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A Study on the Fatigue Crack Growth Behavior of A Ti-24Al-11Nb Alloy
배규식,이문희,Bae, Gyu-Sik,Lee, Mun-Hui Materials Research Society of Korea 1992 한국재료학회지 Vol.2 No.5
The mechanisms of fatigue crack growth (FCG) in a Ti$_3$Al-based (${\alpha}_2$) alloy, Ti-24Al-11Nb (a/o) with acicular microstructure were studied with particular attention focused on the fatigue crack path through the microstructure and on the effects of specimen orientation and crack closure. The results showed that the fatigue cracks of Ti-24Al-11Nb alloy grew much faster than conventional titanium alloys, with little difference in FCG rates for TL and TS orientations. The fatigue crack paths revealed crystallographic transgranular fracture with frequent serrations and branching. This is in agreement with the known effects of slip planarity and microstructure on the FCG behavior. The load-displacement hysteresis loops showed that the crack closure influenced the FCG behavior.
$V_{1-x}M_xO_2$박막의 thermochromism에 대한 연구
이시우,이문희,Lee, Si-U,Lee, Mun-Hui 한국재료학회 1994 한국재료학회지 Vol.4 No.6
"Smart window"에 코팅재료로 쓰이는 thermochromic $Vo_{2}$박막을 전자빔 증착 방법으로 유리 기판위에 증착시켜 $0^{\circ}C$-$90^{\circ}C$ 온도범위에서 가시광 및 근적외선의 투과율을 spectrophotometer로 측정하였다. $300^{\circ}C$의 기판온도와 $400^{\circ}C$ 어닐링 온도가 $VO_{2}$ 박막이 결정화되기 때문인 것으로 확인되었다. 또한, $VO_{2}$박막을 알곤중에서 어닐링하면 500nm이하의 파장에서는 그 투과율이 상당히 낮아지는 것으로 나타났다. W가 5a/0첨가된 $V_{0.95}W_{0.05}O_{2}$박막은 약 $0^{\circ}C$의 천이돈도를 나타내었고 Sn이 0.5a/o $V_{0.995}W_{0.005}O_{2}$박막의 경우에는 $300^{\circ}C$의 기판온도에서 증착한 후 $450^{\circ}C$/5시간 동안 알곤가스 중에서 어닐링하였을때 뚜렷한 thermochromism을 나타내었으며 이 박막의 천이온도는 실용가능한 온도인 약 $25^{\circ}C$로 발견되었으며 약간의 이력곡선이 나타났다.력곡선이 나타났다. Thermochromic $Vo_{2}$ thin films for "smart windows" were prepared by electron beam evaporationmethod on a glass substrate and spectral transmittances were examined by spectrophotometer. Substratetemperature of $300^{\circ}C$ and annealing temperature of $400^{\circ}C$ were found to be effective to give athermochromism on $Vo_{2}$ thin film due to the crystallization of the thin film. Furthermore, annealing of$Vo_{2}$ thin film affected the spectral transmittance and reduced the transmittance significantly at wavelengthbelow 500nm.$V_{0.95}W_{0.05}O_{2}$ thin film doped by 5 atomic percent of W showed semiconductor-metal transition around 0$0^{\circ}V_{0.995}W_{0.005}O_{2}$thin film which contains 0.5 atomic percent Sn showed therrnochrornisrn when it was depositedat substrate temperature of $300^{\circ}C$ and annealed at $450^{\circ}C$ for 5 hours in argon gas. The transitiontemperature of the $V_{0.995}W_{0.005}O_{2}$ thin film was found to be about $25^{\circ}C$ and showed some hysterisis. and showed some hysterisis.
$SnO_2$ 박막을 이용한 ${Ta_2}{O_5}$박막 커패시터의유전특성
김진석,정강민,이문희,Kim, Jin-Seok,Jeong, Gang-Min,Lee, Mun-Hui 한국재료학회 1994 한국재료학회지 Vol.4 No.7
본 연구에서는 Ta 박막 밑에 $SnO_{2}$박막층을 입혀서 $Ta/SnO_2$이중박막이 산화될 때 산소의 공급원을 2원화 함으로써 $Ta_2O_5$의 stoichiomitry를 향상시켜 $Ta_2O_5$박막 커패시터의 주설전류를 줄이고자 하였다. Tantalum을 실리콘 웨이퍼 위에 기판온도를 변화시켜 가면서 전자빔증착이나 스퍼터링 방밥으로 입히고 $500^{\circ}C$~$900^{\circ}C$에서 산화시켜 Al/$Ta_2O_5$p-Si/Al또는Al/$Ta_2O_5$/p-Si/Al과 같은 MIS형 커패시터를 만들어 유전상수 및 누설전류를 측정하였으며 XRD, AES, ESCA등을 이용하여 박막의 결정성 및 특성을 분석하였다. $SnO_{2}$박막층을 입힌 커패시터는$SnO_{2}$층을 입히지 않은 커패시터보다 10배 이상 큰 200정도의 유전상수 값을 나타내었다. 그리고 산화온도가 높으면 박막의 결정화로 인하여 유전상수는 증가하지아는 누설전류도 약간 증가하는 것이 확인되었다. 또한 높은 증착온도는 일반적으로 누설전류를 낮추는 것으로 나타났다. 특히 $SnO_{2}$층을 입힌 경우에 기판온도를 $200^{\circ}C$로 하고 $800^{\circ}C$에서 산화시켜 만든 커패스터의 경우에 $4 \times 10^{5}$V/cm의 전장강도에서 $10^{-7}A/\textrm{cm}^2$의 낮은 누설전류 값을 나타내었다. $Ta_2O_5$박막은 $700^{\circ}C$ 이상에서 박막이 결정되고, Ta /$SnO_{2}$ 이중박막을 산화시키면 처음에는 Ta박막과 $SnO_{2}$박막 계면에서 $SnO_{2}$로부터 Ta박막에 산소가 공급되지마는 점차 Sn이 Ta박막쪽으로 확산되어 결국에는 Ta-Sn-O계의 새로운 ternary oxide가 생성되는 것으로 나타났다. Our investigation aimed to reduce the leakage current of $Ta_2O_5$ thin film capacitor by layering SnOz thin film layer under Ta thin film, thereby supplying extra oxygen ions from the $SnO_{2}$ underlayer to enhance the stoichiometry of $Ta_2O_5$ during the oxidation of Ta thin film. Tantalum was evaporated by e-beam or sputtered on p-Si wafers with various deposition temperatures and was oxidized by dry--oxygen at the temperatures between $500^{\circ}C$ and $900^{\circ}C$. Aluminum top and bottom electrodes were formed to make Al/$Ta_2O_5$/p-Si/Al or $Al/Ta_2O_5/SnO_2$p-Si/AI MIS type capacitors. LCR meter and pico-ammeter were used to measure the dielectric constants and leakage currents of the prepared thm film capacitors. XRD, AES and ESCA were employed to confirm the crystallization of the thin f~lm and the compositions of the films. Dielectric constant of $Ta_2O_5$ thin film capacitor with $SnO_{2}$ underlayer was found to be about 200, which is about 10 times higher than that of $Ta_2O_5$ thin film capacitor without $SnO_{2}$ underlayer. In addition, higher oxidation temperatures increased the dielectric constants and reduced the leakage current. Higher deposition temperature generally gave lower leakage current. $Ta_2O_5/SnO_2$ capacitor deposited at $200^{\circ}C$ and oxidized at $800^{\circ}C$ showed significantly lower leakage current, $10^{-7}A/\textrm{cm}^2$ at $4 \times 10^{5}$V/cm, compared to the one without $SnO_{2}$ underlayer. XRD showed that $Ta_2O_5$ thin film was crystallized above $700^{\circ}C$. AES and ESCA showed that initially the $SnO_{2}$, underlayer supplied oxygen ions to oxidize the Ta layer, however, Sn also diffused into the Ta thin film layer to form a new $Ta_xSn_YO_Z$ , ternary oxide layer after all.
수평자장 하에서 성장된 CZ 실리콘 단결정의 산소 분포 및 석출거동
김경민,최광수,이문희,Kim, Kyeong-Min,Choi, Kwang-Su,P. Smetana,T.H. Strudwick,Lee, Mun-Hui 한국재료학회 1992 한국재료학회지 Vol.2 No.2
수평자장을 건 Czochralski(HMCZ) 방법으로 자장강도(B)와 도가니 회전속도(C)가 실리콘 단결정의 산소편석에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. B=2, 3, 4kG와 C=4-15rpm에서 <100> 방향으로 성장시킨 57mm 직경의 단결정들 내의 산소분포는 대체로 축을 따라서 불균일하였고 톱니모양을 나타내었다. 종래의 CZ 방법과 비교할 때, 이러한 산소분포의 불균일성은 위 강도의 수평자장이 결정성장계면으로의 산소전달에 불안정한 요소로 작용했음을 나타낸다고 볼 수 있다. 반면에 C의 증가는 산소분포의 불균일성의 약화와 산소농도의 전반적인 증가를 유도하였다. 이 결과를 토대로 B=2kG에서 27-36ppma인 산소분포를 가진 단결정이 프로그램된 C에 의해서 얻어졌다. 소자제조공정을 모의한 열처리 과정에서 HMCZ 실리콘의 산소석출은 종래의 CZ 실리콘의 산소석출에 비해서 상대적으로 불균일하였고, as-grown 상태에서의 고르지 못한 HMCZ 실리콘의 산소분포가 주요 원인임이 밝혀졌다. Oxygen segregation in horizontal-magnetic-field-applied Czochralski (HMCZ) silicon crystals has been studied as a function of magnetic field strength (B) and crucible rotation rate (C). Along the axis of 57mm din. <100> crystals grown under B=2, 3, 4 kG and C=4-15rpm, the oxygen distribution was usually saw-tooth shaped and fluctuated unevenly. Compared to the conventional CZ method, this result seems to indicate that the horizontal magnetic field, at levels used in the present experiment, had a destabilizing influence on oxygen transport to the growth interface. On the other hand, as C increased, the oxygen fluctuation lessened, and [0] increased overall. At B=2 kG, an oxygen profile in a level of 27-36 ppma was achieved by a programmed ramp of C. Oxygen precipitation behavior of the HMCZ silicon during a simulated device manufacturing process was compared and found to be inferior to that of typical CZ silicon. The uneven oxygen profile in the as-grown state was identified as the major source of poor precipitation uniformity in the HMCZ silicon.