Atomic layer deposition (ALD) is a thin film deposition technique that is based on the sequential use of a gas phase chemical process. The majority of ALD reactions use two chemicals, typically called precursors. These precursors react with the surface of a material one at a time in a sequential, self-limiting, manner. Through the repeated exposure to separate precursors, a thin film is slowly deposited. Using ALD, we can fabricate various kinds of interesting nanoscale structures such as nanoparticle, porous nanostructure, and uniform thin films. We further investigate the next-generation ALD tools and processes for realizing a wider variety of nanoscale materials and structures which have not been able to be implemented with conventional ALD tools. With helps of additional energy sources sucuh as plasma, UV,etc., the ALD technique will further broaden its applicability beyond the current horizon.

원자층 증착법은 화학기상증착법의 일종으로 원자층을 순차적으로 증착하는 방법이다.

ALD 반응의 대부분은 전구체와 반응물의 교차적인 반응으로 주로 진행된다. 원자층 증착법은 재료의 표면에서 순차적으로 자기 제한적 반응을 기초로 박막을 증착한다. A원자층 증착법을 이용하면 나노입자, 다공성 나노구조, 균일한 박막등 다양한 종류의 나노스케일 구조를 제작할 수 있다.

기존의 A원자층 증착법으로는 구현할 수 없었던 보다 다양한 나노스케일 재료와 구조를 제작하기 위해 차세대 ALD 장비와 프로세스를 추가적으로 연구 중에 있다. 플라즈마, UV 등의 추가적인 에너지원을 이용하여 원자층 증착 기술은 현재 사용하는 분야보다 더욱 다양한 분야에 적용 될 것이다.

A solid oxide fuel cell (or SOFC) is an electrochemical conversion device that produces electricity directly from oxidizing a fuel. Fuel cells are characterized by their electrolyte material; the SOFC has a solid oxide or ceramic electrolyte. Advantages of this class of fuel cells include high efficiency, long-term stability, fuel flexibility, low emissions, and relatively low cost. The largest disadvantage is the high operating temperature which results in longer start-up times and mechanical and chemical compatibility issues. SOFCs operating at low temperature (500C), so-called LT-SOFCs(Low-temperature SOFCs), are known to overcome such disadvantages of conventional high temperature SOFCs, but usually suffer from relatively low performance due to slow-down of interfacial reactions. We investigate and test various brilliant nanoscale engineering ideas to enhance the performance of LT-SOFCs, which can open up the novel applications of SOFC devices.

고체 산화물 연료전지는 연료를 산화시킴으로서 직접적으로 전기를 생산하는 전기화학 변환장치이다. 연료전지는 전해질 물질에 따라 종류가 구분되어 진다. 고체산화물연료전지는 세라믹 전해질을 가지고 있다. 고체산화물연료전지의 장점은 높은 효율성, 장기적인 안정성, 연료의 유연성, 낮은 배기가스 배출량, 상대적으로 낮은 비용 등이 있다. 가장 큰 단점으로는 긴 시동시간과 기계적, 화학적 호환성 문제가 발생하는 높은 작동 온도이다. 저온 (500 ˚C)에서 작동하는 고체산화물 연료전지, 이른바 저온형 고체산화물 연료전지는 기존의 고온형 고체산화물 연료전지의 단점을 극복한 것으로 알려져 있으나 대개는 계면에서 일어나는 반응의 저하로 인해 상대적으로 성능이 낮아진 경우가 많다. 우리 연구실은 고체산화물 연료전지의 새로운 적용을 위해 연료전지의 성능을 향상시킬 수 있는 다양한 나노스케일에서의 공학적 아이디어를 조사하고 시험하고 있다.

1. D. Go, B. C. Yang, J. W. Shin, S. Lee, S. H. Kye, S. Kim, J. An*(*corresponding author), "Atomic layer deposited YSZ overlayer on Ru for direct methane utilization in solid oxide fuel cell", Ceramics International, Vol.46, pp.1705-1710, (2019.09) (SCI(top 10%)

1. J. W. Shin, D. Go, S. H. Kye, S. Lee, J. An* (*corresponding author), "Review on Process-Microstructure-Performance Relationship in ALD-Engineered SOFCs ", J. Phys. Energy, Vol.1, p. 042002 (2019/08)

2. J. W. Shin, S. Oh, S. Lee, J. G. Yu, J. Park, D. Go, B. C. Yang, H. J. Kim, J. An* (*corresponding author), "Ultrathin Atomic Layer Deposited CeO2 Overlayer for High-Performance Fuel Cell Electrodes", ACS Appl. Mater. Interfaces, Vol. 11, pp. 46651-46657 (2019/11)

1. Best of Energy Technology, 2019
"Direct Alcohol-Fueled Low-Temperature Solid Oxide Fuel Cells: A review" 제목으로 Energy Technology journal 의 2019년 베스트 논문에 선정되었습니다. (Byung Chan Yang, Jeong Woo Shin, and Dohyun Go)

ink: (http://bit.ly/bestofENTE)

1. 이성제 학생이 “Influence of Doping Concentration of Atomic Layer Deposited Yttria Doped Ceria Thin Film Coated on Cathodes for Low Temperature Solid Oxide Fuel Cells“ 제목으로 베스트 포스터 상을 수상하였습니다.