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한국 지붕

..PAGE:1『 한국의 재 발견 』한국의건축 및 지붕양식..PAGE:2한국의 건축양식및 지붕의 특성지붕 및 처마의 정의《 About 한국 》지붕의 종류재료에 따른 분류형태에 따른 분류한국의 예 무량수전한국의 멋과 아름다움참고문헌 및 사이트2 - 02※ 목 차 ※..PAGE:301-1. 한국의 건축과 지붕 특성2 - 03자연에 순응: 한국의 자연환경은 '금수강산'이라는 말로 표현될 정도로 아름다운 산이 많고 강물이 맑으며 사계절이 분명하고 청명한 일기를 갖는다. 이와 같은 자연의 아름다움으로 한국 사람들은 자연에 순응하는 생활철학을 갖게 되었으며 그것은 건축문화에도 영향을 주어 한국의 전통주택은 자연에 순응하는 특성을 갖게 되었다.배산 지형을 집터로 선호: 한국의 전 국토의 약75%가 산악을 둘러싸여 있다. 험준한 산이 비교적 적은 노년기 지형이다. 산봉우리는 완만하고 작은 구릉이 모인 준평원, 산간분지 등으로 이루어져 있으며 작은 규모의 시내가 모여 강을 이룬다. 이러한 지형적 특성으로 인해 마을 뒤쪽이 산으로 둘러싸인 배산 지형을 집터로 선정하기가 유리하였다. 이러한 집터 선정에는 일찍부터 풍수지리설이 적용되기도 하였다.곡선의 구조: 한국인들은 구릉지가 많은 자연 환경 속에서 생활하였기 때문에 지붕의 곡선, 도자기 형태, 문양 등 건축이나 공예품에 완만한 곡선을 사용하였다. 초가지붕의 모양은 마을 뒷산의 모양을 닮았으며 단층으로 된 지붕의 높이도 사람 키보다 약간 높을 정도로 구성하였다. 이러한 것은 자연을 압도하기보다는 자연과 어우러지도록 하려는 겸손한 마음이 표현된 예라 할 수 있다.화강암의 이용: 주택의 재료를 보면 양질의 화강암, 현무암, 석회암, 사암 등의 석재가 이용되었는데, 특히 건축물의 기단, 담장에는 화강암이 널리 이용되었다. 그러나 강우량이 적고 공기가 건조한 까닭에 삼림이 풍부하지는 못하여 질 좋은 목재를 얻기 어려운 형편이었다. 그래서 목재를 유용하게 활용하기 위한 많은 기술적 발전이 있었다...PAGE:401-2. 한국의 건축과 지붕 특성▷ 지붕 및 처마 ◁지붕이란, 집의 덮개로서 벽과 기둥을 보호하는 필수적인 구조 요소일 뿐만 아니라 나아가 자연 환경 (비·눈·햇빛·바람 등)으로부터 인간의 생활을 보호해 주는 것.지붕은 자연 환경, 재료의 선택, 문화의 차이에 따라 점차 독특하게 발전하여 왔으며 형태는 자연적, 인문적, 경제적, 기술적 여건에 따라 매우 다양하며, 지붕을 통해 건축의 아름다운 모양을 추구하고 있다.2 - 04처마란, 지붕이 밖으로 내민 부분이며, 처마가 깊거나 얕음에 따라 지붕의 넓이는 크게도 되고 작게도 된다. 구성하는 면적은 기둥이 구성하는 기둥간의 평면 넓이와 관계가 있다. 흙벽을 보호하고 여름을 시원하게 나기 위한 차양의 목적으로 처마를 길게 빼기도 한다.지붕 및 처마는《 사래, 추녀, 부연, 평고대, 서까래, 부연 · 평고대 》로 구성이 되어있다.부연 ·평고대부 연사 래추 녀평 고 대서 까 래..PAGE:502-1. 지붕의 종류▷ 재료에 따른 지붕의 분류-1 ◁초가지붕 : 서민들이 거주하는 민가에서는 대부분 볏짚을 이은 초가지붕을 얹었다. 겨울에는 열을 빼앗기지 않고 여름에는 강렬한 태양을 차단해 주며, 구하기 쉽고 비도 잘 스며들지 않아 지붕의 재료로 가장 널리 사용되었다. 『 그림1 : 양동 민속마을 - 초가지붕 』억새지붕 : 산간지방에는 논이 없기 때문에 초가집을 지을 수 없어 억새풀로 대신한다. 억새를 베어 볏짚처럼 이엉을 엮어 지붕을 만드는데 억새는 볏짚보다 물 빠짐이 좋기 때문에 수명이 더 길다. 『 그림2 : 남원 덕리치 - 억재지붕 』굴피지붕 : 두꺼운 나무껍질로 지붕을 이은 집. 산간지방 화전민들 가옥에 널리 사용. 굴피나무, 상수리 나무 등의 속껍질을 사용하여 만들고 수명은 20년 정도이다. 보통 2겹으로 끝부분이 겹치도록 이어나가고 ‘너시래’을 얹는다. 『 그림3 : 삼척 대이리 - 굴피지붕 』2 - 05..PAGE:62 - 06▷ 재료에 따른 지붕의 분류-2 ◁너와지붕 : 지붕을 붉은 소나무 조각으로 덮은 집. 너와의 크기는 일정하지 않으나 가로 20~30Cm, 세로 40~60Cm 이며, 두께는 4~5Cm이다. 너와를 덮은 다음에는 군데 군데 냇돌을 얹어서 바람에 날리지 않도록 한다. 너와는 70장이 1동으로 1칸 넓이의 지붕에 1동 반에서 2동이 들어간다. 수명은 5년이며 기와지붕을 수리할 때처럼 필요에 따라 썩은 것을 들어내고 새 것으로 갈아 끼운다. 『 그림4 : 울릉도 - 너와지붕 』청석집(돌기와) :석탄이 나오는 지역에 ‘점판암’이라는 납작하게 층을 이루는 돌을 적당한 크기로 잘라 지붕에 얹은 형태. 청석은 잘 미끄러지는 성질이 있어 물매를 아주 완만하게 처리한다. 한번 얹으면 오랜 세월을 견딜 수 있기 때문에 경제적이다 . 『 그림5 : 모형 - 돌기와지붕 』기와지붕 : 점토를 빚어서 구워낸 지붕의 재료 단단하고 튼튼하며, 회색기와가 주로 사용됨. 주로 양반들이 거주. 더위와 심한 추위를 이겨낼 수 있다. 『 그림6 : 창경궁 - 기와지붕 』02-2. 지붕의 종류..PAGE:702-3. 지붕의 종류2 - 07▷ 형태에 따른 지붕의 분류-1 ◁맞배지붕 : 건물 앞뒤에서만 지붕이 보인다. 용마루와 내림마루로 구성이 되어있으며, 건물 모서리에 추녀가 없고, 지붕 양 옆이 수직으로 잘린 삼각형의 모습이다. 가장 간단한 형식으로 주심포 양식에 많이 쓰인다.우진각지붕 : 네 면에 모두 지붕 면이 만들어진 형태이다. 전, 후면에서 볼 때 사다리꼴 모양이고, 양 측면에서 볼 때 삼각형의 지붕형태이며, 용마루와 추녀마루만 있고, 내림마루가 없는 지붕형태이다.팔작지붕 : 우진각 지붕 위에 맞배 지붕을 올려놓은 것과 같은 형태이다. 용마루, 내림마루, 추녀마루가 모두 갖춰진 가장 화려하고 장식적인 지붕이어서, 아름다운 구성미를 지닌 지붕으로 곡면이 특이하여 중심 건축물에 즐겨 사용되었다.솟을지붕 : 지붕 일부가 솟아 있는 지붕 또는 중앙 칸 지붕이 높고 좌칸, 우칸 지붕이 낮은 지붕이다.그 외, 외쪽지붕, 다각지붕, 4모지붕 등이 있다...PAGE:82 - 0802-4. 지붕의 종류▷ 형태에 따른 지붕의 분류-2 ◁..PAGE:903. 한국의 대표적인 예2 - 09▷ 무량수전 - 부석사◁경상북도 영주시 부석면에 있는 부석사는 1376년에 지은 목조건물로, 1962년 12월 20일 국보 제18호로 지정되었다. 한국에 현존하는 목조 건물로서는 경상북도 안동시 소재의 봉정사 극락전과 함께 가장 오래되고 또 가장 우수한 건축이다. 정확한 건조 연대는 알 수 없으나 고려 중기 후반경의 건축물로 추측된다. 삼중으로 맵시 있게 겹쳐진 포작(包作), 이중연으로 인한 지붕의 가벼운 곡선, 철상명조(徹上明造)의 내부 천장 등이 무량수전의 특색이며, 전체적으로 장중한 모습을 갖추고 있다.정면 5칸, 측면 3칸, 단층 팔작지붕 주심포계 팔각집건물이다. 추녀의 네 귀를 8각 활주로 받쳐주고 있다. 전면 기둥 사이에는 중앙어간(中央御間)과 양협간에 분합문을 달아 출입하도록 하고 단간에는 창문을 달았다. 기둥에는 알맞은 배흘림이 안정감을 주며 간결한 두공과 우주에 보이는 귀솟음 수법은 건물 전체를 한층 더 돋보이게 한다. 자잘한 정자살 분합문 위에 시원스런 포벽, 그 위에 가늘고 긴 기왓골이 조화를 이루고 있다...PAGE:1004. 한국의 멋과 아름다움2 - 10▷ 한국 지붕의 멋◁한국의 지붕은 평면상으로는 후림을 두고, 용마루선과 처마선의 중앙부를 약간 처져 보이게 한 반면에 추녀에는 조로를 두어 치솟게 한다. 이것은 귀기둥의 귀솟음이나 안쏠림 수법과 함께 용마루선과 처마선을 수평선으로 평행하게 하는 경우 가운데가 약간 처져 보이는 착시현상을 교정하기 위한 것이다. 따라서 조로·후림·귀솟음은 육중한 지붕이 건물을 짓누르는 듯한 느낌을 반감시켜 건물에 경쾌감과 선적인 아름다움을 준다.

생활/환경| 2011.03.06| 12페이지| 1,500원| 조회(391)

양식, 지붕, 지붕 양식, 한국 지붕

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졸-겔법에 의한 Spin coating 법을 이용한 발광박막의 제조(결과레포트)

REPORT실험제목 『졸-겔법에 의한 Spin coating 법을 이용한 발광박막의 제조』(결과레포트)과목명 : 전 자 재 료담당교수님 :담당조교 :실험날짜 :제출날짜 :조 :학번 :이름 :1. 실험 목적?졸-겔법을 이용하여 ZnO용액을 제조하고 Spin coating 법을 사용하여 발 광박막의 제조를 통하여 박막재료 제조공정 및 졸-겔법 이해한다.2. 이론?졸겔반응(sol-gel reaction) : 가수분해 또는 탈수축합에 의해서 얻어진 수십,수백mm의 colloid입자가 액체중에 분산된 sol의 화염가수분해에서 얻어진 실리카미립자등을 액체에 분산시킨 sol에서 colloid 입자의 응집,응결에 의해서 sol의 유동성이 손실되어 다공체의 gel로 되는 반응 (참문 1 p12)?졸-겔법은 금속의 유기 또는 무기화합물의 용액을 겔로 고화시키고 겔의 가열에 의하여 산화물 고체를 만드는 방법이다.Dislich에 의하면, 졸-겔법에 의한 무기재료 합성의 역사는 먼저 1946년으로 거슬러 올라간다. 이 해에 규산에스테르의 가수분해반응을 이용하여 겔을 만드는 연구가 행해졌다. 독일의 쇼-트사는 1939년 딥 코팅(dip-coating)의 특허권을 취득하고 있다.코팅막의 연구는 서독의 쇼-트유리회사에서 이어 받아 행하여졌고, 1960년대에 금속 알콕시이드로부터 SiO₂막이나 TiO₂-SiO₂박막을 판유리 위에 만드는 연구가 널리 행해졌다. 이것은 당시 쇼-트사에서는 새로운 흥미 있는 연구였다.이에 반하여 현재의 졸-겔법의 과학기술 연구가 성황을 이루기 시작한 것은 1970년대 전후 Dislich의 유리를 만드는 연구와 Mazdiyasni 등의 소결 다결정체를 만드는 연구가 아닌가라고 생각된다. Dislich는 금속 알콕시이드의 가수분해ㆍ중축합을 이용하여 분말 겔 입자를 만들고, 이 분말을 원료로 하여 hot press에 의해 620℃라는 저온에서(용융에 의해 만들 때에는 1600℃까지 올릴 필요가 있다) 투명한 파이렉스 유리를 만들었으며, Mazdiyasni등은 금속 알근에 강유전 박막을 포함한 재료 전반에 졸-겔 방법의 유용성이 제시되고있는데, 그 장점을 다음과 같이 요약할 수 있다.a. 순도 높은 전구체를 용이하게 합성할 수 있다.b. 다성분계에 대해서도 균일한 전구체 혼합을 유도할 수 있다.c. 낮은 상생성 온도를 이용하여 고온에서 유도될 수 있는 불균질상의 생성을 억제할 수 있다.d. 여러 물리화학적 인자들을 제어함으로써 전구체의 구조를 변화시켜 박막의 미세구조의 조절이 가능하다.e. 졸의 점탄성(visco-elasticity) 특성을 제어하여 박막의 두께와 막 생성속도를 임의로 조절할 수 있다.졸-겔 법은 습식 화학 법으로 무기 산화물을 제조하는 방법을 의미하며, 분체 콜로이드와 고분자 콜로이드 형 졸-겔 법으로 크게 분류된다. 분체콜로이드 졸은 콜로이드 입자가 용매에 분산된 형태로 주로 분말 합성 및 성형에 주로 사용되며, 고분자 콜로이드 형 졸은 반응 물질인 유기 금속 화합물(주로금속 알콕사이드)을 유기 용매에 녹인 형태로 박막, 섬유 등의 제조에 많이 이용된다. 용액 상태에서 분자 수준의 균일한 혼합이가능하므로 소성 온도를 낮출 수 있고 미량의 첨가제라도 균일하게 혼합할 수 있는 장점이 있다. 졸 합성에는 금속 알콕사이드(M[OR]n)가 주로사용되며, 이들 대부분은 유기용매에 대하여 높은 용해도를 가지며 물과의 격렬한 반응성을 가진다. 일반적으로 금속 알콕사이드의 물성은 알킬기의 형태(사슬 구조) 및 크기가 금속원자의 반경, 원자가 및 배위수에 의존한다. 금속 알콕사이드는 산소의 큰 전기 음성도에 의해서 극성화 된 M-O 결합을 하고 있으므로 금속의 배위수를 증가시키는 과정을 통해 극성도를 낮추고자 하는 경향성을 가지게 된다. 금속 알콕사이드를 이용한 졸-겔 반응에서는 전기 음성적인 알콕시 기가 금속 원자와 친핵(nucleophilic) 반응을 하므로 매우 강한 반응성을 나타낸다. 금속 알콕사이드의 친핵적 치환 반응은 일반적으로 다음과 같이 간단히 나타낼 수 있다.M(OR)n + xHOX → M(OR)n-x(O되며 ω는 각속도, ρ 는 용액의 밀도, C 는 코팅된 박막 위의 기체 흐름의 종류에 따른 상수, η 는 용액의 점성을 나타낸다.실제 spin coater는 기질을 올리는 지지대가 진공 펌프와 연결되어 있어, 기질이 회전하는 동안 기질을 고정시킬 수 있도록 되어 있으며, 회전 속도 및 회전 시간 또한 원하는 대로 선택할 수 있다.?회전 코팅 법스핀코팅은 장치가 간단하고 막의 두께를 균일하게 얻을 수 있을 뿐만 아니라 용액의 점도, 기판의 회전속도를 조절함으로써 막의 두께를 조절 할 수 있다. 또한 기공의 크기, 기공의 부피, 표면적과 같은 미세구조를 제어하기가 용이하기 때문에 널리 이용되고 있다.BST계 박막의 제조에는 회전 코팅 법이 사용되는데, 회전 코팅은 장치가 간단하고 박막의 두께를 균일하게 얻을 수 있을 뿐만 아니라 회전속도를 조절함으로써 박막의 두께를 제어할 수 있다. 또한 기공의 크기, 부피, 그리고 표면적과 같은 미세구조의 조절이 용이하기 때문에 널리 이용되고 있다. 회전 코팅 과정은 그림에서 보여 지는 것처럼 4단계로 구분될 수 있다.1단계는 기판과 적하 된 졸의 접착성과 젖음성이 중요한 공정이다. 과량의 액체가 정지하거나 천천히 돌고 있는 기판 위에 옮겨진다. 이때 액체의 양은 코팅에 필요한 양보다 훨씬 많다. 2단계에서는 가속 단계(spin-up)로서 액체가 회전하는 기판에 의해서 발생하는 원심력에 의해서 졸이 방사상으로 퍼져 나간다. 3단계는 기판을 덮고 있는 과량의 액체는 기판주변으로 흘러서 박막의 두께를 얇게 하고 균일화하는 등속 단계(spin-off)단계이다. 마지막으로 4단계에서는 증발에 의해서 박막의 두께가 얇아지게 되는데 외부에서 분위기를 조절하거나 수증기 및 공기들을 불어주기도 한다. 이 단계는 2, 3단계와 동시에 일어나는 것이 보통이다.막의 두께가 얇아짐에 따라서 흐름에 대한 저항이 커지고 비휘발성 물질의 농도가 점도를 증가시키므로 과량 액체의 흐름은 느려지게 된다.졸-겔 공정에서 겔화 시간은 어느 정도까지 적당한 양의 산 위에서 용액의 흐름을 방해하는 큰 고체 입자에 의해서 생긴다. ‘spin up'과정을 제외하고는 용액의 흐름은 보통 부드럽고 원추형태로 나아간다. 그러나 comets의 존재는 그 흐름의 속도를 줄이거나 없애버린다.두께의 변화는 ‘처음 > 중간 > 마지막’ 순이다.? StriationsStriations은 as-coated 필름에서 두께가 다른 층이 생겨 그에 따라서 생기는 선에 의한 결함이다. 항상 이 결함은 50~200 micro range안에서 공간을 가지고 있는 수많은 두께의 변화이다. 이 결함은 용액의 주된 흐름의 방향으로부터 기인한다. 용액이 흐르고 나서 휘발성이 좋은 물질이 너무 빨리 증발되고 나면 표면의 두께가 확산에 의해서 고르게 펴지기 전에 굳어버린다. 또한 휘발이 되고나면 표면장력의 발휘되는 힘은 용액의 점성보다 더 커지게 되므로 용액은 서로 뭉쳐서 떨어지게 된다 (참문 2 p18 ~ 20)3. 실험 방법 및 시약 조사?기구 및 시약조사?spin coater ?convection oven?glass substrate ?beaker?DI water?monoethanol-amine (MEA: H2NCH2CH2OH)?N2-gas?acetone : 무채색 휘발성 액체분자량은 58.08 끓는점 56℃어는점은 -95℃ 비중은 0.7899반응성은 상온 상압에서 안정NFPA등급(0-4단계): 보건=1, 화재=3, 반응성=0이다. 주요 건강 위험성으로 호흡기도 자극, 피부 자극, 중 추 신경 계통 억제가 될수 있다. 가연성이 매우 높은 액체 또는 증기로 증발 연소를 야기할 수도 있다. 심 각한 화재 위험이 있다.?methanol : 무채색에서 흰색까지 있음.분자량은 156.27 끓는점 212℃녹는점은 41℃ 비중 0.890반응성은 상온상압에서 안정NFPA 등급(0-4단계): 보건=2, 화재=1, 반응성=0 이다. 경미한 화재 위험이 있고 분진/공기 혼합물은 발화하 거나 폭발할수 있다. 호흡기도 자극, 피부자극, 눈 자 극을 발생시킬 수 있다.?Zinc ac반응과정에 대하여 서술하시오.?졸겔반응(sol-gel reaction) : 가수분해 또는 탈수축합에 의해서 얻어진 수십,수백mm의 colloid입자가 액체중에 분산된 sol의 화염가수분해에서 얻어진 실리카미립자등을 액체에 분산시킨 sol에서 colloid 입자의 응집,응결에 의해서 sol의 유동성이 손실되어 다공체의 gel로 되는 반응(참문 1 p12)?졸-겔법에서는 금속의 유기 및 무기 화합물의 용액으로부터 출발하여 용액 중에서의 화합물의 가수분해ㆍ중합에 의하여 용액을 금속화합물 또는 수산화물의 미립자가 용해된 졸로 만들고 더욱 반응을 진행시켜 겔화하여, 만들어진 다공질 겔을 가열하여 비정질, 유리, 다결정체를 만든다. 다결정체를 만들 경우에도 처음에 만들어진 겔은 대부분의 경우 비정질이다. 비정질의 처리에 의해 다결정체가 만들어진다. (참문 1 p20)?가수분해 및 축합반응에 의한 졸겔 공정금속유기화합물인 알콕사이드 M(OR)n는 X-OH 종과 다음과 같이 반응한다.M(OR)n + mXOH → M(OR)n-m(OX)m + mROH이 반응은 X의 화학적 성질에 의존하며 알콕사이드는 다음과 같은 반응이 진행된다.X=H 일 때: 가수분해반응(hydrolysis)M-OR + HO-H → M-OH + R-OHX=M 일 때 : 축합반응(condensation)M-OR + HO-M → M-O-M + R-OH : alcohol condensation (alcoxolation)M-OH + HO-M → M-O-M + H-OH : water condensation (oxolation)X=R' 일 때 : 화학적 치환반응(Chemical modification)M-OR + HO-R' → M-OR'+ R-OH가수분해 반응에서는 알콕사이드가 물과 반응하여 수산화기(-OH)를 형성하고 부산물로 알콜을 발생시킨다. 가수분해에 의해 생성된 수산화기는 또 다른 알콕사이드의 수산화기나 알콕시기와 반응하여 산소교각을 통한 금속 산화물 결합을 생성한다. 이들 반응에 의해 형성된 졸 입자들은 중축.

공학/기술| 2010.05.17| 17페이지| 2,000원| 조회(408)

spin coating, 제조, 발광박막, 전자재료, 졸겔

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한 중 일 건축 및 지붕양식

『 세계를 통해서 본 한국 』 한＊중＊일 건축 및 지붕양식지붕의 정의 지붕의 종류 《 About 중국 》 중국의 건축양식 중국의 지붕양식 중국의 예 - 자금성 《 About 일본 》 일본의 건축양식 일본의 지붕양식 일본의 예 - 히메시죠 한 · 중 · 일 지붕의 비교 참고문헌 및 사이트 1 - 02 ※ 목 차 ※01. 지붕이란 ? 지붕이란 , 집의 덮개로서 벽과 기둥을 보호하는 필수적인 구조 요소일 뿐만 아니라 나아가 자연 환경 ( 비 · 눈 · 햇빛 · 바람 등 ) 으로부터 인간의 생활을 보호해 주는 것이다 . 지붕은 자연 환경 , 재료의 선택 , 문화의 차이에 따라 점차 독특하게 발전하여 왔으며 형태는 자연적 , 인문적 , 경제적 , 기술적 여건에 따라 매우 다양하며 , 지붕을 통해 건축의 아름다운 모양을 추구하고 있다 . 1 - 0302. 지붕의 종류 맞배 지붕 가장 간단한 지붕형식이며 , 지붕면이 양면으로 경사를 지어 책을 반쯤 펴놓은 八자 형으로 되었다 . 정면에서 보면 장방형의 지붕 면이 보이며 , 측면에서는 지붕면 테두리 ( 내림마루 ) 가 보일 뿐이다 . 용마루와 내림마루만 있고 추녀마루는 없다 . 우진각 지붕 지붕 모서리의 추녀마루가 처마 끝에서부터 경사지게 오르면서 용마루에서 합쳐지는 지붕이다 . 앞뒤에서 지붕 면을 보면 사다리꼴 모양이고 , 옆면에서는 삼각형으로 보인다 . 용마루와 추녀마루만 있다 . 팔작 지붕 합각지붕 ㆍ 팔작지붕이라고도 한다 . 맞배지붕과 함께 한식 가옥에 가장 많이 쓰는 지붕의 형태이다 . 우진각 지붕의 윗부분을 잘라 내고 맞배지붕을 얹어 놓은 것 같은 지붕이다 . 지붕 면의 정면은 사다리꼴과 직사각형을 합친 모양이고 , 옆면은 사다리꼴에 삼각형을 올려놓은 모양이다 . 용마루 , 내림마루 , 추녀마루를 모두 갖춘 지붕이다 . 1 - 0403-1. 중국의 건축양식 ▷ 건축양식의 특징 ◁ 중국 건축물의 가장 큰 특징은 다른 나라의 건축이 종교건축을 중심으로 발달해온 반면에 , 중국건축은 궁전건축을 중심과제로 발달 해왔다 .건축물도 대부분 목조 건축양식을 답습하고 있기 때문에 중국건축은 목조 본위 라고 할 수 있다 . 건물들의 배치방식이다 . 우선 남쪽에서 북쪽까지 일직선으로 관통하는 중심축을 설정 하고 , 주요 건축물은 모두 이 중심축 위에 남향으로 세운다 . 중국건축은 평면 구성에 있어 매우 단순한 편인데 , 대부분 직사각형이나 정사각형 이고 , 그 밖의 복잡한 형태를 갖는 경우는 드물다 . 옛날부터 내려오는 구조형식으로 , 중국건축은 지반 위에 기단을 높이 쌓고 그 위에 주춧돌을 놓으며 , 주춧돌 위에 기둥을 세우는 구조형식 을 취했다 . 지붕형태에 있어서 중국건축은 직사각형이나 정사각형의 단순한 평면 건축 으로 이루어지기 때문에 , 개개의 단위 건축물에는 각각 독립된 지붕을 씌우는 것이 원칙 이다 . 마지막으로 , 채색장식을 들 수 있는데 , 중국건축은 목조 본위이기 때문에 목재가 노출되어 있는 부분이 많지만 , 이런 노출 부위에 대개 색칠 을 한다 . 중국은 긴 역사만큼이나 건축물에 있어서도 독특한 양식을 유지해 왔다 . 1 - 0504-1. 중국의 지붕 양식 1 - 06 ▷ 지붕의 종류 및 특징 ◁ 지붕의 형식은 헐산 , 무전 , 현산 , 경산 , 찬첨 , 권붕 등으로 나뉘어 진다 . 헐산은 우리나라 주택의 팔작 지붕에 , 현산은 지붕 면이 산장 ( 건물의 측벽 ) 에서 돌출된 맞배 지붕에 , 경산은 지붕면 단부가 측벽선과 일치 하는 맞배 지붕에 각각 해당하며 , 권붕은 지붕의 두 경사면이 용마루가 없이 곡선으로 연결되는 지붕형태이다 . 이들은 헐산 현산 경산 권붕 등의 순으로 위계가 낮아지며 일반백성은 경산이나 권붕만을 사용하여 집을 지을 수 있었다 . 특히 , 고궁의 지붕을 자세히 보면 , 지붕에 무언가 모를 동물들이 나란히 줄지어 하늘을 쳐다보고 있다 . 잡상이라 하는 이 동물들은 행운의 상징이기도 하고 궁과 황제 , 황실을 지키는 수호신의 역할을 하기도 한다 . 이들은 현실에는 존재하지 않는 상상 , 전설 속의 길한 동물들이며 , 제일 앞의 인물상은 잡상에서 가bidden City ) ◁ 자금성은 베이징의 중심에 있는 명과 청 왕조의 궁궐이다 . 자금성의 규모는 궁궐로는 세계 최대의 규모이다 . 동서로 760m, 남북으로 960m, 72 만 m² 의 넓이에 높이 11m, 사방 4km 의 담과 800 채의 건물과 9999 개의 방이 배치되어 있다 . 1961 년 전국중점문물보호단위로 지정되었고 , 1987 년 명 · 청 시대의 궁궐 이라는 이름으로 유네스코의 세계유산으로 지정되었다 . 자금성의 주위에는 해자와 장벽들로 둘러싸여 있다 . 해자의 너비는 52m 이며 깊이는 6m 에 이른다 . 해자에는 동서남북으로 해자를 가로지르는 4 개의 다리가 있다 . 궁궐 주위의 장벽의 길이는 3km 에 이르며 높이는 10m 나 되며 4 개의 큰 출입구가 뚫려 있다 . 자금성의 지붕은 대부분 황색 기와로 쌓여 있다 . 하지만 , 황실 서가의 지붕만은 검은 기와로 되어 있는데 , 검은색은 물을 상징한다고 하여 검은 기와가 화재로부터 서가를 지켜줄 수 있다고 믿었기 때문이다 . 9999 개의 방에는 전설이 있는데 천제는 10000 개의 방에서 살았다는 것인데 , 중국의 황제는 그 중에서 1 개의 방을 제외해서 9999 개의 방이 만들어지게 된 것이다 . 1 - 0805-2. 중국의 대표적인 예 1 - 0906-1. 일본의 건축양식 ▷ 건축양식의 특징 ◁ 일본의 건축은 신사 ( 神社 ) 건축이 대표적 이다 . 대륙에서 전해진 사찰 건축에 비하면 간소한 구조이며 , 나무로 만들고 , 직선적ㆍ평면적이면서도 세련된 감각을 존중하여 우아하나 , 모양의 아름다움보다는 정신적인 고매함을 나타내려고 하였다 . 그리고 건축은 자연과의 융화에 마음을 쓴다 . 일본의 주택과 주거문화를 이해하기 위해서는 일본의 기후조건을 알아야 하는데 비교적 온난한 지방이 많은 일본에서는 겨울보다도 여름철의 온도와 습도를 조절하는 것이 중요하였다 . 일본은 습기가 높고 여름이 더워 개방적인 주택 구조가 특징으로 여름형 주택 이라고 할 수 있다 . 창이 많고 지붕이 높아서 추. 이는 문살을 습기로부터 보호하기 위한 지혜라고 생각된다 . 요시다 겐꼬 법사 (1283 ～ 1350) 의 ' 쯔레즈레구사 ( 徒然草 )‘ 를 보면 , ' 주택을 만들려고 할 때는 여름을 우선 생각할지어다 . 겨울에는 어느 곳에서도 살 수 없다 . 더위에 적합하지 않은 주거는 참기 어려우니 …' 라는 말이 나온다 . 이는 주거를 형성하는 데 여름철의 기후가 중요한 고려사항 이었음을 암시해준다 . 일본 사람들은 개방적이고 통풍이 잘되는 주택 을 추구 했으며 , 일본주택의 실내는 온화한 외기와 소통이 되도록 열린 공간으로 형성되는 것이 특징 이다 . 일본의 주택은 비를 대비한 주거이다 . 경사가 크고 좁은 툇마루와 집 바깥쪽을 아마 도라는 문으로 덮게 되는데 이는 다우 ( 多雨 ), 다설 ( 多雪 ) 을 대비한 구조라 할 수 있다 . 1 - 10▷ 지붕의 종류 및 특징 ◁ 지붕의 형식은 임무목조 , 기동조 , 저철조 , 모임지붕 등으로 나뉘어 진다 . 임목목조는 우리나라 주택 지붕의 팔작 지붕에 , 기동조는 우진각 지붕에 , 저철조는 맞배 지붕에 각각 해당된다 . 재료로는 새 , 밀짚 , 볏짚 , 노송 또는 삼목의 껍질 , 널판 , 기와 , 동판 , 돌 등이 쓰였다 . 재료에 따라 지붕의 구배 , 바탕 등이 결정된다 . 새지붕은 구배가 45° 이상으로 눈이 많은 지역에서는 구배가 급하게 처리된다 . 널빤지붕은 얇은 삼나무 또는 노송의 판을 겹쳐서 잇는 것으로 나무와 돌을 올려 눌러놓은 지붕이다 . 무가주택에서는 보통 기와지붕이 쓰였다 . 일본의 지붕 위에 돌이 얹혀져 있는 것은 , 기후와도 연관이 있다 . 섬나라 이기 때문에 바람에 세게 불어 지붕이 날리 위험이 있어 이를 방지 하기 위해서 이다 . 또한 , 지붕 밑에 작은 조각품은 후랑이라는 것인데 , 일본에서 여름을 상징하는 장식물 중 하나로 우리말의 ' 풍경 ( 風磬 )' 에 해당한다 . 07-1. 일본의 지붕 양식 1 - 1107-2. 일본의 지붕 양식 1 - 12 임 모 목 조 저 철 조 기 동 조 모이를 시로사키 성으로 잘못 읽는 경우도 많이 있다 . 일본을 대표하는 근세 성곽이다 . 성 전체는 세계유산이며 국가 사적이다 . 현존하는 천수각을 가진 12 곳의 성 가운데 한 곳이며 , 에도 시대 이전에 건조된 천수를 가진 성곽 중 하나이다 . 천수각이 국보인 성은 히메지 성을 포함하여 마쓰모토 성 , 이누야마 성 , 히코네 성 이 4 곳뿐이다 . 히메지 성은 이들 성 중에서도 가장 성이 온전히 보존되어 , 천하의 명성 , 일본 제일의 명성이라 불리고 있다 . 성이 축성된 이래 폐성과 전화 ( 戰火 ) 의 위기를 모두 면해 , 천수를 비롯한 많은 건물이 현존해 있고 , 그 중에서 대천수 , 소천수 , 와타리 망루 등 8 개 동이 국보 , 74 동의 각종 건조물 ( 망루 27 동 , 문 15 동 , 담 32 동 ) 이 중요 문화재로 지정되었다 . 또 , 1993 년 유네스코 세계유산에 등록되었다 . 히메지 성의 주소인 ‘히메지 시 혼 정 68 번지’는 일본의 주소 중 천황의 거처인 고쿄에 이어 두 번째의 면적을 자랑한다 . 근대에는 육군 보병 제 10 연대가 주둔했었다 . 시대극이나 영화 등의 현지 촬영지로 유명하다 .08-2. 일본의 대표적인 예 1 - 141 - 15 09. 한ㆍ중ㆍ일 지붕의 비교 한국과 중국 , 일본의 주택 형태상 특징은 지붕의 용마루 선에서 단적으로 나타난다 . 중국의 지붕 용마루는 수평선을 이루고 있으며 , 한국 지붕의 용마루는 수평선보다 아래로 처져 있고 , 일본 지붕의 용마루는 수평선보다 훨씬 높게 솟아 있다 . 동양 3 국 중에서는 일본의 건축물이 가장 강한 생기를 갖고 있으며 단결하는 힘을 갖고 있다 . 그러나 한국의 건축물은 힘없이 처지는 형태를 이루고 있고 , 분열하는 기운을 강하게 갖고 있다 . 중국은 한국과 일본의 중간인 안정된 형태를 이루고 있다 .1 - 16 임석재 , 『 한국의 지붕 ㆍ 선 』 , 서울이화여자대학교출판부 , 2005 년 네이버 ,『 중국 및 일본의 건축 』, 09/11/28 http://100.navw}

인문/어학| 2010.01.29| 16페이지| 2,000원| 조회(1,178)

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Thermal Evaporation법을 이용한 박막 제조 및 Hall Effect 전기적 특성 (결과레포트)

1. 실험목적Thermal Evaporation법을 사용하여 발광박막의 제조를 통하여 박막재료 제조 공정을 익히고 제조된 박막의 Hall Effect를 측정하여전기적 특성을 파악해 보았다.2. 이론2.1. 진공증착법 1)진공증착은 스퍼터 증착법과 더불어 박막 작성의 기본 기술이다. 더욱이 최근에는 이온 어시스트 증착 등, 진공 증착과 이온 공학기술을 복합화 한 기술도 탄생한다. 여기서 기술하는 진공 증착이란 진공중에서 증착원을 열적으로 증발??승화시켜 증착 입자를 만든 다음 기판으로 증착 이자를 수송하여 기판상에 증착입자를 부착?퇴적시켜 박막을 형성하는 기술이다.진공증착은 증착원에서 방출된 증착 입자가 도중에 잔류 가스 등의 기체분자와 충돌하지 않고 수 10cm 떨어진 기판에 도달하는 압력이하로 한다. 예를 들면 보통 진공 증착을 하는 조건, 압력 : 10-3 Pa, 온도 : 20℃의 질소가스 중에서의 증착 입자(금분자 : 0.1eV)의 평균 자유행정은 약 7cm이다. 즉 이 이하의 압력으로 하면 증착 입자는 도중에 잔류 가스의 분자와 충돌하지 않고 기판에 도달한다. 한편, 기판?박막 표면에 충돌하는 입자의 수는로 구하여지고, 앞의 조건에서도 1cm2당 매초 3X1025개의 질소분자가 기판 또는 성장 중인 박막 표면에 충돌한다. 실제로는 산소나 수분을 함유한 대기를 감압하여 진공을 만드는 경우가 많고 10-3 Pa의 압력으로도 상당 양의 잔류 가스(산소나 물 등)가 박막에 섞여 들어 올 수 있다. 그 때문에 잔류 가스의 영향을 받기 쉬운 박막을 형성할때는 증착실을 대기로부터 항상 분리하는 로드록 기구를 마련하거나 MBE와 같이 10-7 Pa 이하의 초고 진공에서 박막을 형성할 필요가 있다. 또 증착원을 증발시키려면 증착원 물질의 증기압이 진공장치 내의 압력보다 커지는 온도까지 가열하면 된다. 그림 3.2는 진공 증착법에서 대표적인 방식을 도시한 것이다.2.1.1. 저항가열 증착 1)가장 기본적인 증착방법이다. 텅스텐 같은 녹는점이 높은 금속으로 만들어진 히터(른 성분비를 지닌 화합물을 만들 수 있다.▷ 단점1) 만들어진 박막과 기판의 면과의 사이의 접착이 약할때가 많다.2) 만들어진 박막의 구조민감한 성질에 대한 재현성이 나빠, 물성을 이용한 소자 등의 신뢰성이 부족하다. 이것은, 어떠한 제작법으로 만든 박막에 대해서도 말할 수 있는 것이지만, 진공증착막에서 특히 심하다.3) 증기압이 낮은 물질에 대해서는 적용하기 어렵다. 특히, 잘 실용에 쓰여지는 Pt, Ta, Ti, W 등을 이 방법으로 만드는 것은 꽤 어려운 일이다.4) 물질을 증발시키기 위한 히타의 재료가 함계 증발하고, 박막중에 불순물로서 혼입하는 수가 있다. 그 외, 진공장치중의 잔류가스 분자도 불순물로서 박막중에 들어갈 염려도 있다.2.3. Hall 효과의 응용 3)Hall 효과는 정공의 개념을 확립시키는 데 의의가 있을 뿐만 아니라, 반도체의 전기적인 특성을 고찰하는 데에도 유력한 수단을 제공한다. 이들에 대해서 간단히 설명하면 다음과 같다.1) 에서 Hall 계수 RH는 I, B, d 및 VH를 측정하면 결정될 수 있다. 이것으로부터 N형 반도체의 전자 농도는 에 의하여로 구해진다. 이 식은 모든 전자들이 항상 평균 드리프트 속도로 운동하는 것으로 가정하고 있다. 드리프트 속도의 분포를 통계적으로 고찰한 보다 정확한 이론에 의하면 이 식은 다음과 같이 된다.2) 1)의 방법으로 낮은 온도에서 n의 온도 변화를 측정하면 이온화된 도너 원자의 수효가 온도에 따라 어떻게 증가하는가를 결정할 수 있다. 이것으로부터 도너 농도 및 도너 준위를 결정할 수 있다.3) Hall 계수와 도전율을 측정하면 캐리어의 이동도를 구할 수 있다.4) σ, RH를 여러 가지 온도에서 측정하여 μ의 ds도 변화를 구할 수 있다. 같은 요령으로 μ와 불순물 농도와의 관계도 알 수 있다.Hall 효과의 응용은 전자 공학의 분야에서도 볼 수 있다. 기본적인 두 가지 방법은 다음과 같다.ⅰ) 그림 5-12에서 I를 일정하게 유지하고, 자장을 변화시키면 Hall 전압 VH가 자장 B에극이 있는 냄새의 액체로 독성이 있다. 녹는점 -93.9℃, 끓는점 64.1℃, 59.4℃/610mm, 39.9℃/260mm, 15℃/73mm.0.866,0.81,0.7910,0.7964,1.3295,1.338,1.3312,1.3276. 물, 에탄올, 에테르에 녹는다.2) 아세톤(acetone) 5)디메틸케톤, 프로판온CH3COCH3, C3H6O = 58.0- 성질무색, 휘발성. 에테르 냄새가 있는 액체. 녹는점 -94.6℃, 끓는점 56.5℃,0.7898,1.3591. 증기압 180.3mm/20℃. 쌍극자 모멘트 2.85D. 인화점 -20℃. 폭발 하한 2.55%, 상한 12.8%. 물, 알코올, 에테르 등에 잘 녹고 클로로포름에 조금 녹는다. 전형적인 케톤으로 아황산수소나트륨과 반응하여 결정성의 화합물 (CH3)2C(OH)SO3Na를 만든다. 환원제에 의해 이소프로필알코올 또는 피나콜로 변화된다. 산화제에는 잘 침해되지 않으나 강하게 산화하면 아세트산과 포름산으로 된다. 700℃로 가열한 비철 금속관 속을 통과시키면 케텐과 메탄으로 분해된다.4. 실험방법4.1. 기판 세정1) 준비된 glass를 Acetone, Methanol, DI Water 순으로 각각 거즈를 이용하여 세척을 하였다.3) 세척 후 N2 기체로 blow drying 하였다.4) 잔류 유기물과 수분을 제거하기 위해서 Convection Oven에서 건조시켜 두었다가 막증착시에 사용하였다.4.2. 막증착1) 세정된 기판 2개를 기판 고정틀에 놓고 장치에 설치하였고, boat위에 알루미늄을 놓았다.2) RP(rotary pump)와 DP(diffusion pump)을 사용하여 chamber 내의 진공도를 10-5～10-6 torr로 유지시켰다.4) 박막증착이 가능한 진공도에 도달하게 되면 power supply에 전원을 넣고, 전류를 가해 발생하는 저항열에 의해 시료(99.99% Al)가 끓기 시작할 때까지 전류를 높였다.※ 각 보트별로 관찰을 통해 미세하게 전류를 조절해 주어 다 같이 승화가.(bonding은 Ohmic Contact:저항성 접촉이 이루어지기 위한 것으로 indium을 사용하였다.)◎ System POWER On본 장비는 정밀계측장비 이므로 모든 측정은 10분 이상 워밍업 한 이후에 사용해야 하여야 했다.1)실험전 기준sample을 보드에 장착시키고 샘플보드를 자석set에 끼운 후 프로그램내 Comm. Test 버튼을 클릭하여 장치의 작동여부를 확인하였다.2)테스트가 끝난후 샘플보드에 우리가 증착을 실시한 sample을 장착하였다.3)전류레인지를 선택한 후 전류 값을 입력하였다.5)Measure 버튼을 클릭하여 하나의 시료를 한 전류에서 총 4번을 측정하였다.(재현성을 알아보기 위해서)6)측정값이 화면에 순차적으로 Display된 후 자동으로 Result부에 계산결과가 나타나면 저장을 해두고 나머지 시료에 대해서 다른 전류로 측정을 반복하였다.5. 결과5.1. 박막증착1) 기상법에 의한 박막제조 기술합성법합성소재화학적 기상법에어로졸 법TiO2, SiO2, Al2O3, SnO2기상 가수 분해법TiO2, SiO2, Al2O3화학 증착법SiC, Si3N4, MgO, TiO2화학증기 증착법ZnO2, TiO2, SiO2, Al2O3에어로졸법은 기체-기체간에 반응 또는 크기가 아주작은 액적을 기체와 반응시켜 에어로졸 입자가 형성되게 하는 방법이다. 주된 반응이 화염을 동반하는 연소반응이므로 연소합성법 또는 화염합성법 이라 한다. 반응에 필요한 에너지는 자체발열반응에서 생성되는 에너지를 이용하거나 연소성분의 연소열을 이용한다. 연소 합성법과 비슷한 방법으로 연소 합성법과 화학증착법을 혼용한 화학증기응축법이 있다.화학증착법(CVD)는 화학반응을 이용해 표면을 코팅하는 방법으로 보통의 도금이나 산화처리등이 이에 포함된다. 전해질이 (+)나 (-)쪽으로 끌려가서 증착되거나 표면의 재료와 반응해서 치환되거나 화학반응으로 새로운 물질이 증착되는 것을 이용한 박막프로세스이다.2) Thermal Evaporation으로 증착되는 발광재료절연체 및 유전체S.(NS) [/㎠]-1.440E+21Hall coeff.(RH) [㎤/C]-9.975E-3sample no.2-1I10 ㎃B1.0 TD0.25 ㎛Mobility(μ) [㎠/Vs]1.135E+1Resistivity(ρ) [Ω㎝]1.709E-4Conductivity(σ)5.851E+3Sheet conc.(NS) [/㎠]-6.165E+17Hall coeff.(RH) [㎤/C]1.913E-3sample no.2-2I10 ㎁B1.0 TD0.25 ㎛Mobility(μ) [㎠/Vs]1.974E+3Resistivity(ρ) [Ω㎝]5.416E-1Conductivity(σ)2.529E+0Sheet conc.(NS) [/㎠]-1.560E+11Hall coeff.(RH) [㎤/C]-6.983E+1◈ 홀전압 계산(VH)⇒※ wb/m^2 =?N/Am =?T① sample 1-1② sample 1-2③ sample 2-1④ sample 2-22) 홀효과를 정확히 측정하기위한 고려해야할 인자홀효과를 측정할 때 증착된 박막층에 손상이 생기지 않도록 해야한다.이를 막기위해서 박막층이 있는 면은 이물질이 묻지 않도록 주의하고 손으로 만지지 않아야한다. 박막층을 만지게 되면 일부가 떨어져 나올뿐 아니라 지문 등이 묻게 되어 전류의 흐름을 방해하여 측정이 제대로 안될 수 있다.그리고 ohmic contact를 bonding할 때 인듐을 녹여 기판에 붙일때 기판위에서 한번더 지져주고 마지막에 산모양으로 당겨 올린후 잘 펴지도록 잘 눌러주어야 한다. 인두로 녹여 붙인후 빠르게 처리하지 않으면 일부가 굳게되어 균일하게 붙지 못하게 되어 contact시 fail이 생길 수 있다.6. 토의이번에 실시한 두 실험은 유리기판위에 알루미늄 박막을 증착시켜 증착된 박막의 Hall Effect를 측정하여 전기적 특성을 알아보는 것이었다.먼저 증착실험을 살펴보면 기상증착이므로 증착이 일어나는 chamber내에 불순물을 최소화하고 기판을 세정할 때 최대한 이물질이 남아 있지 않도록 심혈을 기울여 세정을 하여야 증착이된다.

공학/기술| 2009.11.28| 11페이지| 2,000원| 조회(578)

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Hall Effect에 의한 전기적 특성 분석

4. Hall Effect에 의한 전기적 특성분석1. 목적박막의 Hall Effect를 측정하여 전기적 특성을 파악한다.2. 이론① 홀 효과 역사양자 홀효과는 2차원 전자기체의 특성이다. 엄밀한 의미에서 2차원계란 이론적인 개념이다. 1차원 퍼텐셜 우물에 갇힌 전자 또는 홀이 2차원 평면에서의 운동만 자유롭고 나머지 제3차원에서의 에너지는 양자화 되어도 그 파동함수는 제3차원에서 유한한 크기를 갖게 되기 때문이다.(준2차원quasi-two-dimensional). 만유인력마당과 지구라는 장벽이 만들어 놓은 퍼텐셜 우물에 갇혀 지구 껍데기에 붙어 살아야 하는 우리 인간을 비롯한 날개없는 짐승들도 2차원계에 살고 있는 셈이다. 2차원 전자기체를 제공하는 물리계로는 액체 헬륨 표면의 전자와 실리콘 금절반 전계효과 트랜지스터(Si-MOSFETs)의 반전층 등이 고전적인 예이다. 갈비/알갈비 이질구조(GaAs/AlGaAs Heterostruc- tures), 양자 우물, 초격자 등은 1970년대 이후 발전된 에피탁시 기술에 의하여 등장한 비교적 현대적인 예들이다. 반도체 표면의 전자를 제어하려는 노력은 1920년대부터 시작되었다. 즉 금절반(MIS) 구조에서 금속과 반도체 양단에 전압을 걸어주어 반도체 표면의 전자들을 제어하는 것으로 전계효과 트랜지스터의 개발과 연계되어 연구되었다.1950년대 초기 및 중기에 미국 일리노이대학교 바딘 교수 연구실에서는 쉬리퍼가 얇은 저마늄(Ge) 반전층의 전도도를 측정하며 2차원 전자기체의 구현 가능성을 타진하고 있었다. 2차원전자기체의 표면 양자화는 1957년 쉬리퍼에 의해 처음으로 설파되었으나 실험적으로 관측하기는 어려울 것으로 믿어졌는데, 이는 당시 반도체 정제기술의 미숙과 깨끗한 반도체-절연체 계면을 제작하는 기술의 모자람으로, 계면의 거칠기와 불순물에 의한 산란으로 인해 에너지 준위폭이 넓어지기 때문이었다. 1960년 미국 벨연구소의 한국인 강대원 박사가 열산화법으로 Si-MOSFETs을 성공적으로 개발함으로써 2차원 전자기체론으로 완벽히 설명할 수 없었다. 안도는 자체일관 보른근사법을 이용하여 페르미준위가 두 개의 란다우 준위 사이에 있을 때 홀저항이 폰 크리칭이 관측한, 기본상수들로만 이루어진 값으로 주어짐을 예측해 내었지만 올바른 이론은 1983년 라프린의 게이지 이론인 것으로 받아들여지고 있다.'EP2DS(2차원계의 전자성질)'는 1975년에 시작되어 지금까지도 격년으로 열리고 있는 국제학술회의*참가인원을 200명 내외로 제한하여 평행발표회 없이 전원이 한 방에서 발표하고, 듣고 질문하는 형식을 취하는데 미국, 유럽, 일본을 순회하며 개최된다. 처음 다섯회의 개최지는 미국 브라운대학교(1975), 독일 베르히테스가덴(1977), 일본 야마나까호(1979), 미국 뉴햄프셔주의 뉴런던(1981), 영국 옥스퍼드 (1983)이며, 발표된 논문들은 각각 '표면과학(Surface Science)'지의 58, 73, 98, 113 및 142권에 수록되었다)이다. 1981년의 뉴런던회의가 가장 인상적이었던 회의로 기억된다. 그 전해에 이미 양자 홀효과를 발표해 놓은 폰 크리칭 그리고 추이는 회의 직전에 뽑아낸 분수양자 홀효과 실험결과를 흔들어대며 마감 후 논문으로 발표하였다. 양자 홀효과 또는 2차원 전자기체에 대한 종합적인 소개 자료로는 안도가 파울러, 스턴과 함께 작성한 무려 236쪽에 달하는 평론이 있고, 미국 매릴랜드 대학에서 1985년 가을학기 대학원 강좌를 단행본으로 펴낸 것이 있다. 양자 홀효과는 홀효과가 알려진 후 꼭 100년 만에 발견되었다.② 상태 밀도강한 자기마당에 놓여있는 2차원 전자기체의 상태밀도는 양자 홀효과 및 분수양자 홀효과를 이해하는 데에 매우 중요한 역할을 한다. 여하한 이론적인 설명도 상태 밀도에 대한 심각한 가정을 요구하기 때문이다. 상태 밀도를 측정하기 위하여 여러 가지 방법이 시도되었다. 상태 밀도는 란다우 준위를 중심으로 여러 가지 산란 기구를 통해 가우시안, 로렌찌안 혹은 이들과 일정한 배경상태의 적절한 합으로 넓어지는데 중심 근처의 상태들은 07 cm2/V.sec (∼4.2 K)를 넘는 GaAs/AlGaAs 전자이동도에 관한 연구결과가 발표된 바 있다.양자 홀효과는 MOS소자나 반도체 이종접합(hetero-junction)에 의한 반도체 계면에서의 전자계에서 볼 수 있다. MOS(Metal-Oxide-Semiconductor)소자는 금속, 산화물, 반도체를 샌드위치와 같이 쌓은 반도체소자로서, 이 면에 수직으로 전장을 가하면 반도체 중의 전자(또는 정공)이 산화물과의 계면에 모여서 2차원 전자계가 형성된다. 전자는 계면에 수직인 방향으로는 전장에 의한 포텐셜과 산화물에 의한 포텐셜의 벽 사이에서 운동한다. 전자가 이 포텐셜 가운데서 양자화 된 준위 중에서 최저준위만 차지하고 있는 경우에는 전자의 운동은 계면에 따른 방향으로 제한되어 계는 거의 환전한 2차원전자계로 볼 수 있다. 이 계에서는 전기장을 제어함으로서 계면상의 전자밀도를 넓은 범위에 걸쳐 변화시킬 수 있으므로 양자효과를 보는데는 좋다. 이종접합은 GaAs/AlGaAs와 같이 성분이 다른 2종류의 반도체를 접합한 것으로 이 계면에도 마찬가지로 2차원전자계가 형성된다. 이종접합의 특징은 MOS에 비해서 전자의 이동도가 크며, 이것은 이 계에서는 불규칙포텐셜의 효과가 적은 것을 의미한다.MOS·FET:MOS·FET는 Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor의 약자로 그림 1과 같은 구조를 하고 있다. 이와 같은 소자는 2차원 전자계의 좋은 보기로서 물리현상의 연구 대상으로 관심을 모으고 있다. 그림에서 반도체기판이 p형이라고 할 때, gate 전극이 +, 기판이 －가 되도록 gate 전압을 가하면, gate전극과 기판과는 산화막을 사이에 둔 콘덴서라고 생각할 수 있으므로, p형 기판의 표면에는 전자가 모여 수십 Å 정도의 표면반전층이 형성된다. 즉, 전자는 gate 전압이 만드는 표면부근의 인력포텐셜의 가운데에 갇혀서 면에 수직한 방향의 운동의 자유도를 잃어버린다고 할 수 있다.양자역학적으로 볼든 소자에서 그와 같은 양자효과를 볼 수 있게 되었다. 이 현상은, 자기장의 세기에 따라 홀저항이 일정하게 변하지 않고 (h/e2)/f에 극히 가까운 저항치로서 계단상으로 변하며 평탄한 값(플래토)을 가지며 양자화되는 것이다. 이것이 양자 홀효과이다. 이러한 현상이 반도체라는 고체 내부에서 일어나고 있음에도 불구하고 전자간 상호작용이나 주기포텐셜 등에 의한 고체물리적인 보정이 존재하지 않는다는 것은 흥미롭다. 여기에서, filling factor로 불리워지는 f는 정수이며 기본전하값 e와 Planck 상수 h는 물리의 기본 상수이다.Filling factor f＝N/NΦ는 전자밀도 N와 자속밀도 NΦ＝Φ/ΦO로부터 구하여지며, Φ는 자속, ΦO＝h/e＝4.1×10－15 Vs는 자속양자이다. f 값이 정수이면 전자는 자장의 영향하에서 2차원 전자가스로 f로 표시된 수의 축퇴된 에너지준위(Landau level)를 채운다. 이 상황에서 에너지 해리는 온도 100 K에 상당하는 에너지갭 사이에 여기되어서 일어난다. 만일 filling factor가 정수가 아니면, 예를 들어 f＝1/3이면, Landau level를 정의하는 독립된 전자모형에서는 에너지 갭이 없다. 분수 양자 홀효과에서 중요한 수 Kelvin 정도의 에너지 갭은 전자의 강상관운동에 기인하며, 자기장과 전자들 사이의 쿨롱 척력에 의해 생긴다.저차원 반도체구조에서 관측된 금세기 최대의 발견은 양자 Hall 효과이다. 양자 Hall 효과는 MOSFET이나 HEMT 구조와 같이 2DEG를 지니는 반도체 계에서의 Hall 저항(transverse magnetoresistance) Rxy가 수 tesla(T) 정도의 강자기장하에서로 양자화되는 현상인데, 여기서 h와 e는 각각 Plank 상수와 전자의 기본전하이고 i는 정수이다. 2차원 계에 수직한 방향으로 강한 자기장을 인가하면 전자들은 2차원 cyclotron 운동을 한다. 고전적으로 전자는 임의의 cyclotron 반경 ℓ을 가지므로 에너지는 연속 스펙트럼고 있다.식 (2)의 비례상수 h/e2 또는 식 (8)의 h/e2는 물질이나 시료의 기하학적 모양과는 무관하게 기본 물리상수 h와 e만으로 결정되는 보편상수(universal constant)이다. 전압표준이 Josephson 효과에 기초를 두고 있듯이 양자 Hall 저항은 저항표준에 그 이용이 가능하다. 국제적 표준을 관장하는 국제도량위원회 (CIPM)에서는 양자 Hall 효과에 기초한 새로운 저항표준을 채택하고 1990년부터 양자 Hall 소자를 새로운 표준저항으로 사용할 것을 의결한 바 있다. 최근 보고된 양자 Hall 소자로부터 측정한 h/e2의 실험값은 25.81280831 kΩ으로 10 μΩ 정도의 정확도로 측정이 가능함을 보여 주고 있다.양자 Hall 효과는 1980년 von Klitzing 등에 의하여 처음 발견되었으며, 기초물리학과 양자표준에의 응용에 대한 공로로 1985년 노벨물리학상이 수여되었다. 양자 Hall 효과는 액체헬륨온도 (4.2 K) 근처의 저온에서 수 T 정도의 강자기장하에서 관측되며, 식 (8)의 정수 (integer) i에 대하여 Hall 저항이 양자화되는 현상이다. 양자 Hall 저항 편평대 (plateau)의 형성은 불순물에 의한 Landau 준위의 퍼짐으로 설명이 가능하지만, 보다 정확한 이해를 위한 반도체 물리학 이론 및 실험 연구는 현재도 계속되고 있다. 특히, 2차원 전자계에 mK 정도의 극저온에서 10 T 이상의 초고자기장을 인가하면, 식 (2)에서의 정수 i는 분수 (fraction)를 가지는 것이 가능함이 실험적으로 밝혀졌는데, 정수 양자 Hall 효과와 구별하여 분수 양자 Hall 효과라 부른다. 분수 양자 Hall 효과는 정수 양자 Hall 효과가 발견된 이듬해인 1981년에 Tsui 등에 의하여 발견되었으며, 스핀편광전자 (spin polarized electron)와 관련된 새로운 양자유체 (quantum fluid)의 존재를 밝힌 기초물리학에의 공로가 인정되어 발견 후 17년이 지난 금년 노벨물리학상

공학/기술| 2009.11.28| 21페이지| 1,000원| 조회(765)

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