저가형 TiO2 광촉매의 개발과 광촉매의 활용범위를 확대하고자, 석탄회를 지지체로 이용하여 TiO2 광촉매를 제조하였다. 석탄회 표면에 TiO2 입자의 피복은 침전법에 의해서 수행되었다. TiO2의 공급원으로는 TiCl4수용액과 침전제로는 NH4HCO3가 사용되었다. 이들의 중화반응에 의해 석탄회 표면에 생성되는 Ti(OH)44는 300~700˚C의 열처리 과정에서 산화되었다. 여기서 생성된 TiO2의 결정구조는 anatase형을 나타내었다. 피복 TiO2의 결정립 크기는 열처리 온도의 상승에 따라 증가하였으나, NO가스의 제거능은 감소하는 경향을 보였다. TiO2피복 석탄회를 300~400˚C의 온도 범위에서 2시간 동안 열처리할 경우, TiO2의 결정립 크기는 약 9nm이었고, 질소산화물 제거율은 85~92%이었다. 또한, TiO2피복 석탄회의 백색도는 TiO2의 피복량이 증가할수록 열처리 온도가 증가할수록 상승하는 경향을 나타내었다.

열처리가 분위기 Y(sub)0.7Ca(sub)0.3CrO(sub)3<원문참조>의 치밀화 및 전기적 특서에 미치는 영향을 조사하였다. 1700˚C 공기중에서 12시간 소결된 시편을 1400˚C O2, Air, N2에서 시간의 변화에 따라 재열처리하였다. N2분위기에서 열처리한 Y(sub)0.7Ca(sub)0.3CrO(sub)3<원문참조>의 밀도는 열처리 시간이 증가함에 따라 다음과 같이 변화하였다. 4.5(0hr)→5.35(24hrs)→5.1g/cm3(48hrs). 전기전도도는 열처리 시간이 증가함에 따라 큰변화는 없었으며, 활성화 에너지는 0.16eV로 일정하였다. Air에서 재열처리한 경우 밀도는 거의 변하지 않았으나, 활성화 에너지는 시간에 따라 0.19에서 0.115eV까지 변화하였다. O2분위기에서 열철한 Y(sub)0.7Ca(sub)0.3CrO(sub)3<원문참조>의 밀도는 24시간 열처리후 4.9(g/cm3)로 증가후 일정하였다. 24시간 이상 N 분위기에서 열처리한 경우와는 다르게 기지상과 비슷한 조성의 제 2상의 석출되었으며 24시간동안 열처리한 시편까지는 전기 전도도에 변화가 없었다. 그러나 48시간 동안 열처리된 시편의 전기 전도도는 감소하였고 활성화 에너지는 400K이하에서 0.167eV, 400K 이상에서 0.24eV이었다.

BCI3/H2/Ar ICP(Inductively Coupled Plasma)를 이용한 GaN이 건식식각에 있어서 공정변수들이 식각 특성에 미치는 영향을 분석하고 적정조건을 도출하였다. 연구 결과 식각속도와 측벽수직도 공히 ICP 전력, bias 전압과 BCI3 조성의 증가, 공정압력의 감소에 의해 현저히 증가하며, 온도의 증가에 따라 다소간 증가하였고, 온도의 증가에 따라 다소간 증가하였고, BCI3조성이 가장 큰 영향을 미쳤다. 표면거칠기는 bias 전압 증가에 의해 크게 향상, BCI3 조성의 감소에 따라 향상되었으며 다른 변수는 큰 영향을 미치지 않았다. 결과적으로 ICP 전력 900W, bias 전압 400V, BCI3 조성 60%, 공정압력 4mTorr의 조건에서 175nm/min 정도의 CI2 사용 시와 유사한 높은 식각속도와 평탄한 표면이 얻어졌다. Bias 전압이 낮은 경우 식각 후 시료 표면에 GaCx로 추정되는 식각부산물이 관찰되었다.

마그네트론 스퍼터로 알루미나 기판위에 SnO2박막을 증착하여 증착온도, rf 전력, 공정기체 중 산소분율(O2/Ar)등 공정변수에 따른 박막의 미세구조와 가스검지 특성을 조사하였다. 증착된 박막의 미세구조는 결정성이 없는 비정질 구조(A), 비정질 기지 중에 결정이 분산된 구조(A=P), 방향성이 거의 없는 다결정 구조(P), 미세 기둥구조(FC), 조대한 기둥구조(CC), 고밀도 특성을 보이는 섬유상 구조(Zone T)의 6가지로 분류되었다. 공정 중 산소를 첨가하지 않았을 때, 저온, 낮은 rf 전력에서 A 구조가, 저온, 높은 rf 전력에서 A+P 구조가, 고온, 높은 rf 전력에서 P 구조가 형성되었고, 산소 첨가 시는 낮은 rf 전력, 저온에서 FC 구조가, 낮은 rf 전력, 고온에서 CC 구조, 높은 rf 전력, 저온에서 Zone T 구조가 형성되었다. 위의 미세구조를 가진 박막들을 센서로 제작하여 200˚C, 300˚C, 400˚C에서 CO 가스에 대한 민감도를 측정한 결과200˚C에서는 감도가 나타나지 않으며, 300˚C, 400˚C에서는 FC 구조를 가진 센서가 다른 미세구조를 가진 센서에 비해 우수한 감도를 나타냈다. 이는 미세한 column 들로 이루어진 FC 구조의 높은 비표면적으로 인해 산소와 피검가스의 흡착이 많아지게 되고, 가스흡착에 의한 저항변화, 즉 감도가 높게 나타나는 것으로 판단된다.

6H-SiC와 W의 계면에서 열처리에 따라 일어나는 반응을 X-선 회절분석 및 투과전자현미경을 이용하여 분석하였다. 연구결과 900˚C까지 새로운 상의 형성은 없었고, 1100˚C와 1300˚C에서 W5Si3와 W2C가 형성되어 서로 혼재되어 있으며 반응하지 않은 W은 없음을 관찰하였다. 이는 이미 보고된 W/β-SiC의 경우와 일치하는 결과로서 이 온도영역에서 W5Si3와 W2C가 안정상임을 시사하고 있다.

In-Sit반응소결에의해 Si과 AI금속분말을 이용하여 Si3N4-AIN 복합세라믹스를 합성하였다. 합성된 Si3N4-AIN복합세라믹스의 미세조직과 결정구조를 해석하기 위해, OM, TEM, XRD및 EDX를 이용하였으며, Si3N4-AIN -20wt.%AIN복합세라믹스에서 Si의 질화율은 97%로 가장 높았다. Si3N4-AIN 복합세라믹스에서 Si의 질화율은 AI첨가량 증가에 따라 감소하였다. 대부분의 AI입자들은 다결정 AI입자들은 다결정 AIN(4-H구조)로 완전질화되었으며, 따라서 잔류 AI상은 반응소결체내에서 관찰되지 않았다. Si3N4의 결정구조는 α와 β구조가 혼재된 상태이며, 잔류 Si입자내에서는 미소균열 및 전위가 관찰되었다. AI/Si3N4와 Si3N4 두계면에서 이들은 거친 형상을 보이지만, 계면반응상은 관찰되지 않았다.

P-type Si(111)기판 위에 3C-SiC박막 성장시 TMS(tetramethylsilane)유량, 반응온도, 반응압력, 가스공급방법등 다양한 성장변수에 따른 박막의 결정성변화를 연구하였다. 증착된 막은 모두 (111)방향성만을 나타내었고, free Si, C의 존재는 관찰할 수 없었다. TMS 유량 0.5 sccm에서, 1100-1200˚C의 반응온도에서 , 반응압력 12-50Torr 조건에서 비록 dislocation과 twin등이 발결되었으나 단결정 3C-SiC 박막을 성장시킬 수 있었으며, 박막의 결정성은 기판에 흡착된 Si-종과 C-종이migration할 수 있는 시간과 에너지에 크게 영향 받음을 확인할 수 있었다. 또한 SiC/Si계면에서 carbonization공정에서 관찰되는 것으로 알려진 void를 관찰할 수 있었으며, 이러한 void의 발생은 기체공급방법을 달리함으로서 제거할 수 있음을 확인할 수 있었다.

HMDS[Si2(CH3)6]단일 선구체를 이용하여 화학증착 방법으로 성장된 3C-SiC/Si(001) 이종접합박막의 특성을 XRD, 라만 스펙트럼 및 투과전자현미경(TEM)등을 이용하여 조사하였으며 시판되고 있는 상용 3C-SiC/Si 시편을 같은 방법으로 분석하여 특성을 비교검토하였다. C3H8-SiH4-H2혼합가스를 선구체로 이용하여 5μm두께로 성장된 상용 3C-SiC/Si 이종접합박막 시료의 XRD스펙트럼에서는 강한 3C-SiC(002)피크 만이 관찰되었으며, 라만 스펙트럼의 LO피크는 970nm-1 정도에서 강하게 나타났다. TEM 관찰 결과 다수의 전위, 쌍정, 적층결함 및 APB와 같은 결정결함들이 3C-SiC/Si 계면 근처에 집중적으로 분포되어 있었으며 성장된 박막은 단결정임을 확인할 수 있었다. 선구체로 HMDS를 사용하여 0.3μm 및 2μm 두께로 성장시킨 3C-SiC/Si 박막 시료의 XRD 스펙트럼은 다소 완만한 3C-SiC(002) 피크와 함께 3C-SiC(111)피크가 관찰되었으며, TEM으로 확인한 결과 소경각 결정립들이 약 5˚-10˚ 정도 방위차를 가지고 성장하여 기둥구조(columnar structure)를 이루고 있기 때문임을 알 수 있었다. 라만 스펙트럼 분석 결과 박막의 LO 피크가 967-969nm-1정도로 다소 낮은 wavenumber쪽으로 이동되어 박막 내에 상당한 응력이 존재함을 확인할 수 있었다. 이와 같은 HMDS 3C-SiC박막의 특성은 성장 온도가 낮고 박막 성장용 가스로 사용한 HMDS 선구체에서 탄소가 과잉으로 공급되기 때문으로 제안되었다.다.

선택적 LPE방법을 이용하여 (111)B GaAs 기판 상에 InP연속 박막을 성장하고 그 특성을 평가하였다. 적정 LPE성장조건으로 성장온도 660˚C, 과냉도 5˚C, 냉각속도 0.4˚C/min였으며, 연구된 온도 범위에서 성장온도가 증가할수록 표면형상이 개선되었고 ELO의 넓이가 증가하였다. Seed방향이<112>방향에서 110-160μ m 정도의 최대 ELO 넓이가 얻어졌으며 60-80μ m정도의 마스크 간격에서 연속박막을 용이하게 성장할 수 있었다. LPE 성장초기에 기판 용해 현상이 발생하였으며 이에 따라 성장박막의 조성이 대략 In0.85Ga0.15As0.01P0.99으로 변화하고 InP/GaAs계면 및 박막 표면형상이 거칠어졌으나 기판의 성장 부위가 제한됨에 따라 통상적인 LPE박막에 비교하여 매우 개선된 표면형상을 얻을 수 있었다. 두개의 성장융액을 이용하여 1차 박막성장 후 다시 InP 박막을 성장하는 2단성장 방법을 사용하여 순수한 InP/GaAs박막을 성장할 수 있었으며 단면 TEM분석 결과 SLPE성장박막으로 전파하는 활주전위는 산화막 마스크에 의해 효과적으로 차단됨을 알 수 있었다.

LPE방법을 이용하여 InP기판 상에 GaAs이종접합 박막을 최초로 성장하였으며 제반 성장조건들이 박막특성에 미치는 영향을 NDIC광학현미경, SEM, TEM 및 DCXRD 등을 이용하여 조사하였다. 적정 LPE성장온도는 720˚C(냉각속도 0.5˚C/min.)이었으며 성장된 GaAs 박막의 표면형상은 융액 균질화 처리 시 기판을 InP cover웨이퍼로 보호한 경우가 In/InP 융액으로 보호한 경우에 비해 현저히 개선되었다. 박막 성장 시 Ga성장융액 내에 0.005wt% 정도의 Se을 첨가함으로서 기판의 열융해(meltback)현상이 억제되었고 박막의 표면 거칠기도 현저히 개선되었다. 미세 격자가 식각된 InP기판 상에 성장된 GaAs 박막의 DCXRD측정결과 미세 격자 패턴이 없는 기판 위에 성장된 시료보다 결정성이 더욱 향상되었으며 이는 TEM 관찰결과 GaAs/InP계면에서 생성된 전위들 중 일부가 상호반응에 의하여 미세격자 영역 내에 국한되기 때문으로 판단되었다.