수소에 노출된 단겹 탄소나노튜브의 전기적 특성

학위논문 (박사) -- 서울대학교 대학원 : 자연과학대학 물리·천문학부(물리학전공), 2020. 8. 박영우.Carbon nanotube (CNT) is one of the most promising materials for the next generation electronics. However, there still have been many challenges for the realization of CNT-based electronics. Especially, the hole-favored electronic property of CNT in ambient condition has been the huge obstacle. To form an integrated circuit for logic computation, both n-type and p-type transistors are necessary. Hence, reliably working n-type CNT transistors have been desired. We report changes in the electrical property of single-walled carbon nanotube (SWNT) caused by exposure to high-pressure hydrogen gas. First, we report the electron doping effect of SWNT. In-situ 3-terminal electrical measurements with hexagonal boron nitride (hBN) substrate were used to observe the intrinsic electronic properties of hydrogen-exposed SWNT. Comparing to the planar graphene sheet device, we observed the curved structure of SWNT is advantages on the reaction with hydrogen molecules. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and Raman spectroscopy verified the formation of C-H bond on SWNT surface after the hydrogen exposure process. The covalent bond yielded short-range scattering in the graphene device and band gap widening in the SWNT devices. Second, the metal work function-dependent doping effect on SWNT field effect transistor (FET) is investigated. To obtain the SWNT FET with higher Schottky barrier (SB) for the hole injection, we adapted the different contact metals that have lower work functions such as Cr and Ti replacing the Au/Ti electrodes. Comparing to the Au/Ti-contacted SWNT FET case, we observed noticeable hole carrier reduction after the hydrogen exposure in Cr- and Ti-contacted devices. It suggest the doping induced SB thickness change relies on the SB height. In other words, the changes in thickness (via electron doping) of higher SB (via low work function metal contact) causes more significant effect on the Ids-Vgs curve. Consequently, we achieved the SWNT FET that nearly perfectly working as an n-type semiconductor by hydrogen exposure to SWNT FET with Ti contacts. Since the electron doping effect was also reproduced in SWNT network devices, we expect the useful electrical properties and the stable nature of C-H bond observed in the hydrogen-exposed SWNT can leads a step forward to the application of SWNT for the next generation electronics.탄소나노튜브 (CNT)는 차세대 전자 소자로 가장 유망한 물질 중 하나로 손 꼽힌다. 하지만 CNT 기반 전자공학을 실현하기 위한 몇 가지 장애물들이 존재한다. 특히, 공기 중에서 p형 반도체 성향을 강하게 띠는 것이 문제이다. 집적회로를 구성하기 위해서는 n형 도 필요하다. 따라서 안정적으로 작동하는 n형 CNT 트랜지스터의 개발이 요구되고 있다. 이 논문에서는 단겹 탄소나노튜브 (SWNT) 를 고온 고압 수소에 노출 시킨 뒤 변화하는 전기적 특성을 소개 한다. 첫 번째로는 전자 도핑 현상을 보고한다. 2차원 부도체이자 불포화 결합이 최소화 된 것으로 알려진 hexagonal boron nitride 기판을 사용한 소자를 제작하여 기판으로부터 야기되는 외부 환경의 영향을 최소화 하였다. 뿐만 아니라 이 소자의 수소 노출 전 과정을 in-situ 측정법으로 측정하여, 외부 환경에 의한 영향을 배제한 SWNT 고유의 전기적 특성을 측정 할 수 있었다. 그 결과, 수소에 노출된 SWNT에 전자가 도핑 되는 현상을 관측하였다. SWNT의 곡률이 수소와의 반응에 이점으로 작용한다는 결과를 평면 구조인 graphene 소자와의 수소노출 비교실험에서 확인 할 수 있었다. 엑스선 광전자 분광법 와 라만 분광법을 통해 고온, 고압에 노출된 SWNT에 C-H 결합이 화학적으로 생성된 것을 확인 하였다. 마지막으로 이 공유결합에 의해 graphene에서는 short-range scattering 현상이, SWNT 에서는 에너지 밴드 갭 확장 현상이 관측 되는 것을 확인하였다. 두 번째로 SWNT 전계 효과 트랜지스터 (field effect transistor, FET) 의 전기적 컨택을 변화하는 연구를 진행하였다. SWNT와 금속 컨택에서 발생하는 쇼트키 장벽의 높이가 금속과 SWNT의 일 함수 차이에 의존하기 때문에, 금 보다 낮은 일 함수를 갖는 금속인 크롬, 티타늄을 전기적인 컨택 물질로 사용하여 그 차이점을 연구한 것이다. 그 결과 일 함수가 낮은 크롬, 티타늄을 컨택으로 사용 했을 때 금을 사용한 경우보다 훨씬 적은 양의 홀(hole) 타입 전류가 흐른다는 사실이 관측되었다. 이 관측을 통해 전자 도핑으로 인해 야기된 쇼트키 장벽의 두께 변화의 영향이 쇼트키 장벽의 높이에 의해 크게 좌우 될 수 있다는 것을 알 수 있다. 즉, 크롬과 티타늄과 같이 높은 쇼트키 장벽을 갖는 금속 컨택의 경우에, 전자 도핑에 따른 쇼트키 장벽의 두께 증가가 크게 나타나 홀 타입 전류를 크게 감소시킨다는 것이다. 따라서 우리는 이 현상을 이용하여 거의 완벽하게 n형 트랜지스터로 작동 하는 SWNT FET를 제작 할 수 있었다. 수소에 노출된 SWNT에 형성된 안정적인 C-H 결합에 의한 전자 도핑 현상이 SWNT 네트워크 소자에서도 나타남을 확인 함으로써, 앞으로 이 기술이 대 면적 나노튜브 소자의 전자 도핑에 응용될 수 있음을 확인하였다.Chapter 1. Introduction 1 1.1 Introduction of carbon nanotubes 1 1.2 Electronic structure of single-walled carbon nanotubes (SWNT) 2 1.3 Electrical contact to SWNT and Schottky barrier 5 1.4 Outline of thesis 8 Chapter 2. Backgrounds on hydrogen-exposed SWNTs 11 2.1 Hydrogen storage 11 2.2 Unzipping of SWNT 15 2.2 Energy band gap widening of hydrogenated SWNT 17 Chapter 3. SWNT field-effect transistor (FET) exposed to hydrogen 25 3.1 Introduction 25 3.1.1 Electron doping effect of hydrogenated graphitic materials 25 3.1.2 Motivation of SWNT exposure to hydrogen 27 3.2 Experimental 28 3.3 Result and discussion 31 3.3.1 In-situ electrical measurements of hydrogen-exposed SWNT 31 3.3.2 Surface potential spectroscopy of hydrogen-exposed SWNTs 35 3.3.3 Exposure time-dependent electrical property 36 3.3.4 Effect of curved structure 38 3.3.5 Raman spectroscopy and XPS of hydrogen-exposed SWNT 44 3.3.6 Electrical properties with covalent bond 47 3.3.7 SWNT network FET exposed to hydrogen 53 3.4 Summary of Chapter 3 55 Chapter 4. Hydrogen-exposed SWNT FETs with low work function metal contacts 61 4.1 Introduction 61 4.1.1 Schottky barrier formation of SWNT with low work function metal contacts 61 4.1.2 Strategies for n-type SWNT FETs : Electron doping and contact engineering 64 4.2 Experimental 66 4.3 Result and discussion 68 4.3.1 Hydrogen exposure of SWNT FETs with different metal contacts 68 4.3.2 Electron doping induced significant reduction of the hole injection in Cr-contacted SWNT FET 72 4.3.3 H2 Exposure time dependence of Ids-Vgs curve shift in different metal contacts 76 4.4 Summary of Chapter 4 79 Chapter 5. Conclusion 83Docto

Digital IF를 적용한 재구성 가능한 WCDMA 시스템의 digital up and down converter의 구조 제안 및 설계

학위논문(석사) - 한국정보통신대학원대학교 : 공학부, 2003, [ vi, 68 p. ]The fundamental ideas of Software Defined Radio are the flexibility in design for various communication needs by utilizing digital signal processing technology. Software Defined Radio is emerging as potential pragmatic solution for the current and next generation wireless multimedia communication systems. In this thesis, the design of digital up and down converter for reconfigurable WCDMA system is presented, using Digital IF technology which is one of the basic components. In actual implementation, main consideration is given to efficiently that can lead to obtain the lower power consumption, and the smaller space requirement within FPGA chips. Numerically controlled frequency oscillator and multi-stage filters are designed to show the efficiency and especially for filter design. The novel technique, based on the use of canonic signal digit (CSD) code, is applied to implement the anti-alias filter structures. Simulation results are parts of the actual implementation with VHDL is shown to reflect the effects of theses research.한국정보통신대학원대학교 : 공학부

Comparison of Meat Quality and Sensory Characteristics of Different Native Chickens in Korean Market

본 실험에서는 시중에서 주로 유통되고 있는 2종의 토종닭인 HH종과 WD종 닭고기를 비교하기 위해 일반 육계(BR)와 더불어 육질 및 관능 특성을 분석하였다. 토종닭 내에서HH종의 가슴육만 일반 육계보다 다소 낮은 지방함량을 보였다. 육색에서는 가슴육과 다리육 두 부위 모두에서 HH종의 명도(L*)와 적색도(a*)가 WD종보다 유의적으로 높게 나타났다(p<0.05). 항산화력 측정을 위한 DPPH 라디칼 소거능과 pH가 WD종이 HH종보다 유의적으로 높았다(p< 0.05). 가슴육에서 C18:1은 일반 육계가 다른 두 품종의 토종닭보다 유의적으로 높았다(p<0.05). 대표적인 n-3 지방산인 C18:3의 경우, WD종이 HH종보다 유의적으로 높았으며(p<0.05),C20:4와 C22:6의 경우, 토종닭이 일반 육계에 비해 약 2.5배이상 높은 조성을 보였다(p<0.05). 관능평가 맛 부분에서는가슴육에서 WD종이 일반 육계나 다른 HH 토종닭보다 유의적으로 우수한 수치를 보였다(p<0.05). 특히 WD종의 연도가 다른 품종에 비해 매우 우수한 것으로 나타났으며(p<0.05), 전체적인 기호도에서도 WD종이 유의적으로 높은 점수를 보였다(p<0.05). 국내에서 대표적으로 시판되는 토종닭2품종의 품질 및 관능 특성은 요인별로 유의적 차이를 보이기도 했으며(p<0.05), 이를 바탕으로 소비자 기호에 적합한새로운 품종의 토종닭 개발을 위한 기초 자료 활용이 가능할 것이다. 그러나 육질 특성은 품종 이외에도 급여한 사료및 사양 방식에 따라 다른 것이므로, 보다 많은 시료 수를바탕으로 한 추가적인 연구가 요구된다. To evaluate the meat quality differences of Korean Native Chickens (KNC) available in Korean market, thephysicochemical and sensory characteristics of a broiler and two KNC (HH and WD breed) were analyzed. The fat contentof KNC WD breast meat was higher than that of KNC HH. The breast and thigh meats of KNC HH had higher L* anda* values than the broiler or the KNC WD. WD meats showed greater DPPH radical scavenging activity and higher pH valuesthan the HH. For the fatty acid composition, there was no significant difference in total content of the saturated fatty acidsamong chicken breeds (p>0.05). KNC had greater content of polyunsaturated fatty acids, especially arachidonic acid (20:4)and DHA (22:6), compared with the broiler. KNC WD meats had higher composition of linolenic acid (18:3) than the KNCHH. For sensory evaluation, the WD breast meat showed higher taste and tenderness scores than the HH. On the other hand,the soup made by broiler had higher taste scores than the KNC. The breast and thigh meat from two KNC breeds showeddifferent quality parameters that may come from the differences of genetic attributes, feed, and production strategy betweentwo breeds.N

Microbiological and Mutagenical Safety Evaluation of Gamma Irradiated Ready-to-Eat Foods of Animal Origin

감마선 조사를 통한 즉석식품 제조용 육가공제품의 미생물학적 및 유전 독성학적 안전성 평가를 실시하였다. 미생물 안전성은 총 4종류의 병원성 미생물(Salmonella typhimurium, Escherichia coli, Staphylococcus aureus 및 Listeria ivanovii)을 이용하여 inoculation test를 실시하였으며 유전 독성학적 평가는 ames test를 통해 조사하였다. 4 종류의 병원성 미생물을 볶은 쇠고기 및 햄에 접종했을 경우 초기 균수는 7 log 정도로 나타났으나 1 kGy로 감마선 조사했을 경우 S. typhimurium은 4 log cycle 정도, E. coli 및 S. aureus는 3 log 및 L. ivanovii는 2 log 정도 증식이 억제되었다. 볶은 쇠고기 및 햄에 접종된 4 종류의 병원성 미생물은 3 kGy의 선량으로 감마선 조사했을 경우 검출되지 않았다. 볶은 쇠고기 및 햄에 접종된 4종류의 병원성 미생물의 방사선 조사에 대한 감수성을 측정한 결과 접종된 병원성 미생물의 D10 value는 볶은 쇠고기에 접종된 L. ivanovii가 0.48로 가장 감수성이 낮은 것으로 나타났다. 볶은 쇠고기 및 햄을 비조사구와 조사구(10 kGy)로 나누어 S. typhimurium TA98 및 TA100 두 균주를 이용하여 유전 독성학적 안전성을 평가한 결과 대사활성을 시킨 경우와 대사활성을 시키지 않은 경우 모두 추출물의 농도에 따른 복귀돌연변이 집락수의 증가는 확인되지 않아, 즉석 식품제조를 위한 볶은 쇠고기 및 햄의 감마선 조사는 유전독성학적으로 안전한 것으로 나타났다. The radio-sensitivity of pathogens and the effect of irradiation on microbiological safety and mutagenicity of meat products such as seasoned and cooked beef and ham were investigated. Samples were radiation-sterilized and inoculated at 107 cfu/g with each of the four pathogens including Salmonella typhimurium, Escherichia coli, Staphylcoccus aureus, and Listeria ivanovii. No viable cells of pathogens were observed in the sample irradiated with 3 kGy. The D10 value of inoculated pathogens in seasoned and cooked beef and ham were 0.24～0.48 and 0.39～0.45, respectively. Results of Ames test performed with non-irradiated and irradiated seasoned and cooked beef and ham were both negative at the level of 625, 1,250, 2,500, 50,000, and 10,000 ㎍ sample/plate, respectively. Results indicate that low dose (2～3 kGy) irradiation is effective to ensure safety for seasoned and cooked beef and ham with toxicological wholesomeness.N

저장 온도를 달리하여 저장한 양념 닭가슴살의 천연 항균물질 효과

CPE, OPE, and their combination with calcium lactate were the most effective in the prevention of total aerobic bacteria growth during storage. Therefore, these marinades could be used as natural preservations to extend the shelf life of chicken breast. Furthermore, these marinades resulted in enhanced stability of meat color over time. However, the sensory attributes of CPE and OPE marinades may be objectionable and the use of effective methods or modified formulations to overcome this, while maintaining the desirable effects, may be required.N