확관볼 외경이 에어컨용 휜-관 열교환기의 접촉열저항에 미치는 영향 평가

이창욱 부산대학교 대학원 2022 국내석사

접촉열저항은 휜-관 열교환기의 열전달 메커니즘에서 주요 매개 변수 중 하나이다. 하지만 열교환기 설계 과정에서 접촉열저항 측정의 어려움과 정확한 데이터의 부족으로 인해 관 외벽과 휜칼라 사이의 접촉에 의한 열저항을 무시하거나 혹은 특별한 언급 없이 공기측 열저항에 포함시키는 경우가 많아 정량적인 연구가 부족한 상황이다. 본 연구에서는 접촉열저항에 영향을 미치는 요인을 조사하였고 유한요소 구조해석을 통해 휜-관 계면의 접촉거동을 확인하였다. 평균접촉압력과 접촉면적을 통해 확관볼 외경 변화에 따른 휜-관 계면에서의 접촉열저항을 분석하였고 실험을 통해 열교환기 성능 평가를 수행하였다. 확관볼 외경 6.70 ~ 6.72 mm 구간에서 구조해석 결과 접촉면적은 큰 차이가 없으나 평균접촉압력의 증가로 인해 접촉열저항이 감소하였다. 이 결과는 확관볼 외경 6.70 ~ 6.72 mm 구간에서 열교환기의 열교환량이 증가하는 경향과 일치하였다. 6.72 ~ 6.76 mm 구간에서는 열교환기의 열교환량 증가 폭이 1% 이하로 감소하였다. 이 구간은 평균접촉압력이 수렴하는 구간이며 전체 열저항 중에서 접촉열저항의 영향도가 1% 이하로 감소하는 구간으로 해석된다. 확관볼 외경 6.74 ~ 6.76 mm 구간에서 구조해석 결과 접촉면적과 평균접촉압력이 크게 감소하여 접촉열저항이 크게 증가하였다. 이 결과는 6.76 ~ 6.78 mm 구간에서 열교환기의 열교환량이 크게 감소하는 경향과 일치하였고 확관볼 외경과 열교환기의 열교환량 간의 변화 경향이 바뀌는 구간이 존재한다는 것을 확인하였다. The thermal contact resistance is one of the important parameters affecting the heat transfer performance of the fin-tube heat exchanger. However, due to the difficulty of measuring the thermal contact resistance and the lack of accurate data during the design process of the heat exchanger, the thermal contact resistance caused by the contact between the outer wall of the tube and the fin collar is often ignored or included in the thermal resistance of air side without special mention. In this study, factors affecting the thermal contact resistance were investigated and the contact behavior of the fin-tube interface was confirmed through finite element structural analysis. The thermal contact resistance at the fin-tube interface according to the change in outer diameter of the expanding bullet was analyzed through average contact pressure and contact area, and performance of the heat exchanger was evaluated through experiments. As a result of structural analysis of outer diameter of 6.70 ~ 6.72 mm of the expanding bullet, there was no significant difference in the contact area, but the thermal contact resistance decreased due to the increase in the average contact pressure. This result coincided with the tendency of heat transfer of the heat exchanger to increase in the section with outer diameter of 6.70 ~ 6.72 mm of the expanding bullet. In the 6.72 ~ 6.76 mm section, the increase in heat transfer of the heat exchanger was reduced to less than 1%. This section is the section where the average contact pressure converges, and it is interpreted as a section where the influence of the thermal contact resistance among the total heat resistance decreases to 1% or less. As a result of structural analysis in the section with outer diameter of 6.74 ~ 6.76 mm of the expanding bullet, the contact area and average contact pressure were greatly reduced, and the thermal contact resistance was greatly increased. This result coincides with the tendency of heat transfer of the heat exchanger to decrease significantly in the 6.76 ~ 6.78 mm section, and it was confirmed that there is a section in which the change trend between outer diameter of the expanding bullet and heat transfer of the heat exchanger changes.

可變抵抗器의 接觸抵抗 減少에 關한 硏究

정현주 崇田大學校 産業大學院 1983 국내석사

건물 전기화재 관리에 있어서 전선의 접촉저항개선에 관한 연구

김봉선 극동대학교 경영행정대학원 2006 국내석사

전술한 바와 같이 2000년 한해 동안 화재 발생 건수는 34,844건이 있으며 이중 전기 화재는 11,796건으로 전체 화재의 33.9%를 점하여 수위자리에 있는 형편이다, 이와 같은 전기화재의 원인 중에 합선에 의한 전기화재 사고가 가장 많은가운데 접촉불량으로 인한 전기사고는 전체 전기화재사고 중 1.2%에 해당하여 비율별로 경미해 보인다. 이와 같은 연유로 건물자잔관리현장에는 이를 가볍세 취급하는 경향이 일반적으로 나타나고 있다. 그러나 전선과 전선, 전선과 단자의 접촉상태를 접촉저항시험의 결과에 따라 접촉불량 상태에서 접촉 양호 상태로 전환하는 경우 적어도 한해 약 140건의 전기화재건수를 줄일 수 있게 된다. 따라서 140건의 전기화재 방지는 건물자산경영관리에 크게 기여하게 된다. 전선접촉저항시험의 결과와 같이 접속부분을 너무 힘을주어 강하게 조이거나 너무 훌렁하게 접속하여 접촉불량상태를 유지하는 경우 2000 화재 통계 연보의 전기 화제 통계치와 같이 매년 약 140건의 전기화재 유발요인이 되나 이들 불량 접촉상태를 양호 접촉상태로 전환하는 경우 매년 약 140건의 전기화재방지효과가 있다. 따라서 제4장 제2절 접촉저항시험결과와 같이 양호 접촉 상태를 유지해야 한다.

Au 확산 방지막을 이용한 p형 GaN의 Pd계 오믹 특성 연구

김우진 연세대학교 대학원 2001 국내석사

DVD(Digital Video Display)등 고밀도 광기록 장치용 광원으로 사용되는 단파장 레이저의 필요성이 증대됨에 따라 광에너지 대역(wide band gap) 특성을 가진 GaN를 이용한 광소자의 개발이 경쟁적으로 가속화되고 있다. 하지만 GaN 결정내의 높은 결함 밀도 및 높은 도핑 농도를 갖는 p 형화의 어려움으로 레이저 다이오드의 장시간 상온 연속 발진은 실현되고 있지 않다. 최근 LEOG(Lateral Epitaxial Overgrowth)등의 방법이 적용되어 GaN 결정내의 결함 농도를 낮추는 데에는 성공했으나 아직까지 p형 GaN에 대하여 10^(-5)Ω㎠ 이하의 낮은 접촉 저항을 가지며 열적으로 안정한 오믹 접촉은 보고되고 있지 않다. 이에 본 논문에서는 열적으로 안정하면서도 낮은 접촉 저항을 갖는 오믹 접촉을 형성하기 위하여 Au/Pd/p-GaN 구조를 기본으로 하여 Pt 및 Ta-RuO_(2)를 Au 확산 방지막으로 적용하였으며 각 구조의 열처리 온도 및 시간에 따른 전기적 특성을 비교 고찰하고, 미세 구조의 변화와 상호 연관지어 봄으로써 오믹 특성을 평가하고자 하였다. Au/Pd/p-GaN 구조는 열처리 시간에 따른 I-V 측정으로부터 증착 직후 가장 낮은 전체 저항값을 보였다. 하지만 최소 접촉 저항은 300℃ 30초 열처리 후 3.5×10^(-2)Ω㎠ 였다. 300℃에서 열처리한 후 접촉 저항이 감소하는 것은 p-GaN 표면에 잔류하는 산소가 300℃의 온도에서 Pd에 의해 흡수됨에 따라 Pd/GaN의 intimate 접촉이 형성되었기 때문으로 판단된다. 본 연구에서 얻은 접촉 저항 값이 기존 연구에 비하여 다소 높은 이유는 p형 GaN의 doping 농도의 차이에 기인한다. 900℃ 열처리 후에는 전기적 특성이 급격히 나빠졌으며 이는 Au가 기판쪽으로 지나치게 확산해 들어가 오믹 구조를 파괴하였기 때문임을 Auger depth profile 분석을 통하여 확인하였다. Pd계 오믹접촉의 열정 안정성을 증가시키기 위하여 Au확산 방지막으로 Pt를 도입한, Au/Pt/Pd/p-GaN 구조의 경우 고온에서 Au의 확산을 효과적으로 저지시키지 못하는 것을 전기적 특성 분석 및 물질분석을 통하여 확인하였다. 500℃ 열처리까지는 Au의 확산을 효과적으로 저지하지만 700℃ 열처리 후에는 Au는 Pt층을 통과하여 Pd과 혼합층을 형성하였다. Au/Pt/Pd 오믹 접촉 층은 900℃ 열처리 후 Au의 확산을 효과적으로 저지하지 못 했기 때문에 전기적 특성이 급격히 저하되었다. 비정질 확산 방지막인 Ta-RuO_(2) 는 고온까지 Au의 확산을 효과적으로 저지하여 Au/Ta-RuO_(2)/Pd 오믹 접촉은 증착 직후부터 900℃ 열처리 후 까지 선형적인 I-V 거동을 유지하였다. 최소 접촉 저항은 800℃ 열처리 후 5.7×10^(-3)Ω㎠ 값을 얻었으며, 이 시료에 대하여 700℃에서 3시간부터 10시간까지 열처리를 진행하면서 접촉 저항을 측정한 결과 접촉 저항의 변화는 9.3×10^(-3)Ω㎠∼1.8×10^(-2)Ω㎠ 정도로 거의 변하지 않음을 알 수 있었다. 이로부터 Au/Pd/p-GaN 구조와 비교할 때 매우 우수한 열적 안정성을 갖는다고 결론을 내렸다. Au/Ta-RuO_(2)/Pd 오믹 접촉이 800℃에서 가장 낮은 접촉 저항을 보인 원인을 FETEM을 이용한 미세 조직 분석을 통하여 계면에 Ga_(2)Pd_(5) 화합물이 GaN와 에피텍셜 관계를 가지고 형성되었기 때문으로 밝히었다. In recent years, group III-nitrides such as GaN, InN etc, have drawn much interest as a promising material for the fabrication of efficient blue emitting devices, laser diodes, and high temperature/high power electronic devices because they have direct wide band gap and a high saturation electron velocity. But this wide band-gap property also makes the device application difficult from the aspect of p-type ohmic contact formation. As GaN device technology advances, more stringent demands will be made on the reproducibility, uniformity, thermal stability, and high temperature operation of the ohmic contacts to GaN-based devices. In order to obtain the low resistance ohmic contact to p-GaN, the use of thin layer of a reactive transition metal such as Pd or Ni may be helpful because these transition metals can easily remove the native oxide of the GaN surface. However, applying these transition metals with Au capping layer as ohmic contact materials for the compound semiconductors, degraded microstructures and resultant non-uniform current flow could be results, due to the formation of a spiky interface, deep alloying depth and rough surface. The Ta-RuO_(2) layer was reported previously to effectively suppress the indiffusion of the oxygen toward the substrate interface and have high resistance for oxidation at high temperatures due to its strong network amorphous structure. In this study this material was evaluated as the Au diffsion barrier. The electrical properties of Pd-based ohmic contact to Mg-doped p-GaN grown by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) were investigated before and after annealing at various annealing temperatures, when the Ta-RuO_(2) layer, which was used for Au diffusion barrier was introduced. In the case, where the contact system was deposited without the Ta-RuO_(2) layer, the electrical properties were degraded as the annealing temperature was increased. In Au/pt/pd system, where the Pt layer was used for the Au diffusion barrier, the electrical properties was degraded after annealing at 900℃ due to the Au indiffusion toward substrate. The Pt layer could not effectively suppress the Au indiffusion up to high annealing temperatures. In contrast, the Au/Ta-RuO_(2)/p-GaN system showed good ohmic properties up to high annealing temperatures due to the suppression of the indiffusion of Au toward the Pd/p-GaN interface After annealing 800℃, the contact resistance showed its minimum value of 5.7×10^(-3)Ω㎠ and the contact resistance was slightly changed during annealing at 700℃ in 3-10h. The lowest contact resistance was attributed by the formation of epitaxial Ga_(2)Pd_(5) compound at the Pd/p-GaN interface.

군형성 접촉면의 전기 접촉저항 연구

이상영 연세대학교 대학원 2008 국내석사

접촉하고 있는 두 물체 사이의 전기 접촉저항 현상은 산업 사회에서 매우 중요한 문제이다. 이러한 접촉저항 현상은 경계표면의 오염물질과 표면 자체의 거칠기에 의해서 발현되며, 본 연구는 표면의 거칠기로 인하여 발생하는 접촉저항 현상 즉, 수축저항(constriction resistance) 현상에 그 초점이 맞추어져 있다.그동안 표면의 미세한 거칠기를 설명하기 위하여 수많은 연구가 이루어졌으며, 관찰하는 시스템의 해상도 증가와 더불어 끊임없이 분화되는 특징이 관찰되었다. 이러한 표면 특징을 자기모사와 멀티스케일 특징을 가지는 프랙탈 이론으로 설명하려는 노력이 있었으며, 본 연구는 이러한 프랙탈 개념으로 만들어진 가상의 접촉표면을 실제의 접촉현상으로 가정하였다.Archard는 하중과 마찰력 사이의 선형관계를 설명하기 위하여 구형의 돌기 접촉모델을 고안하였으며, 스케일의 증가와 더불어 이전 형상이 세분화되는 프랙탈 특징을 가지고 있다. Voss는 0를 중심점으로 하여 표면의 높이 분포가 Gaussian normal 함수를 형성하는, RMD 알고리듬으로 랜덤의 표면 형상을 구성하였다. Archard의 접촉모델로부터 접촉점의 위치와 크기 분포 정보를 획득하였으며, RMD 알고리듬으로 생성된 연성의 거친 표면을, FEM상에서 평면의 강체와 접촉시켜 그 정보를 취하였다. 이렇게 생성된 접촉면들의 공통적인 특징은, 전체에 걸쳐서 균일한 접촉을 보이지 않으며, 일부의 구간에서 군을 형성하며 접촉을 이루고 있다는 사실이다.Greenwood는 이와 같이 군형태를 보이는 접촉면 집합에서의 전기접촉저항 계산을 위한 함수관계를 정립하였으며, 본 연구는 이러한 함수를 이용하여 전기접촉저항을 계산한다. 그러나 앞서 서술한 바와 같이 접촉표면은 관찰 스케일의 증가와 더불어 그 접촉면의 형태가 더욱 세밀하게 무한으로 분화되는 특징을 가지며, 이러한 현상은 곧 계산량의 포화를 가져온다.본 연구에서는 이와 같은 계산량의 한계를 극복하기 위하여 확률통계적 방법론으로 Greenwood 방정식을 새롭게 재구성하였고, 구체적으로 핵밀도 함수 추정방법을 사용하여 접촉면의 위치 정보와 크기 정보를 3변량 형태로 모사하였다.최종적으로 계산된 전기접촉저항의 수치는 확률론적 방법과 직접계산의 방법이 1% 이내의 오차로 거의 일치하였으며, 스케일의 증가와 더불어 유한한 수치에 가까워지는 형태로 계산 되었다. 또한 직접계산 방법이 스케일의 증가와 더불어 지수함수 형태의 계산시간을 소비하였으나, 확률론적 방법은 그 시간의 증가 정도가 계속 감소하였다. 핵밀도 함수 추정 방법론은 데이터 분포에 따라서 개별적인 핵밀도의 너비 설정이 변화되는 약점을 가지고 있으나, Silverman의 최적화 함수가 매우 정확한 결과를 생성함으로써, 이러한 방법론의 명확한 기준과 신뢰성 또한 검증 되었다.

접촉저항형 촉각센서를 이용한 위치 및 힘 측정용 터치입력장치의 개발

김동기 경희대학교 2010 국내석사

본 논문은 접촉 위치와 접촉 힘을 모두 측정할 수 있으면서 모바일용 상용 칩(chip)이 적용가능 한 간단한 구조의 터치입력 장치를 제안한다. 터치패드, 터치스크린 등 현재 사용되고 있는 터치입력장치들은 대부분 접촉점의 위치 정보는 인식할 수 있지만 접촉 힘에 대한 정보는 인식할 수 없다. 접촉 위치측정을 위해 터치패드, 터치스크린 등이 연구 되어온 반면 접촉힘을 측정하기 위한 연구는 로봇, 의료기기 등의 분야에서 촉각센서를 중심으로 진행되어 왔다. 그 동안 접촉힘을 측정하기 위해 다양한 촉각센서들이 연구되었고, 몇몇 연구들을 통해 촉각센서를 터치입력장치에 적용하려는 시도가 이루어졌다. 하지만 지금까지의 촉각센서를 이용한 터치입력장치들은 복잡한 신호선으로 인해 신호처리부의 제작이 어려워 상용화의 어려움을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 접촉 위치와 접촉 힘을 모두 측정할 수 있으면서 모바일용 상용 칩(chip)이 적용가능 한 간단한 구조의 터치입력 장치를 개발하였다. 위치와 힘을 함께 측정하기 위해 접촉저항형 촉각센서를 이용하여 터치입력장치를 설계하고 제작하였다. 센서는 40mm X 40mm의 크기로 상판과 하판을 구분하여 터치입력장치를 설계하였다. 도트 스페이서는 하판 위에만 형성되도록 설계하였으며 직경은 0.3mm, 스페이서 간의 거리는 2.5mm 로 하였다. 센서의 기재로 물리적, 화학적 특성이 좋은 PET 필름을 사용하였고, 전극층과 저항층, 도트스페이서는 각각 실버페이스트(Silver Paste)와 카본페이스트(Carbon Paste), UV잉크를 스크린인쇄 기법으로 형성하였다. 제작된 센서의 위치분해능과 센서의 정적, 동적 하중특성을 평가하기 위해 평가 장치를 구성하고 평가를 수행하였다. 평가 결과 위치분해능은 ±2mm이내로 측정되었으며, 위치에 따른 출력값은 매우 선형적으로 측정됐다. 정적 하중평가 결과 비직선 특성이 약 34.69 %로 선형성은 다소 떨어지나 히스테리시스 오차와 반복오차는 각각 5.37 %, 6.84 %로 히스테리시스와 반복특성은 매우 우수한 것으로 나타났다. 제작된 센서의 강건성(Robust) 평가를 위하여 동적 피로하중평가를 수행한 결과 100만회의 동적 피로하중인가에도 센서의 출력이 일정하게 나타나 센서가 매우 강건한 것을 확인할 수 있었다. 제작된 센서는 기존의 터치입력장치들에 비해 센서의 구조와 신호처리가 간단하고, 제작 공정이 단순하여 초 고정밀을 요구하지 않고 불투명한 터치입력장치의 다양한 분야에 활용될 수 있는 장점을 가지고 있다. In this paper, with capability of measuring intensity contact force and contact position, a simple construction ‘Touch Input Device (T.I.D)’ which is applicable for commercial mobile chips was proposed. Most of T.I.Ds currently used such as touch pad and touch screen are able to measure the contact position. However, the contact force is not able to be measured by these T.I.Ds. While the research of touch pad and touch screen for measurement of contact position have been studied, the research for measurement of contact force has been studied in the fields of robotics and medical instruments with tactile sensor. Various researches on measuring contact force have been progressed and some of researchers have been tried to apply tactile sensor to T.I.D. However, there have been problems of its commercialization due to difficulties of signal processing circuit design led by complex signal lines of T.I.Ds using tactile sensors. Thus, in this paper, a simple structure T.I.D with capability to measure contact position and force and to apply commercial mobile chip have been developed. To measure contact position and force, T.I.D was designed and produced using contact resistance type tactile sensor. Sensor with size of 40mm X 40mm . Dot spacer was designed to be formed on lower plate with diameter 0.3mm and distance 2.5mm between spacers. As substrate of sensor, PET film was used due to advantages of physical and chemical properties. Conductive layer, resistive layer and dot spacer was constructed screen printing method. In order to evaluate range resolution of designed sensor and mechanical performance of static, dynamic load, evaluation system was constructed and performed. The evaluation results of its range resolution showed smaller than ±2mm and output by position is linear. The result of static load evaluation showed that 34.69% nonlinearity, 5.37% hysteresis error and 6.84% repeatability error. After performing dynamic fatigue evaluation in order to do robust test of the sensor, the test result showed that sensor was very robust indicating sensor’s outputs are constant during 1,000,000 times. The developed sensor has simpler construct and signal process compared with existing T.I.Ds. Moreover, it does not require high-precision due to simple manufacturing process and has great advantage to be widely used for various fields of opaque T.I.Ds

PEM 연료전지의 성능에 대한 전기접촉저항의 영향

유승헌 연세대학교 대학원 2011 국내석사

연료전지 내부에 BPP와 GDL 사이의 경계면에서 발생하는 불완전한 접촉 때문에 전기접촉저항이 발생한다. GDL과 membrane은 hot press로 붙여지거나, hot press로 제작을 하지 않더라도 구동을 하는 중 저절로 hot pressing 되어 붙기 때문에 GDL과 membrane사이의 전기접촉저항은 상대적으로 미미하여 고려하지 않는다. 이 논문에서는 FEM을 이용하여 수치해석 모델을 만들어 접촉저항을 측정하였다. 좀더 정확한 해석을 위해 GDL의 실제 표면을 confocal scanning laser microscope (CSLM) 으로 측정하여 데이터를 얻었고, 이 표면을 ABAQUS package를 이용하여 FEM 모델링을 하였다. 기계적 변형 및 응력 해석을 통해 접촉 면적과 접촉 압력 및 변형된 형상에 대한 정보를 얻었고 이 정보를 이용하여 전기 전도 해석을 통해 접촉면에서의 전류와 전압 값을 찾아 전기접촉 저항을 계산하였다. 스케일에 따른 접촉현상을 알아보기 위해 Multiscale contact analysis 수행하였고, 오류 해석을 통하여 전기접촉저항의 정확한 값을 예측하였다. 하중에 따라 GDL 다공성이 어떻게 변화하는지 FEM 해석을 통해 여러 종류의 GDL을 사용하여 알아 보았다. 이 해석 결과 BPP와 GDL의 접촉 표면의 가장자리에 가장 많은 다공성 감소가 나타났다. 이러한 GDL 다공성 감소는 GDL 내부에서의 물과 가스의 확산을 방해하기 때문에 GDL 다공성 감소를 최소화하기 위해 BPP rib 형상을 변경하였다. 20가지가 넘는 모델 중 cylindrical 모델이 가장 성능이 좋은 모델로 나타났다. FEM 해석 만으로는 cylindrical모델에서 최적의 반지름을 찾을 수가 없다. 따라서 다공성에서 가장 좋은 결과가 나온 반지름 4mm 모델과 전기접촉저항에서 가장 좋은 결과가 나온 반지름 5mm 모델을 multi physics해석을 통해 연료전지 성능을 측정해 비교해 보았고, BPP rib 의 형상 변경이 연료전지 전체 성능을 얼마나 개선 시킬 수 있는지 알아보았다.

Ru 전극을 이용한 a-IGZO 박막 트랜지스터의 접촉저항 및 전기적 특성 개선 연구

봉슬기 서울대학교 대학원 2024 국내석사

The Dynamic Random Access Memory (DRAM) industry focuses on reducing the area of individual cells to meet the integration density need. However, DRAM will encounter scaling limitations at a design rule of ~10nm, making further density increase highly challenging. To overcome this limitation, adopting a three-dimensional (3D) structure becomes inevitable, improving integration without relying solely on scaling. It is challenging to adopt single crystalline silicon as the channel material for three-dimensional DRAM (3D DRAM) due to its high cost of epitaxial growth. Although polycrystalline silicon shows promising electrical characteristics as channel material, it suffers from the grain boundary effect, making uniformity issues unavoidable. Therefore, investigating new channel materials is necessary. Amorphous InGaZnO (a-IGZO) is an emerging channel material for 3D DRAM due to its suitable electrical characteristics even in the amorphous state. Besides, a new electrode material, such as Ruthenium (Ru), has been selected for next-generation capacitor electrodes. It also has gained attention as a new interconnect material to replace Tungsten (W) in 3D DRAM. In the 3D DRAM structure, the channel connects to the bottom electrode of the capacitor, necessitating an evaluation of contact resistance between them. Furthermore, it is also probable that Ru is adopted as the bit lines in the 3D DRAM structure. In this case, the capacitor bottom electrode and bit lines serve as the source/drain of the thin film transistor. The first part of this study aims to investigate and improve the contact characteristics between a-IGZO and Ru through process optimization. The significant difference between the electron affinity of a-IGZO (4.3 eV) and the work function of Ru (4.9 eV) induces a high Schottky barrier. Additionally, the possibility of chemical reactions between Ru and a-IGZO and the surface damage to the channel during metal deposition could affect the contact characteristics. Optimization experiments for Ru sputtering deposition conditions were conducted to minimize surface damage and interface states between a-IGZO and Ru. It was confirmed that reducing plasma power decreased the surface damage to the channel. Furthermore, the annealing conditions for a-IGZO thin-film transistors (TFTs) using Ru electrodes were studied. Post-metallization annealing (PMA) in ambient conditions led to the oxidation of Ru, forming a higher Schottky barrier with the a-IGZO channel, negatively impacting electrical properties. To prevent these changes, post-deposition annealing (PDA) was performed, identifying high-temperature conditions that maintained the amorphous state of the a-IGZO thin film without crystallization. These changes improved the contact characteristics at the a-IGZO and Ru interface, enhancing the electrical properties. The second part of the study investigates the sputtered a-IGZO film growth behavior on the 100-nm-thick thermal silicon oxide (only SiO2) and on the atomic layer deposited 10-nm-thick hafnium oxide film grown on 30-nm-thick SiO2 (HfO2/SiO2). The chemical composition of the sputtered a-IGZO film is supposedly independent of the underlying layer due to the physical growth mechanism. However, it has been recently reported that the sputtered a-IGZO film showed a quite heavy substrate-dependent film composition on the thermally grown SiO2 and atomic layer deposited SiO2. The different a-IGZO film composition also influences the contact resistance with the source and drain metals. Deposition of a-IGZO on HfO2/SiO2 revealed relatively increased atomic percentages of In and Zn and decreased Ga compared to only SiO2. These changes showed higher carrier density and mobility, impacting the sheet and contact resistances with the Ru extracted via the transmission line method. This study investigates and improves the contact characteristics between a-IGZO channels and Ru electrodes through various experiments and analyses. Optimal conditions were identified to achieve low contact resistance and superior electrical properties. This research provides foundational technology for applying a-IGZO as a channel in 3D DRAM and using Ru as bottom electrode and bit line materials. Keywords : Amorphous oxide conductor, InGaZnO(IGZO), Ruthenium(Ru), 3D DRAM, Thin film transistor, Contact resistance, sputtering Student Number : 2022-23245 Dynamic Random Access Memory (DRAM) 산업은 집적 밀도 요구를 충족하기 위해 개별 셀의 면적을 줄이는 데 중점을 두고 있다. 그러나 DRAM은 설계 규칙이 약 10nm에 도달하면 스케일링 한계에 직면하게 되어 밀도 증가가 매우 어려워진다. 이러한 한계를 극복하기 위해, 3차원 구조를 채택하는 것이 불가피해졌으며, 이는 스케일링에만 의존하지 않고도 집적도를 향상시킬 수 있다. 그러나 3차원 DRAM(3D DRAM)에서는 단결정 실리콘을 채널 물질로 채택하기가 어려운데, 이는 에피택셜 성장의 높은 비용 때문이다. 비록 다결정 실리콘이 채널 물질로서 유망한 전기적 특성을 보여주지만, Grain boundary effect으로 인해 균일성 문제를 피할 수 없다. 따라서 새로운 채널 물질을 연구하는 것이 필요하다. 비정질 InGaZnO(a-IGZO)는 비정질 상태에서도 적절한 전기적 특성을 지녀 3D DRAM의 새로운 채널 물질로 떠오르고 있다. 게다가, 차세대 커패시터 전극으로 루테늄(Ru)과 같은 새로운 전극 물질이 선택되었다. 3D DRAM 구조에서 채널은 커패시터의 하단 전극과 연결되어 있어, 이들 간의 접촉저항을 평가해야 한다. 또한, Ru이 텅스텐을 대체할 새로운 대체물질로 3D DRAM 구조에서 비트 라인(bit line)으로 채택될 가능성도 있다. 이 경우, 커패시터 하부 전극과 bit line은 박막 트랜지스터의 소스/드레인 역할을 하기에 박막 트랜지스터에 적용하여 전기적 특성연구가 필요하다. 첫 번째 연구 파트는 a-IGZO와 Ru 간의 접촉 특성을 조사하고, 공정 최적화를 통해 이를 향상시키는 것을 목표로 한다. a-IGZO(4.3 eV)의 전자 친화도와 Ru(4.9 eV)의 일 함수 사이의 큰 차이는 높은 쇼트키 장벽(Schottky barrier)을 유도한다. 또한, Ru과 a-IGZO 간의 화학 반응 가능성과 금속 증착 중 채널 표면 손상은 접촉 특성에 영향을 미칠 수 있다. a-IGZO와 Ru 간의 표면 손상과 계면 상태를 최소화하기 위한 최적의 Ru 스퍼터링 증착 조건 최적화 실험을 한 결과, plasma power를 줄인 조건에서 채널 표면 손상이 줄어들었음을 확인하였다. 또한, Ru 전극을 사용한 a-IGZO 박막 트랜지스터의 열처리 조건을 연구했다. 대기 분위기에서 post metallization annealing (PMA) 진행 시 Ru의 산화가 쉽게 일어났으며, 이는 a-IGZO 채널층과 접촉 시 더 높은 쇼트키 장벽을 형성함으로써 전기적 특성에 영향을 미쳤다. 이러한 변화를 막기 위해 post deposition annealing (PDA)를 진행하였으며, a-IGZO 박막이 결정화 되지 않고 비정질 상태를 유지하는 높은 온도의 열처리 온도조건을 찾았다. 이러한 변화는 a-IGZO와 Ru 계면의 접촉특성을 향상시키고, 전기적 특성을 개선시켰다. 두 번째 연구 파트는 100nm 두께의 열산화 실리콘(SiO2)과 30nm 두께의 SiO2 위에 성장된 10nm 두께의 원자층 증착 된 하프늄 산화물(HfO2/SiO2)에서 증착 된 a-IGZO 박막의 성장 거동을 조사한다. 물리적 성장 메커니즘 때문에 증착 된 a-IGZO 박막의 화학 조성은 하부 기판에 독립적인 것으로 간주된다. 그러나 최근 증착 된 a-IGZO 박막이 열적으로 성장된 SiO2와 원자층 증착 된 SiO2에서 기판 의존적인 박막 조성을 보였다고 보고되었다. 이러한 a-IGZO 박막 조성의 차이는 소스 및 드레인 금속과의 접촉저항에도 영향을 미친다. HfO2/SiO2에 a-IGZO를 증착한 결과, SiO2에 비해 In과 Zn의 원자 비율이 상대적으로 증가하고 Ga는 감소했다. 이러한 변화는 캐리어 밀도와 이동도를 높여 전기적 특성 향상을 보였으며, transmission line method (TLM)룰 통해 추출한 Ru와의 채널 및 접촉저항에도 영향을 미쳤다. 본 연구는 a-IGZO 채널과 Ru 전극 간의 접촉 특성을 조사하고 이를 향상시키기 위해 다양한 실험과 분석을 하였으며, 최적의 조건에서 낮은 접촉저항과 전기적 특성 우위를 확인하였다. 이는 a-IGZO를 3D DRAM의 채널로 적용하고, Ru을 커패시터 전극과 Bit line 물질로 적용하기 위한 기반 기술로의 의미를 가진다. 주요어 : 비정질 산화물 반도체, InGaZnO(IGZO), Ruthenium(Ru), 3D DRAM, 박막 트랜지스터, 접촉저항, 스퍼터링(sputtering) 학 번 : 2022-23245

인버터 구동 전동기의 체결 불량 자동 진단

주정석 高麗大學校 大學院 2011 국내석사

High-resistance(R) connection in motor electrical circuit result in localized overheating and supply voltage unbalance, which leads to decreased efficiency, reliability and increased fire hazard in the electrical distribution system and motor. Therefore, it is important to monitor and correct High-R connection for reliable, efficient, and safe operation of the industrial facility. The main concept of the proposed method is to estimate winding resistance of motor using the inverter whenever the motor stopped. The parameters are estimated from the unipolar switched dc link voltage and stator current measurements avaiable in the inverter with the switched dc link voltage applied to the motor stator winding. An experimental study on a 3-phase 5.5KW induction motor performed under proposed technique. The proposed technique helps improve the reliability, efficiency, and safety of the motor system and industrial plant, and also allows maintenance to be performed in a more efficient manner without additional hardware requirements

전산해석을 통한 핀-관 열교환기의 열·유동 특성에 관한 연구

유성수 전남대학교 대학원 2010 국내석사

응축기의 역할은 냉매로부터 대기로 열을 방출하는 것이다. 냉장고용 응축기는 방열판에 설치되는 관형 주 응축기와 기계실에 설치되는 보조 응축기로 구분된다. 보조 응축기는 좁은 기계실 내에서 효과적으로 열을 방출하기 위하여 일반적으로 핀-관 열교환기 형태로 제작되며, 강제대류에 의하여 열전달 과정이 진행된다. 이 연구는 보조 응축기를 대상으로 수행되었으며, 공기측 대류열저항과 핀-관 결합부의 열 접촉저항이 전열성능에 미치는 영향을 분석하여 새로운 응축기 개발에 필요한 기초자료를 얻는데 목적이 있다. 전체적인 연구에는 CFD기법을 이용하였고, 수치해석의 신뢰성 검증 및 열 접촉저항 예측을 위해 실험을 병행하였다. 이 연구에서는 실험과 수치해석의 효과적인 수행을 위해 응축기 형상의 일부를 열교환기 샘플 및 모델로 제작하였다. 열교환기 샘플은 관형과 핀-관형 두 가지로 수치해석의 신뢰성 검증과 열 접촉저항 예측을 위해 사용되었다. 실험은 작동유체의 입·출구 온도차를 측정하여 전열량을 구하고, 열화상카메라를 이용해 열교환기의 표면 온도분포를 측정하는 방법으로 수행되었다. 그리고 동일한 조건에서 수치해석을 수행한 후 전체 결과들을 비교함으로써 수치해석의 신뢰성을 확보하고, 열 접촉저항을 예측하였다. 또한 공기측 대류열저항과 열 접촉저항이 전열성능에 미치는 영향을 확인하기 위하여 다양한 핀 피치와 공기유속 조건에서 수치해석을 수행하였고, 열·유동 특성을 비교분석하였다. 그 결과 열 접촉저항, 핀 피치 및 공기 유속에 의한 열교환기의 성능변화를 관찰하였으며, 열교환기 설계 시 이 요인들에 대한 총체적 고려의 필요성을 확인하였다. A primary role of a condenser is to emit thermal energy from refrigerant to atmosphere. A condenser used in a refrigerator is divided into a cluster pipe installed on heat sink and a sub-condenser installed in a small machine room, where a heat exchanger of fin and pipe type is equipped as a sub-condenser in order to effectively emit thermal energy by forced convection. This research was targeted on a condenser currently used on a domestic refrigerator. Main objective of the research is to obtain basic data in order to develop a new condenser focused on an influence of thermal resistance of air side and thermal contact resistance on the heat transfer performance. The CFD technique was used for whole research, and experiments were performed in order to verify the reliability of numerical analysis and predict the thermal contact resistance. In this research, a heat exchanger sample was made of a part of condenser to perform experimental and numerical analysis simply and efficiently. Water was used for the inner working fluid of the heat exchanger, and an experimental apparatus was composed concisely. A heat exchanger sample of tube type was used to verify the reliability of numerical analysis, and a heat exchanger of fin and tube type was used to predict the ratio of thermal contact resistance to the overall thermal resistance. The reliability for numerical solutions reflecting thermal contact resistance was increased by comparing those with the temperature distributions for surfaces of a heat exchanger measured by a thermographic camera. And then, numerical analysis was performed, varying fin pitch and air velocity to examine the influence of thermal resistance of air side for heat transfer performance. As a result, it was concluded that these factors need to be considered in a integrative manner because heat transfer performance is influenced by both fin pitch and air velocity. Therefore, it is expected that heat transfer performance of a heat exchanger will be improved by applying a suitable fin pitch to its operating conditions.