고, n-type Si과 낮은 schottky barrier contact (~0.3 eV)를 이룬다. 또한, 비교적 낮은 resistivity와 hexagonal AlB2 crystal structure에 의해 Si과 좋은 lattice match를 가져 Si wafer에서 high quality silicide thin film을 성장시킬 수 있다. Rare earth silicides 중에서 ytterbium silicide는 가장 낮은 electric work function을 갖고 있어 낮은 schottky barrier 응용에서 쓰이고 있다. 이로 인해, n-channel schottky barrier MOSFETs의 source/drain으로써 주목받고 있다. 특히 ytterbium과 molybdenum co-deposition을 하여 증착할 경우 thin film 형성에 있어 안정적인 morphology를 나타낸다. 또한, ytterbium silicide와 마찬가지로 낮은 면저항과 electric work function을 갖는다. 그러나 ytterbium silicide에 molybdenum을 화합물로써 높은 농도로 포함할 경우 높은 schottky barrier를 형성하고 epitaxial growth를 방해하여 silicide film의 quality 저하를 야기할 수 있다. 본 연구에서는 ytterbium과 molybdenum의 co-deposition에 따른 silicide 형성과 전기적 특성 변화에 대한 자세한 분석을 TEM, 4-probe point 등의 다양한 분석 도구를 이용하여 진행하였다. Ytterbium과 molybdenum을 co-deposition하기 위하여 기판으로 $1{\sim}0{\Omega}{\cdot}cm$의 비저항을 갖는 low doped n-type Si (100) bulk wafer를 사용하였다. Native oxide layer를 제거하기 위해 1%의 hydrofluoric (HF) acid solution에 wafer를 세정하였다. 그리고 고진공에서 RF sputtering 법을 이용하여 Ytterbium과 molybdenum을 동시에 증착하였다. RE metal의 경우 oxygen과 높은 반응성을 가지므로 oxidation을 막기 위해 그 위에 capping layer로 100 nm 두께의 TiN을 증착하였다. 증착 후, 진공 분위기에서 rapid thermal anneal(RTA)을 이용하여 $300{\sim}700^{\circ}C$에서 각각 1분간 열처리하여 ytterbium silicides를 형성하였다. 전기적 특성 평가를 위한 sheet resistance 측정은 4-point probe를 사용하였고, Mo doped ytterbium silicide와 Si interface의 atomic scale의 미세 구조를 통한 Mo doped ytterbium silicide의 형성 mechanism 분석을 위하여 trasmission electron microscopy (JEM-2100F)를 이용하였다.

• 한국표면공학회지
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• 제56권6호
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• pp.443-450
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• 2023

SiC/SiC_f CMC is vulnerable to water vapor corrosion at a high temperature of 1500℃. So, EBC (Environmental Barrier Coating) materials are required to protect Si-based CMCs. Ytterbium silicates are reported to have coefficient of thermal expansion (CTE) similar to that of the base material, such as SiC/SiC_f CMC. When the EBC are materials exposed to high temperature environment, the interface between ytterbium silicates and SiC/SiC_f CMC is not separated, and the coating purpose can be safely achieved. For the perspective of EBC applications, thermally grown oxide (TGO) layer with different CTE is formed by the reaction with water vapor in EBC, which leads to a decrease in life time. In this study, we prepare two types of ytterbium silicates to observe the corrosion behavior during the expose to high temperature and water vapor. In order to observe this behavior, the steam-jet furnace is prepared. In addition, phase formation of these ytterbium silicates is analyzed with microstructures by the before/after steam-jet evaluation at 1500℃ for 100 h.

• 한국융합학회논문지
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• 제12권4호
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• pp.87-94
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• 2021

의료기관의 방사선 차폐체의 차폐물질이 친환경소재로 변화되면서 기존 납의 일반된 차폐특성보다 차폐물질의 특성에 따른 방사선 방어가 중요한 요소로 대두되고 있다. 납과 유사한 차폐물질로 대표적인 텡스텐과 황산바륨은 친환경 소재로 시트나, 섬유 형태로 제작되어 사용되고 있다. 이테르븀은 치과 방사선영역에서 불투과성 물질로 불소화합물로 사용되었으며, 에너지대별 차폐특성과 기존 친환경소재의 차폐특성과 비교하여 x-선 차폐영역에서 차폐성능을 평가하고자 한다. 동일한 공정과 조건하에 세 종류의 차폐시트를 제작하여 실험하였으며, 의료방사선 영역에서 텅스텐과 약 5 % 차폐성능 차이가 나타났으며, 황산바륨보다 우수한 차폐성능을 보였다. 차폐시트의 단면 구조에서는 인자의 배열이 일정하지 못하는 큰 단점을 보였다. 따라서 산화이테르븀은 의료방사선 차폐물질로 충분한 가능성을 보였으며, 입자배열 구조와 입자크기 조절로 차폐성능을 향상시킬 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.399-399
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• 2013

Metal silicides는 Si 기반의microelectronic devices의 interconnect와 contact 물질 등에 사용하기 위하여 그 형성 mechanism과 전기적 특성에 대한 연구가 많이 이루어지고 있다. 이 중 Rare-earth(RE) silicides는 저온에서 silicides를 형성하고, n-type Si과 낮은 Schottky Barrier contact (~0.3 eV)을 이룬다. 또한 낮은 resistivity와 Si과의 작은 lattice mismatch, 그리고 epitaxial growth의 가능성, 높은 thermal stability 등의 장점을 갖고 있다. RE silicides 중 ytterbium silicide는 가장 낮은 electric work function을 갖고 있어 n-channel schottky barrier MOSFETs의 source/drain으로 주목받고 있다. 또한 Silicon 기반의 CMOSFETs의 성능 향상 한계로 인하여 germanium 기반의 소자에 대한 연구가 이루어져 왔다. Ge 기반 FETs 제작을 위해서는 낮은 source/drain series/contact resistances의 contact을 형성해야 한다. 본 연구에서는 저접촉 저항 contact material로서 ytterbium germanide의 가능성에 대해 고찰하고자 하였다. HRTEM과 EDS를 이용하여 ytterbium germanide의 미세구조 분석과 면저항 및 Schottky Barrier Heights 등의 전기적 특성 분석을 진행하였다. Low doped n-type Ge (100) wafer를 1%의 hydrofluoric (HF) acid solution에 세정하여 native oxide layer를 제거하고, 고진공에서 RF sputtering 법을 이용하여 ytterbium 30 nm를 먼저 증착하고, 그 위에 ytterbium의 oxidation을 방지하기 위한 capping layer로 100 nm 두께의 TiN을 증착하였다. 증착 후, rapid thermal anneal (RTA)을 이용하여 N2 분위기에서 $300{\sim}700^{\circ}C$에서 각각 1분간 열처리하여 ytterbium germanides를 형성하였다. Ytterbium germanide의 미세구조 분석은 transmission electron microscopy (JEM-2100F)을 이용하였다. 면 저항 측정을 위해 sulfuric acid와 hydrogen peroxide solution (H2SO4:H2O2=6:1)에서 strip을 진행하여 TiN과 unreacted Yb을 제거하였고, 4-point probe를 통하여 측정하였다. Yb germanides의 면저항은 열처리 온도 증가에 따라 감소하다 증가하는 경향을 보이고, $400{\sim}500^{\circ}C$에서 가장 작은 면저항을 나타내었다. HRTEM 분석 결과, deposition 과정에서 Yb과 Si의 intermixing이 일어나 amorphous layer가 존재하였고, 열처리 온도가 증가하면서 diffusion이 더 활발히 일어나 amorphous layer의 두께가 증가하였다. $350^{\circ}C$ 열처리 샘플에서 germanide/Ge interface에서 epitaxial 구조의 crystalline Yb germanide가 형성되었고, EDS 측정 및 diffraction pattern을 통하여 안정상인 YbGe2-X phase임을 확인하였다. 이러한 epitaxial growth는 면저항의 감소를 가져왔으며, 열처리 온도가 증가하면서 epitaxial layer가 증가하다가 고온에서 polycrystalline 구조의 Yb germanide가 형성되어 면저항의 증가를 가져왔다. Schottky Barrier Heights 측정 결과 또한 면저항 경향과 동일하게 열처리 증가에 따라 감소하다가 고온에서 다시 증가하였다.

• 대한화학회지
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• 제51권3호
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• pp.298-300
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• 2007

• 전기전자학회논문지
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• 제8권1호
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• pp.117-120
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• 2004

단일 광섬유 격자와 Yb와 Er이 첨가된 광섬유를 이용한 스트레인 및 온도의 동시 측정을 시행하였다. 스트레인과 온도에 대해서 $1100\;{\mu}{\varepsilon}$ and $50-180\;^{\circ}C$ 범위에서 $55.8\;{\mu}{\varepsilon}$ 와 $3\;^{\circ}C$의 오차를 가지고 측정하였다. 본 센서의 소형 및 저가의 특성으로 미루어 볼 때 넓은 범위의 스트레인 센서로 활용가치가 높다고 사료된다.

• Journal of the Optical Society of Korea
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• 제13권4호
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• pp.416-422
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• 2009

We have demonstrated a highly efficient cladding-pumped ytterbium-doped fiber laser, generating $>$2.1 kW of continuous-wave output power at 1.1 μm with 74% slope efficiency with respect to launched pump power. The beam quality factor ($M^2$) was better than 1.2. The maximum output power was only limited by available pump power, showing no evidence of roll-over even at the highest output power. We present data on how the beam quality depends on the fiber parameter, based on our current and past fiber laser developments. We also discuss the ultimate power-capability of our fiber in terms of thermal management, Raman nonlinear scattering, and material damage, and estimate it to 10 kW.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제30권2호
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• pp.297-301
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• 2009

We have developed the yttrium oxide (YNP) or ytterbium oxide (YbNP) nanoparticle/polymer matrices for the size-dependent separation of DNA ranging from 100 bp to 9,000 bp. High separation efficiency (> $10^6$ plates/m) and the baseline resolution for various DNA standards (100 bp, 500 bp, and 1 kbp DNA ladder) were obtained in 10 min with these matrices. The effects of concentrations of both polyethylene oxide (PEO) and nanoparticles were investigated and the highest performance was obtained at 0.02% PEO with 0.02% YNP or YbNP. Similar sieving power for both YNP and YbNP matrices was observed probably due to the similar sizes of nanoparticles, resulting in the formation of comparable sieving networks for DNA separation. For the reduction of electrosmotic flow, either dynamic or permanent coating of the capillary inner wall was compared and it turned out that PEO was superior to polyvinylpyrrolidone (PVP) or polyacrylamide (PAA) for better separation efficiency.