Research
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반도체/디스플레이 패키징 나노역학 측정시험 평가법
수 나노 스케일의 반도체 공정기술이 상용화되면서 반도체 및 디스플레이 소자의 극미소 국부영역에 대한 역학 특성을 측정하고 평가하여 설계에 반영하거나 공정을 스크리닝하는 것이 중요해지고 있습니다. 10 nm가 채 되지 않는 샘플을 이용하여 역학 특성을 평가하기 위해서는 매크로 스케일에서 적용하는 시험평가 기술로는 접근이 어렵습니다. 나노 및 원자 단위에서 물성을 측정하는 시험평가법의 개발에서부터 이를 이용하여 나노스케일의 박막 및 구조소재의 기계적 특성을 측정하는 기술을 개발합니다.
피코 및 나노스케일에서 전자현미경을 통해 실시간으로 샘플을 관측하며, 집속이온빔으로 가공된 샘플을 측정하거나, 나노스케일의 원자력현미경을 이용하여 샘플에 힘을 가하거나 긁어내는 등의 기술을 응용하고 있습니다.
참고문헌
- Kang, NR., Kim, YC., Jeon, H. et al. Wall-thickness-dependent strength of nanotubular ZnO, Sci Rep 7, 4327 (2017).
- Kim, Young-Cheon, et al. Indentation size effect in nanoporous gold, Acta Materialia, 138, 52-60
유연/신축 전자소자 기계적 신뢰성 시험 평가기술
삼성전자의 Z플립을 비롯하여 말아 접을 수 있는 디스플레이까지, 유연하거나 잡아 늘릴 수 있는 신축 소자의 시대가 현실화되고 있습니다. 나아가 이런 소자를 피부나 체내 조직에 부착하는 웨어러블 및 삽입형 임플란트 소자까지 미래기술로 제시되고 있습니다. 효율 못지 않게 이와 같은 소자의 수명을 연구하는 신뢰성 기술이 중요하며 본 연구에서는 첨단 전자소자를 제작하고 이에 대한 수명평가를 진행합니다. 나아가 체내외 환경을 모사하는 시험장치를 통해 실제 모사환경과 유사한 조건에서 소자를 평가할 수 있는 기술에 대해서 최초로 개발하고 연구하고자 합니다.
참고문헌
-Kang, NR., Kim, YC., Jeon, H. et al. Wall-thickness-dependent strength of nanotubular ZnO, Sci Rep 7, 4327 (2017).
-Kim, Young-Cheon, et al. Indentation size effect in nanoporous gold, Acta Materialia, 138, 52-60.
구조물 건전성 평가를 위한 실시간 측정센서 기술
사람의 건강을 웨어러블 센서를 통해서 측정하는 시대가 다가오고 있습니다. 하지만 이런 첨단 시대에도 정자교 붕괴와 같이 일상생활의 사고, 반도체/디스플레이 등 첨단 시설에서의 배관사고, 원자력 구조물의 각종 신뢰성 문제 등 안전사고에 여전히 노출되고 있습니다. 사람의 건강을 진단하듯 구조물의 건강을 실시간으로 진단할 수는 없을까요? 본 연구에서는 구조물의 실시간 파손현황을 관측하거나 예측하여 사전대비하거나 관리할 수 있는 스마트 팩토리 및 스마트 시큐리티 시스템에 대한 개발과 이와 연관된 소자기술 및 파손역학 기술을 공부합니다.
참고문헌
Kim, Yoon-nam, Junsang Lee, and Seung-Kyun Kang. Ultrasensitive crack-based strain sensors: mechanism, performance, and biomedical applications, J. Mech. Sci. Technol. 36(3), 1059-1077.
멀티스케일 압입시험 기술을 이용한 소재역학 거동 및 신뢰성 평가
재료의 기계적 특성은 나노 단위의 미세구조에서부터 마이크로 스케일의 텍스처에 이르기까지 체계적인 아키텍쳐의 조합으로 결정됩니다. 따라서 재료의 특성을 제어하거나 예측하기 위해서는 미소 단위의 평가에서부터 벌크스케일의 평가까지 연속적인 평가를 통해 상관관계를 해석하는 것이 중요합니다. 대표적으로 압입시험 기술은 기존의 경도 기술처럼 간편한 시험 원리에 기반하여 피코 단위의 실험체에서부터 벌크구조체의 실험까지 적용 가능한 멀티스케일 기술입니다. 본 연구에서는 압입시험 기술과 관련 장치기술부터 이를 응용하여 소재/소자/구조물의 특성을 이해하는 연구를 수행합니다.
또한 최근에는 컴퓨터 계산기술 향상에 힘입어 빅데이터를 활용한 머신러닝을 통해 인공신경망 기반 모델을 이용하여 높은 정확도로 다양한 역학 거동을 평가/예측하는 연구를 수행하고 있습니다.
참고문헌
-Jiao, Quan, et al. A machine learning perspective on the inverse indentation problem: uniqueness, surrogate modeling, and learning elasto-plastic properties from pile-up, J. Mech. Sci. Technol. 36(3), 1059-1077.
-Kim, Jong-hyoung, et al. Elastic Modulus Prediction from Indentation Using Machine Learning: Considering Tip Geometric Imperfection, Met. Mater. Int. 1-10.
-Kang, Seung-Kyun et al. Dissolution Chemistry and Biocompatibility of Silicon- and Germanium-Based Semiconductors for Transient Electronics, Appl. Mater. Interfaces. 7(17), 9297-9305.
-Hwang, Suk-Won, et al. Biodegradable Elastomers and Silicon Nanomembranes/Nanoribbons for Stretchable, Transient Electronics and Biosensors", Nano Lett. 15(5), 2801-2808.
-Kang, Seung‐Kyun, et al. Biodegradable Thin Metal Foils and Spin-On Glass Materials for Transient Electronics, Adv. Funct. Mater. 25(12), 1789-1797.
-Kang, Seung‐Kyun, et al. Dissolution behaviors and applications of silicon oxides and nitrides in transient electronics, Adv. Funct. Mater. 24(28), 4427-4434.
-Huang, Xian, et al. Biodegradable Materials for Multilayer Transient Printed Circuit Boards, Adv. Mater. 26(43), 7371-7377.
-Hwang, Suk-Won, et al. Dissolution Chemistry and Biocompatibility of Single-Crystalline Silicon Nanomembranes and Associated Materials for Transient Electronics", ACS Nano, 8(6), 5843-5851.
-Yin, Lan, et al. Dissolvable Metals for Transient Electronics, Adv. Funct. Mater. 24(5), 645-658.
-Kang, Seung-Kyun, et al. Extended expanding cavity model for measurement of flow properties using instrumented spherical indentation, Int. J. Plast. 49, 1-15
-Kang, Seung-Kyun, et al. Determining effective radius and frame compliance in spherical nanoindentation using an infinitesimal deformation concept, Mater. Sci. Eng. A. 538, 58-62.
-Lee, Gyujei, Seung-Kyun Kang, and Dongil Kwon. Characterization of elastic modulus and work of adhesion in elastomeric polymers using microinstrumented indentation technique, Mater. Sci. Eng. A. 496(1-2), 494-500.