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        Pd 촉매의 부분 산화 조절을 이용한 SnO$_2$박막 센서의 CH$_4$감도 변화 연구

        최원국,조정,조준식,송재훈,정형진,고석근,Choi, W. K.,Cho, J.,Cho, J. S.,Song, J. H.,Jung, H. J.,Koh, S. K. 한국마이크로전자및패키징학회 1999 마이크로전자 및 패키징학회지 Vol.6 No.2

        이온빔 보조 증착법을 이용하여 제작한 $SnO_2$박막을 기저 물질로한 가연성 센서에 catalyst로 ultra-thin Pd layer를 이온빔 스퍼터링으로 흡착시켰다. 가연성 기체의 센싱 메카니즘에서 Pd 촉매의 역할을 정확하게 조사하기 위해서 진공 및 공기 상에서 annealing 함으로서 Pd 촉매의 초기 산화 상태를 조절하였다. 촉매가 순수한 금속 Pd 클러스터 상태로 존재하는 $SnO_2$센서의 경우에는 PdO 클러스터가 있는 것에 비해 높은 감응성을 보였다. 이것은 PdO 클러스터가 표면 acceptor로 작용을 하는 것으로 생각되며 $SnO_2$로 부터 Pd sub-channel을 통해 전자를 받아 센서의 감도를 낮추고 응답시간을 늦추는 것으로 생각된다. A flammable gas sensor based on the $SnO_2$thin film deposited by the reactive ion assisted deposition was fabricated and ultra-thin Pd layer as catalyst was adsorbed at surface by ion beam sputtering. The initial oxidation states of Pd catalyst were controlled to investigate the role of Pd in the sensing process of inflammale gas sensor through annealing in air and vacuum respectively. The Pd catalyst existing in pure metallic state showed the sensitivity higher than that of PdO. The result might be closely related to the fact that PdO as a surface acceptor would receive electrons via Pd sub-channel from $SnO_2$, and thus which reduces the sensitivity and delay the response time.

      • KCI우수등재

        1 keV $Ar^+$ 이온의 조사가 유리기판위의 금 박막의 미치는 영향

        장홍규,김기환,한성,최원국,고석근,정형진,Jang, H. G.,Kim, H. S.,Han, S.,Choi, W. K.,Koh, S. K.,Jung, H. J. 한국진공학회 1996 Applied Science and Convergence Technology Vol.5 No.4

        유리기판(BK7)에 5-cm cold-hollow cathode형 이온건(ion gun)을 이용한 sputtering 방법으로 금 박막을 1600$\AA$ 두께 (RBS확인한 두께 : 1590 $\AA$)로 증착하였다. 증착후 15$\mu$A/$\textrm{cm}^2$의 이온전류밀도를 갖는 1 keV $Ar^+$ beam을 이용하여 $1\times 10^{16}\;Ar^+\textrm{cm}^{-2}$에서 $2\times 10^{17}\;Ar^+\textrm{cm}^{-2}$의 이온선량을 조사하였다. 박막제작시와 $Ar^+$이온조사시의 진공도는 $1\times 10^{-6}-1\times 10^{-5}$Torr이었으며, 기판온도는 상온으로 하였다. 금 박막은 $Ar^+$이온의 조사에 관계없이 모두 (111)방향만 관찰되었으며, $Ar^+$이온이 조사된 시료의 x-ray peak의 세기는 이온선량이 증가함에 따라 감소하였다. Rutherford Backscattering Spectroscopy(RBS) 측정결과 $Ar^+$ 이온선량이 증가함에 따라 sputtering yield는 감소하였다. $2\times 10^{17}\;Ar^+\textrm{cm}^{-2}$의 이온선량이 조사된 시료는 두께가 711$\AA$으로 이온의 조사에 의해 Au 박막이 879$\AA$ sputter된 것을 확인하였으며, 이 때 sputtering yield는 2.57이었다. Atomic Force Microscope(AFM) 측정 결과 이온선량이 증가함에 따라 Au 박막의 Rms표면 거칠기는 16$\AA$에서 118$\AA$으로 증가하였다. 또한 Scratch test를 이용한 박막의 접착력 측정결과 이온선량이 증가함에 따라 유리기판위에 Au박막의 접착력은 1.1N에서 10N으로 9배 이상 증가하였다. 이상의 결과로부터 낮은 에너지의 이온선을 조사하여 유리기판고 금 박막사이에 좋은 접착력을 갖는 박막을 제작할 수 있었다. Au films with a thickness around 1600 $\AA$ were deposited onto glass at room temperature by ion beam sputtering with a 5 cm cold-hollow ion gun at pressure $1\times 10^{-6}-1\times 10^{-5}$ Torr. Irradiation of the Au deposited samples was carried out at pressure of $7\times 10^{-6}$ Torr. For the sputter depositions, $Ar^+$ ion energy was 1 keV, and the current density at the substrate surface was 15 $\mu$A/$\textrm{cm}^2$. Effects of 1 keV $Ar^+$ ion dose($I_d$) between $1\times 10^{16}\; and\;2\times 10^{17}\;Ar^+\textrm{cm}^{-2}$on properties such as crystallinity, surface roughness and adhesion, etc. of the films have been investigated. The Au films sputtered by $Ar^+$ ion beam had only (111) plane and the X-ray intensity of the films decreased with increase of $I_d$. The thickness of Au films reduced with Id. $R_{ms}$ surface roughness of the films increased from 16 $\AA$ at as-deposited to 1118 $\AA$ at ion dose= $2\times 10^{17}\;Ar^+\textrm{cm}^{-2}$. Adhesion of Au film on sputtered at $I_d$= $2\times 10^{17}\;Ar^+\textrm{cm}^{-2}$ was 9 times greater than that of Au film with untreated, as determined by a scratch test.

      • KCI우수등재

        Investigation of New Ionized Cluster Beam Source

        고석근(S.K. Koh),장홍규(H.G. Jang),정형진(H-J. Jung),최원국(W.K. Choi),S.G. Kondranine,E.A. Kralkina 한국진공학회(ASCT) 1996 Applied Science and Convergence Technology Vol.5 No.3

        본 논문은 새로운 이온화된 클라스터 빔원(ionized cluster beam source)의 제작과 특성조사에 관한 것이다. 이온화된 클라스터 빔원의 특성은 도가니부와 이온화부가 하나의 원통안에 놓여있지만, 전기적으로는 서로 분리되어 있지 않다. 이온화 효율을 증대시키기 위하여 영구자석을 배치하였다. 인출할 수 있는 Cu^+ 이온의 최대 전류밀도는 1.5 ㎂/㎠ 이었으며, 증착율이 초당 0.4Å일 때 이온화율은 3% 이었으며, 증착율이 초당 0.2Å일 때는 이온화율이 6% 이었다. 증착율이 초당 0.2Å이고, 가속전압이 4㎸에서 Cu^+ 이온빔의 균일성이 95% 이상이었다. The present paper represents the results of development and first experimental tests of a new ionized cluster beam (ICB) source. The novelty of ICB source lies in the fact that the crucible and ionization parts are spaced in one cylindrical shell but are not divided in an electric circuit. The ICB source adapts permanent magnets to increase the ionization efficiency. The maximum obtained Cu^+ ion current density is 1.5㎂/㎠, therewith the ionization rate amounts 3% under deposition rate equal to 0.4Å/s, and amounts 6% at the denposition rate, equal to 0.2Å/s. When the deposition rate is 0.2Å/s and the acceleration voltage is 4㎸, the Cu^+ion beam uniformity is better than 95%.

      • 이온 보존 반응법에 의하여 표면처리된 Polyimide(PI) 표면과 구리박막의 접착력 향상

        최성창,석진우,최원국,손용배,정형진,고석근 한국마이크로전자및패키징학회 1997 하이브리드마이크로일렉트로닉스 Vol.4 No.1

        Polyimide films are modified by Ar^+ion beam at 1 kV in an oxygen environments. Amounts of ions changed from 5 x 10^(15) to 1 x 10^(17) ions /㎠ and amounts of blowing oxygen from 0 to 8 sccm ml /min. The wettabilities and the surface free energies of modified polyimide were measured by a contact angle meter and the chemical state of the modified polyimide surface was measured by x-ray photoelectron spectroscopy. The wetting angles between water and polyimide films modified by Ar^+ ion without oxygen blowing decrease from 67 to 40 degrees and surface free energies increase from 46 to 64 dyne /㎠. The wetting angle of polyimide films modified by Ar^+ ion in an oxygen environments decrease to 12 degree and surface free energy increase to 72 dyne /㎠. Polyimide surface was modified with various gas environments and ions. Lowest wetting angle was obtained by oxygen ion irradiation in an oxygen gas environment and its value was 8°. In the case of polyimide film modified by Ar^+ ions in an oxygen environment, the wetting angle increase up to 65° when it kept in air and that increase up to 46° when it kept in water after 110 hour. In the case of polyimide film modified by O^+ ions in an oxygen environment, however, the wetting angle of polyimide film dose not increase. From the x-ray photoelectron analysis, it is found that the chemical bonds between polyimide components are severed by ion irradiation and hydrophilic groups such as (C=O)-(ON)-, COH and (C=O)-C are formed by the reaction between newly formed radicals and blowing oxygen. I t was found that the adhesion between Cu and polyimide modified by ion assisted reaction was improved, and the main reason of the enhanced adhesion is due to the reaction between Cu and C-O groups formed by ion assisted reaction on the polyimide surface.

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