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주사전자현미경(SEM)

SEM 분석이유와 필요성과학기술이 발달함에 따라 물질의 분석에 있어서도 마이크로미터(um) 혹은 마이크로미터 이하의 단위로 물질을 관찰, 분석하고 또한 성질을 규명해야 할 필요성이 점차 증대되고 있다. 그러나 광학 현미경의 분해능은 빛의 파장에 반비례 하므로 이러한 분석에 한계가 있다. 광학현미경은 렌즈를 이용하여 물체를 확대해서 보는 장비로 기본적으로 두 개 이상의 렌즈와 빛을 모으는 장치로 구성되어 있다. 전자현미경 역시 같은 구조로 되어 있어 빛에 해당하는 전자선 (Electron Beam) 발생장치와 집속 렌즈 대물 렌즈 등의 렌즈군 및 인간의 망막에 해당하는 형광 투영판 등이 있다. 이때 사용되는 렌즈는 자계렌즈 (Magnetic Lens)로 코일(Coil)을 이용하여 일정한양의 자장을 띠게하고 빛에 해당되는 전자선이 이 자장(Magnetic Field)내를 통과할 때 진행방향이 휘어 지는 성질을 이용 렌즈역할을 하게 하고 있다. 다라서 렌즈코일에 흐르는 전류를 변화시킴으로써 쉽게 렌즈의 배율을 바꿀 수 있게 된다. 한편 확대배율에 직접적으로 관계되는 렌즈의 분해능은 빛의 파장에 반비례 하므로 전자선에 비해 긴 파장인 빛을 사용하는 광학현미경은 최고배율에서 약 2000배 정도로 제한되나 전자현미경은 최고 수백 만배의 상을 얻을 수 있게 된다.전자현미경에는 크게 나누어 투과전자현미경 (Transmission Electron Microscope)과 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope)으로 구분할 수 있다. 이의 구조상 차이는 광학현미경의 투과형과 반사형의 차이와 같다고 하겠으며 시료를 준비 하는 작업 역시 광학현미경의 그것으로 투과전자현미경과 주사전자현미경을 구분 지어도 크게 무리는 없을 것이다. 투과전자현미경 에서는 고에너지를 갖는 전자선이 전자렌즈계를 거쳐 시료를 통과하여 형광판에 상을 맺게 되므로 그 시료는 극히 얇아야 된다는 것을 전제 조건으로 하고 시료의 밀도, 두께등의 차이에 따른 명암(contrast)상을 얻을 전자선이 시료면위를 면상으로 주사(Scanning) 할 때 시료에서 발생되는 여러거지 신호중 그 발생확률이 가장 많은 이차전자 (Secondary Electron) 또는 반사전자(Backscattered Electron)를 신호원으로 CRT( Chthode Ray Tube)상에 시료와 동시에 주사시켜 한 면(Frame)의 화면을 만든다. 따라서 주사전자현미경에서는 주로 시료표면의 정보를 얻을 수 있고 시료 크기 및 준비에 크게 제약을 받지 않는다. 현재 이 두종류의 전자현미경은 각기 다른목적으로 발전되고 사용되어져 왔으나 투과형 전자현미경의 주사형 전자현미경에 비해 그 구조상 복잡성과 운전이 쉽지 않은 점, 가격이 비싼점등 때문에 주사전자현미경이 그 보급률에서는 앞서가고 있다. 응용에 있어서 투과 전자현미경은 금속, 세라믹, 반도체, 고분자합성체 등의 재료분야, 의학등의 생체시료 조직 관찰에 주로 사용되고 주사전자 현미경은 거의 모든분야에서 광학현미경의 영역을 커버하며 이에 분석장비를 추가하여 분석장비로써의 영역도 확보해 나가고 있다. 주사전자현미경, 이하 SEM으로 칭함)은 미세하게 형성된 전자 빔을 물질의 표면에 조사함으로써 물질 표면의 미소 부피에 대한 형태, 구조 및 성분 등에 대한 분석을 행할 수 있는 분석기기이다. 광학현미경이 광선 대신에 전자빔을, 광학렌즈 대신에 전자렌즈를 사용하여 물체의 확대상을 결상시켜 관찰하는 현미경을 말한다. 광학현미경의 분해능이 빛의 파장에 의해 제한되는데 비해, 전바빔의 파장은 0.05 옹스트롬 정도로 짧아서 광학현미경으로는 관찰할 수 없었던 미생물까지도 선명하게 관찰할 수 있고, 또한 자연상태에서 생물체의 미세구조를 가능한 형태학적 변화가 없는 상태로 입체적 구조를 관찰할 수 있다. 현재 50Å정도의 해상력을 지닌 것이 상품화되어 있고, 최근에 판매되고 있는 고분리능 SEM은 10Å이하의 해상력을 가지고 있다. 주사전자형미경(SEM)은 고체상태에서 그리고 SEM의 초점심도가 크기 때문에 3차원적인 영상의 관찰이 용이해및 유기물, 생체시료와 유가공제품 등 모든 산업영역에 걸쳐 있다. 전자 현미경은 형광면 위에 물체의 확대상을 결상시켜 관찰하는 형태의 투과전자현미경 (Transmission Electron Microscope, TEM) 이 먼저 완성되었고, 약 20년 후인 1935년에 독일의 Max Kroll에 의해 TV와 비슷한 결상방식의 주사전자현미경이 제안되었다. 1942년에 Zworykin등에 의해 2차 전자에 의해 미세한 물질의 상의 명암을 얻을 수 있다는 발견을 기초로 하여 최초의 SEM을 설계하였다. SEM에서는 2차 전자 전류가 검출기를 통해 전압이 떨어지게 되고, 전압이 감소하는 것을 TV를 통해 상으로 나타나게 된다. 전자 빔이 물질의 표면에 조사되어 발생되는 신호(signal)는 전도 전자의 여기에 따른 2차 전자(secondary electron), 반사 전자(back scattered electron), 내각 전자의 추출에 의한 특성 X-선(characteristic X-ray), 오제 전자(Auger electron)연속 X-선 스펙트럼(continuous X-ray spectrum) 광자(photon) 등을 들 수 있으며, 이와 같은 신호를 이용하여 물질 표면의 특성, 즉 표면 형상(surface topography), 결정학(crystallography), 조성 등에 관하정보를 얻을 수 있게 된다. SEM의 경우 분석에 주로 이용되는 신호는 물질 표면의 형상(topography)에 따라 다르게 검출되는 2차 전자와 반사 전자이며 EPMA의 경우에는 전자와 분석 물질의 충돌에 의하여 발생되는 특성 X-선을 이용하여 물질의 조성에 대해정성 및 정량분석을 행한다. 최근에는 대부분의 SEM에 X선분석장치를 부착하여, 결정구조, 조성분석을 쉽고 효과적으로 할 수 있게 되었다. 특히 X선을 이용하여 작은 부피의 화학조성을 빠르고 정확하게 측정할 수 있어서 이의 용도는 영상의 관찰이나 분석의 범위를 훨씬 능가하고 있다. 특히 SEM과 EPMA는Transmiss같은 표면굴곡이 심한 구조나 복잡한 결정의 외형과 같은 입체적인 형체를 일정한 시야상에서 수십 배 혹은 수만 배 의 높은 배율로 관찰이 가능하다. 또한 대물렌즈와 시료 사이에 비교적 넓은 공간이 있어 여러 종류의 검출기 (Detector)의 설치가 가능하며, 검출된 신호를 브라운관에 재현하므로 화면의 콘트라스트 조절이 가능하고 여러 종류의 신호에 따라 다양한 정보를 얻을 수 있는 장점이 있다.SEM sample 제작 방법과 유의점1. 일반시료 제작법 : SEM의 시료제작법은 기본적으로 광 . 투과 전자 현미경(TEM)에 응용되어 온 방법을 기본으로 하고 있으나, SEM 특유의 관찰조건 때문에 시료제작법을 그대로 적용하는 것만으로는 불충분하여 고진공도를 유지시킬 것과 시료표면을 변형시켜서는 안될 것 등 관찰표면이 시료의 표면 형태로 제한되어 있기 때문에, 시료 제작법도 SEM 관찰조건에 맞는 방법을 선택해야할 필요가 있다. SEM으로 시료를 관찰할 경우, 시료에 따른 조건이 있다. 이 조건을 갖추기 위해 시료제작이 필요하다. SEM에서 관찰가능한 시료의 크기는 장치에 따라, 표준 stage, 대형 stage등 여러 종류의 stage가 있으며, 그 이용 목적과 stage크기에 맞게 시료 제작을 세분화해야만 한다. 시료는 진공 중에서도 같은 형태를 유지해야 하며 특히 생물, 식물시료와 수분을 가지고 있는 시료의 경우, 시료를 고정, 탈수, 건조 등의 전처리가 필요하다. 시료는 전자선의 조사에 의해 2차 전자, 반사 전자, 흡수 전자, 투과 전자등이 발생되며, 그 중 흡수 전자는 도전성의 시료인 경우에 stage를 통해 접지된다. 그러나 비도전성 시료인 때에는 시료내와 시료표면에 전자가 모여 charge-up현상을 일으킨다. Charge-up이 생기면 정상적으로 상을 관찰하기 어렵게 되며, 동시에 2차 전자의 발생이 불안정하게 된다. 그 결과, SEM상에 장애가 일어나 안정된 상관찰이 불가능하게 된다. 이러한 charge-up을 방지하기 위하여 상관찰전에, 진공증착장.2. 시료제작에 필요한 물품 : 장치의 시료 stage 크기에 따라 여러가지 크기의 시료대도 상품으로 나와 있으므로 관찰목적 및 장치크기에 따라 적당히 선택하여 사용한다. 접착제는 시료를 시료대에 붙이거나 시료지지판을 시료대에 붙일 때 사용하며 일반적으로 은 페이스트, 탄소 페이스트을 사용하는 데, 이는 시료와 시료대 사이가 도전될 수 있게 하는 데 한다. 양면 테이프는 분체, 섬유등의 시료를 접착할 때 쓴다. 이 경우 도전성을 지니도록 코팅해야 한다.3. 코팅의 목적과 방법 : 코팅을 하는 목적은 Charge-up현상의 방지를 위해서이며, 시료에 전자선이 직접 닿는 것을 방지하고, 열에 대해서는 어느 정도 견디는 힘을 갖게 하는 것이다. 또한 시료의 축소와 팽창을 막고, 2차 전자가 많이 발생하면 밝고 질좋은 상을 얻을 수 있기 때문이다. SEM은 시료표면으로부터의 2차 전자 신호만으로 상형성이 되는 것이 아니고, 시료 내부의 정보를 가진 전자도 포함되어 있다. 코팅은 시료표면에 탄소, 금 등을 얇게(50∼200Å) 코팅한다. 코팅을 하는 방법은 진공증착법과 Ion sputter법이 있다. 이중 진공증착법은 10-4∼10-7torr정도로 배기된 bell-jar안에서 금등의 금속을 텅스텐선의 basket에 집어넣고 가열 증발시켜 시료의 표면에 금속막을 입힌다. 요철이 심한 시료의 경우에는 모든 각도로부터 시료표면에 금속의 증발입자를 골고루 입혀야 하므로 시료를 여러 각도로 회전시키는 짐벌기구가 부착되어 있는 증착기를 사용하는 것이 좋다. 증착재료로는 일반적으로 금, 탄소가 많이 사용되고 있다. 둘째로 Ion sputter법이 있는데 가장 널리 손쉽게 쓰여지는 방법이다. 이것은 장치의 구조가 간단하고 조작도 쉽기 때문이며 sputter입자는 시료 전부분 골고루 막을 형성하기 때문에 charge-up 방지효과가 월등하다. 결점으로는 탄소 코팅이 불가능하며 ion에 의해 시료가 손상받는 경우가 있다. 코팅재료는 SEM 상관찰의 배율에 따라 골라 사용할 필요가 있다

공학/기술| 2008.12.18| 23페이지| 1,500원| 조회(1,495)

현미경, 주사전자현미경, sem

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실리콘 태양전지 (Si solar cell)

목 차서 론태양전지 동향태양전지의 기본구조태양전지의 종류 및 특성본 론실리콘 반도체 태양전지단결정 실리콘 반도체1) 단결정 육성법과 광전변환 효율2) 초크랄스키 실리콘의 소수캐리어 수명감소 및 해결방안3) 단결정 실리콘 태양전지에서 에너지 손실 성분4) 단결정 태양전지의 손실방지5) 고효율 단결정 실리콘 태양전지6) 단결정 태양전지의 향후 과제시장동향 분석1) 세계시장 현황2) 국내시장 현황결 론서 론1. 태양전지 동향최근 심각한 환경 오염 문제와 화석 에너지 고갈로 차세대 청정 에너지 개발에 대한 중요성이 증대되고 있다. 그 중에서 태양전지는 공해가 적고, 자원이 무한적이며 반 영구적인 수명을 가지고 있어 미래 에너지 문제를 해결할 수 있는 에너지원으로 기대되고 있다. 태양전지는 1954년 미국 Bell Lab에서 단결정 실리콘 태양전지를 개발하여 1958년 인공위성 Vanguard에 응용한 것이 시초로 미국, 일본, 유럽에서 꾸준히 연구 개발하여 1990년부터 상용화가 시작되었으며, 세계 총 발전량은 2002년에 562 MW로 매년 그 성장 속도가 급격히 상승 (년 30 ~ 40 %)하고 있다. 최근 태양전지 제조기술에 관한 연구방향은 모듈제조가격의 저하와 변환효율향상에 집중되고 있다. 현재 태양전지 산업의 90%를 실리콘 태양전지가 차지하고 있지만 2000년 이후 실리콘 태양전지의 효율이 한계치에 도달하고, 갑작스러운 수요 증가로 실리콘 원재료 및 실리콘 기판 수급 문제가 발생하여 태양전지 제조 단가가 상승하게 됨으로써, 제조가격이 높아 최근에는 박막 형 결정질 실리콘 태양전지, CuInSe2와 같은 Chalcogenide 화합물과 CdTe, CuGaSe2와 같은 화합물 반도체, 염료감응 태양전지(DSSC), 유기태양전지 등 다양한 분야에서 활발히 연구가 진행되고 있다.2. 태양전지의 기본구조태양전지는 무한한 청정에너지인 태양광 에너지를 광기전력효과(Photo-voltaic Effect)를 이용해서 전기적 에너지로 변환시키는 반도체 소자이다. 태양전지의 속한 발달로 단결정을 이용하여 광전변환효율 24 %수준의 태양전지가 개발 되었다. 실리콘단결정 태양전지에 사용하는 실리콘 단결정은 초크랄스키법(Czochralski 과) 부유대법(Float zone technology)으로 육성하며, 초크랄스키법은 고온에서 육성하기 때문에 단결정 육성시 실리카에 존재하는 산소 원자의 확산이 이루어져 단위 입방센티미터당 1017~ 1018개의 산소침입격자(Oxygen interstital)가 결정 내에 존재하고 이것이 태양전지 내부의 소수캐리어 수명감소(lifetime degradation)현상으로 나타난다.부유대법(floatzone technology)은 이물질의 접촉이 없어 초고순도 결정성장이 가능하나 비용이 너무 비싸다. 최근 일본에서 자기유도 초크랄스키법으로 결정 성장시킨 결과 자기장이 실리콘의 자유전자에 작용하여 용융액의 열대류를 억제함으로써 산소의 확산을 최소화한 보고가 있었다.실리콘 단결정은 0.2~0.5mm 두께로 절단하여 사용하는데 과거에는 다이아몬드 절단기를 사용하여 절단하였으며, 절단시 50% 정도의 절단손실이 발생했다. 최근에는 멀티와이어 절단공정이 개발되어 절단손실을 30% 정도 줄일 수 있게 되었다.2) 초크랄스키 실리콘의 소수캐리어 수명감소 및 해결방안초크랄스키 실리콘을 사용한 태양전지에 빛을 통과했을 때 10시간 경과 후 광전효율이 20.1 %에서 18.7 %까지 감소하였다. 이러한 소수캐리어 수명감소 현상은 그 원인이 붕소 (Boron)와 산소임이 밝혀졌다. 소수캐리어 수명감소를 억제하기 위한 방안으로서는 부유대법을 이용하거나 자기유도 초크랄스키법을 사용하여 산소결함농도를 최소화하고, n 타입의 초크랄스키 실리콘을 사용하고, 붕소( Boron )가 첨가된 P타입 초크랄스키 실리콘을 갈륨(Gallium)이 첨가된 것으로 교체하고, 공정을 최적 화한다.- 상기 조치를 함으로써 20 %이상의 효율을 유지할 수 있었다. 또 750℃에서 10분간 어닐링( annealing )시켜 제조된 태양전지의 효율이 증 속으로 재 입사 하도록 하는 텍스쳐 표면이 사용된다.- 예로 ( 0 0 1 )면에 대해서 이방성 에칭(etching)을 하면 ( 1 1 1 )면으로 둘러싼 피라미드 상태의 표면을 얻을 수 있고 이면에 무 반사 코팅을 하면 반사 손실을 1 %이하로 줄일 수있다.전극부분의 손실은 어떤 전극을 사용하는지, 어떤 접합구조인가에 따라 크게 다르다. 단결정 실리콘 태양전지의 경우 수광면 측에 극히 얇은 접합을 한다. 이유는 수광표면 하에서 광흡수에 의한 정공 생성이 가장 많고, 이 부분에 접합형성에 의한 전계를 만들어, 전자와 정공을 분리하면 가장 효율이 좋기 때문이다.태양전지의 직렬저항은 1Ω 이하로 해야 한다. 이는 20 %변환 효율을 내는 태양전지의 경우 출력 전력은 20 mW /㎠이고 출력전류는 40 m A /㎠로, 1Ω의 직렬저항으로 소비되는 Joule 손실은 1.6 m W가 되어 8 %의 손실을 초래하기 때문이다. 표면전극의 간격은 이러한 점을 고려하여 설계해야 한다. 또 전극의 폭은 미세해지면 직렬저항이 높게 되고, 두껍게 하면 전극부에서 빛 반사손실이 커져, 이들을 각각 5 %이하로 억제 해야만 높은 효율을 얻을 수 있다. 태양전지 면적대비 전극 폭을 작게 하면, 반사손실은 일정하고직렬저항은 작아져 Joule 열손실을 줄일 수 있다. 태양전지의 직렬저항 성분에는 앞서 기술한 표면층에서 넓이 저항 외에 오믹 콘텍트(ohmic contact)부에서 저항성분이 있다. 오믹 콘텍트 저항은 고농도의 불순물을 도핑 함으로서 줄일 수 있다. 이러한 접합을 하이로 접합(high-low junction)이라하며 오믹 저항을 낮추면 개방전압을 높이는 효과가 생긴다.- 이 원인은 이 접합부에 전계가 발생하고, 소수캐리어를 전극으로부터 멀어지는 방향으로 움직여, 전극과의 계면에 도달하는 소수캐리어가 감소하여 표면재결합 손실이 크게 낮아지기 때문이다.- 이러한 효과를 BSF(Back Surface Field Effect)라 한다. 표면재결합을 더욱 줄이기 위하여는 산화 막에 의저항이 낮은 웨이퍼를 사용해야 한다. 전극 부근의 실리콘을 붕소로 고농도 도핑하여 전극을 passivation 하고 전극의 접촉저항을 낮추는 PERL구조를 그림에 나타내었다.그림 7. Passivated Emitter and Real Locally-Diffused Cell (PERL)e) Buried Contact Solar Cell (BCSC)최근 10년간 단결정 실리콘 태양전지는 PESC, PERC, PERL 순으로 발전해 왔다. 그러나 이들전지는 사진식각 공정을 포함한 복잡한 공정으로 제조되기 때문에 지상용으로 실용화 하기는 어렵다. 전지의 가격을 기존 상업용 전지 수준으로 유지하면서 상업용 전지의 효율(12~14%)과 실험실 수준의 효율(22~24%) 차이를 극복한 전지가 BCSC다. 레이저나 mechanical scriber를 이용하여 전면에 홈을 형성하여 전극이 홈 내부로 형성되어 있는 것이 구조적인 특징이다.그림 8. Buried Contact Solar Cell (BCSC)f) Double Sided Buried Contact Solar Cell (DSBC)BCSC 에서의 후면 금속전극은 표면 재결합 속도를 증가시켜 개방전압을 낯추는 요인으로 작용한다. 또한 금속을 증착하기 위해서는 값이 비싼 진공증착장비를 사용해야 하는 단점을 가지고 있다. 이러한 문제를 해결하기 DSBC가 개발되었으며 그 구조를 그림에 나타내었다. PERL 구조의 원리를 이용하여 후면에 산화막을 형성하고 후면전극을 BCSC의 전면 전극과 같은 방법으로 형성하였다. 후면의 산화막에서의 passivation은 표면 재결합 속도를 줄여 기존 BCSC에 비하여 10%정도의 효율 향상을 가져올 수 있다. 또한 진공증착기를 사용하지 않기 때문에 BCSC에 비하여 제조 단가가 낮다.그림 9. Double Sided Buried Contact Solar Cell (DSBC)6 )단결정 태양전지의 향후과제단결정 실리콘 태양전지의 고 효율화 기술은 이론한계에 도달했다고 볼 수 있으며, 소수캐리 다음과 같다.- 2004년 말 현재 국내 태양광 보급량 누계는 9.89 MW에 이르렀다.- 3kw-500kw 규모의 분산상배치 계통 연계 형 시스템이 전년도 22 %에서 45.3 %로 증가했다.- 분산배치 계통연계시스템은 3,105 kw로서 전체 태양광 시장의 88 %를 차지했다.- 태양전지와 모듈의 생산은 2004년에 두개의 회사가 2,620 kw 의 태양전지를 생산했다. 그 중 포톤 반도체에너지 (PSEC)는 6 MW 용량의 신규생산라인을 2003년에 완성하여, 2004년 한국의 총 생산 용량은 8 MW로 증가하였다.- 2004년도 말에 총 5개의 회사가 약 2.78 MW의 태양광 모듈을 생산하여, 모듈생산량은 증가하였으나, 모듈 생산에 사용되는 대부분의 단결정, 다결정 실리콘 태양전지는 미국과 일본, 독일에서 수입하였다.결 론에너지, 환경, 경제문제를 동시에 해결할 수 있는 태양전지는 DRAM, TFT-LCD 산업이후의 첨단산업으로 각광 받고 있다. 최근 6년간 세계시장은 30 %이상의 급성장을 해왔고 2003년에는 45% 2004년에는 전년대비 60 %성장하였으며, 2010년에 태양광발전시설용량이 6 G W p로 시장규모가 3 6 1억불에 도달할 것으로 예측된다. 또한 모듈제조 원가는 2002년 기준 6$/Wp에서 1$/Wp 로 하락하여 화석연료와 경쟁력이 가능할 것으로 전망된다. 21세기내에 태양광 발전소를 세계 각국에 분산 배치하는 GENESIS 계획과 우주에 대규모 태양광 발전소를 설치하는 SSPS(Satellite Solar Power Station)도 실현될 것으로 전망된다. 환경오염이 날로 심각해지고 에너지 자원이 부족한 우리나라로서는 태양전지 개발이 매우 필요하다.태양전지의 가격이 화석연료에 비해 고가이므로 각국에서는 국가 주도적으로, 지원체제를 확립하여 추진하고 있다. 특히 일본의 경우 모듈시설비 70 %를 국가에서 지원하는 제도를 실 시하여, 1999년에 세계시장 5 0 %를 점유하였으며, Sharp, Kyocera, Sanyo, Mi0월

공학/기술| 2008.12.12| 12페이지| 1,000원| 조회(816)

실리콘, 태양전지, 솔라셀

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차세대 비휘발성 메모리 평가A+최고예요

서 론기술 동향FeRAM(Ferroelectric RAM: 강유전체 램)MRAM(Magnetic RAM: 강자성 램)PRAM(Phase Change RAM: 상변화 램)PoRAM(Polymer RAM: 폴리머 램)NFGM(Nano Floating Gate Memory: 나노 부유 게이트 메모리)산업 동향결론참고 문헌서론비휘발성 차세대 메모리는 데이터의 비휘발성, 빠른 처리 속도, 데이터의 무작위적 접근(random access), 최소 전력 소비, 초소형, 안전성, 저렴한 가격 등 요구되는 장점들을 고루 갖춘 이상적인 메모리를 말한다.현재 연구되고 있는 차세대 메모리들은 반도체 메모리가 주축을 이루며, 현재의 DRAM이나 플래시 메모리보다 더 빠르고 더 작은 회로선폭을 갖는 비휘발성 메모리를 개발하기 위한 노력의 결과가 구체화되고 있다. 기본 단위인 셀을 구조나 물질에 따라 FeRAM(Ferroelectric RAM: 강유전체 램), MRAM(Magnetic RAM: 강자성 램), PRAM(Phase Change RAM: 상변화 램), ReRAM(Resistance RAM: 저항 램), PoRAM(Polymer RAM: 폴리머 램), NFGM(Nano Floating Gate Memory: 나노부유게이트 메모리), 홀로그래픽 메모리, 분자 전자 소자, 모듈러 메모리 등으로 구분된다.현재 메모리 반도체를 대표하는 DRAM과 플래시 메모리는 서로 보완적인 장단점을 가지고 있다.DRAM은 동적 랜덤 액세스라는 이름처럼 저장된 자료에 접근하는 경로가 자유롭기 때문에 처리 속도가 빠르다. 그러나 트랜지스터와 커패시터로 구성된 구조 상 저장된 전하의 누설이 일어나 이를 막기위해 수시로 전원을 공급해야 한다는 단점이 있다. 반면 대표적인 비휘발성 메모리라고 할 수 있는 플래시 메모리는. 폴리 실리콘으로 만들어진 플로팅 게이트에 전하를 축적 혹은 방전을 통해 트랜지스터의 문턱전압(thresholdvoltage) 변화를 메모리 동작원리로 적용하고 있다. 읽어내기 동작에서는 저 FeRAM의 핵심기술 개발방향현재 Ramtron이 0.5 미크론 기술로 256 kbit FRAM을 제품화하고 있으나, 고집적화에 따른 문제로 인해 그 이상의 상업화에는 별다른 진척이 없이 답보상태이다. Ramtron이 FeRAM에 대한 기본 기술과 특허를 보유하고 있으며, 후지쯔, 롬, 삼성, TI, 도시바 등과 라이선스 계약을 맺은 상태다. FeRAM은 가격 및 특성 면에서 아직은 적합한 시장을 확보하지 못하였기 때문에 대량생산으로 가지 못하고 있으나, 양산을 위한 기본적인 단계의 기술이나 신뢰성은 확보된 상황이다. 미국 Texas Instrument는 이동 통신용 논리소자에 삽입(embedded) 할 수 있는 4Mb FeRAM을 발표하였다.그림 3. Texas Instrument에서 개발한 4Mb Embedded FeRAMMRAM(Magnetic RAM: 강자성 램)(1) MRAM의 개요MRAM(Magnetic RAM)은 자성재로를 이용하여 전원이 없어도 남아있는 자화(Magnetization) 를 응용하여 정보를 저장하는 장치이다. 1970년대에는 페라이트 코어(ferrite core)를 대형컴퓨터에 사용하였으나, 컴퓨터 소형화에 따라서 다른 메모리로 대체 되었다. 오늘날의 MRAM (Magnetoresistive RAM)은 HDD나 자기테이프와 같이 직접 자화현상을 응용한 것이 아니라 자기저항(MR: Magnetoresistance) 현상을 이용한 것이다. 이와 같은 자기저항 현상으로는 이방성 자기저항 (AMR :anisotropic magnetoresistance), 거대자기저항 (GMR : Giant Magnetoresistance) 그리고 터널링 자기현상 (TMR :Tunneling Magnetorresistance) 등을 이용하였고, 박막증착 기술의비약적인 발전에 힘입어 M R비가 월등히 크고 집적도가 큰 TMR 방식을 응용한 MRAM 연구 개발이 현재 주류를 이루고 있다. MRAM의 강점은 SRAM 수준으로 고속의 읽기/쓰기가 가능하고 DRA자구조 측면의 개발해야할 과제는 첫째로, 그림 5.(b)의 상변화 체적을 최소화 시킨 새로운 소자구조 개발이다. 상변화 영역이 감소함으로써 하부 전극 크기도 줄일 수 있어 전류밀도를 충분히 높여 reset 전류를 감소시켜 소자에서 발생하는 열을 감소시킴으로 저전력화를 추구할 수 있다. reset 전류를 적게 하기 위해서는 최소 상변화 체적을 가질 수 있는 최소접점을 가지는 새로운 소자구조 개발이 절실히 필요하며, 또한 발생된 열의 방출을 최소화시키기 위한 새로운 소자구조 및 재료선택도 요구된다. 둘째로 재료측면에서 해결해야 할 과제로 새로운 저전력용 상변화물질의 개발이다. 현재 Ge2SbSTe5 상변화재료 사용 시 용융온도(Tm)가 높아 높은 reset전류가 필요하며 nitrogen doping을 통해 reset 전류를 0.7 mA 수준까지 감소시킨다는 보고가 있다. 또한 본질적으로 현재 Ge2Sb2Te5보다 reset 전류가 낮은 새로운 상변화 재료 개발이 필요하다. 최근 Sb과 Se이 혼합된 이원계 금속 합금을 사용하여 reset 전류를 1.6mA까지 감소시킨 보고도 있다. 또한 reset(비정질화)전류가 낮은 상변화 재료라도 반드시 100 nsec 수준의 set(결정화) 속도를 만족시켜 주어야 한다. 또한 주울열 발생효율이 높고 열손실이 적은 전극재료를 개발해야 한다. 지금까지 TiN혹은 TiAlN 같은 질화물 혹은 텅스턴(W) 같은 내열 금속 물질을 주로 사용해왔으나 이보다 주울열 발생효율이 더 좋은 새로운 전극재료가 필요하다. 또한 상부전극으로의 열 손실을 최소화시키기 위해 상변화물질과 상부전극 사이에 절연체를 삽입하여 열효율을 향상시키는 연구도 필요하다.(b)그림 5. GST적용 PRAM의 (a) set과 reset 및 reading동안의 온도분포와 (b) resistance 구조.PoRAM(Polymer RAM: 폴리머 램)(1) PoRAM의 개요PoRAM은 상전극과 하전극이 교차하는 영역에 전도성 단분자, 저분자, 고분자 bistable 저항 유인 새로운 강유전성 고분자 재료개발 (가능한 재료로는 FCC+PMMA나 P(VF2-CO2-VF3 등)이 필요하다. 전극과 유기 물질과의 접촉 특성을 향상시키기 위해 LiF, Au, Pt 등의 신전극 재료개발도 필요하다. 둘째로 소자구조 및 공정 측면에서 해결해야 할 과제는 최적 IR 소자구조 및 다중비트 PoRAM 소자구조 개발이 필요하고 O2 Plasma 나노 dot 제조공정 및 multi-chamber 증착공정설비 등의, 새로운 집적화 공정기술, HNB(High Density Neutral Beam Deposition) 와 ALD(Atomic Layer Deposition)같은 상온 보호막 증착기술, ink-jet imprint와 nano-imprint와 같은 새로운 lithography 공정기술 개발이 필요하다. 마지막으로 회로 설계 측면에서 해결해야 할 과제는 pattern 선폭이 30 nm급인 1R 구조 64기가 비트급 회로설계가 필요하다. 또한 기가비트급 이상 집적화시 발생하는 cross-talk 문제를 최소화시킨 저전력 회로설계 및 다중비트 PoRAM회로 설계도 필요하다.(a) (b)그림 6. PoRAM (a) 소자구조 및 (b) bistable I-V특성곡선.NFGM (Nano Floating Gate Memory)(1) NFGM의 개요기존 플래쉬 메모리의 플로팅 게이트가 폴리 실리콘으로 만들어져 플로팅게이트의 폭이 40 nm이하로 축소할 때 폴리 실리콘의 grain size 불균일성에 의해 문턱전압의 산포가 증가하고 소자의 write/erase 전압이 9-12 V 정도의 높은 전압을 사용하는 문제점을 해결하기 위해 NFGM은 기존 플래시 메모리와 똑같은 소자구소를 가지고 있으며 단지 플로팅 게이트를 나노사이즈(5～20 nm) 실리콘 dot, 금속 dot, 화합물반도체 dot으로 대체한 1개 트랜지스터(1T)의 구조를 가지고 있다. 나노 크기의 결정 dot들을 플로팅 게이트로 사용한 NFGM은 소자의 write 및 erase전압을 3～4 V로, 2년 사이에 제품의 성능과 기능이 급속도로 개선되기에 제품 수명이 비교적 짧은 특성을 지니고 있기에 위험도가 높은 산업이지만, 적기에 투자하여 개발하면 높은 수익을 창출하는 고부가가치창출 산업이다.국내 반도체 산업은 세계적인 경쟁력을 지니고 있으며, 수출의 견인차 역할을 하고 있는 등 국가 경제에 크게 기여하고 있다. 그러나, 우리나라 반도체산업은 메모리 반도체에 집중되어 있는 구조적인 위험 요소와 반도체 산업의 일반적인 위협요소를 극복해야 하는 과제를 안고 있다. 세계반도체 시장 점유율이 미국과 일본 다음으로 높으며, 반도체 중 메모리 분야는 부동의 세계 1위를 점유하고 있다. 우리나라 총수출액 중 반도체 수출이 차지하는 비중은 1 0 %를 상회한다. 우리나라의 반도체 산업은 D램 등 범용 메모리분야에 대한 의존도가 매우 높은 구조상의 문제로 인하여 공급과 잉등의 가격하락요인에 취약한 실정이다.최근 디지털 카메라 휴대용 전화기 개인 정보 단말기(PDA), MP3등의 발전으로 인한 포스트 P C시대의 본격적인 진입에 따라, 반도체 산업 중 차세대 메모리는 여러 제품 분야에 요구되는 핵심사항으로 초고속·대용량·저소비 전력 특성을 구현하는 기술개발의 필요성이 대두 되고 있다. 정보를 유지하기 위해서는 외부전원에 의존하여 동작상태에 있어야만 하는 휘발성기억 소자의 단점을 극복하여 외부전원이 차단된 상태에서도 정보를 유지하는 비휘발성 램이 차세대 메모리반도체로 분류되고 있다.새로운 차세대 메모리인 MRAM, PRAM, PoRAM, NFGM 등은 전력, 데이터 유지 및 쓰기/읽기 특성이 기존 플래시 메모리에 비해 아주 우수하다. 즉, 이러한 미래 산업의 불확실성에 대한 적극적인 대비책이 요구되고 있으며, 미래 신기술에 대한 기술개발현황분석과 특허 및 문헌정보분석, 그리고 산업동향에 대한 정보분석의 생산과 확산작업의 중요성이 제고 되고 있다.결론포스트 PC시대의 본격적인 진입에 따라, 반도체 산업 중 차세대 메모리 분야가 부각되고 있으며, 요구되는 핵심사항으로 초고속·

공학/기술| 2008.06.20| 12페이지| 1,500원| 조회(952)

메모리, 차세대, 비휘발성

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[교양]향기요법(아로마 테라피)

? 흔히 향기요법(아로마테라피)이라는 말을 들어 보았을 것이다. 향기로 질병을 치료한다는 개념으로 필자가 듣기에는 낭만적이면서도 과연 효과가 있을까 하는 생각이 든다. 그러나 아로마테라피는 대중적으로 알려진지도 제법 오랜 시간이 지났고, 여러 임상자료나 이를 통해 치료 혜텍을 누린 사례가 많이 보고되고 있다. 현대인의 수많은 질환을 치료하기 위한 약제나 요법들은 그 효과 만큼이나 부작용도 무시할 수 없다. 따라서 현대인은 부작용 걱정 없이 즐기듯 병을 치료할 수 있는 무언가를 원하고 이와 부합되는 것이 바로 향기 요법이다. 향기요법은 자연치료, 전인치료의 개념에 입각하여 현대인의 스트레스를 해결하고 질병을 예방하는데 도움을 준다. 이것 또한 향기 요법이 각광받는 이유이기도 하다. 질병의 치료뿐만 아니라 쾌적하고 여유로운 환경을 조성하는 향기사업은 상당히 번창하고 있는 것도 사실이다. 이번 레포트를 통해 향기요법이란 무엇인가에 대해 알아보고 사용법과 일상 생활에서 흔히 겪을 수 있는 겨벼운 질환들의 경우에 향기요법으로 대처할 수 있는 방법, 그리고 주의 사항 등에 대해 알아보았다.? 향기요법이란 무엇인가?인간은 이미 오래전부터 풀과 열매를 식량이나 치료약 등 생활 전반에 다양하게 이용해 왔다. 항생제나 앙약 대신 자연의 에센스를 활용하는 방법으로, 인간이 자연을 적절하게 활용한 가장 대표적인 분야가 바로 향기요법(아로마테라피)이다. 아로마(aroms)는 그리스어 '향신료(Spire)에서 파생된 말로, 오늘날 아로마는 일반적으로 향을 의미한다. '테라피(therapy)는 치료 의 개념을 가진 트리트먼트(treatment)라는 뜻이다. 즉 아로마테라피는 향, 즉 나무, 뿌리, 꽃, 잎 등자연의 힘을 이용해 몸과 마음에 긍정적인 효과를 얻어내는 생활치료법을 뜻하는 말이다.아로마테라피라는 명칭처럼 치료법이라는 의미를 갖기 시작한 것은 1930년대 프랑스 화학자 르네 모리스 가뜨포세에 의해서 이다. 향수를 만드는 공장에서 실험을 하던 그는 향을 배합하는 실험을 하다가 실 극도로 강한 냄새, 아주 강한 냄새, 비교적 강한 냄새, 중간 냄새, 약한 냄새로 구분하여 치료에 적용 한다. 인간의 후각이 이런 냄새들을 인지하면서 향기요법이 시작 되는 것이다. 아로마 향 입자가 후각 신경을 통해 대뇌 변연계까지 전달되면 인간의 감정과 생리 기능을 관장하는 중추신경 기관에 직접적인 영향을 주어 정신 기능, 성기능, 기억 장치, 학습 능력, 좌우 뇌의 통합 기능 등에 효과를 발휘하는 것이다. 향기요법은 후각 신경과 피부 세포를 이용한 치료법이라고 볼 수 있기 때문에 빨리 치료 작용이 이루어지고, 뇌에 전달된 향기 입자는 분석이 이루어진 후 신경 화학물질을 조절한다. 이 신경 화학 물질들은 뇌하수체 등에 영향을 주어 호르몬 분비를 조절하고, 균형을 맞추어 하부 신체조직과 기능에 치료적인 영항을 미치게 된다. 향기가 정신 신체 기능에 미치는 영향은 집중력 향상, 항우울 작용, 진통효과, 항불안 작용, 불면증 해소, 편두통 치료, 스트레스 관리, 피부 미용, 여성 질환 등의 측면에서 좋은 효과가 있다.향기요법을 하면서 경험할 수 있는 몇 가지 사실은 일반적으로 아로마 향을 반복적으로 많이 사용하면 진정 효과를 나타내고, 처음 사용할 때나 소량을 사용하면 자극 효과를 경험할 수 있다는 것이다. 또한 같은 아로마 에센셜 오일을 3~4주 이상 계속 사용하면 그효과가 반감되거나 반응이 떨어지기 시작한다.? 향기 요법에 사용하는 5가지 치료법흡 입 법좋은 음식을 먹으면 건강에 좋을 뿐 아니라 기분이 좋아지고 생기가 돋듯, 이와 마찬가지로 좋은 냄새를 맡는일 역시 몸과 정신에 이롭다. 흡입법은 바로 이러한 지극히 간단한 논리에서 출발한다. 코로 향을 들이마시는 흡입법은 특히 호흡기 감염, 감기, 천식, 기침, 두통, 편두통 등에 효과적이며, 흡수된 오일 입자는 대부분 즉시 증상 완화 효과를 나타낸다. 흡입은 몸 전체는 물론 정신, 감정 등에 영향을 주며 바이러스의 성장을 막고 박테리아를 제거시키며, 통증을 없애주고 진정 또는 거담 작용을 한다. 흡입법에는 여드름이 많은 경우에는 주니퍼 베리, 레몬,사이프러스 등을 이용하면 효과를 볼 수 있다. 스티머와 같은 기계를 이용하는 방법도 있다.마 사 지 법제대로 된 마사지는 몸을 이완시키고 피로를 풀어주며 정신을 맑게 하는 데 효과적이다. 이때 아로마 에센셜 오일을 함께 사용하면 더 큰 효과를 기대할 수 있다. 에센셜 오일로 마사지하면 향유성분이 피부를 통과하여 장기에 영향을 주고, 휘발되는 향은 후각신경을 통해 감정 상태에 영향을 미쳐 목욕법과 같은 효과를 나타낸다. 마사지를 받으면 오일은 서서히 피부에 스며들고 피부의 각 층을 통과하는데, 희석한 캐리어 오일로 인해 더 넓은 부위로 확산되면서 새로운 세포가 생성되고 노폐물이 배출되는 과정이 촉진되어 피부가 훨씬 생명력을 갖게 된다. 피부의 첫 층을 통과한 후 에센셜 오일은 임파계와 혈관계에 침투되어 몸 전체로 퍼진다. 마사지할 때는 우선, 마사지하는 사람이나 받는 사람이 모두 편안한 기분을 느끼는 것이 좋다. 특히 마사지를 하는 치료사는 심호흡을 크게 하여 긴장을 없애고 손끝 하나하나에 사랑과 정성을 담는 것이 중요하다. 사용하는 오일을 손바닥에 묻혀 마사지하고, 이때 사용하는 에센셜 오일은 캐리어 오일로 희석해 사용한다.습 포 법전신 마사지가 여의치 않을 때 신체 부위별로 국소 찜질을 하는 것을 말한다. 통증이 있는 부위를 집중적으로 찜질하는 방법으로 더운 습포는 류머티즘 관절염, 신경통, 요통, 생리통, 치통, 귀 통증, 발열, 기관지염, 피부염, 종기 등과 같은 만성 질환에 좋고 찬 습포는 두통, 부어오른 부위, 인대 손상, 근육 늘어짐, 멍든 부위, 삔 부위, 타박상, 눈 통증 등 급성 질환에 좋다. 한번에 최소한 30분~3시간 정도 찜질해야 제대로 된 효과를 볼 수 있다. 습포를 하는 방법으로는 대야에 물을 1 리터 정도 붓고 아로마 에센셜 오일 5~10방울을 떨어뜨린 후 잘 섞는다. 깨끗한 거즈를 물에 적신 후 통증 부위를 감싸듯 대어준다. 무릎과 같이 한번에 밀착이 잘되지 않는 부위는 수건을 대고 랩으고 안에 들어가서 오일을 목욕물에 붓고 물과 오일이 잘 섞이도록 손으로 물을 부드럽게 저어준다. 오일이 섞인 물에서 최소한15분 가량 있어야 오일 성분이 피부로 충분히 스며들게 된다. 이처럼 치료와 미용 등 여러 가지 측면을 기대하고 하는 목적이라면 신체 부위별로 세분화시켜 그 효과를 더욱 극대화할 수도 있다. 전신욕에 비하면 극히 일부분이지만 그 일부분이 몸 전체에 얼마나 큰 효과를 발휘한다. 발만 담그는 발목욕이 그것이다. 발은 신체의 모든 장기가 모여 있다고 할 만큼 인체의 축소판이다. 반사요법의 원리에 의해 모든 내부 장기가 발바닥에 연결되어 있으므로 발바닥을 마사지하거나 목욕하면 효과를 극대화시킬 수 있다. 발을 잘 관리하면 두통, 편두통, 생리통, 감기, 피로감, 발 통증 등에 다양한 효과를 거둘 수 있다. 발의 피로를 풀기 위해서는 티 트리 2방울이나 마늘, 유칼립투스 3방울, 라벤더 3방울을 섞어 희석시킨 후 발 목욕을 하는 것이 효과적이다.? 흔히 접할 수 있는 질환에 따른 향기 요법우리가 흔히 접할수 있는 질환에 대한 원인과 치료법, 그리고 아로마 요법에 대해 알아 보겠다.우울증우울증은 일시적인 슬픔, 실망감, 상실감에서 정신적 인 비탄, 무가치감, 고통, 고난, 무감동, 수면 불규칙, 식욕 변화, 전신 피곤, 자살 충동에 이르기까지 다양한 증세를 보인다. 이러한 증세가 2주일 이상 계속되면 의학적 치료를 받아야 하며, 특히 어린이나 청소년들 사이에 우울증이 많이 나타나고 있는 추세이므로 주의를 기울여야 한다. 우울증 증세가 나타나는 데는 유전적인 소인도 무시할 수 없지만 외부적 스트레스, 내면적 변화도 주요 원인이 된다. 때로는 저혈당 상태, 비타민과 미네랄 결핍증(특히 비타민 B군 결핍 상태), 알코올 및 약물 중독 등의 신체적 변화에 수반되어 나타나기도 한다. 이 같은 증상일 때는 가급적 혼자 있는 시간을 줄이는 것이 좋으며, 마음이 통하는 대화 상대를 찾아 실컷 수다를 떨어보는 것도 좋은 방법이다. 음식은 생당근,샐러리 등과 같이 싱싱날 수 있다통증이 심할 때는 라벤더, 마조람 등을 사용하고, 생리로 인한 두통에는 마조람이 효과적이다. 두통에는 특별한 식사요법이 필요치는 않지만 커피 , 초콜릿, 치즈, 레드 와인 등은 편두통과 관련이 있으므로 가능한 한 피하는 것이 좋다. 두통에 가장 흔히 쓰이는 향기요법으로는 흡입법을 들 수 있다. 마조람 2방울, 라벤더 2방울, 페퍼민트 2방울을 티슈에 묻혀 흡입하면 된다. 유난히 두통이 심할 경우는 통증의 강도를 줄이기 위해 위에서 섞어 만든 오일을 캐리어 오일 10ml와 섞어 얼굴과 목에 바르는 것도 효과적이다. 앞이마와 코, 양쪽 눈가, 어깨, 목 등에 라벤더 3방울과 유칼립투스 3방울을 캐리어 오일 15ml 에 혼합해서 사용하는 것도 좋다. 두통에도 목욕법은 효과를 발휘한다. 마조람 9방울, 캐머마일 로먼 9방울, 라벤더 9방울을 섞어 만든 오일을 욕조 가득히 찬 목욕물에 15~20방울 떨어뜨려 섞은 후 전신을 담그면 한결 통증이 완화되는 것을 느낄 수 있다. 실내에 아로마 향이 은은하게 퍼지도록 하는 것도 좋은 방법으로 라벤더 8방울, 캐머마일 로먼 1방울을 섞어 그 중 1방울을 티슈에 묻혀 흡입 한다. 관자놀이와 이마, 뒷목, 어깨를 마사지하기 위해 제라늄 1방울, 레몬 2방울, 라벤더 3방울에 캐리어 오일 티스푼15ml을 섞어 사용한다.불면증불면증은 단순히 잠을 잘 수 없다는 것 외에도 사람을 황폐하게 만든다. 불면증은 잠을 이루지 못하는 괴로움도 크지만 그에 따른 온갖 합병증이 더욱 심각하다. 우선은 신경이 날카로워져 성격장애가 나타날 수 있고, 외견상으로도 피부나 얼굴이 거칠어진 듯한 느낌 이 강하다. 잠이 오지 않을 때 평소 좋아하는 은근한 향은 몸을 나른하게 하고 깊은 잠 속으로 빠져들게 한다. 아로마 에센셜 오일 중에서 라벤더 3방울과 캐머마일 로먼 2방울을 섞어 그 중 1~2방울을 거즈나 손수건에 떨어뜨려 3회에 나누어 흡입한다. 또는 라벤더 3방울과 일랑일랑 3방울, 캐머마일 로먼 2방울을 섞어 이 중 1~2방울을 거즈나 손수건

예체능| 2005.12.07| 9페이지| 1,000원| 조회(766)

아로마테라피, 향기, 아로마

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