안지환 연구실은 고체산화물 연료전지와 가역 고체산화물전지, 수전해용 전극 및 촉매, 원자층 증착과 플라즈마 기반 박막 공정을 중심으로 수소에너지 소자의 성능과 내구성을 향상시키는 연구를 수행하며, 정밀 박막 제조 기술과 데이터 기반 소재 설계를 접목해 차세대 에너지 변환·저장 시스템의 실용화를 추진하고 있다.
In-situ post-doping plasma process during atomic layer deposition of Al-doped TiO<sub>2</sub> for sub-nanometer lattice ordering and defect annihilation
Gyuha Lee, Yu Eun Sunwoo, Hyong June Kim, Geongu Han, Je-Heon Oh, Sangwon Lee, Byungjo Kim, Jihwan An
IF 21.3
International Journal of Extreme Manufacturing
Abstract Atomic layer deposition (ALD) is extensively used to fabricate doped dielectrics due to its ability to deposit conformal films with atomic-scale thickness control. Al-doped TiO 2 (ATO) is a promising high- k dielectric for dynamic random access memory (DRAM) applications, offering a high dielectric constant with a remarkable leakage-lowering effect by Al acceptor doping. However, ATO fabrication via conventional supercycle-based ALD suffers from severe crystallinity loss during the growth of TiO 2 upon Al doping owing to the dopant-induced lattice disorder. In addition, Al doping cannot reduce any inherent O vacancies (V O ) of TiO 2 , although the original purpose of doping was to address the n-type nature caused by V O . To resolve these limitations, we propose a single-step, in-situ Ar/O 2 post-doping plasma (PDP) process immediately after the Al dopant incorporation. Using the PDP process, simultaneous atomic-scale dopant migration-mediated crystallization and V O annihilation were successfully initiated. Thus, the surface concentration of the dopant decreased, reducing the dopant-induced lattice distortion, while promoting the highly crystallized seed layer-like surface. Consequently, strong rutile-phase recovery was accompanied by enhanced lattice-matched growth. In addition, the PDP process significantly lowers the V O -to-lattice oxygen ratio by facilitating the recombination between reactive O species and V O , increasing the corresponding 0.4 eV of conduction band offset (CBO). Despite the common trade-off between the dielectric constant and leakage, the Pt/PDP-ATO/Ru capacitor exhibited a simultaneous 30% increase in dielectric constant and up to a 1.6-order reduction in leakage current density.
ㅇ 차세대 가역고체산화물전지(rSOC) 개발 - 공기극 ALD 기술 및 박막 반응 방지막 기술 적용 셀 개발 - 공기극 코팅 두께 균일도 5% - 박막 반응방지막 치밀도 95%, 두께 1 μm - 셀 길이 편차 ±5% 및 휨 변형량 2.5 mm - OCV: 1.100V - rSOC 성능: 0.9 A/cm2 @ 0.8 V, 0.9 A/cm2 @ 1.2 V -...
가역 고체산화물 전지
음극 지지형 셀
박막 증착 기법
원자층 증착
전력계통연계
2
2025년 3월-2029년 12월
|1,030,000,000원
AEMWE 내구성 확보를 위한 핵심 요소기술 개발
음이온교환막 수전해 (Anion Exchange Membrane Water Electrolysis; AEMWE) 내구성 확보를 위한 핵심 요소기술 개발
음이온교환막
수소
국제협력
내구성
3
2025년 3월-2029년 12월
|1,030,000,000원
고체산화물 수전해전지의 내구성 향상을 위한 글로벌 협력 연구 체계 구축
해외 선도 연구그룹과의 상조적 (synergistic) 협력연구를 통한 장수명 고체산화물 수전해전지 (SOEC) 기술개발 : 스택 열화율 ≤ 0.5%/kh 달성1) 해외 선도연구기관과의 중장기 협력네트워크 구축2) 열화원인 규명을 위한 실험모델 및 분석 플랫폼 확보3) 연료극, 공기극 및 반응방지막 열화 억제 기술 개발4) SOEC 스택의 전기화학적 진단 ...