• 한국결정성장학회지
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• 제18권2호
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• pp.76-80
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• 2008

본 연구에서는 ATO 박막의 전도 특성향상을 위하여 RF 마그네트론 스퍼터링을 이용하여, 6 wt%의 Sb가 첨가된 $SnO_2$ 박막을 합성을 진행하였으며, 박막합성시 스퍼터링 가스인 아르곤(Ar)과 반응가스인 산소($O_2$)의 분압 비율의 증가에 따른 ATO 박막의 구조적, 전기적, 광학적 특성들의 고찰하였다. 결과적으로 산소/아르곤의 비율이 0.11에서 $8{\times}10^{-3}[{\Omega}{\cdot}cm]$의 비저항과 85.17%, 그리고 retile 구조의 이상적인 전도특성과 투과특성, 그리고 결정화를 이룬 ATO 박막 얻었다.

• 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.

• 한국자기학회지
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• 제2권2호
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• pp.119-124
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• 1992

조성변조 Co/Pd 초격자 박막 제조시 스퍼터링 Ar기압이 박막의 미세조직에 미치는 방향과 이로 인한 자기 및 자기광학적 특성에 미치는 영향을 조사하였다. 초격자 박막은 dc-magnetron 스퍼터링 방법으로 각 sublayer의 두께가 $2\;\AA-Co/9\;\AA-Pd$일때, 스퍼터링 Ar가스압력을 2에서 30 mTorr 까지 변화시키면서 제조하였다. Ar기압이 10 mTorr 이상에서 초 격자 박막은 주상구조(columnar structure)를 형성시키면서 성장됨이 관측되었다. Ar기압의 증가에 따라 포화자화값, 자기이방성에너지 및 Kerr 회전각등은 감소하고 보자력은 증가함을 보였다. 이러한 자기 및 자기광학적 특성의 변화는 Ar압력에 따른 초격자 박막의 미세구조 변화에 기인되는 현상으로 설명될 수 있다.

• 한국진공학회지
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• 제22권5호
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• pp.270-275
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• 2013

화학 기상 증착법에 의해 제작한 단층 그래핀을 300 nm $SiO_2$/Si와 석영기판 위에 전사한 후 도핑하기 위해 그래핀 표면에 $AuCl_3$ 용액의 농도를 1에서 10 mM까지 변화시키면서 스핀코팅 하였다. 도핑농도에 따른 그래핀의 특성을 여러 구조적, 광학적, 및 전기적 실험기법으로 분석한 결과, 도핑 농도가 증가함에 따라 그래핀의 p형 특성이 더욱 강해진다는 것을 라만 주파수/최고점 세기 비율, 면저항, 일함수, 및 디락점 등의 변화로 확인할 수 있었다. 특히, 그래핀 전계효과 트랜지스터의 드레인 전류-게이트 전압 곡선 측정을 통해 처음으로 도핑농도의 증가에 따라 전하 이동도를 자세히 측정한 결과, 도핑농도가 증가할 때 전자의 이동도는 크게 감소한 것에 비해 정공의 이동도는 매우 적게 변화하였다. 이 결과는 $AuCl_3$가 그래핀의 p형 도핑 불순물로서 매우 우수하다는 것을 의미하여 향후 도핑된 그래핀의 소자활용에 있어 매우 유용할 것으로 전망된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.436-436
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• 2014

본 연구에서는 전 세계적으로 활발히 연구되고 있는 나노바이오센서 분야 중 가장 주목을 받고 있는 LSPR 원리를 이용한 바이오센서를 제작하였다. 금속 나노입자의 국소 표면 플라즈몬 공명현상에 의한 주위환경에 민감하게 반응하는 특성은 고감도 광학형 바이오센서, 화학물질 검출 센서등에 응용된다. 특히 금 나노막대와 같은 1차 나노구조물은 나노막대의 주변 환경 변화에 따라 뚜렷한 플라즈몬 흡수 밴드 변화를 나타냄으로 센서로 적용 했을 때 고감도의 측정이 가능하다. 본 연구에서는 다공성인 알루미늄 양극산화 박막 주형틀을 이용하여 다양한 종횡비를 가지는 금 나노막대를 합성하고, 나노막대 어레이 형태의 박막을 제작하였다. 금 나노막대의 합성은 알루미늄 양극산화막을 사용한 주형제조 방법(template method)을 사용하는 전기화학 증착법을 사용하였다. 우선 부도체인 알루미늄 양극 산화막의 한쪽면을 열증착 장비를 사용하여 금을 증착하여 작업 전극(working electrode)을 형성하였다. 백금 선(platinum wire)을 보조 전극(counter electrode)으로 사용하고 Ag/AgCl 전극을 기준 전극(reference electrode)으로 사용하여 삼전극계(three-electrode system)를 형성하였으며, 금 도금 용액(orotemp 24 gold plating solution, TECHNIC INC.)을 사용하여, 800 mV 전압에서 금 나노 막대를 합성하였다. 금 나노막대의 길이는 테플론 챔버를 통과한 전하량 또는 전기 증착 시간에 비례하여 결정된다. 금 나노막대를 성장시킨 알루미늄 양극산화막을 실리콘 웨이퍼에 은 페이스트를 사용하여 고정시킨 후 수산화나트륨 (NaOH)용액을 사용하여 알루미늄 양극산화막을 녹여내어 수직방향으로 정렬되어 있는 나노 막대 어레이 박막을 제조 하였다. 또한 제작된 금 나노막대 어레이의 광학적 특성을 평가하였다. 본 연구에서와 같이 나노막대를 직경방향으로 측정할 경우, 직경방향의 transverse mode만 측정된다. 금 나노 막대가 알루미늄 양극산화막 안에 포함된 상태로 측정된 금 나노로드 어레이 박막의 광 스펙트럼 분포는 금 나노막대의 가시광영역에서의 흡수 스펙트럼을 측정하였을시 직경 및 길이에 따라 transverse mode의 ${\lambda}$ max (최대 흡광)의 위치가 변화됨을 나타낸다. 실험 결과를 바탕으로 나노막대의 종횡비가 증가함에 따라 흡수 스펙트럼의 transverse mode ${\lambda}$ max가 미약하게 단파장 영역으로 이동하는 것을 확인할 수 있다. 이러한 결과는 원기둥 형태의 금 나노막대의 흡수 스펙트럼에 대한 이론적인 예측과 부합한다. 바이오센서로의 적용 가능성을 확인하기 위하여 자기조립단분자막을 형성하여 항체를 고정하고 CRP에 대한 응답특성을 평가하였다. CRP 항원-항체의 면역반응에 대한 실험 결과 CRP 항원의 농도가 증가함에 따라 넓은 측정범위에서 선형적으로 흡광도가 증가하는 결과를 나타내었으며, CRP 10 fg/ml의 농도까지 검출할 수 있었다. 센서의 선택성을 확인하기 위하여 감지하고자하는 대상물질이 아닌 Tn T 항원을 감지막에 반응시켜 흡광도 변화를 분석하였다. 결과적으로 제작된 센서칩은 선택성을 가지고 측정하고자하는 물질에만 반응함을 확인하였다. 이러한 결과는 다양한 직경을 사용한 부가적인 LSPR현상의 연구에 활용될 수 있을 것이다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.320-320
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• 2011

차세대 디스플레이로 각광 받고 있는 유기발광소자는 빠른 응답속도, 넓은 시야각 및 얇은 두께로 제작이 가능한 장점들을 가지고 있으나, 고효율 유기발광소자를 제작하기 위하여 엑시톤 형성 효율을 증가시키고 형성된 엑시톤의 소멸을 감소시켜 발광 효율을 증진하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 유기발광소자의 발광 효율을 증진하기 위하여 소자의 구조에 대한 구조적 연구와 발광 물질에 대한 재료적 연구 등이 진행되고 있으며, 그 중에서 발광층에 사용하는 인광 물질은 삼중항 상태의 엑시톤을 광자로 천이할 수 있는 특성이 있어서 높은 발광 효율의 유기발광소자 제작이 가능하기 때문에 많은 연구가 진행되고 있다. 그러나 인광 물질을 사용한 유기발광소자의 엑시톤 수명이 형광 물질을 사용한 유기발광소자의 엑시톤 수명보다 길기 때문에, 인광 물질을 사용한 유기발광소자에서 형성된 삼중항 엑시톤끼리 서로 충돌하여 소멸될 확률이 높아지는 문제점이 있다. 또한, 인광물질을 사용한 유기발광소자 동작시에 높은 전류 영역에서 삼중항 엑시톤 형성 양이 많아서 삼중항 엑시톤 소멸 확률이 증가하는 문제점이 있다. 본 연구에서는 고효율 유기발광소자를 제작하기 위하여 유기발광소자의 발광층으로 인광 호스트 물질에 iridium을 포함한 중금속 착화합물 계열의 녹색 인광 도펀트 물질인 tris(2-phenylpyridine) iridium(III) ($Ir(ppy)_3$)를 도핑하였다. 제작된 유기발광소자는 전류 증가에 따른 삼중항 엑시톤 충돌로 인한 발광 효율 감소를 억제하기 위하여 인광 도펀트인 $Ir(ppy)_3$와 같은 lowest unoccupied molecular orbital 준위를 가지는 4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline 전자 수송층을 사용하였다. 전기적 및 광학적 특성 분석 결과 제작된 유기발광소자에서 삼중항 엑시톤 소멸을 최소화하여 발광 효율이 증가한 것을 확인하였다. 본 실험의 결과는 $Ir(ppy)_3$을 도핑한 녹색 인광 유기발광소자의 삼중항 엑시톤 충돌을 억제하여 유기발광소자의 발광 효율을 증진하는 메커니즘을 이해하는데 중요하다.

• 한국진공학회지
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• 제18권6호
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• pp.474-480
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• 2009

분자선 에피택시 (molecular beam epitaxy: MBE)를 이용하여 GaAs (100) 기판에 Indium interruption growth법으로 성장한 InAs 양자점 (quantum dots: QDs)의 광학적 특성을 photoluminescence (PL)와 time-resolved PL (TRPL) 실험을 이용하여 분석하였다. In interruption growth법은 InAs 양자점 성장 동안 As 공급은 계속 유지하면서 셔터 (shutter)를 이용해 서 In 공급을 조절하는 방법이다. 본 연구에서는 In을 1초 동안 공급하고 셔터를 0초, 9초, 19초, 29초, 또는 39초 동안 닫아 In 공급을 차단하였으며, 공급과 차단 과정을 각 30회 반복하여 양자점을 성장하였다. In interruption 시간을 0초에서 19초까지 증가하였을 때 PL 피크는 1096 nm에서 1198 nm로 적색편이 (~100 nm)하고 PL 세기는 증가하였으나, 19초에서 39초까지 증가하였을 때 PL 스펙트럼의 변화는 없고 PL 세기는 감소하였다. 모든 양자점의 PL 소멸시간 (decay time)은 약 1 ns로 바닥상태 (ground state) PL 피크에서 가장 길게 나타났다. In interruption 시간이 19초인 시료가 가장 좋은 PL 특성과 가장 짧은 운반자 소멸시간을 나타내었다. PL 특성의 향상은 In interruption 시간동안 일정한 양의 In 원자들의 분리와 이동이 증가한 것으로 설명될 수 있다. 이러한 결과로부터 In interruption 법을 이용하여 InAs 양자점의 크기, 균일도, 조밀도 등을 조절하여 원하는 파장대의 양자점을 성장할 수 있음을 알 수 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.246-246
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• 2012

최근의 디스플레이 시장에서는 고효율 저전력, 자발광 소자인 OLED가 차세대 디스플레이 시장의 블루칩으로써 연구되고 개선되어 왔다. 고효율, 고휘도 구현이 가능한 OLED 소자는 초기 발광 시 수명감소, 저전류 구동 효율 개선 및 소자의 유기 재료 개선의 문제점에 직면해 있기 때문에 많은 가능성을 아직 현실화 하지 못하고 있다. 본 연구에서는 전기적 스트레스를 가한 OLED 소자의 전기적, 광학적 성질을 측정함으로써 열화에 따른 소자의 특성 변화를 확인하여 문제점을 개선하는데 기여하고자 한다. $2{\times}2$ inch Glass에 $2{\times}2$ mm 크기의 발광면적을 갖는 Red OLED 소자를 제작한 후 Source Measure Unit을 이용, 8 V의 과전압을 72시간 동안 인가하여 소자의 열화현상을 가속시켰다. 이후 I-V-L 장비를 이용하여 전기적 특성 및 휘도 특성을 측정하였다. 측정된 결과는 휘도가 8 V에서 10,620 cd/$m^2$ ＞ 9,849 cd/$m^2$ (약 7.2% 감소)로 변화한 것을 확인 하였으며, 휘도 효율과 전력 효율을 측정해본 결과 8 V 에서의 소비전력 효율 역시 16%에서 ＞ 15%로(약 1%감소) 변화하였으나 안정적으로 발광이 유지되는 3 V~6 V 구간에서는 효율이 약 13%가 감소하였다. 또한 휘도 효율은 8 V 기준으로 1% , 3 V~6 V 구간에서는 약 8% 감소하였다. 본 연구 결과를 통하여 OLED 소자의 열화 현상은 소자의 휘도 감소뿐만 아니라 소비전력증가, 열화현상의 촉진으로 이어지는 것으로 확인 되었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.308.2-308.2
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• 2014

최근 III-N계 물질 기반의 광 반도체 중 m-면 사파이어 기판을 사용하여 반극성 (11-22) GaN박막을 성장하는 광반도체의 발광효율을 높이려는 연구가 많이 진행되고 있다. 하지만, 반극성 (11-22) GaN와 m-면 사파이어 기판과의 큰 격자상수 차이와 결정학적 이방성의 차이에 의해 많은 결정 결함이 발생하게 된다. 이러한 결정결함들은 반극성 LED소자내에서 누설전류 및 비발광 재결합, 순방향전압 등의 소자특성을 저하시키는 큰 요인이 되기 때문에 고효율 발광소자를 제작함에 있어 어려움을 야기시킨다. 이러한, 반극성 LED 소자의 효율 향상을 위해 결함 분석에 대한 연구를 주를 이루고 있는 상황으로, n-GaN층에 Si도핑에 관한 연구가 진행되고 있다. 이미 극성과 비극성에서는 n-GaN층에 Si이 도핑이 증가될수록 결정질이 향상되고, 양자우물의 계면의 질도 향상 되었다는 보고가 있다. 본 연구에서는 반극성 (11-22) GaN 기반의 발광소자를 제작함에 있어 n-GaN 층의 도핑 농도 변화를 통한 반극성 GaN 박막의 결정성 및 전기적 특성 변화에 따른 LED소자의 전계 발광 특성에 대한 연구를 진행하였다. 금속유기화학증착법을 이용하여 m-면 사파이어 기판에 $2.0{\mu}m$두께의 반극성 (11-22) GaN 박막을 저온 GaN완충층이 존재하지 않는 고온 1단계 성장법을 기반으로 성장하였다.[3] 이후, $2.0{\mu}m$ 반극성 (11-22) GaN 박막 위에 $3.5{\mu}m$ 두께의 n-GaN 층을 성장시켰다. 이때, n-형 도펀트로 SiH4 가스를 4.9, 9.8, 19.6, 39.2 sccm으로 변화하여 성장하였다. 이 4가지 반극성 (11-22) n-GaN 템플릿을 이용하여 동일 구조의 InGaN/GaN 다중양자우물구조와 p-GaN을 성장하여 LED 구조를 제작하였다. X-선 ${\omega}$-rocking curve를 분석한 결과, 이러한 특성은 반극성 (11-22) n-GaN층의 Si 도핑농도 증가에 따라서 각 (0002), (11-20), (10-10) 면에서 결정 결함이 감소하고, 반극성 (11-22) n형 GaN템플릿을 이용하여 성장된 반극성 GaN계 LED소자는 20mA인가 시 도핑 농도 증가에 따라 9.2 V에서 5.8 V로 전압이 감소하였으며 역방향 전류에서도 누설전류가 감소함이 확인되었다. 또한, 전계 발광세기도 증가하였는데, 이는 반극성 n형 GaN박막의 실리콘 도핑농도 증가에 따라 하부 GaN층의 결정성이 향상과 더불어 광학적 특성이 향상되고, n형 GaN층의 전자 농도 및 이동도의 동시 증가에 따라 전기적 특성이 향상 됨에 따라 LED소자의 전계 발광 특성이 향상된 것으로 판단된다.

• 한국가스학회지
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• 제18권2호
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• pp.48-54
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• 2014

본 논문에서는 알코올 측정용 센서의 광학적 특성 향상을 위한 고유한 광학적 구조를 제안하였으며, 모의해석을 실시하였다. 광 도파관은 한쪽에 공통초점을 갖는 두 개의 타원형 광 도파관으로 구성되었으며, 각 광 도파관의 서로 다른 초점에 적외선 광원과 적외선 센서를 갖는다. 두 타원형 광 도파관의 각도가 30도에서 90도로 증가시켰을 때, 단위면적당 최대 입사광량은 $2.23{\times}10^6W/m^2$에서 $5.74{\times}10^5W/m^2$로 감소하였다. 그러나 조사 빔의 반지름은 1.86 mm로 최소값을 나타내었고, 전체 입사 에너지는 90도 각도를 갖는 구조와 비교하여 약 10 % 작은 값을 보였다. 모의해석 결과로부터 본 논문에 제안한 구조는 긴 흡수파장을 갖는 광학적 가스센서의 감도향상에 기여할 것으로 판단된다.