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플라즈마 중합법에 의한 스티렌 박막의 분자 구조 및 분자량 제어에 관한 연구
김종택(Jong-Taek Kim),최충석(Chung-Seog Choi),박종관(Jong-Kwan Park),임응춘(Eung-Choon Lim),이덕출(Duck-Chool Lee) 한국진공학회(ASCT) 1997 Applied Science and Convergence Technology Vol.6 No.3
본 연구에서는 내전극 정전결합 유동가스형 반응장치를 이용하여 플라즈마 중합 스티렌 박막을 제작하고 적외선분광스펙트럼, 열분해가스크로마토그래피, 시차주사열량계 및 겔투과성 크로마토그래피의 분석을 통하여 중합조건이 분자구조 및 분자량 분포에 미치는 영향을 조사하였다. 위의 결과로부터 개시 모노머의 화학적 특성과는 다른 고도로 가교된 박막이 생성되었으며, 방전압력, 방전전력 및 가스의 유량 등의 중합조건 조절에 의해 분자구조, 가교도, 분자량 분포 등의 제어가 가능함이 판명되었다. 따라서 내전극 정전결합 유동가스형 반응장치에 의해 수행된 플라즈마중합법은 중합조건의 조절에 의해 센서의 감지막, 광도전성 소자 및 포토 레지스트 등에 응용가능한 기능성 유기박막의 제작에 좋은 특성을 나타내는 것을 알 수 있었다. The plasma polymerized styrene films were prepared by using an inter-electrode capacitively coupled gas-flow-type reactor, and the effects of plasma polymerization condition on the molecular weight distribution were investigated by Fourier Transform Infrared (FT-IR), Pyrolysis Gas Chromatography(PyGC), Differential Scanning Calorimetry(DSC) and Gel Permeation Chromatography(GPC). From the above results, the very cross-linked films different from chemical characteristics of the starting monomer were taken out, and it is realized that the molecular structure, cross linking density, and molecular weight distribution could be controlled by changing the parameters such as deposition pressure, deposition power and gas flow rate. Accordingly, it is suggested that plasma polymerization method performed by inter-electrode capacitively coupled gas-flow-type reactor has good characteristics for manufacturing the functional organic thin films which can be applied in sensors, opto-electric device, photo-resist by changing the polymerization parameters.
새로운 반응장치를 이용한 기능성 플라즈마 중합막의 제작
김종택(Jong-Taek Kim),이상희(Sang-Hee Lee),박종관(Jong-Kwan Park),박구범(Gu-Bum Park),이덕출(Duck-Chool Lee) 한국진공학회(ASCT) 1998 Applied Science and Convergence Technology Vol.7 No.1
본 연구에서는 방전내에서 활성화된 라디칼의 반응을 촉진시키는 플라즈마중합을 통하여 기능성 유기박막을 합성하기 위해 새로운 형태의 유동가스형 반응장치를 개발하였다. 중합을 위해서 스티렌 모노머를 사용하였으며 분자구조와 분자량 분포에 대한 분석을 행하였다. 제작된 플라즈마중합막은 우수한 성능의 전자빔 레지스트로서 평가되었다. 새로운 플라즈마 반응장치를 이용하여 제작된 박막의 감도는 습식공정에 의해 제작된 레지스트의 감도에 비해서 향상되었으며 깨끗한 패턴이 성공적으로 제작되었다. A new gas-flow type reactor for plasma polymerization was developed to synthesize functional polymers, which enhances reaction of radicals activated in the discharge. Styrene was used for the plasma polymerization and molecular structure and molecular weight distribution of the plasma -polymerized styrene were studied. The polymer was evaluated to be an efficient electron beam resist. The sensitivity of the plasma-polymerized styrene film formed by this new reactor was better than that of the reported values of conventional polystyrene, Fine resist patterns could be successfully developed by a wet process.
플라즈마 중합막의 기판재질 의존성과 전자선 조사 특성에 대한 연구
김종택(Jong-Taek Kim),박수홍(Su-Hong Park),김형권(Hyeong-Gweon Kim),김병수(Byung-Su Kim),이덕출(Duck-Chool Lee) 한국진공학회(ASCT) 1998 Applied Science and Convergence Technology Vol.7 No.4
본 연구에서는 플라즈마 중합 반응의 기판 재질과 전극 위치에 대한 의존성을 규명하기 위해서 Ar방전의 발광 분석을 행하였으며 제작된 박막의 가교성을 확인하기 위해서 전자빔 노광을 시켜보았다. 기판의 재질이 도체 및 절연체인 양자의 경우를 비교해 보면 전자는 후자에 비해서 전체적으로 발광 스펙트럼의 피이크 강도가 크게 나타났으며, 준안정상태에 대한 피이크와 이온에 대한 피이크를 검토한 결과, 기판이 절연물일 때는 전극의 위치를 멀게 할수록 이온의 피이크 강도가 극단까지 떨어짐을 알 수 있었다. 제작된 중합 스티렌 박막을 통하여 발광 스펙트럼의 변화에 따라서 막의 가교성 변화가 생기는 것을 알 수 있었으며 이 막을 전자빔에 노광하였을 때, 기판이 절연물인 경우에는 패턴을 제작하는 것이 가능하였다. The dependance of substrate material and electrode position were studied by radiation analysis of Ar discharge, and electron beam radiation was applied to confirm the crosslinked structure of the film. Comparing the conductor substrate with the insulator substrate, the former had lager peak density of radiation spectrum than latter. From the result of peak density of metastable state and ion, it was confirmed that the peak density of ion was falling to the down limit with increasing the distance of electrode position in the insulator substrate. The extent of crosslinking reactions of the films was investigated by analyzing the radiation spectrum of polymerized films. When the polymerized styrene films was exposed to electron beam, it was possible to form a pattern with the insulator substrate.
이온성 유기결정 물질의 테라헤르츠파 발생 감소 원인에 대한 이론적 연구
김종택 ( Kim Jongtaek ) 공군사관학교 2019 空士論文集 Vol.70 No.-
테라헤르츠(terahertz, THz)파는 적외선보다 낮은 에너지를 가지므로 인체에 무해하며, 분자뿐만 아니라 분자들의 상호작용에 까지 관여하므로 의료/의약품/보안 등의 분야에서 검사 및 탐지에 X-ray를 대체하여 유용하게 사용될 수 있지만, 자연적으로는 거의 존재하지 않아 인공적 발생이 필요한 광원(light source)이다. 본 연구에서는 지금까지 개발된 유기결정 중 가장 큰 테라헤르츠파 발생효율을 타내내는 HMQ-TMS 물질의 부분적인 테라헤르츠파 발생효율 감소의 원인을 미시적분자 수준에서 화학시뮬레이션 방법을 통해 분석하였다. 단분자를 대상으로 한 시뮬레이션 결과는 실험 결과와는 다소 차이를 보였지만, 다음의 몇 가지 흥미로운 사실을 알 수 있었다. 낮은(2THz 이하) 에너지 영역에서의 테라헤르츠파 흡수는 기능기의 회전과 링 간 대단위 비틀림 또는 굽힘 진동과 관련이 있으며 음이온이 주된 역할을 하고, 중간 에너지 영역에서는 기능기의 회전 및 이와 연동된 링의 탈평면 나비 날개짓 진동이 관련이 있으며 양이온과 음이온이 관여되어 있고, 높은(7THz 이상) 에너지 영역에서는 기능기의 회전과 연동된 링의 탈평면 소단위 분절적 진동이 관련되어 있으며 주로 음이온이 관여된 것으로 확인되었다. 이러한 연구결과는 연구자들이 해당 진동을 억제하는 방향으로 분자를 다자인하여 보다 높은 효율을 갖는 테라헤르츠파 발생물질을 개발하는데 유용한 정보를 제공할 것으로 기대된다. 아울러, 향후에는 분자 간 상호작용이 고려된 고체진동 시뮬레이션 연구를 위해 물리, 화학, 수학, 전산 분야의 학제 간 연구가 추가적으로 이루어질 필요가 있다. Terahertz-wave with energy lower than infra-red is harmless to human body and involved to interaction between molecular vibrations as well as each vibration, so that it has a potential use for inspection or detection concerning medicine, drug, security, etc. In nature, however, terahertz-wave is not found with enough energy for its use. It must be artificially generated. This study has examined through chemical simulation at the microscopic molecular level the cause of partial decrease of terahertz-wave generation efficiency for HMQ-TMS which shows the highest efficiency among organic crystals developed until now. Although the results of molecular simulation exhibit a little difference from those of experiment, they still provide some interesting findings. Terahertz-wave absorption of HMQ-TMS is commonly involved in the rotation of functional groups over all energy regions. In addition, the torsion or bending motion between large ring units is involved in low energy absorption below 2THz, the out-of-plane butterfly motion of ring units in medium energy absorption, and the out-of-plane segmental motion within ring units in relatively high energy absorption above 7THz. It is expected that the results of this study help the researchers to develop a new highly-efficient terahertz-wave generation materials through molecular design suppressing the vibrations concerned with the decrease of terahertz-wave generation. In the future, the interdisciplinary research between chemistry, physics, mathematics, and computer science is needed for the solid-state simulation research incorporating interaction between the target molecule and neighboring molecules