• Journal of Surface Science and Engineering
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• v.42 no.6
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• pp.276-279
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• 2009

ITO and ITO:Ce films were deposited by DC magnetron sputtering using an ITO ($SnO_2$: 10 wt%) and $CeO_2$ doped ITO ($CeO_2$: 0.5, 3.0, 4.0 and 6.0 wt%) ceramic targets, respectively, on unheated polyethylene terephthalate (PET) substrates. The lowest resistivity $6.7{\times}10^{-4}{\Omega}cm$ was obtained from ITO:Ce film deposited using $CeO_2$ (3.0 wt%) doped ITO target. On hte other hand, ITO:Ce (0.5wt%) film has the excellent mechanical durability which was evaluated by bending test. This result was attributed to the higher binding energy of $CeO_2$ compared to $SnO_2$ and $In_2O_3$. Therefore, $CeO_2$ atoms have a small displacement caused by the bombardment of high energy particles, and it attribute to the increase in adhesion caused by decrease in internal stress. The average transmittance of the films was more than 80% in the visible region.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.256-256
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• 2010

투명전극부터 디스플레이 산업에 이르기까지 광범위하게 응용되어지고 있고 개발되어지고 있는 투명전도산화물(TCO)은 ZnO, In2O3, SnO2 등을 기본으로 하는 n-type 재료가 대부분이다. 그러나 투명전도 산화물을 이용한 light emitting diode(LED), 투명한 태양전지, p-형 TFT와 같은 투명전자소자의 개발을 위해서는 p-type 소재가 필수적이다. p-type TCO 소재는 비교적 연구 개발 실적이 매우 부진한 실정이었다. 1997년 넓은 밴드갭을 가지는 ABO2(delafossite) 산화물이 p-type으로서 안정적이라는 것을 보고함에 따라 이에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 현재 ABO2 형태를 가진 Delafossite구조 산화물이 가장 유망한 p-type 투명전도체 소재로 거론되고 있다. Delafossite 구조가 p-type 투명전도체에 적합한 결정구조인 이유는 밴드갭이 넓고 공유결합에 유리하기 때문이다. Delafossite구조는 상온에서 2종류의 polytype(상온에서 Rhombohedaral구조와 hexagonal 구조)이 존재하며 이들은 각각 3R 및 2H의 결정 구조를 가지고 있다. ABO2의 delafossite구조에서 Cu+의 배열은 c-축을 따라 Cu-O-Cr-O-Cu의 연속적인 층 구조로서 2차원연결로 보여 진다. 보고된 Cu- base delafossite구조를 가지는 재료들은 CuAlO2, CuGaO2, CuInO2 등 여러가지가 있다. 본 연구에서는 PLD를 이용하여 c-plane 사파이어 기판위에 성장된 delafossite구조인 CuCrO2박막의 특성을 알아보았다. p-type 특성을 위하여 CuCrO2에 Zn를 첨가하였으며 그에 따른 구조적 전기적 특성을 조사하였다. 성장온도와 산소분압을 $500{\sim}700^{\circ}C$, 0~10mTorr로 변화시켜 특성을 연구하였다. 성장온도 $700^{\circ}C$, 산소분압 10mTorr에서 c-plane 사파이어 기판위에 c-축 배향의 에피성장된 CuCrO2:Zn 박막을 얻을 수 있었다. Mg를 도핑함에 따른 p-type 특성보다 현저히 떨어지는 것을 확인하였다. 또한 동일한 조건임에도 특정한 이차상의 존재를 통해 도핑된 Zn의 위치를 추측할 수 있었다. 온도와 분압에 따른 결정성과 표면상태를 SEM을 통해서 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2002.07b
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• pp.760-763
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• 2002

Nanoparticle size of Titanium dioxide thin films was prepared by novel method. Particle size and surface structure of $TiO_2$ thin films were investigated by atomic force microscopy(AFM), scanning electron microscopy(SEM). All thin films process were prepared at room temperature. Particle size was reduced from 100 to 30nm with increasing amount of $Ti[OCH(CH_3)_2]_4$ observed by AFM images. All thin films were irradiated for 5 minutes by white light. Increasing the annealing temperature, particles size was increased. In the $TiO_2$(40%) thin films was annealed at $300^{\circ}C$ for 30minutes, the particle size was about 10nm.

• Progress in Superconductivity and Cryogenics
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• v.12 no.3
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• pp.7-11
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• 2010

For many large-scale applications of high-temperature superconducting materials, large critical current density($J_c$) in high applied magnetic fields are required. A number of methods have been reported to introduce artificial pinning centers(APCs) in $YBa_2Cu_3O_{7-\delta}$(YBCO) films for enhancement of their $J_c$. In this work, we investigated electric characteristic of YBCO films on $SrTiO_3$ (100) substrates whose surfaces were modified by the introduction of Au nanoparticles (AuNPs). Au nanoparticles were uniformly dispersed on STO substrates with one of typical solution techniques, self assembled monolayer. After heating the STO substrates with Au nanoparticles, the size of Au nanoparticles was around 29~32 nm in height and 41~49 nm in diameter. XRD diffraction patterns taken on the YBCO film with Au nanoparticles show the c-axis orientation. The measured $T_c$ of YBCO /AuNPs films was around 89K and the $J_c$ was 0.75 MA/$cm^2$ at 65 K and 1 T.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.119-120
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• 2011

Kawazoe는 1997년 p-type TOS를 만들기 위해서는 3가지가 충족되어야 한다고 언급한바 있다. 첫 번째, 가시광영역에서 투명하기 위해서 cation의 d10s0이 가득 차야 한다. 가득 차지 않은 d10 shell은 광 흡수가 가능하여 투과도를 떨어뜨린다. N-type을 예로 들어 ZnO, TiO, In2O3가 각각 Zn2+, Ti4+, In3+가 되어 d shell을 가득 차게 만드는 것을 볼 수 있다. 두 번째, cation d10s0 shell은 산소의 2p shell과 overlap 되어야 한다. 이 valence band는 홀 전도를 더욱 좋게 한다. 예를 들어 Cu1+(3d), Ag1+(4d)가 해당한다. 세 번째로, 양이온과 산소간의 공유결합을 강하게 하기 위해서 결정학적 구조는 매우 중요하다. Delafossite 구조는 산소가 pseudo-tetrahedral 구조로서 공유결합에 유리하다. 이러한 환경은 O2- (2p6)을 형성하고 홀의 이동도를 증가시킨다. 예를 들어 Cu2O의 경우 앞의 2가지를 만족시키지만 광학적 특성에서 좋지 않다. 그 이유가 3번째 언급한 결정학적인 요인에 있다. 결정 계의 환경은 Cu2O를 따라가면서 3차원적인 연결을 2차원적으로 변형된 delafossite 구조에서는 quantum well이 형성되어 band gap이 커진다. 본 연구에서는 전기적 이방성을 가지고 있는 delafossite CuCrO2 상에서 우선배향을 일으키는 인자 중 기판을 변화시켜 실험을 진행하였다. 결과적으로 기판변화를 통해 우선배향조절이 가능하였으며 CuCrO2 박막을 시켰으며, 결정방향에 따른 전기적 물성의 이방성에 관한 연구는 계속 진행 중에 있다. c-plane sapphire 기판위에는 [00l]로 성장하는 반면, c-plane STO 기판 위에는 [015] 방향으로 성장하는 것을 확인하였다. 이러한 원인은 기판과 증착되는 박막간의 mismatch를 최소화 하여 strain을 줄이고, 계면에서의 Broken boning 수를 줄여 계면에너지를 낮추는 방법이기 때문일 것으로 예상된다. C-plane sapphire 기판위에 증착될 경우 증착온도가 증가함에 따라 c-축으로의 성장이 온전해지며 이에 따라 캐리어농도의 감소와 모빌리티의 증가가 급격하게 변하는 것을 확인할 수 있다. 반면 c-plane STO 기판에서는 증착온도에 따른 박막의 배향변화가 없으며 전기적 물성 변화 또한 비교적 작은 것을 간접적으로 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.186-186
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• 2013

Nitrogen doped Ge-Sb-Te (N-GST) thin films for phase change random access memory (PRAM) applications were investigated by synchrotron-radiation-based x-ray photoelectron spectroscopy and absorption spectroscopy. Nitrogen doping in GST resulted in more favorable N atoms' bonding with Ge atoms rather than with Sb and Te atoms [1,2], which explains the higher phase change transition temperature than that of undoped Ge-Sb-Te thin film. Surprisingly, it was noticed that N atoms also existed in the form of molecular nitrogen, $N_2$, which is detrimental to the stability of the GST performance [3]. N-doped GST experimental features were also supported by ab-initio molecular dynamic calculations [2]. References [1] M.-C. Jung, Y. M. Lee, H.-D. Kim, M. G. Kim, and H. J. Shin, K. H. Kim, S. A. Song, H. S. Jeong, C. H. Ko, and M. Han, "Ge nitride formation in N-doped amorphous Ge2Sb2Te5", Appl. Phys. Lett. 91, 083514 (2007). [2] Zhimei Sun, Jian Zhou, Hyun-Joon Shin, Andreas Blomqvist, and Rajeev Ahuja, "Stable nitride complex and molecular nitrogen in N doped amorphous Ge2Sb2Te5", Appl. Phys. Lett. 93, 241908 (2008). [3] Kihong Kim, Ju-Chul Park, Jae-Gwan Chung, and Se Ahn Song, Min-Cherl Jung, Young Mi Lee, Hyun-Joon Shin, Bongjin Kuh, Yongho Ha, Jin-Seo Noh, "Observation of molecular nitrogen in N-doped Ge2Sb2Te5", Appl. Phys. Lett. 89, 243520 (2006).

• Journal of Surface Science and Engineering
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• v.41 no.4
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• pp.142-146
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• 2008

Trivalent ions(Ga, Al, In) doped ZnO films were deposited by DC magnetron sputtering on non-alkali glass substrate at substrate temperature of $300^{\circ}C$. We used the different three types of high density($95%{\sim}$) ceramic sintered disks(doped with $Ga_2O_3$; 6.65 wt%, $Al_2O_3$; 3.0 wt%, $In_2O_3$; 9.54 wt%). This study examined the effect of different dopants(Ga, Al, In) on the electrical, structural, and optical properties of the films. The lowest resistivity of $5.14{\times}10^{-4}{\Omega}cm$ and the highest optical band gap of 3.74 eV were obtained by Ga doped ZnO(GZO) film. All the films had a preferred orientation along the(002) direction, indicating that the growth orientation has a c-axis perpendicular to the substrate surface. The average transmittance of the films was more than 85% in the visible range.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.66.2-66.2
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• 2010

미니탭(Minitab) 프로그램에 있는 실험계획법(Design of experiment)를 이용하여 박막실리콘 I-layer의 주효과 및 교호작용에 대한 연구를 실시하였다. I-layer의 주요 특성은 증착속도 및 전도도에 대하여 분석을 하였으며, 최종적으로 선택된 증착조건을 사용하여 비정질 실리콘 태양전지를 제조하여 확인 하였다. 실험설계는 2수준 5인자 완전설계요인법을 사용하였다. 분석결과 단막의 증착속도에 영향을 주는 주효과로는 Power와 E/S거리고 나타났으며, Power와 E/S거리, Power와 Pressure에서 큰 교호작용이 일어남을 확인 할 수 있었다. 암전도의 영향을 주는 주효과는 Sub. Temp.를 제외하고는 모두 영향을 주고 있었으며, 상당히 복잡한 교호작용을 이루고 있어 정확한 분석을 할 수는 없었다. 광전도도의 경우도 주효과에서 SiH4 flow rate를 제외하고는 모두 영향을 주고 있었으며, 복잡한 교호작용으로 정확한 분석이 어려웠다. 따라서 P-value를 분석하여 최종 R-제곱값이 증착속도는 97%이상의 높은 값을 얻었으나 전도도의 경우 최대차수 3차항으로 70~80%정도의 낮은 값을 얻었을 수 있었다. 낮은 값을 얻은 이유로는 실험설계시 몇몇 조건이 불안정한 plasma 상태로 인하여 전도도의 측정 편차가 커 분석오차가 높았을 것으로 추정된다. 암전도를 망소특성, 광전도도를 망대특성으로 광민감도 $10^5$으로 최적화 하여 비정질 태양전지를 만들어 평가한 결과 약 9%대의 광변환 효율을 얻을 수 있었으나 만족도 40%대의 낮은 값으로 향후 이와 관련한 더 정밀한 측정 및 분석이 요구된다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.30 no.6
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• pp.285-291
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• 2020

Recent advances in technology using ultra-thin noble metal film in oxide/metal/oxide structures have attracted attention because this material is a promising alternative to meet the needs of transparent conduction electrodes (TCE). AZO/Ag/AZO multilayer films are prepared by magnetron sputtering for Cu₂ZnSn(S,Se)₄ (CZTSSe) of kesterite solar cells. It is shown that the electrical and optical properties of the AZO/Ag/AZO multilayer films can be improved by the very low resistivity and surface plasmon effects due to the deposition of different thicknesses of Ag layer between oxide layers fixed at AZO 30 nm. The AZO/Ag/AZO multilayer films of Ag 15 nm show high mobility of 26.4 ㎠/Vs and low resistivity and sheet resistance of 3.58^⁎10^-5 Ωcm and 5.0 Ω/sq. Also, the AZO/Ag (15 nm)/AZO multilayer film shows relatively high transmittance of more than 65 % in the visible region. Through this, we fabricated CZTSSe thin film solar cells with 7.51 % efficiency by improving the short-circuit current density and fill factor to 27.7 mV/㎠ and 62 %, respectively.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2001.07a
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• pp.533-538
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• 2001

The ZnSe sample grown by chemical bath deposition (CBD) method were annealed in Ar gas at 450$^{\circ}C$ Using extrapolation method of X-ray diffraction pattern, it was found to have zinc blend structure whose lattice parameter a$\_$o/ was 5.6687 ${\AA}$. From Hall effect, the mobility was likely to be decreased by impurity scattering at temperature range from 10 K to 150 K and by lattice scattering at temperature range from 150 K to 29 3K. The band gap given by the transmission edge changed from 2.7005 eV at 293 K to 2.8739 eV at 10 K. Comparing photocurrent peak position with transmission edge, we could find that photocurrent peaks due to excition electrons from valence band, $\Gamma$$\_$8/ and $\Gamma$$\_$7/ to conduction band $\Gamma$$\_$6/ were observed at photocurrent spectrum. From the photocurrent spectra by illumination of polarized light on the ZnSe thin film, we have found that values of spin orbit coupling splitting Δso is 0.0981 eV. From the PL spectra at 10 K, the peaks corresponding to free bound excitons and D-A pair and a broad emission band due to SA is identified. The binding energy of the free excitons are determined to be 0.0612 eV and the dissipation energy of the donor -bound exciton and acceptor-bound exciton to be 0.0172 eV, 0.0310 eV, respectively.