• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.6 no.3
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• pp.65-71
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• 1999

The effects of mask materials and etching solutions on the dimensional accuracy of V-groove were studied for the alignment between optoelectronic devices and optical fibers in optical packaging. PECVD nitride, LPCVD nitride, or thermal oxide($SiO_2$) was used as a mask material. The anisotropic etching solution was KOH(40wt%) or the mixture of KOH and IPA. LPCVB nitride has the best etching selectivity and thermal oxide was etched most rapidly in KOH(40wt%) at $85^{\circ}C$ among the mask materials studied here. The V-groove size enlarged than the designed value. This phenomenon was due to the undercutting benearth the mask layer from the etching toward Si (111) plane. The etch rate of (111) plane wart 0.034 - 0.037 $\mu\textrm{m}$/min in KOH(40wt%). This rate was almost same regardless of mask materials. When IPA added to KOH(40wt%), the etch rate of (100) plane and (111) plane decreased, but etching ratio of (100) to (111) plane increased. Consequently, the undercutting phenomenon due to etching toward (111) plane decreased and the size of V-groove could be controlled more accurately.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2003.11a
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• pp.158-158
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• 2003

수평 전기로에서 CuGaTe2 다결정을 합성하여 HWE 방법으로 CuGaTe2 단결정 박막을 반절연성 GaAs(100) 위에 성장하였다. CuGaTe2 단결정 박막은 증발원과 기판의 온도를 각각 67$0^{\circ}C$, 41$0^{\circ}C$로 성장하였다. 이때 단결정 박막의 결정성이 10K에서 측정한 광발광 스펙트럼은 954.5nm (1.2989eV) 근처에서 exciton emission 스펙트럼이 가장 강하게 나타났으며, 또한 이중결정 X-선 요동곡선(DCRC)의 반폭치(FWHM)도 139arcsec로 가장 작게 측정되어 최적 성장 조건임을 알 수 있었다. Hall 효과는 van der Paw방법에 의해 측정되었으며, 온도에 의존하는 운반자 농도와 이동도는 293K에서 각각 8.72$\times$$10^{23}$개/㎥, 3.42$\times$$10^{-2}$$m^2$/V.s였다. 상온에서 CuGaTe2 단결정 박막의 광흡수 특성으로부터 에너지 띠간격이 1.22 eV였다 Band edge에 해당하는 광전도도peak의 온도 의존성은 Varshni 관계식으로 설명되었으며, Varshni 관계식의 상수값은 Eg(0) = 1.3982 eV, $\alpha$= 4.27$\times$$10^{-4}$ eV/K, $\beta$= 265.5 K로 주어졌다. CuGaTe2 단결정 박막의 광전류 단파장대 봉우리들로부터 10K에서 측정된 $\Delta$cr (crystal Field splitting)은 0.0791eV, $\Delta$s.o (spin orbit coupling)는 0.2463eV였다. 10K에서 광발광 봉우리의 919.8nm (1.3479eV)는 free exciton(Ex), 954.5nm (1.2989eV)는 donor-bound exciton 인 I2(DO,X)와 959.5nm (1.2921eV)는 acceptor-bound exciton 인 I1(AO,X) 이고, 964.6nm(1.2853eV)는 donor-acceptor pair(DAP) 발광, 1341.9nm (0.9239eV)는 self activated(SA)에 기인하는 광발광 봉우리로 고찰되었다.

• Electrical & Electronic Materials
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• v.9 no.2
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• pp.204-207
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• 1996

태양의 광에너지를 전기에너지로 변환하는 태양전지의 재료는 현재 무기반도체가 주를 이루고 있지만 최근 유기반도체가 재료자체 물성의 연구진전과 더불어 태양전지로서 개발가능성이 논하여 지고 있다. 한편 유기반도체의 장점은 1)박막으로 제작이 용이하고 2)대량생산에 의한 저가제조가 가능하며 3)경량화를 할 수 있고 4)그 기능의 다양성을 줄 수 있다는 것이다. 또한 단점은 캐리어 트랩 밀도가 커서 반송자(carrier)의 수명과 이동도가 작고 확산길이도 짧기 때문에 광수집 효율이 매우 낮아 광전변환효율이 낮다는 것이다. 또한 일반적으로 유기반도체는 저항율이 커서 오옴성 접촉이 어렵고 입사광 강도의 증대에 따라 변환효율이 감소하는것도 큰 문제로 되어있다. 따라서 본고에서는 지금까지 유기반도체를 사용한 태양전지의 원리 및 제조기술을 간단히 살펴보고 특성과 연구동향등을 분석하여 앞으로 유기반도체 태양전지의 나아가야할 방향을 찾아보고자 한다.

• Elastomers and Composites
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• v.47 no.1
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• pp.2-8
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• 2012

In this study, in order to develop renewable bio-based nanocomposites, multi-functional nanocomposites from soybean resins (AESO, MAESO) and nanoclay were prepared. Photoelectrodes for environmental friendly dye-sensitized solar cell using soybean resin were also prepared. Organo-modified nanoclay was directly dispersed in functionalized soybean resins after mixing with styrene as a comonomer and radical initiator was used to copolymerize the nanocomposites. The observed morphology was a mixture of intercalated/exfoliated structure and the physical properties were improved by adding nanoclay. A nanocomposite using MAESO, which added COOH functional group to the soybean resin, showed better dispersibility than AESO composites. Ultrasonic treatment of the nanocomposites also improved the physical properties. Nanoporous $TiO_2$ photoelectrode was also prepared using soybean resins as a binder, after acid-treatment of $TiO_2$ surface using nitric acid. Dye-sensitized solar cells were prepared after adsorbing dye molecules on it. The $TiO_2$ photoelectrode prepared using soybean binder had high current density because of increased surface area by improved dispersibility. The photoelectrochemical properties and conversion efficiency of the solar cell were significantly improved using the soybean binder.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.282-282
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• 2013

그래핀(Graphene)은 열 전도도가 높고 전자 이동도(200 000 cm2V-1s-1)가 우수한 전기적 특성을 가지고 있어 차세대 전자재료로써 유망한 후보로 간주되어 왔다. 최근에는 아크 방출(Arc discharge method), 화학적 기상 증착법(Chemical vapor deposition; CVD), 이온-조사법(Ion-irradiation) 등을 이용한 이종원자(Hetero atom)도핑과 화학적 처리를 이용한 기능화(Functionalization)등의 방법으로 그래핀의 전도도를 향상시킬 수 있었다. 그러나 이러한 방법들은 기판의 표면을 거칠게 하며, 그래핀에 많은 결함들이 발생한다는 단점이 있다. 이러한 단점을 극복하기 위해 자가 조립 단층막법(Self-Assembled Monolayers; SAMs)을 이용하여 기판을 기능화한 후 그 위에 그래핀을 전사하면, 자가 조립 단층막의 기능기에 따라 그래핀의 일함수를 조절 가능하고 운반자 농도나 도핑 유형을 변화시켜 소자의 전기적 특성을 최적화 할 수 있다 [1-3]. 본 연구에서는 PET(polyethylene terephthalate) 기판에 SAMs를 이용하여 유연하고 투명한 그래핀 전극을 제작하였다. 자외선 오존처리 (UV ozone treatment)를 이용하여 PET 기판 표면 위에 하이드록실 기(Hydroxyl group; -OH)를 기능화 화였고 이를 접촉각 측정(Contact angle measurement)을 통해 확인하였다. 또한 3-Aminopropyltriethoxysilane(APTES)와 톨루엔 (toluene)을 이용하여 PET 기판 표면 위의 하이드록실 기 위에 아민 기(Amine group; -NH2)를 기능화 하였고 이를 X-선 광전자 분광법(X-ray photoelectron spectroscopy: XPS)으로 분석하였다. 이렇게 만들어진 PET기판 표면 위에 화학적 기상 증착법을 이용하여 합성한 대면적의 균일한 그래핀을 전사하였다. NH2그룹에 의해 그래핀에 도핑 효과가 나타난 것을 라만 분광법(Raman spectroscopy)과 전류-전압 특성곡선(I-V characteristic curve)을 이용하여 확인하였다. 본 연구 결과는 유연하고 투명한 기판 위에 안정적이면서 패턴이 가능하기 때문에 그래핀을 기반으로 하는 반도체 소자에 적용 가능할 것이라 예상된다.

• Journal of Korean Ophthalmic Optics Society
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• v.15 no.4
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• pp.329-337
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• 2010

Purpose: The surfaces and compositions of rigid gas permeable (RGP) contact lenses were analyzed with the consistent methods, and the basic informations for the composition design of lens materials were suggested. Methods: The bulk structures were analyzed by using Fourier infrared spectroscopy (FTIR), the compositions of surface components were observed by using x-ray photoelectron spectroscopy (XPS), the surface morphology and roughness were observed using atomic force microscopy (AFM), and the wettabilities were estimated by the surface wetting angles. The relations and trends of those results were analyzed. Results: The high oxygen permeability RGP lenses showed the trend that the fluorine decreases and the silicon increases. As the silicon and fluorine contents increased, the carbon and oxygen contents of RGP lens materials decreased at a constant ratio. The decreasing ratio of the carbon contents was three times larger than the decreasing ratio of oxygen contents. The composition of the surface treated lens was far from these tendency line. When the silicon contents increased, the rough surface was formed with the cohered particles. When the fluorine contents increased, the rough surface was formed with the deep flaws. The surface roughness increased and then wettabilities decreased as the silicon and fluorine contents increased. For the surface roughness changes, the increasing ratio of the silicon contents was two times larger than the increasing ratio of fluorine contents. The surface of RGP lens materials appeared the hydrophobic character of which the wettabilities decreased when the roughnesses increased. Conclusions: The surfaces and compositions of RGP contact lenses were measured by the same methods. Those results and relationships were compared and analysed. It is considered that these research results will be applied with the basic data for the composition design of lens materials.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.11a
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• pp.392-392
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• 2008

나노크기의 반도체 물질은 표면적/부피 비와 그 크기에 의해 광학적, 전기적 특성이 크게 영향을 받는다. 나노크기의 반도체 재료 중 ZnO는 3.37eV의 넓은 에너지 밴드갭을 가지고 있으며, 60meV의 큰 엑시톤(exciton) 결합에너지의 특성을 가지고 있어 UV 영역의 소스로서 가장 활용도가 클것으로 예상된다. 1 차원 ZnO 나노구조는 청색과 자외선 발광소자 및 광전자 소자, 화학적 센서로 활용이 가능하다. whisker, nanowires, norods, nanonail, nanoring 등과 같은 ZnO 나노구조의 형태와 크기는 합성장비와 공정조건에 크게 영향을 받고 서로 다른 광 특성 결과를 나타낸다. ZnO 나노구조의 합성을 위해 다양한 금속 촉매를 이용한 기상-액상-고상(VLS)의 성장 메카니즘이 연구되었다. 그러나 이 방법은 촉매로 사용된 금속이 불순물로 작용하는 결점을 가지고 있다. 최근에는 기판위에 아무런 촉매도 사용하지 않은 ZnO 의 합성에 대해 많은 연구가 진행되고 있다. 그러나 촉매없이 합성된 나노구조의 형태와 성장방향은 초기단계에서 불규칙한 원자배열로 인해 합성상태의 제어 (방향, 형상 등)가 매우 어렵다. MOCVD 장비 금속 촉매를 이용하지 않고도 미량의 Zn 와 $O_2$ 량을 일정하게 조절함으로써 형상 및 방향성을 제어 할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 또한 본 연구에 사용된 MOCVD 장비의 경우 추가적인 케리어 가스 유입을 통해 나노막대의 aspect ratio 조절이 가능하다. 본 연구는 MOCVD 장비를 이용해 촉매를 사용하지 않고 1 차원 ZnO 나노막대를 합성하였고, 추가적 케리어 가스 유량을 변화시킴으로써 형태 변화 및 발광특성에 관한 영향을 연구하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.06a
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• pp.11-11
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• 2007

1차원 구조체인 반도체 나노선은 앙자제한효과 (quantum confinement effect) 등을 이용하여 고밀도/고효율의 소자 개발이 기대되고 있다. GaN는 상온에서 3.4 eV의 밴드갭 에너지를 갖는 III-V 족 반도체 재료로써 박막의 경우 광전자 소자로 폭넓게 응용되고 있다. 최근 GaN 나노선의 합성에 성공하면서 발광소자, 고효율의 태양전지, HEMT 등으로의 응용을 위한 많은 연구가 활발히 이루어지고 있다. 하지만, 아직까지 GaN 나노선의 전기적 특성을 제어하는 기술은 확립되지 않고 있다. 본 연구에서는 Vapor solid (VS)법을 이용하여 GaN 나노선을 합성하였으며, GaN 분말과 함께 $Mg_2N_3$ 분말을 첨가하여 (Ga,Mg)N 나노선을 성공적으로 합성하였다. 합성시에 GaN와 Mg 소스간의 거리 변화를 통해 Mg 도핑농도를 제어하고자 하였다. 이 같은 방법으로 합 된 (Ga,Mg)N 나노선의 Mg 도핑농도에 따른 결정학적 특성을 알아보고, (Ga,Mg)N 나노선을 이용하여 소자를 제작한 후 그 전기적 특성을 살펴보고자 한다. X-ray diffraction (XRD)과 high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM), EDX를 이용하여 합성된 나노선의 결정학적 특성과 Mg의 도핑 농도를 확인하였다. Photo lithography와 e-beam lithography법을 이용하여 (Ga,Mg)N 나노선 field-effect transistor (FET)를 제작하고, channel current-drain voltage ($I_{ds}-V_{ds}$) 와 channel current-gate voltage ($I_{ds}-V_g$) 측정을 통해 (Ga,Mg)N 나노선이 도핑 농도에 따라 n형에서 p형으로 전기적 특성이 변화함을 확인하였다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2010.05a
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• pp.17.1-17.1
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• 2010

2000년대 들어 소재기술의 진보와 함께 혁신적인 성능개선이 이뤄지고 있는 유기박막 태양전지는 가장 신형의 3세대 태양전지로서, 유기 재료의 손쉬운 가공성과 다양성, 낮은 재료비, 그리고 프린팅, 코팅 공정과 같은 값싼 소자 제작공정으로 인해 차세대 저가 태양전지로서 큰 기대를 모으고 있다. 현재 유기박막 태양전지는 단위소자 기준으로 7%대의 광전변환 효율을 달성하고 있는데, 다양한 반도체성 고분자나 단분자 도너 물질에 특히 전자 수용성이 좋은 fullerene(C60)계 억셉터 물질을 채택함으로써 급격히 성능 개선이 이뤄지고 있다. 그러나 상용화를 위해서는 궁극적으로 대면적에서 10% 이상의 성능 수준이 요구되는 바, 유기재료의 낮은 전하 이동도와 짧은 수명을 극복하고 성능을 극대화하기 위해서는 고성능 신규소재의 개발이 필수이다. 태양광 스펙트럼의 장파장 까지 빛흡수가 가능하면서도 광흡수계수가 높은 저밴드갭 도너 물질, 전하 이동도가 획기적으로 개선되고 광 안정성도 높은 신규 소재 개발이 일차적으로 요구되며, 박막 특성 개선과 소자구조의 최적화 등에서도 보다 광범위한 연구개발이 요구되고 있다. 특히 저가의 용액공정에 의한 소자 제작시 박막의 나노-모폴로지 제어는 소자의 성능에 지대한 영향을 미치므로 공정별 한계와 최적조건을 구축하는 것도 매우 긴요하다. 본 발표에서는 당 연구팀을 포함한 국내외 연구그룹들의 최근 유기박막 태양전지 신소재 개발 및 용액공정 기술 현황에 대하여 간략히 살펴보고자 한다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.06a
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• pp.360-361
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• 2008

A new kind of SBM co-polymer binder as styrene, n-butyl acrylate, and methacrylic acid (SBM) monodisperse co-polymer binder materials basted on $TiO_2$ pastes was synthesized and this $TiO_2$ pastes were applied of dye-sensitized solar cells (DSSCs). The SBM co-polymer binder was prepared by soap-free emulsion copolymerization using a PEG-EEM macromonomer. The photoanodes were characterized by morphology investigated from field emission scanning electron microscopy (FE-SEM). The photoelectrochemical properties of the thin films and the performance of DSSCs were measured by photovoltaic-current density. DSSC based on the emulsion co-polymer binder was obtained conversion efficiency of 7.1% under irradiation of AM 1.5($100mWcm^{-2}$).