GaMnAs 자성반도체의 박막 특성 및 후처리에 따른 특성 변화 연구

김동식  (Dong Sik Kim) 대한전자공학회 2008 電子工學會論文誌 IE (Industry electronics) Vol.45 No.3

본 연구에서는 비약적으로 발전하고 있는 반도체 소자가 요구하는 새로운 특성을 가진 신소재의 개발에 부응하여, 최근 세계적으로 많은 연구가 되고 있는 spintronics에 사용되는 화합물 자성반도체 박막에 관한 연구를 수행하였다. 본 연구에서 사용되는 GaMnAs 자성반도체 박막은 기존의 III-V족 화합물 반도체 소자에 적용이 쉽고, 그 응용범위가 넓어 앞으로의 전망이 매우 밝은 새로운 화합물 반도체라고 할 수 있다. 그러나 이런 GaMnAs 자성반도체 박막의 경우 현재까지 자성 특성을 나타내는 Curie 온도가 매우 저온에서만 나타나며, 또한 성장 조건에 따라 그 특성이 매우 달라지는 문제점을 가지고 있다. 따라서 본 논문에서는 GaMnAs 자성반도체 박막을 성장시키기 위한 최적조건과 자성특성을 향상시키기 위한 실험을 수행하였다. We investigate magnetic semiconductor thin films for application towards spintronics, which can overcome current limitations in semiconductor devices. GaMnAs magnetic semiconducting films studied are easily integrated into conventional semiconductor processes and also offer a wide range of application, therefore it shows much promise as a future material. However the Curie temperature at which magnetic properties exist for GnMnAs is very low, also depending on deposition conditons the properties of the film can vary widely. In order to study these issues we investigate the best possible deposition conditions for magnetic properties.

Microwave 에 의한 산성가스 분해 특성

김동식,김재설,이동규 ( Dong Sik Kim,Jae Surl Kim,Dong Kyu Lee ) 한국공업화학회 1996 공업화학 Vol.7 No.6

쌍극자물질에 전자파를 조사하면 그 파동의 변화에 따라 분자가 진동하며, 이웃 분자와 마찰을 일으켜 물질 내부로부터 가열되는 독특한 현상을 보인다. 따라서 고체인 전자파흡수제에 흡착시킨 쌍극자 기체를 microwave energy로 쉽게 파괴할 수 있다. 연소기기 배출가스에서 산성가스 제거공정 개발을 위하여 이 방법에 의한 산성가스 분해실험을 실시 하였다. Calcined char는 전자파흡수제 및 가스 흡착제로서의 역할을 하는데, NO와 SO₂를 함유한 표준가스를 char bed내로 통과시키면서 microwave를 조사하였다. Microwave가 조사되고 있는 20 gram의 char bed를 통과하는 동안 95%이상의 NO와 70% 이상의 SO₂가 환경적으로 무해한 단체원소로 분해되었으며, 분해된 원소 중 산소기는 char의 기공내에서 탄소와 반응하여 CO₂를 형성하며 char의 기공도 및 표면적 증대효과를 가져왔다. 일반적인 상업적 연소공정에서 처럼 이 보다 낮은 농도에서는 거의 완전한 분해가 가능하리라 보여지며, 대기오염 방지에 좋은 방법이 되리라 믿어진다. Under the irradiation of the radiofrequency wave, the dipole materials vibrate as microwavic phase change. This causes friction between adjacent molecules and enables an unique charateristics of interior heating of the materials. When dipole gases are adsorbed inside of a solid radiofrequency wave absorber, the gases can be decomposed easily by the microwave energy. The decomposition of sour gases was successfully tested in this manner to develop a sour gas removal process from the combustion flue gas. The standard gas bearing NO and SO₂ was passed through and microwave was applied on the calcined char bed as the wave absorber and the gas adsorbent. It was found that more then 95% of NO and 70% of SO₂was decomposed to the environmentally clean elements during the passage through the 20 gram char bed under the microwave impingement. The surface area and the porosity of char increased because the oxygen radicals produced from decomposed gas attacked carbon in the char capillaries and formed CO₂. For alower concentration of sour gas, general cases in thecommercial combustion processes, almost complete decomposion is believed possible and this method is surely expected to be useful for the prevention of air pollutions.

4가지 솔루션을 통한 사실적인 폭발효과 제작

김동식,황민식,이현석,김용희,윤태수,Kim, Dong Sik,Hwang, Min Sik,Lee, Hyun Seok,Kim, Yong Hee,Yun, Tae Soo 한국스마트미디어학회 2015 스마트미디어저널 Vol.4 No.4

CG(Computer Graphic)상의 폭발효과는 여러 가지 Effect Element(Fire, Smoke, Flame, Dust, Debris 등)가 집약된 고도의 기술적 난이도가 요구되는 비주얼이펙트이다. CG 소프트웨어 기술의 발전에 따라, 다양한 유체 시뮬레이션 기능을 탑재한 솔루션이 개발되었으며, 보다 사실적인 특수 효과가 가능하게 되었다. 하지만, 국내에서는 단순히 프로그램의 기능에만 의존하고 있으며, 또한, 관련 R&D가 미흡한 상황이다. 이에, 본 연구에서는 보다 사실적인 폭발현상을 효율적으로 구현해 낼 수 있는 제작 방식을 실험 연구를 통해 제시하고자 한다. 이를 위한 연구의 전개는 기존 폭발효과의 구현에 대해 선행 연구를 통해 문제점을 도출하고, 이를 해결하기 위해 4가지 솔루션을 중심으로 실험연구를 진행한다. 4가지 솔루션의 접근은 첫째, 유체 시뮬레이션 단계에서의 난기류 속성 부여 방법인 'Numerous Turbulent Flow', 둘째, 스크립트로 제작된 'Cache Retiming Solution', 셋째, Cache화된 데이터를 바탕으로 폭발의 모형을 구축하는 'Multiple Volume Container', 넷째, 합성단계에서 결과물의 완성도를 높이는 기법인 'RGB Lighting Pipeline' 이다. 각 단계 별 적용 효과의 특성과 이를 순차적으로 연계한 제작공정을 통해 보다 사실적인 폭발효과를 효율적으로 구현함을 증명하였다. 본 연구를 통해, 기존과 차별화된 효과적인 폭발효과 제작방법을 제시하며, 또한 관련 연구의 기초자료로 활용 가능하리라 사료된다. Explosion effect on CG (Computer Graphic) a visual effect on which a higher degree of technological difficulty is required with a variety of effect elements such as Fire, Smoke, Flame, Dust, Debris, etc. integrated on it. As skills for CG software have been advanced, solutions loaded with functions of various fluid simulation have been developed. So more realistic special effects came to be available. However, in Korea, it depends just on CG program functions. Besides, enough R&D's concerned have not been followed up. Accordingly, this study is aimed at offering a production method that may effectively implement more realistic explosion effects under experimentations. To begin with, the study derives problems through a precedent study of the implementation of existing explosion effects. Then to solve them, experimental studies are performed depending on four solutions. There are accesses to the four solutions: first, Numerous Turbulent Flow, a method to allow an attribute of turbulent air in the stage of fluid simulation; second, Cache Retiming Solution produced in script; third, Multiple Volume Container based on cached data; and fourth, RGB Lighting Pipeline, a method to enhance the completion of the result from the stage of composition. Characteristics of effects applied in each stage and consecutive connections of them proved the effective implementation of more realistic explosion effects. This study may not only suppose the production method for efficient explosion effects differentiated from the previous ones but also be utilized as basic data for relevant researches.

Nano $TiN_x$와 그 복합체의 제조 및 소결

김동식,김성진,라노,박성범,박승식,이혜정,이상우,조경식,우흥식,안중호,Kim, Dong-Sik,Kim, Sung-Jin,Rahno, Khamidova,Park, Sung-Bum,Park, Seung-Sik,Lee, Hye-Jeong,Lee, Sang-Woo,Cho, Kyeong-Sik,Woo, Heung-Sik,Ahn, Joong-Ho 한국결정성장학회 2006 한국결정성장학회지 Vol.16 No.3

We fabricated the nano $TiN_x$ by making of reaction between titanium powder and $Si_3N_4$ during planetary milling. The $TiN_x$ powder was sintered by spark plasma sintering machine after mixing with 50 wt% of titanium powder, and the sintered body was heat-treated at $850^{\circ}C$ in order to investigate its hardness property at the elevated temperature. We analyzed crystal structure by XRD. We observed the peaks of $TiN_{0.26}$ and TiN after 10 hours milling, and we observed TiN peak mainly after 20 hours milling. The reacted particle size distribution was investigated by FE-SEM. Increase of milling time, the size of reacted particles was decreased and the $10{\sim}20nm$ size of $TiN_x$ on the surface of titanium and $TiN_x$ was observed after 20 hours milling. The micro-Vickers hardness of mixed sintered body was about $1050kgf/mm^2$. 본 연구에서는 planetary milling을 사용하여 Ti 분말과 $Si_3N_4$와의 반응이 일어나도록 하여 nano $TiN_x$을 제조하였다. 이렇게 얻어진 분말은 Ti 분말과 혼합하여 SPS 소결 장치를 이용하여 소결하였으며 이 소결체의 고온에서의 경도변화를 조사하기위해 $850^{\circ}C$에서 열처리하였다. 분말의 물성평가는 X선 회절분석을 통해 결정상의 변화를 분석하였으며, 그 결과 milling 시간이 10시간의 milling에서는 $TiN_{0.26}$과 TiN이 혼재되어 있으며 20시간의 milling에서는 주로 TiN이 생성되는 것으로 확인되었다. 제조된 분말의 표면관찰을 통해서는 milling 시간이 증가할 수로 입자표면에 새로 형성된 반응물 size 분포를 조사하였으며, milling 시간이 길수록 입자표면의 $TiN_x$ 입자의 사이즈가 $10{\sim}20nm$ 정도로 작아지는 것을 알 수 있었다. Ti와 $TiN_x$를 중량비로 50:50로 혼합하여 제조한 소결체의 경도는 마이크로비커스 경도 값으로 $1050kgf/mm^2$ 정도를 나타내었다.

액체의 상폭발 과정에 의한 펄스 레이저 용발률의 증진

김동식,이호,Kim, Dong-Sik,Lee, Ho 대한기계학회 2001 大韓機械學會論文集B Vol.25 No.11

Enhancement of pulsed-laser ablation by an artificially deposited liquid film is presented. Measurements of ablation rate, ablation threshold, and surface topography arc performed. Correlation between material ablation and photoacoustic effect is examined by the optical beam deflection method. The dependence of ablation rate on liquid-film thickness and chemical composition is also examined. The results indicate that photomechanical effect in the phase explosion of liquid is responsible for the enhanced ablation. The low critical temperature of liquid induces explosive vaporization with localized photoacoustic excitation in the superheat limit and increases the ablation efficiency. Experiments were carried out utilizing a Q-swiched Nd:YAG laser at near-threshold laser fluences with negligible plasma effect (up to ∼100 MW/cm$^2$).

웹기반 전기전자 가상실험일 구현방법

김동식,서삼준,Kim Dong-Sik,Seo Sam-Jun 한국공학교육학회 2001 공학교육연구 Vol.4 No.1

본 논문에서는 제작비용이 저렴하면서도 학습자와 교수자간의 상호작용을 극대화하여 웹 상에서 효과적인 학습이 일어날 수 있도록 하는 가상전기전자실험실을 자바 애플릿을 이용하여 구현하는 방안을 제안하였다. 제안된 가상실험실은 크게 실험원리학습실, 모의실험학습실, 자바가상실험학습실 및 가상실험실 관리 및 평가시스템으로 구성되어 있어 학습자로 하여금 흥미를 유발하여 전기전자실험을 간단한 마우스 조작만으로 수행할 수 있도록 하였다. 본 논문에서 효율적인 전기전자 가상실험실 구현을 위해 제시된 방안은 수많은 방법중의 하나로써 향후 많은 수정과 보완이 이루어지리라 기대하며 제안된 방안은 공학분야뿐만 아니라 자연과학분야에까지 확대적용이 가능하여 기존의 교육시스템에서 발생되는 문제를 상당부분 보완할 수 있을 것으로 생각된다. This paper presents the practical implementation methodology of a web-based Virtual Laboratory in the field of electrical and electronic engineering, in which efficient self-learning can be available due to high interactivities between a teacher and a learner. Now that the proposed Virtual Laboratory is composed of 3 learning classrooms and their management system, the learners can understand easily the several important electrical concepts and make an experiment in the cyberspace through simple mouse manipulations. The results of this research are to allow the implementation of an efficient Virtual Laboratory system, and are also expected to make a contribution to the activation of educational system in cyberspace.

미소절삭에서의 절삭력 해석

김동식,강철희,곽윤근,Kim, Dong Sik,Kahng, C.H.,Kwak, Yoon Keun 한국정밀공학회 1995 한국정밀공학회지 Vol.12 No.12

Ultraprecision machining technology has been playing a rapidly increasing and important role in manufacturing. However, the physics of the micromachining process at very small depth of cut, which is typically 1 .mu. m or less is not well understool. Shear along the shear plane and friction at the rake face dominate in conventional machining range. But sliding along the flank face of the tool due to the elastic recovery of the workpiece material and the effects of plowing due to the large effective negative rake angle resultant from the tool edge radius may become important in micromachining range. This paper suggests an orthogonal cutting model considering the cutting edge radius and then quantifies the effect of plowing due to the large effective negative rake angle.

효율적인 자바언어 학습을 위한 인터넷기반 자율학습시스템의 구현

김동식,이동엽,Kim Dong-Sik,Lee Dong-Yeop 한국공학교육학회 2005 공학교육연구 Vol.8 No.1

본 논문에서는 자바 언어를 학습하는데 있어 효율성을 증가시키기 위해 인터넷 기반 자율학습시스템이 제안되었다. 제안된 자율학습시스템은 JWP(Java Web Player)라고 불리며 Java Web Start 기술을 활용하여 웹상에서 실행이 가능한 자바 애플리케이션 프로그램이다. 또한 본 논문에서는 컴퓨터 언어를 학습하는데 있어 3가지 중요한 일련의 과정인 개념학습과정, 프로그래밍 실습과정, 그리고 학습 성취도 평가과정을 Java Web Start 기술을 이용하여 JWP에 통합하였다. 제안된 시스템은 학습과정을 교육공학적인 측면에서 멀티미디어 요소를 강화하였기 때문에 학습자가 흥미를 가지고 자발적으로 학습을 할 수 있도록 설계되었다. 더욱이 JWP 에는 효율적인 자바 언어 학습을 위해 학습내용에 대한 설명이 음성으로 출력되며, 이때 이와 관련된 이미지와 텍스트들이 동기화되어 동시에 화면에 표시된다. 더욱이 소스파일의 코딩, 에디팅, 실행 그리고 디버깅 등을 쉽게 할 수 있는 컴파일러가 삽입되어 있어 편리한 자바 언어 실습환경을 제공한다. 마지막으로 각 단원별 돌발퀴즈와 마무리 테스트를 통하여 학습자가 자신의 학습상황을 체크하여 반복학습을 할 수 있도록 유도하였다. This paper presents an internet-based self-learning educational system which can be enhancing efficiency in the learning process of Java language. The proposed self-learning educational system is called Java Web Player(JWP), which is a Java application program and is executable through Java Web Start technologies. Also, three important sequential learning processes : concept learning process, programming practice process and assessment process are integrated in the proposed JWP using Java Web Start technologies. This JWP enables the learners to achieve efficient and interesting self-learning since the learning process is designed to enhance the multimedia capabilities on the basis of various educational technologies. Furthermore, internet-based on-line voice presentation and its related texts together with moving images are synchronized for efficient language learning process. Also, a simple and useful Java compiler is included in the JWP for providing language practice environment such as coding, editing, executing and debugging Java source files. Finally, repeated practice can make the learners to understand easily the key concepts of Java language. Simple multiple choices are given suddenly to the learners while they are studying through the JWP and the test results are displayed on the message box. This assessment process is very essential to increase the learner's academic capability.

SPM을 이용한 수소화된 p형 Si(100) 표면의 미세구조 제작

김동식,Kim, Dong-Sik 대한전자공학회 2002 電子工學會論文誌 IE (Industry electronics) Vol.39 No.2

수소화된 p형 Si(100)표면에 대기중에서 작동하는 주사형 터널링 현미경(scanning tunneling microscopy-STM)을 이용하여 미세구조를 제작하였다. 시료의 표면처리는 HF 용액에 1분간 담가 수소화하였다. STM의 탐침은 백금합금을 역학적인 방법으로 45$^{\circ}$로 잘라서 사용하였다. STM의 바이어스 전압을 변화시켜가며 미세구조를 제작하였다. 최적의 미세구조 선폭은 30 nm이고 이 때의 바이어스 전압은 1.7V, 터널링 전류는 1nA였다. Various nanometer-scale structures are fabricated on hydrogen-passivated p-type Si(100) surface by scanning probe microscopy(SPM). The hydrogen-passivation is performed by dipping the samples in diluted 10% HF solution for one min.. Pt alloy wires are used for tips and the tips are made by cutting the wires at 45$^{\circ}$ slanted. Various line features are fabricated in various bias voltage. The optimal structure is the line of about 30 nm width on 1.7V bias voltage and 1 nA tunneling current. ?

자바 애플릿을 이용한 웹 기반 디지털 논리회로 가상실험키트

김동식,김기운,Kim Dong-Sik,Kim Ki-Woon 한국공학교육학회 2003 공학교육연구 Vol.6 No.2

본 논문에서는 교육의 질을 향상시키기 위해 창의적이고 상호작용적인 멀티미디어 컨텐츠로 구현된 디지털 논리회로에 대한 효율적인 가상실험키트를 개발하였다. 제안된 가상실험키트는 실제 실험실 상황과 유사하게 구현하였기 때문에 가상실험키트를 통해 유사한 실험결과를 얻을 수 있다. 더욱이 제안된 가상실험키트는 학습자와 교수자의 효율을 증대시키도록 설계되었으며 이를 통해 학습자는 높은 학습표준을 성취할 수 있으며 교수자는 시간과 노동력을 절감할 수 있다. 가상실험은 (1)브레드 보드상의 회로결선 (2)입력인가 (3)출력측정 (4)실험결과 분석의 과정으로 이루어진다. 더욱이 브레드 보드상의 회로구성과 대응되는 온라인 스키메틱 회로구성이 학습자의 편의를 위해 가상실험 키트상에 나타난다. 마지막으로 가상 실험실을 운영한 결과 전체 실험 시간과 실험 장비의 손상율이 감소되며, 교수 생산성이나 학습 효율이 증가되는 긍정적인 결과를 얻을 수 있었다. In this paper, we developed an efficient virtual experiment kit with creative and interactive multimedia contents, which can be used to enhance the quality of education in the area of digital logic circuits. Since our virtual experiment kit is implemented to describe the on-campus laboratory, the learners can obtain similar experimental data through it. Also, our web-based virtual experiment kit is designed to enhance the efficiency of both the learners and the educators. The learners will be able to achieve high learning standard and the educators save time and labor. The virtual experiment is performed according to the following procedure: (1) Circuit Composition on the Bread Board (2) Applying Input Voltage (3) Output Measurements (4) Checkout of Experiment Results. Furthermore, the circuit composition on the bread board and its corresponding online schematic diagram are displayed together on the virtual experiment kit for the learner's convenience. Finally, we have obtained several affirmative effects such as reducing the total experimental hours and the damage rate for experimental equipments and increasing learning efficiencies as well as faculty productivity.