• 전기전자학회논문지
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• 제23권1호
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• pp.193-199
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• 2019

본 연구에서는 TCAD 시뮬레이션을 사용하여 산화갈륨 ($Ga_2O_3$) 기반 수직형 쇼트키 장벽 다이오드 고전압 스위칭 소자의 항복전압 특성을 개선하기 위한 가드링 구조를 이온 주입이 필요 없는 간단한 플로팅 금속 구조를 활용하여 제안하였다. 가드링 구조를 도입하여 양극 모서리에 집중되던 전계를 감소시켜 항복전압 성능 개선을 확인하였으며, 이때 금속 가드링의 폭과 간격 및 개수에 따른 항복전압 특성 분석을 전류-전압 특성과 내부 전계 및 포텐셜 분포를 함께 분석하여 최적화를 수행하였다. N형 전자 전송층의 도핑농도가 $5{\times}10^{16}cm^{-3}$이고 두께가 $5{\mu}m$인 구조에 대하여 $1.5{\mu}m$ 폭의 금속 가드링을 $0.2{\mu}m$로 5개 배치하였을 경우 항복전압 2000 V를 얻었으며 이는 가드링 없는 구조에서 얻은 940 V 대비 두 배 이상 향상된 결과이며 온저항 특성의 저하는 없는 것으로 확인되었다. 본 연구에서 활용한 플로팅 금속 가드링 구조는 추가적인 공정단계 없이 소자의 특성을 향상시킬 수 있는 매우 활용도가 높은 기술로 기대된다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2012년도 춘계학술발표대회
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• pp.111.2-111.2
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• 2012

정보 기술 시대에 맞춰 광전소자의 연구가 활발해지면서 투명전극으로 사용될 수 있는 Transparent Conductive Oxide (TCO) 재료에 대한 관심이 높아지고 있다. 하지만 TCO의 대표적인 물질인 Indium Tin Oxide (ITO)의 경우 In의 가격 상승으로 인해 최근에는 낮은 전도도와 높은 투과도를 가질 수 있는 대체 물질에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그 중에서 3.2 eV 의 높은 밴드갭을 갖는 ZnO 는 가시광선 영역에서 높은 투과율을 나타낼 뿐만 아니라 Al, Ga을 도핑함으로써 낮은 전도도를 가질 수 있다. 이러한 TCO 재료는 surface texturing을 통하여 optical region 에서 반사를 억제 시킴으로서 빛을 모으는 역할을 하여 태양전지의 효율을 향상 시킬 수 있기 때문에 PV (Photovoltaics) Cell의 anti-reflective coating에 적용 할 수 있다. 본 연구에서는 pulsed DC magnetron sputtering을 이용하여 Ga-doped ZnO (GZO) 박막을 증착하였고, HCl 0.5 wt %로 wet etching을 통하여 surface texturing을 진행하였다. 결정성은 X-ray diffractometer (XRD)로 분석하였으며, 표면 형상은 Scanning Electron Microscope (SEM)을 통해 확인하였다. Van der Pauw 방법을 통해 resistivity, carrier concentration, hall mobility 등의 전기적 특성을 분석하였고 UV-Vis spectrophotometer 를 통해 투과도 및 반사도를 측정하였다.

• 대한금속재료학회지
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• 제46권4호
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• pp.249-256
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• 2008

0.5 wt% Al doped ZnO thin films (AZO) were prepared on glass substrates using RF magnetron sputtering method. Thin films were grown at substrate temperature of $250^{\circ}C$, RF power of 75W, working pressure of 10 mTorr, by changing the $O_2/Ar$ pressure ratio from 0% to 16.7%. The effects of oxygen partial pressure during the deposition process on structural and optical properties of the films were investigated using XRD, SEM, AFM, EPMA and UV-visible spectroscopy. All the AZO thin films were grown as hexagonal wurtzite phase with the c-axis preferred out-of-plane orientation. The surface roughness and grain size of AZO films decreased with increasing oxygen ratio from 10.6 nm to 3.2 nm and 94.9 nm to 30.9 nm, respectively. On the other hand, the transmittance and band gap energy of the AZO films increased from 84.7% to 92.6% and 3.24 eV to 3.28 eV, respectively with increasing the $O_2/Ar$ pressure ratio.

• 전기화학회지
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• 제18권1호
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• pp.17-23
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• 2015

$Li_4Ti_5O_{12}$는 우수한 안정성으로 자동차용 리튬 이온 이차전지의 음극 활물질로서 각광 받고 있다. 그러나 넓은 밴드갭에 기인한 절연체 특성으로 고율 충/방전을 가능하게 하기 위해서는 전자 전도도의 개선이 필수적이다. 본 연구에서는 Cr 도핑을 통해 $Li_4Ti_5O_{12}$의 전자 전도도 개선을 목표로 하였으며, wet-mixing법을 통한 물질 합성시 도판트인 Cr 프리커서의 용해도 차이에 의한 Cr-doped $Li_4Ti_5O_{12}$의 전기화학적 특성 변화를 고찰하고자 하였다. 시료의 물리적 특성은 ICP, XRD, SEM, EXAFS을 통하여 확인하였고 1.0V~3.0V (vs. $Li/Li^+$) 하에서 충/방전 특성을 조사하였다. 프리커서의 용해도는 합성된 물질의 상(phase) 및 모폴로지에 큰 영향을 미쳤으며, 가장 용해도가 높은 $Cr(NO_3)_2$ 프리커서로부터 합성된 경우 Bare $Li_4Ti_5O_{12}$와 비교하여 약 2배 개선된 고율 충/방전 특성(130 mAh/g @ 10 C)을 확인하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제34권5호
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• pp.413-420
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• 2023

Holmium-doped TiO₂ nanotubes (Ho-TNTs) were manufactured through anodization treatment and electrochemical deposition, and optimization experiments were conducted using various Holmium doping concentrations and time as variables. Surface as well as electrochemical characteristics were analyzed to study the prepared photocatalysts. Ho-TNTs were found to exist only in anatase phase through X-ray diffraction analysis. Ho-TNTs with 0.01 wt% 100 seconds shows a photocurrent density of 3.788 mA/cm² and an effective photo-conversion efficiency (PCE) of 4.30%, which is more efficient than pure TiO₂ nanotubes (pure-TNTs) (at bias potential 1.5 V vs. Hg/HgO). The photocatalytic activity of the aforementioned Ho-TNTs for hydrogen production was evaluated with the result of -29.20 µmol/h·cm².

• 한국분말재료학회지
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• 제20권5호
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• pp.376-381
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• 2013

Spherical Ti-6Al-4V powders in the size range of 250 and 300 ${\mu}m$ were uniformly doped with nano-sized hydroxyapatite (HAp) powders by Spex milling process. A single pulse of 0.75-2.0 kJ/0.7 g of the Ti-6Al-4V powders doped with HAp from 300 mF capacitor was applied to produce fully porous and porous-surfaced Ti-6Al-4V implant compact by electro-discharge-sintering (EDS). The solid core was automatically formed in the center of the compact after discharge and porous layer consisted of particles connected in three dimensions by necks. The solid core increased with an increase in input energy. The compressive yield strength was in a range of 41 to 215 MPa and significantly depended on input energy. X-ray photoelectron spectroscopy and energy dispersive x-ray spectrometer were used to investigate the surface characteristics of the Ti-6Al-4V compact. Ti and O were the main constituents, with smaller amount of Ca and P. It was thus concluded that the porous-surfaced Ti-6Al-4V implant compacts doped with HAp can be efficiently produced by manipulating the milling and electro-discharge-sintering processes.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2009년도 추계학술발표대회
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• pp.49.2-49.2
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• 2009

투명전극은 디스플레이, 태양전지와 같은 광전자 소자에 필수적이며, 지금까지 개발된 재료 중에는 ITO가 가장 투명하면서 전기전도도가 높고 생산성도 좋기 때문에 투명전극의 재료로 사용하고 있다. ITO는 낮은 비저항(${\sim}10^{-4}{\Omega}cm$) 과 높은 투과율 (~85 %), 상대적으로 넓은 밴드갭 에너지 (3.5 eV) 의특성과 같이 뛰어난 전기적 광학적 특성에 반해서 높은 원자재 가격, 불안정한 공급량 등으로 인한 문제점이꾸준히 제기되고 있다. 따라서 $In_2O_3$:Sn, ZnO:Al, ZnO:Ga, ZnO:F, ZnO:B, TiN 등과 같은 물질들로대체하려는 연구가 활발하게 진행되고 있다. ZnO는 ITO보다원자재의 수급이 원활하기 때문에 원가가 낮으며, 상대적으로 낮은 온도에서도 제작이 가능하다. 또한 화학적으로 안정적이므로 ZnO에 Al, Ga 등의 3족 원소를 도핑함으로써 낮은 비저항의 박막 제작이 가능하고, ITO 박막과 비교하여 etching이 쉬우며 기판과의 접착성이 좋으며, sputtering 공정시 plasma 분위기에서의 안정성이 뛰어나고 박막증착율이 높기 때문에 투명전극으로 적합한 재료이다. 본 연구에서는 cylindrical type의 Aldoping된 ZnO single target을 사용하여 박막 증착 압력의 변화를 주어 유리기판 위에 DC sputtering을 하였다. Fieldemission scanning electron microscope (FESEM)을 통해 ZnO:Al 박막의 표면의 형상과 두께를 확인하였으며, X-ray diffraction (XRD) 분석을 통해 박막의 결정학적 특성을 관찰하였다. 투명전극용 물질로서 ZnO:Al 박막의 적합성 여부를 확인하기 위하여 Van der Pauw 방법을 이용하여 박막의 비저항, 전자 이동도, 캐리어 농도를 측정하였으며, 박막의 기계적 성질 및 표면 접착성을 확인하기 위하여 nano-indentaion 분석을 하였다. 또한 UV-vis spectrophotometer를 이용하여 ZnO:Al 박막의 투과율을 분석하여 투명전극으로의 응용 가능성을 확인하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제20권6호
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• pp.278-282
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• 2010

Tm 도핑에 따른 $BaTiO_3$ ceramics의 전기적 특성과 열화 거동에 미치는 영향에 대하여 core-shell 형성과 가속열화시험에 의한 미세화학변화의 관점에서 연구하였다. $Tm_2O_3$를 첨가하지 않은 $BaTiO_3$와 1 mol%를 첨가한 $BaTiO_3$를 펠렛과 적층 형태의 시편으로 각각 제조하였다. 1 mol% $Tm_2O_3$가 첨가된 유전체 시편의 유전상수는 $Tm_2O_3$를 첨가하지 않은 시편에 비해 약 40% 높게 나타났고 X7R 조건을 만족하였다. 절연저항 또한 1 mol% $Tm_2O_3$가 첨가된 시편은 $5.43{\times}10^{10}{\Omega}$으로 $Tm_2O_3$를 첨가하지 않은 시편의 $1.11{\times}10^{10}{\Omega}$보다 높게 나타났다. 이는 $Tm^{3+}$ 이온이 Ba site와 Ti site에 선택적으로 치환되고 유전체 미세조직 내에 core-shell 구조를 형성하여 전기적 특성을 향상시킨 것으로 설명된다. 각각의 조성에 따라 제조된 적층 시편의 $150^{\circ}C$, 70 V, 24시간 가속열화시험결과에 따르면, 1 mol% $Tm_2O_3$가 첨가된 $BaTiO_3$는 첨가되지 않은 시편에 비해 전극 층으로의 산소확산이 감소됨을 확인하였고, 이는 $Tm^{3+}$ 이온의 Ti site 치환에 의해 발생한 산소공공이 Ni 전극과 반응할 수 있는 과잉 산소를 줄여주기 때문으로 판단된다.

• 한국세라믹학회지
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• 제45권3호
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• pp.167-171
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• 2008

Zirconium-doped $Li_{1.1}Co_{1-x}Zr_xO_2(0{\leq}x{\leq}0.05)$ powders as cathode materials for lithium ion batteries were synthesized using an ultrasonic spray pyrolysis method. Cyclic voltammetry and cyclic stability tests were performed, and the changes of microstructure were observed. The solubility limit of zirconium into $Li_{1.1}CoO_2$ was less than 5 mol%, and monoclinic $Li_2ZrO_3$ phase was formed above the limit. The Zr-doping suppressed the grain growth and increased the lattice parameters of the hexagonal $LiCoO_2$ phase. The Zr-dopiong of 1mol% resulted in the best cyclic performance in the range of $3.0{\sim}4.3V$ at 1C rate (140 mA/g); the initial discharge capacity decreased from 158 mAh/g to 60 mAh/g in the undoped powder, while from 154 mAh/g to 135 mAh/g in the Zr-doped powder of 1 mol% after 30 cycles. The excellent cycle stability of Zr-doped powder was due to the low polarization during chargedischarge processes which resulted from the delayed collapse of the crystal structure of the active materials with Zr-doping.

• 센서학회지
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• 제17권5호
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• pp.325-328
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• 2008

This paper describes the electrical properties of poly (polycrystalline) 3C-SiC thin films with different nitrogen doping concentrations. In-situ doped poly 3C-SiC thin films were deposited by APCVD at $1200^{\circ}C$ using HMDS (hexamethyildisilane: $Si_2(CH_3)_6)$) as Si and C precursor, and $0{\sim}100$ sccm $N_2$ as the dopant source gas. The peak of SiC is appeared in poly 3C-SiC thin films grown on $SiO_2/Si$ substrates in XRD(X-ray diffraction) and FT-IR(Fourier transform infrared spectroscopy) analyses. The resistivity of poly 3C-SiC thin films decreased from $8.35{\Omega}{\cdot}cm$ with $N_2$ of 0 sccm to $0.014{\Omega}{\cdot}cm$ with 100 sccm. The carrier concentration of poly 3C-SiC films increased with doping from $3.0819{\times}10^{17}$ to $2.2994{\times}10^{19}cm^{-3}$ and their electronic mobilities increased from 2.433 to $29.299cm^2/V{\cdot}S$, respectively.