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연구실 소개

박막공학 연구실

연구실 소개

세부 연구에 의한 심화 과정으로 각 분야의 전문화를 통하여 21세기 소재 산업을 이끌어 갈 인재 양성

Ferroelectric Materials for Tunable RF and Microwave DevicesPrinciples of operation of dye-sensitized solar cell
고경현 교수님 사진
지도교수 소개
  • 교수명 : 고경현
  • 연구실 위치 : 팔달관 732호, 129호
  • 연락처 (교내) :031-219-2467
  • E-mail : khko@ajou.ac.kr
연구분야
  • 1.TiO2 박막 & Solar Cell

    자외선에 의해서 환경학적 난분해성 물질을 분해할 수 있는 광촉매의 성질과 물과의 접촉각이 거의 0도에 가까운 특성 (초친수성)을 갖고 있어서 많은 응용이 기대되는 TiO2를 sputtering, sol-gel, e-beam evaporator, MOCVD등 다양한 방법으로 제조하여, TIO2 박막의 특성 변화와 친수성의 원리 규명에 대한 연구를 행하고 있다. Wide band gap을 지닌 산화물 반도체인 TiO2에 태양광 (가시광)하에서 쉽게 반응하는 Ru-dye를 흡착시켜 Ru-dye에서 발생한 전자를 TiO2를 통해 전달시키는 과정을 통해 전지로서 작동하게 된다. 기존에 사용되던 GaAs, CdTe, Si 반도체를 이용한 태양전지에 비해 제조단가가 저렴하고 공정이 매우 간단하다는 장점이 있으나, 효율면에서 많이 떨어진다.
    현재 본 연구실에서는 다공성의 TiO2 후막을 제조하는 기술을 개발하고 있으며, 효율을 증가시키기 위한 연구가 진행중이다.

  • 2.박막 유전체

    이동통신을 통해 전송되는 데이터의 양이 급증하고 있고 IMT-2000에서의 화상통신을 위해서는 기지국의 안테나의 역할이 중요하며 각 단말기의 위치에 따라 빔의 방향을 조절하는 Smart antenna에 대한 수요 역시 증가하고 있다.
    이들 Smart antenna의 구현을 위해서는 기계적으로 안테나의 위치를 변화시키거나 전기적으로 빔의 방향을 조절하는 phase-array antenna를 이용해야 하는데 여러 가지 측면에서 phase-array antenna가 주목받고 있다.
    전기적으로 빔의 방향을 조절하기 위해서는 외부 신호에 따라서 유전율이 변화되는 유전체 세라믹이 요구되며 특히 마이크로파 영역에서 유전손실이 작은 재료가 필요한 실정이다. 현재 기지국용 필터, 단말기용 듀플렉서 등에 사용되는 세라믹 유전체는 벌크 형태로 사용되지만 VCO등에 사용될 경우 박막의 형태로 응용되어야 한다.
    따라서 tunable 소자의 박막형 유전체에 대한 연구를 진행중이다.

  • 3. Cold Spray (저온 분사 코)
    이 기술은 코팅될 소재의 미립자가 1.52 마하의 초음속 기체 기류를 타고 모재에 충돌하여 분화구를 형성하며 코팅이 되는 원리를 이용한 방법으로 또 다른 후막제조 방법인 용사 코팅 방법에 비해 많은 장점을 가지고 있다. 용사 코팅 방법은 플라즈마(plasma) 또는 불꽃 (flame) 등을 이용하여 고온에서 반용융 또는 용융된 소재를 기판에 분사하는 방법이기 때문에 코팅막의 물성에 많은 영향을 주고 모재 선택에도 제한을 받게 된다. 하지만 이 코팅기술은 상온 코팅이 가능하기 때문에 코팅할 소재의 물성을 그대로 유지할 수 있고, 기판과의 반응이 일어나지 않기 때문에 기판이 변형되거나 변질되는 것을 막을 수 있다.
    특히, 플라스틱 위에도 코팅이 가능하고, 알루미나 같은 기판에 산화력이 높은 구리나 알루미늄 등의 금속을 공기 중에서 산화되지 않고 코팅할 수 있어서 높은 전기 전도도를 얻을 수 있는 후막을 제조할 수 있다.
    또한 금속 판재에 산화물이 형성되지 않고 금속 재료가 코팅이 되기 때문에 부착력이 매우 우수하고, 초음속으로 가속되는 미립자들의 영향으로 판재에 코팅된 후막이 가공 경화를 일으켜 벌크보다 더 큰 경도를 가질 수 있다는 장점들을 가지고 있다. 따라서, 저온 분사 코팅 기술을 연구하고 응용 분야를 찾는 연구를 진행중이다.
연구 성과
  • 1. 학술 논문지 (최근 5년)
    • 1. Ha-Yong Lee, Sun-Il Kim, Young-Pyo Hong, Young-Cheol Lee, Yong-Hwan Park, and Kyung-Hyun Ko,
      "Controlling the texture of CeO2 films by room temperature RF magnetron sputtering,
      " Surface and Coatings Technology, Vol. 173, No. 2-3, 224-228 (2003)
    • 2. H. Y. Lee, S. I. Kim, Y. C. Lee, Y. P. Hong, Y. H. Park, and K. H. Ko, "New Chemical Route for YBCO
      Thin Films," IEEE Transactions on Applied Superconductivity, Vol. 13, No. 2, 2743-2746 (2003)
    • 3. H. Y. Lee, S. I. Kim, Y. C. Lee, Y. P. Hong, and K. H. Ko,
      "Characteristics of Ce-Zr Mixed Oxide Films as Buffer Layer by Controlling Composition,
      " IEEE Transactions on Applied Superconductivity, Vol. 13, No. 2, 2665-2668 (2003)
    • 4. H.Y. LEE, S.I. KIM, Y.C. LEE, Y.P. HONG, Y.H. PARK, and K.H. KO,
      "Characteristics of Textured Ce-Zr Mixed-Oxide Films as Buffer Layer for YBCO Coated Conductors,
      " J. Electroceram., Vol.10, No. 2, 83-88 (2003)
    • 5. Young Cheol Lee, Young Pyo Hong, Ha Yong Lee, Hoon Kim, Young Jin Jung, Kyung Hyun Ko,
      Hyun Seok Jung, and Kug Sun Hong, "Photocatalysis and hydrophilicity of doped TiO2 thin films,
      " J. Colloid Interface Sci., Vol. 267, No.1, 127-131 (2003)
    • 6. Ha Yong Lee, Young Ho Yu, Young Cheol Lee,Young Pyo Hong, Kyung Hyun Ko
      "Interfacial studies between cold-sprayed WO3 ,Y2O3 films and Si substrate",
      Applied Surface Science, Vol 227 (2004) 244­249
    • 7. Ha-Yong Lee, Young-Cheol Lee, Young-Pyo Hong, Kyung-Hyun Ko,
      "Interfacial reactions between RF sputtered CeO2 film and Si (100) substrate",
      Applied Surface Science 228 (2004) 164­168
    • 8. YOUNG CHEOL LEE, YOUNG JIN JUNG, PYUNG YONG PARK, AND KYUNG HYUN KO,
      "Noble Preparation of TiO2 Powder by Modified Two-Stage Hydrolysis",
      Journal of Sol-Gel Science and Technology, Vol 30 (2004) 21-28
    • 9. Ha Yong Lee, Young Ho Yu, Young Cheol Lee,Young Pyo Hong, Kyung Hyun Ko
      "Cold Spray of SiC and Al2O3 With Soft Metal Incorporation: A Technical Contribution",
      J. Thermal Spray Technol. 13(2) (2004) 184
    • 10. Yong Cheol Lee, Kyung Hyun Ko "Correlation between Dispersion Properties of TiO2 Colloidal Sols
      and Photoelectric Characteristics of TiO2 Films" Journal of Colloid and
      Interface Science 279 (2004) 479 483
    • 11. Ha Yong Lee, Young Ho Yu, Young Cheol Lee,Young Pyo Hong, Kyung Hyun Ko
      “Thin Film Coating of WO3 by Cold Gas Dynamic Spray" Journal of Thermal Spray Technology,
      14(2) (2005) 183
    • 12. Ha Yong Lee, Se Hun Jung, Soo Yong Lee, Young Ho You, Kyung Hyun Ko
      "Correlation between Al2O3 particles and interface of Al­-Al2O3 coatings by cold spray
      " Applied Surface Science 252 (2005) 1891­1898
    • 13. Y. P. Hong, S. Ha, H. Y. Lee, K. H. Ko, "The Effect of Substrate Heating on
      the Tunability of Rf-Sputtered Bi2O3-ZnO-Nb2O5 Thin Films" Applied Physics A (80) (2005) 585-590
    • 14. Young Cheol Lee, Young Jin Jung, Kyunh Hyun Ko "Enhanced Efficiency of Dye-Sensitized
      TiO2 Solar Cells(DSSC) by Doping of Metal Ions" Journal of Colloid and
      Interface Science 283 (2005) 482-487
    • 15. Dong Hyuk Baik, Young Pyo Hong Kyung Hun Ko "Phase Decomposition and Dielectric
      Properties of Reactively Sputtered Bismuth ZInc Niobate Pyrochlore Thin Films Deposited
      from Monoclinic Zirconolite Target" Journal of Electroceramics 14 171- 175
    • 16. Ha Yong Lee, Se Hun Jung, Soo Yong Lee, Kyung Hyun Ko "Fabrication of cold sprayed
      Al-intermetallic compounds coatings by post annealing" Materials Science
      and Engineering A 433 (2006) 139­143
    • 17. Yong Pyo Hong, Kyung Hyun Ko "Very High Tunable Inter-digital Capacitor Using Bismuth Zinc
      Niobate Thin-Film Dielectrics for Microwave Application" Electronics Letters 42 (2006) 851-853
    • 18 Ha Yong Lee, Se Hun Jung, Soo Yong Lee, Kyung Hyun Ko "Alloying of cold-sprayed Al­Ni composite
      coatings by post-annealing" Applied Surface Science 253 (2007) 3496­3502
    • 19. Yong Pyo Hong, Kyung Hyun Ko "Investigation of Pb-Mg-Nb-O pyrochlore thin film for
      tunable material
      " Materials Letters 61 (2007) 5232-5235
    • 20. Young Cheol Lee, Young Pyo Hong, Kyung Hyun Ko "Low-Voltage and high-tunability interdigital
      capacitors employing lead zinc niobate thin films" Applied Physics Letter 90 (2007) 182908-1
    • 21. H. Lee, H. Shin, S. Lee, K. Ko "Effect of gas pressure on Al coatings by cold gas dynamic spray
      " Materials Letters 62 (2008) 1579­1581
    • 22. H. Lee, K. Ko "The Effect of SiC Particle Size on Cold Sprayed Al-SiC Composite Coatings"
      Surface Engineering, to be published (2008)
    • 23. H. Lee, S. Lee, H. Shin, K. Ko "Annealing effects on the intermetallic compound formation of
      cold sprayed Ni, Al coatings" Journal of Material Processing Technology, to be published (2008)
    • 24. H. Lee, K. Ko "Fabrication of porous Al alloy coatings by cold gas dynamic spray process"
      Materials Chemistry and Physics, submitted (2008)
    • 25. H. Lee, K. Ko "Mechanical matching and microstructural evolution at the coating/
      substrate interfaces of cold-sprayed Ni, Al coatings" Journal of Alloys and Compounds,
      submitted (2008)
    • 26. H. Lee, K. Ko "Effect of Gas Pressure of Cold Spray on the Formation of Al Based
      Intermetallic Compound" Journal of Thermal Spray Technology, to be submitted (2008)
  • 2. 학술 회의 발표 (최근 5년)
    • 1. “The tunability of Bi-rich BZN Cubic Pyrochlore Thin Films by Reactive RF Sputtering”
      Materials Research Society 2003 MRS Fall Meeting, USA
    • 2. "The Coating of Y2O3 and WO3 Films by Cold Gas Dynamic Spray" ASM International
      Surface Engineering
      Congress and Exposition (2003), USA
    • 3. "The Interface of Metal and Composites Coatings by Cold Gas Dynamic Spray"
      ASM International
      Surface Engineering Congress and Exposition (2003), USA
    • 4 "Increased Efficiency of Dye Sensitized TiO2 Solar Cell(DSSC) by Doping on TiO2 Semiconductors"
      The Electrochemical Society Spring Meeting of Electrochemical Society (2003), France
    • 5. "The Key Roles of Process Parameters on the Tunability of RF Sputtered
      BZN Pyrochlore Thin Films"
      The American Ceramic Society 105th Annual Meeting and Exposition (2003), USA
    • 6. "Modified Hydrolysis of TiO2 Particle for Dye Sensitized TiO2 Solar Cell" Electrochemical
      Society Fall Meetimg of Elctrochemical Society (2003), USA
    • 7. 7. "The Effects of SiC Particle Size on Cold Sprayed Al-SiC composite Films" International Thermal
      Spray Conference (2004), Japan
    • 8. "The Tuinable Characteristics of BZN Pyrochlore Films by Co-Sputtering"
      American Ceramic Society 106th Annual Meetin & Exposition of ACERS (2004), USA
    • 9. "The Effect of Al2O3 Particles on Cold Sprayed Al-Al2O3 Composite Films",
      International Surface Engineering Congress and Exhibition (2004), USA
    • 10. "Fatigue Properties of Al-based Composites Reinforced wuth Silicon Carbide by Cold
      Spray Method"
      The Korean Society of Automotive Engineers The 13th International PAcific Conference
      on Automotive Enginneering (2005), 한국
    • 11. “Cold Spray of Al-Ni, Al-Ti Composite and Alloying” 4th International
      Surface Engineering Congress & Exposition (2005), USA
    • 12. "Alloying of Cold-Sprayed Al-Ti, Al-Ni Composite Films"
      International Thermal Spray Conference (2005), Swiss
    • 13. "Surface Modification by Alloying of Cold-Sprayed Coatings"
      The 2nd Asian Thermal Spray Conference (ATSC 2006), 한국
    • 14. “Phase Transformation of Cold Sprayed Multi-Metallic Layers”
      International Thermal Spray Conference (2006), USA
    • 15. "Very High Tunable Inter-Digital Capacitor Embedded Fully into BZN Thin Film
      Dielectrics for Microwave Applications" 36th Europian Microwave Conference (2006), UK
    • 16. "Effects of Processing Parameters on the Intermetallic Compounds Formation
      of Cold Sprayed Coatings" International Thermal Spray Conference (2007), China
    • 17. "Dielectric Tunabilities of BST-pyrochlore Composite Thin Films" Materials Science and
      Technology 2007 Conference (2007), USA
    • 18. "Fabrication of porous Al alloy coatings by cold gas dynamic spray" International
      Thermal Spray Conference (2008), Netherlands
  • 3. 특허
    • 1. “초음속 분사 적층 기술을 이용한 금형의 보수방법” 제 10-0683124호
    • 2. “금속 모재의 표면 개질 방법” 제 10-0591982호
    • 3. “분산강화 합금 형성방법 및 이에 의해 제조된 분산강화합금” 제 10-0723538호
    • 4. “전계 가변형 Pb계 파이로클로어 유전체 박막과 제조 방법” 제 10-0591931호

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