• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.340-341
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• 2013

양자점(Quantum dots; QDs)은 단전자 트랜지스터, 레이저, 발광다이오드, 적외선 검출기와 같은 고효율 광전소자 응용을 위해 활발한 연구가 진행되고 있다. II-VI 족 화합물 반도체는 III-V 족 화합물 반도체와 비교했을 때 더 큰 엑시톤 결합에너지(exciton binding energy)를 가지는 우수한 특성을 보이고 있으며 이러한 성질을 가지는 II-VI 족 화합물 반도체 중에서도 넓은 에너지 갭을 가지는 CdTe 양자점은 녹색 영역대의 광전자 소자로서 활용되고 있다. 기존의 CdTe/ZnTe 양자점을 성장하기 위해 ZnTe와 격자부정합이 적은 GaAs 기판을 이용한 연구가 주를 이룬 반면 Si기판을 이용한 연구는 미흡하다. 하지만 Si 기판은 GaAs 기판에 비해 값이 싸고, 여러 분야에 응용이 가능하며 대량생산이 가능하다는 이점을 가지고 있어 초고속, 초고효율 반도체 광전소자의 제작을 가능케 할 것으로 기대된다. 또한 양자점의 고효율 광전소자에 응용을 위해서는 Si 기판 위에 양자점의 크기를 효율적으로 조절하는 연구 뿐 아니라 양자점의 크기에 따른 운반자 동역학에 대한 연구도 중요하다. 본 연구에선 분자선 에피 성장법(Molecular Beam Epitaxy; MBE)과 원자층 교대 성장법(Atomic Layer Epitaxy; ALE)을 이용하여 Si 기판 위에 성장한 CdTe/ZnTe 양자점의 크기에 따른 광학적 특성을 연구하였다. 저온 광 루미네센스(PhotoLuminescence; PL) 측정 결과 양자점의 크기가 증가함에 따라 더 낮은 에너지영역으로 피크가 이동하는 것을 확인하였다. 그리고 온도 의존 광루미네센스 측정 결과 양자점의 크기가 증가함에 따라 열적 활성화 에너지가 증가하는 것을 관찰하였는데, 이는 양자점의 운반자 구속효과가 증가하였기 때문이다. 또한 시분해 광루미네센스 측정 결과 CdTe/ZnTe 양자점의 크기가 증가함에 따라 소멸 시간이 긴 값을 갖는 것을 관찰하였는데, 이는 양자점의 크기가 증가함에 따라 엑시톤 진동 세기가 감소하였기 때문이다. 이와 같은 결과 Si 기판 위에 성장한 CdTe/ZnTe 양자점의 크기에 따른 열적 활성화 에너지와 운반자 동역학에 대해 이해 할 수 있었다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2001년도 하계학술대회 논문집 C
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• pp.1850-1851
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• 2001

광전자실험에 사용되고있는 수동 광학소자로는 lense, mirror, grating, prism, polarizer 등 이 있다. 본 연구에서는 각 소자들에 대한 수학적 모델과 실질적 구조에 의한 수치 해석적 모델인 Split-step을 angular spectrum 방법을 구현하고 이를 이용한 실험적 결과를 이론치와 비교 분석하여 모델의 정확성을 분석하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.213-213
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• 2013

화합물 반도체 양자점(Quantum dots; QDs)은 높은 효율의 광전자 소자에 적용할 수 있기 때문에 이분야에 대한 연구가 활발히 진행되고 있지만 주로 III-V 족 화합물 반도체에 대한 연구가 주를 이룬 반면 II-VI 족 화합물 반도체에 대한 연구는 아직 미흡하다. 하지만 II-VI 족 화합물 반도체는 III-V 족 화합물 반도체와 비교했을 때 더 큰 엑시톤 결합에너지(exciton binding energy)를 가지는 우수한 특성을 보이고 있으며 이러한 성질을 가지는 II-VI 족 화합물 반도체 중에서도 넓은 에너지 갭을 가지는 $Cd_xZn_{1-x}Te$ 양자점은 녹색 영역대의 광전자 소자로서 활용되고 있다. 현재 대부분의 $Cd_xZn_{1-x}Te$ 양자점 구조는 기판과 완충층 (buffer layer) 사이의 작은 격자 부정합(lattice mismatch) 때문에 GaAs 기판을 이룬 반면 Si기판을 이용한 연구는 미흡하다. 하지만 Si 기판은 GaAs 기판에 비해 값이 싸고, 여러 분야에 응용이 가능하며 대량생산이 가능하다는 이점을 가지고 있어 초고속, 초고효율 반도체 광전소자의 제작을 가능케 할 것으로 기대된다. 또한 양자점의 고효율 광전소자에 응용을 위해서는 Si 기판 위에 양자점의 크기를 효율적으로 조절하는 연구 뿐 아니라 양자점의 크기에 따른 운반자 동역학에 대한 연구도 중요하다. 본 연구에선 분자선 에피 성장법(Molecular Beam Epitaxy; MBE)을 이용하여 Si 기판위에 성장한 $Cd_xZn_{1-x}Te/ZnTe$ 양자점의 크기에 따른 광학적 특성을 연구하였다. 저온 광 루미네센스 (PhotoLuminescence; PL) 측정 결과 양자점의 크기가 증가함에 따라 더 낮은 에너지영역으로 피크가 이동하는 것을 확인하였다. 그리고 시분해 광루미네센스 측정 결과 $Cd_xZn_{1-x}Te/ZnTe$ 양자점의 크기가 증가함에 따라 소멸 시간이 긴 값을 갖는 것을 관찰 하였는데, 이는 양자점의 크기가 증가함에 따라 엑시톤 진동 세기가 감소하였기 때문이다. 또한 온도 의존 광루미네센스 측정 결과 양자점의 크기가 증가함에 따라 열적 활성화 에너지가 증가하는 것을 관찰 하였는데, 이는 양자점의 운반자 구속효과가 증가하였기 때문이다. 이와 같은 결과 Si 기판 위에 성장한 $Cd_xZn_{1-x}Te/ZnTe$ 양자점의 크기에 따른 광학적 특성에 대해 이해 할 수 있었다.

• 전자통신동향분석
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• 제3권4호
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• pp.25-44
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• 1988

고속 및 광전자응용에 기반이 될 반도체들과 그 architecture 에 대한 연구 경향과 미래적 전망에 대하여 개괄적으로 살펴보았다. 주요점은 무기물 반도체에 두었고, 유기물 반도체 및 기타 반도체들은 필요한대로 언급할 뿐 넓게 다루지는 않았다. 우선 현대가 처한 정보처리의 전환기적 특성을 살핀뒤, 미래에 다가올 고속 및 광전자 정보처리의 필요성을 논하였다. 다음 전자와 광자의 특성을 비교해 보고, 이들의 매개체가 되는 반도체 재료와 소자들, 이들의 2차원적 집적과 3차원적 집적에 따른 제반문제, 해결점, 전망 등을 살펴 보았다. 결론적으로 점진적연구보다는 선진적연구의 필요성을 이야기하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.269-269
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• 2016

최근, 플렉서블 광전자소자 제작 기술의 눈부신 발전으로, 기존의 평면형 이미지 센서가 가지고 있는 여러가지 한계를 극복하기 위해 곡면형 이미지 센서 제작에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다. 리소그래피, 물질 성장, 도포, 에칭 등의 대부분의 반도체 공정은 평면 기판에 기반한 공정 방법으로 곡면 구조의 이미지 센서를 제작하기에는 많은 어려움이 있다. 본 연구에서는 곡면형 이미지 센서의 제작을 위해 곡면 구조 위에서의 직접적인 공정 대신 평면 기판에서 단결정 실리콘을 이용해 전사 인쇄가 가능하고 수축이 가능한 초박막 구조의 이미지 센서를 제작한 후 이를 떼어내는 방식을 이용하였다. 이온 주입 및 건식 식각 공정을 통해 평면 SOI (Silicon on Insulator) 기판 위에 단일 광다이오드 배열 형태의 소자를 제작한 후 수 차례의 폴리이미드 층 도포 및 스퍼터링을 통한 금속 배선 공정을 통해 초박막 형태의 광 검출기를 완성한다. 이후 습식 식각 및 폴리디메틸실록산(PDMS) 스탬프를 이용한 전사 인쇄 공정을 통해 기판으로부터 디바이스를 분리하여 변형 가능한 형태의 이미지 센서를 얻을 수 있다. 이러한 박막형 이미지 센서는 유연한 재질로 인해 수축 및 팽창, 구부림과 같은 구조적 변형이 가능하게 되어 겹눈 구조 카메라, 튜너블 카메라 등과 같이 기존 방식의 반도체 공정으로는 구현할 수 없었던 다양한 이미징 시스템 개발에 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.83-83
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• 2012

본 강연에서는 방사광 연X-선 분광현미경학(spectro-microscopy) 중에서, 표면에서 방출되는 광전자를 이용하는 SPEM (Scanning Photoelectron Microscopy)과 PEEM (Photoemission Electron Microscopy)을 소개하고자 한다. SPEM은 입사하는 X-선을 작은 크기로 집속하여 특정의 작은 공간에서 광전자분광학(XPS) 데이터를 얻거나 특정 광전자에너지의 공간분포를 얻게 해주며, PEEM은 입사한 X-선에 의해 발생한 광전자를 전자렌즈 원리로 영상을 맺히게 하여 광전자의 발생 분포를 구하게 한다. 이들은 균일하지 아니한 이종의 표면 연구에 매우 유용한 측정기법들이지만, 그 원리 및 구성은 많은 차이점들을 가지고 있다. 예를 들어, SPEM은 시료를 scanning하면서 XPS에 보다 충실한 타입이고 PEEM은 full field imaging 타입으로 표면변화의 동역학 연구에 강점이 있다. 본 강의에서는 이들 각각의 원리, 장점들에 대해서 설명하고, 활용 예를 제시하고자 한다. 활용 분야에 있어서, SPEM의 경우는 포항가속기연구소의 SPEM으로 수행되었던 DMS, graphene, nano-lithography, OLED, 등 반도체 및 나노 소재, 소자에의 활용에 대한 예를 제시할 것이다. PEEM의 경우는 포항가속기연구소의 응용 예와 박막 형태의 magnetic material에 대한 예들을 제시할 것이다.

• 한국고분자학회지:고분자과학과기술
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• 제23권5호
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• pp.499-503
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• 2012

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.443-443
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• 2013

유기광전자소자는 아주 얇은 두께로 제작 가능하여 휘어지는 소자를 구현할 수 있다. 이런 장점 때문에 플렉서블 디스플레이, 플렉서블 태양전지 구현에 가장 적합한 소자로 각광받고 있다. 하지만 수분이나 산소에 의한 소자내의 유기물과 금속의 열화로 소자의 수명이 줄어들기 때문에 산소 및 수분 침투를 방지하는 봉지기술(encapsulation)이 필요하다. 본 연구는 원자층 증착법을 이용한 무기박막층과 분자층 증착법을 이용한 폴리머박막의 적층구조를 이용하여 유기소자에 적용할 수 있는 수분 투과 방지막을 제작하였다. 무기박막층으로는 trymethylaluminum (TMA)과 $H_2O$를 사용하여 $Al_2O_3$를 제작하였고 폴리머층으로는 TMA와 ethylene glycol를 사용하여 alucone박막을 제작하였다. 폴리머층으로 사용된 alucone박막의 X-선 광전자 분광 스펙트럼은 대기중 수분과 산소에 의한 화학결합구조의 변화를 보였지만, $Al_2O_3$와 적층구조로 사용되었을 때, 배리어특성을 증가시키고 휘어짐에 따른 보호막의 열화현상을 줄여줄 수 있는 것을 Ca-test를 통해 확인하였다. 이러한 현상은 alucone막을 적층함으로써 $Al_2O_3$를 침투한 소량의 수분과 산소가, alucone박막을 지나면서 다음 $Al_2O_3$ 층으로 침투하기 전까지의 경로를 늘려주기 때문이라 사료된다.

• 공업화학전망
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• 제24권5호
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• pp.15-29
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• 2021

최근 유기태양전지 분야의 큰 진보는 비풀러렌 전자수용체 소재의 등장에 의해 달성되었다. 비풀러렌 기반 유기광활성층은 기존 풀러렌 기반 소자의 내재적 한계로 지적되던 높은 에너지 손실을 극복하고 동시에 소재의 흡광대역 확장을 통한 광전류밀도 증가로 유기태양전지 성능을 지속적으로 개선하고 있다. 더불어 비풀러렌 소재는 화학 구조의 개질 용이성으로 밴드갭 자유 제어가 가능하므로, 광활성층의 흡광 대역을 정밀하게 제어하면 반투명 태양전지, 실내 저조도 태양전지, 파장선택적 광검출기, 소재융합형 소자 등 다양한 광전자소자 응용이 가능하여 주목받고 있다. 본 기고문에서는 유기태양전지 광활성층에 활용되는 비풀러렌 소재의 최신 연구 동향과 전망을 다루고자 한다.

• E2M - 전기 전자와 첨단 소재
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• 제5권4호
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• pp.361-373
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• 1992

이온이나 플라즈마를 사용해서 박막형성이나 MBE진공증착법에 비해서 분자배열이나 고차구조의 제어 및 그의 다양성에 있어서 LB법에 대한 기대가 크다. 특히 습식법인 점에서 생체기능을 짜넣을 수 있는 분자소자의 개발에는 불가능하다. 역으로 생체분자의 자기조직화나 정보전달기능을 분자 Level로 이해하는 점에서도 LB법은 중요하다고 본다. 또 저차원자성체 전도체 여기자등 물리량에 의한 차원성을 고찰하는 점에서도 LB막의 거동이 주목되고 있다. 또 자발분극된 강유전성의 고분자 즉 Poly등의 박막에 광조사를 하면 광생성된 캐리어가 내부전계에 따라서 이동하고 ~$10^{4}$V 정도의 높은 광기전력을 발생시키는 것도 나타났다. 얻어진 전류는 단지 초전효과를 상회하고 광전류라고 할 수 있다. 쇼트키형 소자의 금속-반도체의 절연막층을 MIS형이라고 하며 특성이 향상된다. SnO$_{2}$/NiPc/Polyethylene막/Al형 광전지가 만들어졌다. 광전변환막이 다양한 목적에 사용되리라 사료되며 지금은 초기 연구단계이나 실용화하는데는 많은 시간이 소요되나 간단한 디바이스 등과 같은 것은 제작이 가능할 것이며 광에너지로 힌한 화학, 전기, 역학 에너지로 변환되는 데는 시간 문제인것 같다. 1년간 일본 동경공업대학 생명이공학부에서 연구한 내용을 정리하여 보았으며 이에 협조하여 주신 문교부 학술진흥재단에 감사드리며 또 등평연구실에 감사드린다.