유전이동을 이용한 콜로이드 입자의 크기에 따른 분리

황연,Hwang, Yeon 한국재료학회 2007 한국재료학회지 Vol.17 No.3

The separation of the small colloidal particles from the mixture of two different sized particles using AC dielectrophoresis phenomenon was studied. The spherical mono-dispersed polystyrene particles dispersed in pure water were put into a perfusion chamber on a substrate, and AC electric fold was applied to the glass substrate with Au electrodes in 4 mm distance. The AC frequency was fixed at 1 kHz and the intensity of the field was varied from 25 V/cm to 160 V/cm. After applying the AC field, the degree of the chain formation that resulted from the particle movements by dielectrophoresis was observed by optical microscope. The mixture of the $1\;{\mu}m\;and\;5\;{\mu}m$ sized polystyrene particles at 0.5 vol% concentrations for each size was set in the dielectrophoresis conditions of 1 kHz and 100 V/cm. At this condition large $5\;{\mu}m$ sized polystyrene particles formed chains, on the contrary the $1\;{\mu}m$ sized polystyrene particles formed no chains. After water flowing for 20 min, it was found that small particles that were floating in the chamber had been removed by the water flowing.

고분해능 전자에너지손실 및 자외선광전자분광법을 이용한 ZrC(111)면의 산소흡착 연구

황연,박순자,아이자와 타카시,하야미 와타루,오타니 시게키,이시자와 요시오,Hwang, Yeon,Park, Soon-Ja,Aizawa, Takashi,Hayami, Wataru,Otani, Shigeki,Ishizawa, Yoshio 한국재료학회 1991 한국재료학회지 Vol.1 No.4

Oxygen chemisorption on single crystal ZrC(111) surface was studied by high-resolution electron energy loss and ultraviolet photoelectron spectroscopy. At a low amount of oxygen exposure, adsorbed oxygen atoms construct $(\sqrt{3}{\times}\sqrt{3})R30^{\circ}$ structure. On the other hand, oxygen adsorption changes into $1{\times}1$ structure as the amount of oxygen exposure increases. The adsorbed oxygen atoms show smaller vertical distance from the Zr topmost layer in the $1{\times}1$ structure than in the $(\sqrt{3}{\times}\sqrt{3})R30^{\circ}$ structure and approach to the bridge site rather than 3-fold hollow site. The two different oxygen adsorption behavior comes from the two different surface stales of the clean ZrC(111) surface.

고분해능 전자에너지손실 및 자외선광전자 분광법을 이용한 NbC(111)면의 산소흡착 연구

황연,박순자,아이자와 타카시,하야미 와타루,오타니 시게키,이시자와 요시오,Hwang, Yeon,Park, Soon-Ja,Aizawa, Takashi,Hayami, Wataru,Otani, Shigeki,Ishizawa, Yoshio 한국재료학회 1992 한국재료학회지 Vol.2 No.4

Oxygen adsorption on the single crystal NbC(111) surface was studied by high-resolution electron energy loss and ultraviolet photoelectron spectroscopy. On the NbC(111) surface, oxygen molecules as well as oxygen atoms were adsorbed. Oxygen atoms were located at the 3-fold hollow site of the NbC(111) surface with the frequency of 548c$m^{-1}$. It was found that oxygen molecules had vibrational frequency of 968c$m^{-1}$which was much lower than that of the free oxygen molecule. Also the work function of the NbC(111) surface has increased by adsorption of oxygen molecule. These suggest electron tranfer from the NbC(111) substrate to the 2p${pi}_g$ substrate of the oxygen molecule.

분쇄처리가 Nd-Fe-B계 ingot의 자기적 특성에 미치는 영향

황연,김택수,이효숙,Hwang, Yeon,Kim, Taek-Soo,Lee, Hyo-Sook 한국재료학회 1998 한국재료학회지 Vol.8 No.11

Mechanical grinding and subsequent annealing were applied to the $Nd_5Pr_7Fe_{82}B_6$ and $Nd_{12}Fe_{82}B_6$ ingots, and the crystal structure and magnetic properties were investigated. After 330 hours milling, the particles with $2~3\mu\textrm{m}$average size were identified to be composed of very fine crystallites judging from the x-ray diffraction patterns. The intrinsic coercivity of 18.36 ~ 18.79 kOe and the maximum energy product of 8.32-8.38 MGOe were obtained by the annealing of the milled powders at $600^{\circ}C$ for 2 hours. Annealing at a higher temperature resulted in the improved magnetic properties. However it was revealed that the control of the micro-crystallites formed during the grinding process was more important to get an optimized magnetic properties than the annealing condition.

기계적합금법에 의한 $\textrm{TiB}_2$ 분말의 제조 및 Zr과 Ta이 합성에 미치는 영향

황연,강을손,Hwang, Yeon,Kang, Eul-Son 한국재료학회 1999 한국재료학회지 Vol.9 No.8

TiB$_2$powders were prepared by mechanical alloying, and the effect of Zr and Ta substitution for Ti was investigated. It was possible to produce titanium diboride phase by mechanical alloying titanium and boron elemental powders for 280 hours. The amorphization reaction, a common process which occurs during mechanical alloying, has not been found. When zirconium of which atomic radius was larger than that of titanium was substituted for Ti, the alloying time was greatly reduced. On the contrary, substitution of tantalum for titanium prolonged the alloying time because of the less negative heat of formation of tantalum diboride than that of titanium diboride.

비행시간형 직충돌 이온산란 분광법을 사용한 TiC(001)면의 Ta편석 연구

황연,히시타 슌이치,소우다 류타로,Hwang, Yeon,Hishita, Shunichi,Souda, Ryutaro 한국재료학회 1997 한국재료학회지 Vol.7 No.7

Ta을 2MeV의 에너지로 가속시켜 1x$10^{17}$atoms/$\textrm{cm}^2$의 농도로 TiC(001)면에 이온 주입시킨 후 비행시간형 직충돌이온산란 분광법(time-of-flight impact-collision ion scattering spectroscopy; TOF-ICISS)을 사용하여 TiC(001)면의 Ta표면 편석을 연구하였다. TOF-ICISS는 표면 수층 깊이까지 원자구조를 측정할 수 있는 수법으로, 이온주입된 시편을 1$600^{\circ}C$에서 300sec동안 진공 가열하여 Ta 원자를 편석시킨 후 스펙트럼의 입사각도 의존성을 구함으로써 Ta원자의 편석 위치 및 농도구배를 조사하였다. [110]및 [100]방위에서 Ta과 Ti의 focusing peak가 서로 같은 입사각도에서 나타나며 편석된 Ta원자는 TiC의 Ti-site에 위치한다. Ta원자는 표면 최외층에만 편석되는 것이 아니라 수층에 걸쳐 Ti-site에 자리하고 있으며, Ta 원자의 농도는 표면 최외층에서 내부 층으로 깊어질수록 작아진다. 이온주입시 생성된 표면층의 탄소 격자 결함은 시편 가열시 벌크에 자리하는 탄소가 확산되어 없어진다.다.

직충돌 이온산란 분광법(ICISS)에 의한 고체 표면구조의 해석(1): 기본 원리

황연,Hwang, Yeon 한국결정학회 2006 韓國結晶學會誌 Vol.17 No.2

표면 및 계면층의 결정구조, 결함구조, 불순물 편석, 표면의 전자 구조, 원자 진동 등과 같은 산화물의 표면물성은 촉매, 센서, 소결, 마찰, 부식 등과 같은 분야에서 그 특성을 좌우한다. 고체 표면의 결정구조 해석 수단으로 저에너지 이온산란 분광법이 유용한 도구로 알려져 있는데, 이 방법의 뛰어난 표면민감성은 표면에서의 효과적인 이온 중성화 과정에 기인한다. $He^+$, $Ne^+$, $Ar^+$ 등과 같은 이온은 Auger 중성화 과정에 의하여 쉽게 중성원자화 되고, 중성화 확율의 타겟에 대한 의존성이 낮기 때문에 이온빔으로서 종종 사용된다. 산란각도를 180$^{\circ}$로 고정하여 산란이온 검출기를 설치한 직충돌 이온산란 분광법의 경우는 산란된 이온의 궤적이 입사궤도와 거의 동일하기 때문에 산란궤적의 계산이 간단해지고, 수 층 깊이의 원자구조의 해석이 가능해진다. 본 고에서는 고체 표면의 원자구조를 실공간에서 해석할 수 있는 직충돌 이온산란 분광법에 대하여 측정의 기본원리, 측정장치, 간단한 분석 예 등에 관하여 기술하고자 하며, 다음 편에서는 복잡한 표면구조를 가지는 반도체 표면에서 직충돌 이온산란분광법의 이용하여 해석한 예를 중심으로 기술하고자 한다.

TiC(001) 면에 성장된 MgO 초박막의 전자구조 및 표면포논

황연,소우다 류타로,Hwang, Yeon,Souda, Ryutaro 한국재료학회 1997 한국재료학회지 Vol.7 No.8

TiC(001) 면위에 Mg 금속을 단원자층으로 증착시킨 후 산화 및 열처리 과정을 거쳐서 MgO 초박막을 성장시키고, 성장된 MgO 막의 전자상태 및 표면포논을 UPS, XPS 및 HREELS를 사용하여 측정하였다. 전도성 기판위에 epitaxial 산화물막을 성장시킨 후 성장된 막의 전자구조 및 표면포논을 측정함으로써 벌크에서 분리된 2차원적 특성을 갖는 '표면 모델'의 물성을 연구하고자 하였는데, 이러한 '표면모델'은 잘 배열된 원자구조를 얻을 수 있고 두께가 충분히 얇아서 전하축적을 피할 수 있기 때문이다. 기판으로는 MgO와 같은 암염형 결정구조를 갖고 있고, 격자상수 차이가 2.6% 로서 매우 작으며, 비저항이 매우 낮은 전이 금속 탄화물 중의 하나인 TiC(001) 면을 사용하였다. TiC(001)면에 증착된 MgO층의 UPS He-l 스펙트럼을 측정한 결과 O2p및 XPS스펙트럼은 열처리를 전후로 하여 변하지 않았으며, 이로부터 상온에서 산소의 확산만으로 MgO 상이 형성됨을 알 수 있었다. MgO초박막의 표면 포논을 HREELS를 사용하여 검출하였다. 거시적 포논중에서 F-K 파 및 Rayleigh 모드가 관찰되었는데, F-k파는 MgO막의 2차원성으로 인하여 벌크의 경우보다 높은 진동 에너지를 갖고 있었고 Rayleigh모드는 벌크 MgO와 유사한 분산관계를 보였다. 미시적 포논중에서 Wallis(S/sub 2/)모드가 측정되었는데, 그 진동에너지는 벌크에서와 같고 off-specular방향에서도 소멸되지 않았다.

직충돌 이온산란 분광법(ICISS)에 의한 고체 표면구조의 해석(2): 반도체 재료의 표면구조 해석

황연,Hwang, Yeon 한국결정학회 2008 韓國結晶學會誌 Vol.19 No.1

고체 표면의 구조해석 방법에는 LEED(저에너지 전자선 회절법)나 RHEED(반사 고에너지 전자선 회절법) 등과 같이 표면의 2차원적 회절상을 해석하는 방법이 있고(역격자 공간의 해석), 또는 ISS(이온산란 분광법), RBS(러더포드 후방산란법) 등과 같이 표면 원자의 실공간에 대한 정보를 직접 얻는 방법이 있다. 실제로는 두 가지 종류의 분석법을 상호 보완적으로 조합하여 효율적인 구조해석을 수행한다. 본고에서는 직충돌 이온산란 분광법(ICISS: Impact Collision Ion Scattering Spectroscopy)에 대한 원리, 장치, 측정방법 등을 소개한 전고에 이어서 이를 이용한 반도체 표면구조 해석에 관하여 기술하고자 한다. 표면의 원자구조를 알아내기 위해서는 산란된 입자의 강도를 입사각도와 출사각도에 대하여 조사하여야 하는데, 이온이 원자와 충돌하여 산란될 때 원자의 후방으로 형성되는 shadow cone에 의하여 생성되는 집속 효과(focusing effect) 및 가리움 효과(blocking effect) 중에서 ICISS는 집속 효과만을 고려하여 해석하면 실공간에서의 원자구조를 해석할 수 있다. 본 고에서는 ICISS를 이용하여 금속 또는 절연체 물질이 반도체 표면 위에서 흡착 또는 성장될 때 초기의 계면 구조 해석, 금속/반도체 계면에서 시간에 따른 동적변화 해석, III-V족 반도체의 표면구조 해석, 반도체 기판 위에서 박막 성장 과정 해석 등에 관한 연구 사례를 소개하고자 한다.

문화재 복원용 무기계 수지의 합성 및 특성

황연,황선도,강대식,박미혜 한국문화재보존과학회 2009 보존과학회지 Vol.25 No.1

무기계 수지를 합성하여 압축강도 및 색도 변화에 대하여 조사하여 문화재 복원재료로서의 활용 가능성을 조사하였다. 무기계 수지로서 카올린을 750℃에서 6시간 동안 하소한 메타카올린을 사용하였는데, 하소 후 카올린은 비정질 상으로 변화하였다. 메타카올린에 NaOH 수용액 및 물유리를 중축합 개시제로 사용하여 무기계 수지를 합성하고, 압축강도 및 색도 등의 특성을 측정하였다. NaOH 수용액의 농도 및 물유리의 농도가 높을수록 압축강도가 증가하였다. 알루미나의 첨가는 적은 양의 치환에는 압축강도가 감소하였으나 첨가량이 더욱 증가하면 강도는 증가하였다. 8일에서 100일 간의 태양광에 의한 노출실험 결과 대부분의 조성에서 색도는 식별 불가능한 범위 내에서 변화하였다. 그러나 유기 안료의 첨가는 메타카올린의 색도 변화를 증가시켰다. 이와 같은 무기계 수지의 색도 변화는 에폭시 수지에 비하여 매우 우수한 것으로 나타났다.