This study aimed to grow single crystals with low dislocation density using a heat exchange method using room temperature water, and investigated the effect of the structure of the heat exchanger under the crucible on the defects and dislocation density of the single crystals and the shape of the solid-liquid interface of the crystals, and obtained the following conclusions. The dislocation density of sapphire single crystal grown at 2,200℃ for 30 min and a growth rate of 0.2℃/min was 0.92x103pcs/㎠. Mo guard was used to stabilize the solid-liquid interface grown from seeds, and sapphire single crystals with a diameter of 130㎜ and a height of 75㎜ were grown.

This study measured coffee’s quality and antioxidant properties by adding sweet sapphire grapes with different extraction conditions to develop materials for a new, healthy, functional coffee menu. As for pH, the control group showed a higher value than the sample group, and ES-SP was the highest at 11.47±0.06oBrix in the soluble solid content. As for organic acids, ES-SP showed the highest values in shikimic acid, formic acid, and acetic acid. In glucose and fructose, ES-SP showed high contents of 19236.80 mg/ml and 24578.21 mg/ml among sample groups. Trigonelin and chlorogenic acid showed the highest values of ES-SP at 1349.44±0.50 mg/mL and 1132.58±0.51 mg/mL. In caffeine, the control group and ES-SP showed high content. In DPPH, all sample groups showed higher values than the control group. The total phenol content was the highest in the control and ES-SP groups. As a result of the above espresso extraction conditions, coffee has high organic acid, free sugar, trigonelin, chlorogenic acid, antioxidant, and total polyphenol content, providing suitable manufacturing method for developing coffee menus using sweet sapphire.

CMP(Chemical Mechanical Polishing) Processes have been used to improve the planarization of the wafers in the semiconductor manufacturing industry. Polishing performance of CMP Process is determined by the chemical reaction of the liquid sol containing abrasive, pressure of the head portion and rotational speed of the polishing pad. However, frictional heat generated during the CMP process causes agglomeration of the particles and the liquidity degradation, resulting in a non-uniform of surface roughness and surface scratch. To overcome this chronic problem, herein, we introduced NaCl salt as an additive into silica sol for elimination the generation of frictional heat. The added NaCl reduced the zata potential of silica sol and increased the contact surface of silica particles onto the sapphire wafer, resulting in increase of the removal rate up to 17 %. Additionally, it seems that the silica particles adsorbed on the polishing pad decreased the contact area between the sapphire water and polishing pad, which suppressed the generation of frictional heat.

We report plasma-assisted molecular beam epitaxy of InXGa1-XN films on c-plane sapphire substrates. Prior to thegrowth of InXGa1-XN films, GaN film was grown on the nitride c-plane sapphire substrate by two-dimensional (2D) growthmode. For the growth of GaN, Ga flux of 3.7×10−8 torr as a beam equivalent pressure (BEP) and a plasma power of 150W with a nitrogen flow rate of 0.76 sccm were fixed. The growth of 2D GaN growth was confirmed by in-situ reflection high-energy electron diffraction (RHEED) by observing a streaky RHEED pattern with a strong specular spot. InN films showedlower growth rates even with the same growth conditions (same growth temperature, same plasma condition, and same BEPvalue of III element) than those of GaN films. It was observed that the growth rate of GaN is 1.7 times higher than that ofInN, which is probably caused by the higher vapor pressure of In. For the growth of InxGa1-xN films with different Incompositions, total III-element flux (Ga plus In BEPs) was set to 3.7×10−8 torr, which was the BEP value for the 2D growthof GaN. The In compositions of the InxGa1-xN films were determined to be 28, 41, 45, and 53% based on the peak positionof (0002) reflection in x-ray θ-2θ measurements. The growth of InxGa1-xN films did not show a streaky RHEED pattern butshowed spotty patterns with weak streaky lines. This means that the net sticking coefficients of In and Ga, considered basedon the growth rates of GaN and InN, are not the only factor governing the growth mode; another factor such as migrationvelocity should be considered. The sample with an In composition of 41% showed the lowest full width at half maximum valueof 0.20 degree from the x-ray (0002) omega rocking curve measurements and the lowest root mean square roughness valueof 0.71nm.

We report growth of epitaxial AlN thin films on c-plane sapphire substrates by plasma-assisted molecular beam epitaxy. To achieve two-dimensional growth the substrates were nitrided by nitrogen plasma prior to the AlN growth, which resulted in the formation of a two-dimensional single crystalline AlN layer. The formation of the two-dimensional AlN layer by the nitridation process was confirmed by the observation of streaky reflection high energy electron diffraction (RHEED) patterns. The growth of AlN thin films was performed on the nitrided AlN layer by changing the Al beam flux with the fixed nitrogen flux at 860˚C. The growth mode of AlN films was also affected by the beam flux. By increasing the Al beam flux, two-dimensional growth of AlN films was favored, and a very flat surface with a root mean square roughness of 0.196 nm (for the 2 μm × 2 μm area) was obtained. Interestingly, additional diffraction lines were observed for the two-dimensionally grown AlN films, which were probably caused by the Al adlayer, which was similar to a report of Ga adlayer in the two-dimensional growth of GaN. Al droplets were observed in the sample grown with a higher Al beam flux after cooling to room temperature, which resulted from the excessive Al flux.

사파이어(α-Al2O3) 단결정에 있어 basal slip (0001)1/3<1120>의 부분전위의 재결합거동을 알아보기 위해 prism plane (1120)의 사파이어 재료를 사용하여 4점 곡강도 시험을 행하였다. 이 굽힘시험은 온도 1200˚C~1400˚C에서 그리고 응력은 90MPa, 120MPa, 150MPa에서 행하여졌다 굽힘시험 동안 basal전위가 이동하기 위해 잠복기가 필요하였다. 실험온도 범위내에서 잠복기의 활성화에너지는 5.6-6.0eV이었으며, 이 잠복기는 자체-상승운동으로 분해된 부분전위들이 재결합하는데 필요한 시간인 것으로 추정되었다. 한편, 이 활성화에너지는 Al2O3에 있어 산소의 자체 확산을 위한 에너지 (대fir 6.3eV)와 거의 일치하였다. 이 결과를 통하여, 두 부분전위들의 재결합은 부분전위사이 적층결함으로 산소 자체확산에 의해 제어되는 것으로 여겨진다.

사파이어 (0001) 기판의 활성화 이온빔 (RIB) 처리 후 MOCVD에서 성장한 GaN박막의 열처리를 통한 구조 변화를 살펴보고, 전기적 성질의 변화를 관찰하기 위하여 전기로를 이용하여 열처리를 하였다. 시편의 분석을 위하여 DCXRD, Hall, TEM을 사용하였다. 1000˚C에서 시간을 변화시키면서 열처리한 시편에서 DCXRD의 FWHM는 약 50 arc-sec 정도 감소하였고, Hall 이동도는 약 80cm2/V.sec 정도 향상되었다. 가장 좋은 Hall 이동도를 보인 처리된 시편과 처리 전 시편의 TEM 비교 관찰에서 전위 밀도는 56~69% 정도 감소하였고 격자의 변형도 줄어들었다. 이것은 결정의 질과 전기적 성질 사이의 상관관계를 암시하며, 기판의 RIB 처리와 성장 후 적절한 열처리의 조합이 MOCVD로 성장시킨 GaN 박막의 특성을 개선시키는 것을 명확하게 보여준다.

사파이어 (α-Al2O3) 단결정에 있어 basal slip (0001)1/3<1120>의 전위속도를 4점 곡강도를 이용하여, 측정하였다. 이 곡강도는 온도 1200˚C 에서 1400˚C 그리고 응력은 90MPa, 120MPa, 160MPa에서 행하여졌다. 전위속도는 4 점굽힘 시편의 굽힘변위속도에 의해 구하여졌다. 얻어진 전위속도를 이용하여 전위속도의 온도 및 응력 의존성에 대해 검토하였다. 전위속도의 온도의존성을 이용하여 basal slip 전위속도를 위한 활성화에너지를 구하였으며, 그 값은 대략 2.2±0.4eV이었다. 한편, 전위속도의 응력의존성을 나타내는 응력지수 m은 2.0±0.2이었다.

R-sapphire 기판위에 rf magnetron 스퍼터 방법으로 ZnO 박막을 증착하여 박막의 증착변수에 따른 결정성장방향과 SAW 특성을 분석하였다. 증착온도, 압력, rf 전력에 의해 박막 성장면이 (002)에서 (110)으로의 전이가 관찰되었다. 5mTorr, 400˚C, 250W의 rf 전력에서 가장 우수한 (110)방향의 에피 ZnO 압전 박막의 SAW 특성을 분석하기 위하여 제작된 마스크를 사용하여 IDT를 구성한 후 SAW 특성을 분석한 결과 h/λ=0.08의 조건에서 전단속도가 약 5232m/s로서 고주파용 SAW 필터의 제조에 적합한 특성을 보이고 있다.

마다가스카르산 사파이어를 수평 알루미나 튜브의 전기로에서 대기중의 산화분위기 하에 1650℃, 50시간의 조건으로 Be2+의 확산 처리를 하였다. 자외선-가시광선 분광분석 결과는 각 시료 마다 차이는 있으나 전체적으로 Fe2+에서 Fe3+로 산화의 원인으로 청색이 옅어졌고 청자색 사파이어는 Cr3+에 의한 분홍색이 나타났다. Be2+의 확산 처리로 부분적인 갈색이 나타난 청색 사파이어에서는 진한 주황색 부분이 나타났고, 옥화메틸렌에 의한 침적실험 관찰 결과로 시료들의 가장자리에 주황색의 집중현상이 나타났음을 확인하였다. 또한 기존에 있던 내포물도 변화가 나타났다. 그러나 확산 처리 온도의 한계로 더 많은 양의 Be2+의 확산이 이루어 지지는 못했다.

탄자리아산 강옥의 보석광물학적 특성을 파악하기 위하여 XRD, XRF, EPMA, FT-IR과 SEM-CL 분석을 수행하였다. 탄자니아산 강옥은 장파장 자외선이나 단파장 자외선에서 거의 형광반응이 나타나지 않는다. 탄자니아산 강옥은 내포물의 종류에 따라 5가지 유형으로 분류될 수 있으며, 유형 I은 액상 내포물 풍부한 형태, 유형 II는 기상 내포물 풍부한 형태, 유형 III은 액상 CO2를 함유한 형태, 유형 IV는 고상 내포물을 함유한 형태, 유형 V는 유체 포유물과 고상 내포물 및 딸광물(daughter mineral)이 공생하는 복합 내포물 형태이다. 탄자니아산 강옥의 SEM-CL분석에서 성장구조가 수반된 쌍정조직, 스피넬 반정, 괴상조직과 누대조직 등이 관찰된다. 루비와 사파이어는 크롬과 철의 함량에 의해 뚜렷이 구분되며, Al2O3/100-Cr2O3-Fe2O3 다이어그램에서 각각 고유한 영역에 도시된다. FT-IR 분석결과, 탄자니아산 강옥 시료들이 모두 유사한 양상을 보이고 있으며, 455.09~459.23 cm-1, 603.15~611.71 cm-1, 1509.00~1655.05 cm-1와 3436.41~3468.87 cm-1에서 흡수 피크가 관찰된다. 연구 결과는 탄자니아산 강옥의 감별 및 산지 추측에 유용한 정보로 활용될 수 있다.