Metal/ferroelectric/insulator/semiconductor(MFIS)-Field Effect Transistor을 위한 Pt/YMnO3/Y2O3/Si 구조를 제조하여 MFIS 구조의 특성에 미치는 Y2O3박막의 영향을 고찰하였다. PLD법을 이용하여 p=type Si(111) 기판 위에 증착시킨 Y2O3박막은 증착온도와 관계없이 (111)방향으로의 우선배향성을 갖고 결정화 되었다. 실리콘 위에 바로 MOCVD법에 의해 강유전체 YMnO3박막을 증착시킨 경우 실리콘과의 계면에서 Mn이 부족한 층이 형성되지만 Y2O3가 실리콘과 YMnO3사이에 삽입된 경우는 Y2O3바로 위에서부터 화학양론비에 일치하는 양질의 YMnO3박막을 얻을 수 있었다. 850˚C, 100mtorr의 진공분위기에서 열처리한 YMnO3박막은 Y2O3가 삽입된 경우 memory window 값이 Y2O3가 삽입되지 않은 경우보다 더 큰 값을 보였으며 5V에서 1.3V의 값을 보였다.

세라믹 타겟인 Ta2O(sub)5을 장착한 rf-마그네트론 스퍼터를 이용하여 Ta2O(sub)5 완충층을 증착하고, Sr(sub)0.8Bi(sub)2.4Ta2O(sbu)9 용액을 사용하여 MOD 법에 의해 SBT 막을 성장시킨 metal/ferroelectric/insulator/semiconductor (MFIS) 구조인 Pt/SBT/Ta2O(sub)5/Si 구조의 Ta2O(sub)5 완충층 증착시의 O2유량비, Ta2O(sub)5 완충층 두께에 따른 전기적 특성을 조사하였다. 그리고 Ta2O(sub)5 박막의 완충층으로써의 효과를 확인하기 위해 Pt/SBT/Ta2O(sub)5/Si 구조와 Pt/SBT/Si 구조의 전기적 특성을 비교하였다. Ta2O(sub)5 완충층 증착시의 O2유량비가 0%일 때는 전형적인 MFIS 구조의 C-V 특성을 얻지 못하였으며, 20%의 O2유량비일 때 가장 큰 메모리 윈도우 값을 얻었다. 그리고 O2유량비가 40%, 60%로 증가할수록 메모리 윈도우는 감소하였다. Ta2O(sub)5 완충층의 두께의 변화에 대한 C-V 특성에서는 36nm의 Ta2O(sub)5 두께에서 가장 큰 메모리 값을 얻었다. Pt/SBT/Si 구조의 메모리 윈도우 값과 누설전류 특성은 Pt/SBT/Ta2O(sub)5/Si 구조의 값에 비해 크게 떨어졌으며, 따라서 Ta2O(sub)5 막이 우수한 완충층으로써의 역할을 함을 알았다.

DC마그네트론 스퍼터링 방식으로 Ti/SiO2/Si 구조 위에 Pt(200) 박막을 배향 성장시키기 위해 증착조건(스퍼터링 가스의 종류와 압력, 기판의 온도)과 후속열처리(RTA, Furnace annealing)에 따른 Pt 박막의 전기, 결정학적 특성을 조사하였다. 실험결과, 20mTorr의 Ar+O2(20%)의 혼합가스 분위기에서 기판온도를 500˚C로 유지하여 Pt박막을 증착하고 600˚C에서 30초간 급속 열처리를 실시한 경우, 90% 이상의 결정 배항도를 갖는 Pt(200) 박막을 제작할 수 있었다. 제작된 Pt(200) 박막은 30~40μΩ.cm의 낮은 전기저항율과 우수한 열적 안정성을 나타내었으며 600˚C의 고온에서 장시간 열처리를 실시하여도 전기저항율이나 우선 배향성의 변화, 박막내 미세 결함 및 열적응집현상 등이 발생되지 않았다.

Pt 상부 전극 증착온도가 Pb(Zr,Ti)O3(PZT) 박막의 전기적 특성에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. Pt 상부 전극을 200˚C이상의 고온에서 증착하는 경우, Pt 전극의 하부에 위치한 PZT 박막은 강유전 특성이 심하게 저하되었으나, Pt 전극이 증착되지 않았던 부분은 강유전 특성이 저하되지 않았다. 이와 같은 현상이 발생된 것은 진공 chamber 내의 수증기가 Pt 상부전극의 촉매 작용에 의해 수소 원자로 분해되고, 이 분해된 수소 원자가 고온에서 Pt 하부의 PZT 박막 내로 확산해 들어가 PZT박막에 산소 공공을 만들어 내기 때문이다. Pt의 촉매 작용이 없이는 수증기의 수소 원자로의 분해가 어려우므로 Pt 전극이 덮여져 있지 않는 PZT 박막은 강유전 특성이 저하되지 않는다. 이러한 강유전 특성의 저하는 산소 분위기의 RTA(rapid thermal annealing)처리에 의해 회복이 되었다. 한편, 누설전류 특성은 Pt 상부 전극의 증착온도가 증가함에 따라 향상되는 특성을 보였다.

완화형 강유전체인 0.9MPb*Mg13/Nb23/)O3-0.1PbTiO3에서 강유전-상유전 상전이에 수반되는 relaxation거동을 살펴보기위해 낮은 전계에서 측정된 유전특성과 높은 전계에서 측정된 전계유기 분극 거동 등을 조사하였다. -50-90˚C의 상전이 온도범위에 걸쳐 1V/mm의 낮은 전계에서 측정된 유전특성의 온도의존성을 구하고 수 kVmm의 강전계하에서 발생된 분극의 온도의존성을 관찰하였다. 이 모든 결과들은 Vogel-Fulcher관계식에 비교적 정확하게 일치되었으며 그 결과 Tf 는 294.6˚K로 나타났다. 본 연구결과를 통하여 Vogel-Fulcher관계식에 의한 주파수 의존성은 낮은 전계하에서의 유전특성 뿐 아니라 강전계하에서의 여러물성들도 동일하게 적용되는 것을 확인할 수 있었다.

반도체 메모리 소자에 이용되는 하부전극의 Pt 박막을 MOCVD 증착방법을 이용하여 SiO2(100nm)/Si 기판위에 증착하였다. 반응개스로 O2개스를 사용하였을 경우에 순수한 Pt 박막을 얻었으며 증착층은(11)우선방향을 가지고 성장하였다. 증착온도가 450˚C에서는 결정립 경계에 많은 hole이 형성되어 박막의 비저항을 증가시켰다. MOCVD에 의해 얻어진 Pt 박막은 전 증착온도범위에서 인장응력을 가지고 있었으며 400˚C이상의 온도에서 hole이 형성되면서 응력은 감소하였다. MOCVD-Pt 위에 PEMOCVD로 증착한 강 유전체 SrBi2Ta2O9박막은 균일하고 치밀한 미세구조를 보였다.

박막 공정 및 마이크로머시닝(micromachining)기술에 의해 제작되는 마이크로 가스 센서는 고온 동작이 필수불가결하며 이 때 안정된 출력을 얻기 위해서 센서 저항 변화에 영향을 줄 수 있는 응집화 현상이 발생하지 말아야 한다. 본 연구에서는 고온 동작시 응집화의 구동력으로 작용하는 여러 요소중의 하나인 응력(stress)을 줄이기 위해서 인가 전력 밀도, 기판온도, 증착 압력 등을 증착 변수로 하여 증착 조건이 (AI, SI)1-xOx박막과 Pt 박막의 제반 물성 및 응력변화에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. (AI, SI)1-xOx박막의 증착 속도와 굴절율 값은 O2분압과 기판 온도가 증가할수록 감소하였으며 응력은 O2분압이 증가함에 따라 인장에서 압축으로 전환된 후 증가하였다. Pt 박막의 경우, 인가 전력이 증가할수록 공정 압력이 감소할수록, 기판 온도가 감소할수록 증착 속도는 증가하였으며 전기 비저항은 감소하였다. Pt 박막의 응력은 인가 전력이 증가할수록, 공정 압력이 증가할수록, 기판 온도가 증가할수록 압축에서 인장의 방향으로 전환된 후 증가하였으며 박막의 전기비저항 및 증착속도에 크게 의존하는 것으로 분석되었다.

강유전체 재료의 하부전극으로 사용되고 있는 Pt/Ti 박막의 접착력에 대한 열처리 분위기의 영향을 연구하였다. 시편의 접착력은 90˚ 필 테스트 방법을 사용하여 정량적으로 측정하였다. 열처리 후 사용된 분이기에 관계없이 모두 접착력이 감소하였는데 특히 산소분위기에서 열처리 한 시편의 접착력이 매우 크게 감소하였다. AES depth profile과 단면 TEM을 이용하여 계면반응을 관찰한 결과 산소열처리시에는 Ti가 외부에서 확산해 온 산소와 반응하여 rutile TiO2상이 형성됨을 알 수 있었다. 그러므로 산소열처리 후에 일어나는 접착력의 급격한 감소 원인은 열처리시 취약한 TiO2상이 형성되며 이로 인해 Ti 접착층이 고갈되기 때문임을 알 수 있었다.

각종 전자부품에 이용되는 백금막의 밀착력과 응집화 현상에 대해 연구하였다. 온도저항계수(TCR)의 열화 없이 밀착력을 향상 시키기 위해서 AI, Si의 산화물을 adhesion promoting layer로 이용한 결과 매우 우수한 밀착력과 TCR을 보였다. 질소분위기 600-900˚C의 온도범위에서 행한 열처리를 통해 응집화현상을 관찰한 결과 응집화는 기판거칠기에 따라 다른 양상을 보였다. Si3N4등의 기판거칠기가 작은 adhesion promoting layer를 이용한 시편의 경우 고온인 900˚C에서 응집화 현상이 발생되었다. 표면거칠기가 큰 AI-Si 산화물을 adhesion promoting layer로 이용한 시편의 경우 비교적 저온인 600˚C에서 응집화 현상이 발생했으며 800˚C이상의 열처리의 경우 중앙응집체와 응집체고갈지역이 형성되는 현상을 나타내었다.

Pt/Co인공격자다층막([Pt10.7 Å/Co2.8 Å]×12)의 자기특성 및 기록특성이 시료제작시의 조건 (sputtering gas압력, sputtering gas 종류, buffer층의 유무 및 etching)에 따라 어떻게 변화하는지를 알아보았다. Pt/Co다층막의 자기특성은 Tb-Fe-Co계 아몰퍼스재료와 거의 동등한 특성이 얻어졌으며 이다층막을 이용한 광자기디스크의 기록특성은 kerr회전각, 1.23도, 기록 power 특성, 36dB(레이저파장: 780nm)을 나타내어 Pt/Co다층막이 차세대광자기디스크용 재료로서의 실용화가능성을 보여주었다.

(PbZr52,Ti48)O3인 composite ceramic target을 사용하여 R. F. 마그네트론 스퍼터링 방법으로 기판온도 300˚C에서 Pt/Ti/Si 기판위에 PZT 박막을 증착하였다. 페롭스 카이트 PZT박막을 얻기 위하여 PbO분위기에서 로열처리를 행하였다. 하부전극으로 Pt를 사용하였으며 Pt(205Å)/Ti(500 Å)/Si 및 Pt(1000Å)/Ti(500Å)/Si기판을 준비하여 Pt두께화 Ti층이 산소의sink로 작용함으로서 이를 가속화하였다. Ti층의 상부는 산소의 확산으로 인하여 TiOx층으로 변태하였고 하부는 in diffused Pt와 함께 실리사이드층을 형성하였다. TiOx 층의 형성은PZT층의 방향성에 영향을 주었다. 유전상수 (10kHz), 누설전류, 파괴전압, 잔류분극 및 항전계는 각각 571, 32,65μ A /cm2, 0.40MV/cm, 3.3μ C /cm2, 0.15MV/cm이었다.

The electrochemical oxidation behavior of p-cresol on platinum anode had been investigated by cyclic voltammetric method for the variation of concentration, scan rate of potential, temperature and pH of electrolyte. The oxidation potential of p-cresol was dependent on the electrolyte until the pH=11.5, but in basic solution over its, it was held at o.40V(vs. SCE). A diffusion was rate determining step of oxidation as irreversible reaction by the transfer atone electron. The current of peak was proportional to concentration of p-cresol until the 0.1N and optimum concentration was found to be about 0.1N. The activation energy was calculated for 5.8kcal/mol from the plot of log Il vs. 1/T.

광석에서 순도 높은 금은을 추출하기 위해 사용된 청화법으로부터 시안이 유출되어 광석 내 존 재하는 중금속들과 결합하여 다양한 형태의 시안화합물이 생성된다. 이러한 시안화합물은 난분해성 오염물질로서 인간을 포함한 생태계에 악영향을 끼친다. 결합력에 따라서 중금속과 결합한 시안화합 물은 공유결합성 화합물(weak acid dissociable, WAD)과 착화합물(strong acid dissociable, SAD) 등으 로 분류할 수 있다. 본 연구에서는 시안화합물의 존재 형태별 광촉매 산화 효율을 비교 평가하였다. 특히 자외선 LED 광원의 파장과 광촉매 표면 개질이 시안화합물의 분해에 미치는 영향을 살펴보았 다. 실험 결과, 동일한 광촉매 산화 조건에서 자유 시안보다는 중금속과 결합한 시안화합물의 광산화 분해 효율이 떨어짐을 알 수 있었다. 그리고 자유 시안의 경우에는 짧은 파장에서 광촉매 산화가 효과 적이었지만 중금속과 결합한 시안화합물의 경우에는 긴 파장에서 광산화 분해능이 더 높게 나타났다. 그리고 광촉매 표면 개질에 의하여 광촉매 산화 공정의 성능을 향상시킬 수 있음을 확인하였다.

The present work has been devoted to the catalytic reduction of N2O by H2 with Pt/SiO2 catalysts at very low temperatures, such as 110oC, and their nanoparticle sizes have been determined by using H2-N2O titration, X-ray diffraction(XRD) and high-resolution transmission electron microscopy(HRTEM) measurements. A sample of 1.72% Pt/SiO2, which had been prepared by an ion exchange method, consisted of almost atomic levels of Pt nanoparticles with 1.16 nm that are very consistent with the HRTEM measurements, while a Pt/SiO2 catalyst possessing the same Pt amount via an incipient wetness technique did 13.5 nm particles as determined by the XRD measurements. These two catalysts showed a noticeable difference in the on-stream deN2O activity maintenance profiles at 110℃. This discrepancy was associated with the nanoparticle sizes, i.e., the Pt/SiO2 catalyst with the smaller particle size was much more active for the N2O reduction. When repeated measurements of the N2O reduction with the 1.16 nm Pt catalyst at 110oC were allowed, the catalyst deactivation occurred, depending somewhat on regeneration excursions.

Simulated waste-derived synthesis gas has been tested for hydrogen production through water gas shift (WGS) reaction in the temperature range of 240oC ~ 400oC over supported Pt catalysts prepared by an incipient wetness impregnation method. MG30, MgO, ZrO2, Al2O3 and CeO2 were employed as supports for WGS reaction in this study. 1 wt.% Pt/ CeO2 catalyst exhibited the highest CO conversion as well as 100% CO2 selectivity. This is due to easier reducibility of Pt/CeO2 and high oxygen mobility and oxygen storage capacitiy of CeO2. Pt/CeO2 catalyst can be a promising catalyst for WGS reaction from waste-derived synthesis gas.

TiO2- and SiO2-supported Co3O4, Pt and Co3O4-Pt catalysts have been studied for CO and C3H8 oxidations at temperatures less than 250℃ which is a lower limit of light-off temperatures to oxidize them during emission test cycles of gasoline-fueled automotives with TWCs (three-way catalytic converters) consisting mainly of Pt, Pd and Rh. All the catalysts after appropriate activation such as calcination at 350℃ and reduction at 400℃ exhibited significant dependence on both their preparation techniques and supports upon CO oxidation at chosen temperatures. A Pt/TiO2 catalyst prepared by using an ion-exchange method (IE) has much better activity for such CO oxidation because of smaller Pt nanoparticles, compared to a supported Pt obtained via an incipient wetness (IW). Supported Co3O4-only catalysts are very active for CO oxidation even at 100℃, but the use of TiO2 as a support and the IW technique give the best performances. These effects on supports and preparation methods were indicated for Co3O4-Pt catalysts. Based on activity profiles of CO oxidation at 100℃ over a physical mixture of supported Pt and Co3O4 after activation under different conditions, and typical light-off temperatures of CO and unburned hydrocarbons in common TWCs as tested for C3H8 oxidation at 250℃ with a Pt-exchanged SiO2 catalyst, this study may offer an useful approach to substitute Co3O4 for a part of platinum group metals, particularly Pt, thereby lowering the usage of the precious metals.

Hydrogen gas is used as a fuel for the proton exchange membrane fuel cell (PEMFC). Trace amount of carbon monoxide present in the reformate H₂ gas can poison the anode of the PEMFC. Therefore, preferential oxidation (PROX) of CO is essential for reducing the concentration of CO from a hydrogen-rich reformate gas. In this study, conventional Pt/Al₂O₃catalyst was prepared for the preferential oxidation of CO. The effects of catalyst preparation method, additive, and hydrogen on the performances of PROX reaction of CO were investigated. Water treatment and addition of Ce enhanced catalytic activity of the Pt/Al₂O₃ catalyst at low temperature below 100℃.

천연에서 발견되는 geversite (PtSb2), stumpflite (PtSb), insizwaite (PtBi2), unnamed PtBi 등의 광물에 대한 안정영역과 원소치환에 따른 고용체 존재를 규명하기 위해 백금-안티모니-비스머스 등 3성분계에 대한 합성실험적 연구를 실시하였다. 이번 연구에서 설정된 600℃ 온도의 실험결과에 의하면, 등축정계의 geversite와 insizwaite 사이에 완전고용체가 형성되며, Sb를 치환하는 Bi의 함량에 따라 단위포 상수는 6.4415(0 at.%), 6.4361(15 at.%), 6.5204(30 at.%), 6.5411(51 at.%), 6.6261(70 at%), 6.6540(85 at%), 6.728a(100 at.%)로 증가함을 알 수 있었다. 육방정계인 stumpflite와 unnamed PtBi 사이에도 완전고용체가 형성되며, Sb를 치환하는 Bi의 함량이 증가함에 따라 a 단위포 상수의 크기는 4.1388(0 at.%), 4.2118(20 at.%), 4.2118(40 at.%), 4.2485(80 at.%), 4.3242a(100 at.%)등 연속적으로 증가하지만, c 단위포 상수는 각각 5.4902, 5.4799, 5.508, 5.4817, 5.5045a등 불규칙하게 변함을 알 수 있었다. 0~33.33 at.% Pt 영역에서의 상평형 관계는 액체가 Pt(Sb,Bi)2 고용체와 공존하고 있고, Sb가 많이 함유된 액체에서는 geversite+원소광물 안티모니+백금이 거의 함유되지 않은 액체와 공생하는 3-phase assemblage를 형성한다. 자연계에서는 geversite와 insizwaite 및 stumpflite와 unnamed PtBi 사이의 화학조성을 가지는 광물이 발견되고 있는데, 이들은 각각 독립적인 광물종이 아니라 위 광물들의 고용체에 속하는 것임을 알 수 있었다. 이들 광물을 명명하고 해석하는데 매우 세심한 주의가 필요함을 알 수 있었다. 또한 단위포 상수를 측정을 통해 해당 고용체 광물의 Sb↔Bi 치환 양을 추정할 수 있다는 점과 광물 공생관계를 통해 생성온도를 추정할 수 있다는 사실을 알 수 있었다.