• Journal of the Korean Magnetics Society
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• v.15 no.3
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• pp.167-171
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• 2005

Detailed aspects of the charge disproportionation (CD) transition for a polycrystalline $La_{1/3}Sr_{2/3}FeO_{2.96}$ were studied with the X-ray diffraction, $M\ddot{o}ssbauer$ spectroscopy, and SQUID magnetometer. The crystal structure was found to be rhombohedral with a space group R/3c. The lattice parameters were $a_R=5.4874\;\AA,\;and\;a_R=60.07^{\circ}$, respectively. $M\ddot{o}ssbauer$ spectra were taken within a wide range of temperature from 4.2 K up to room temperature. In the low temperature region, the spectra were comprised of two superimposed sextets which originated from $Fe^{3+}\;and\;Fe^{5+}$, respectively. This was the antiferromagnetic mixed valence state produced by the charges disproportionated into two different species. In the high temperature region, however, only a singlet from $Fe^{3.6+}$ was observed, indicating that it was a paramagnetic averaged valence state. The CD transition occurred in the temperature range from 175 K to 200 K, in which the two phases coexisted. The origin for the CD transition was explained by the thermally generated fast hopping of electrons. Hysteresis loop showed that there existed a strong antiferromagnetic interaction among magnetic ions. As the temperature increased thru the CD transition temperature, it was very likely that the interaction between $Fe^{3+}\;and\;Fe^{5+}$ was replaced by a more stronger one.

• Proceeding of EDISON Challenge
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• 2015.03a
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• pp.412-414
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• 2015

유기 반도체의 전하 이동 특성은 그 구조적 특성에 매우 민감하다. 따라서 재료의 특성을 정확히 예측하기 위해서는 정확하게 구조를 모델링할 필요가 있다. 본 연구에서는 OLED에 널리 쓰이는 ${\alpha}$-NPD의 구조를 분자동역학을 통해 예측하기 위하여 OPLS-AA force field를 기반으로 하여 dihedral coefficient를 최적화하였다. DFT 계산을 기준으로 이를 근사하는 dihedral coefficient를 계산하였으며 ${\alpha}$-NPD의 중앙에 위치한 biphenyl dihedral의 경우, $K_2=2.74kcal/mol$, $K_4=-0.12kcal/mol$을 얻었다. 또한 이를 이용하여 melt-quench 방법을 통해 ${\alpha}$-NPD의 비정질 구조를 모델링하였다. 계산으로 얻어진 밀도는 $1.11g/cm^3$이며 실험값은 $1.12g/cm^3$이다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.409-409
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• 2012

최근 나노크기의 미세구조 가공기술이 발달함에 따라 다양한 응용을 위한 나노소재/구조가 활발히 연구 되고 있다[1]. 그 중에서 실리콘 나노선은 태양전지, 메모리, 트랜지스터 그리고 광 공진기에 쓰일 수 있는 소재로서 기존의 실리콘 가공기술을 바로 사용할 수 있을 뿐 아니라[2], 비용 면에서 탁월한 잇점이 있기 때문에 주목 받고 있는 소재이다. 실리콘 나노선의 물리적 특성을 연구하기 위한 많은 연구가 진행되었지만, 매우 작은 크기와 높은 표면적-부피비율로 인해 생긴 독특한 특징을 완전히 이해하기에는 아직 부족한 점이 많다. 실리콘 나노선의 전류-전압특성에 영향을 미치는 요소는 도핑농도, 표면상태, 채널의 크기 등으로 다양한데, 이번 연구에서는 실리콘 나노선의 표면환경이 공기와 물 두 종류로 매질에 접하고 있을 경우에 대하여 각각 전류-전압을 측정하였다. 물이 공기와 다른 점은 크게 두 가지로 볼 수 있다. 첫째로 물의 경우에는 물에 용해된 수소이온과의 화학반응을 통하여 실리콘 표면전하가 유도되며 pH 값에 민감하게 변화한다. 둘째로 물의 유전율은 공기의 80배로서 표면부근에서의 전기장분포가 많이 왜곡된다. 이를 위하여 SOI를 기반으로 채널길이 $5{\mu}s$, 두께 40 nm, 너비 100 nm인 실리콘 나노선을 일반적인 반도체공정을 사용하여 제작하였다. 나노선의 전기적 특성 실험은 Semiconductor Parameter Analyzer (Agilent, 4155C)를 사용하여 전류-전압특성을 표면 상태를 변화시키면서 측정하였다. 실험을 통해 실리콘 나노선은 물과 공기 두 가지 표면환경에 따라 전류-전압특성이 확연히 변화하는 것을 볼 수 있었다. 동일한 전압 바이어스에서 표면에 물이 있을 때가 공기 있을 때 보다 훨씬 증가한 전류를 얻을 수 있었고(3V에서 약 2배), 비선형적인 전류-전압특성이 나타남을 관찰하였다. 본 발표에서는 이러한 실험결과를 표면에서의 전하와 정전기적인 효과로서 정성적으로 설명하고, 전산모사결과와 비교분석 하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.450-450
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• 2013

플래시 메모리는 소형화가 용이하고, 낮은 구동 전압과 빠른 속도의 소자 장점을 가지기 때문에 휴대용 전자기기에 많이 사용되고 있다. 현재 사용되고 있는 플로팅 게이트를 이용한 플래시 메모리 소자는 비례축소에 의해 발생하는 단 채널 효과, 펀치스루 효과 및 소자 간 커플링 현상과 같은 문제로 소자의 크기를 줄이는데 한계가 있다. 이 문제를 해결하기 위해 FinFET, nanowire FET, 3차원 수직 구조와 같은 구조를 가진 플래시 메모리에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 비례축소의 용이함과 낮은 누설 전류의 장점을 가진 FinFET 구조를 가진 낸드 플래시 메모리의 전기적 특성에 대해 조사하였다. 메모리의 집적도를 높이기 위하여 비대칭 FinFET 구조를 가진 더블 게이트 낸드 플래시 메모리 소자를 제안하였다. 비대칭 FinFET 구조는 더블 게이트를 가진 낸드 플래시에서 각 게이트 간 간섭을 막기 위해 FinFET 구조의 도핑과 위치가 비대칭으로 구성되어 있다. 3차원 TCAD 시뮬레이션툴인 Sentaurus를 사용하여 이 소자의 동작특성을 시뮬레이션하였다. 낸드 플래시 메모리 소자의 게이트 절연 층으로는 high-k 절연 물질을 사용하였고 터널링 산화층의 두께는 두 게이트의 비대칭 구조를 위해 다르게 하였다. 두 게이트의 비대칭 구조를 위해 각 fin은 다른 농도로 인으로 도핑하였다. 각 게이트에 구동전압을 인가하여 멀티비트 소자를 구현하였고 각 구동마다 전류-전압 특성과 전하밀도, 전자의 이동도와 전기적 포텐셜을 계산하였다. 기존의 같은 게이트 크기를 가진 플로팅 게이트 플래시 메모리 소자에 비해 전류-전압곡선에서 subthreshold swing 값이 현저히 줄어들고 동작 상태 전류의 크기가 늘어나며 채널에서의 전자의 밀도와 이동도가 증가하여 소자의 성능이 향상됨을 확인하였다. 또한 양족 게이트의 구조를 비대칭으로 구성하여 멀티비트를 구현하면서 게이트 간 간섭을 최소화하여 각 구동 동작마다 성능차이가 크지 않음을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.570-570
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• 2012

그래핀(graphene)은 육각형의 탄소원자 한층으로 이루어진 이차원 구조체로써 우수한 물리적, 전기적 특성으로 인해 다양한 분야에서 응요을 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히, 그래핀과 금속 나노입자의 복합구조는 수소 저장체, 가스센서, 연료전지, 화학 촉매등의 다양한 분야에서 응용이 가능하다. 현재까지 그래핀/금속나노입자 복합구조의 제작 방법에는 열증발(thermal evaporation), 전기도금법(electrodeposition), 표면 기능화(surface functionalization)를 이용한 방법이 보고되었다. 하지만 이러한 방법은 긴 공정시간이 요구되며, 나노입자의 크기 분포가 넓다는 단점을 지닌다. 본 연구에서는 화학기상증착법을 통해 합성된 그래핀이 전사된 SiO2 (300nm)/Si 기판에 염화기가 포함된 백금 화합물 분산용액을 스핀코팅(spin-coating)하고 MeV 전자빔을 조사하여 Pt/grapheme 복합구조를 형성하였다. 이 방법은 균일한 크기 분포의 나노입자의 형성이 가능하며, 간단하고, 대면적 공정이 가능하며, 다른 방법에 비해 그래핀의 결함형성이 적다는 장점을 지닌다. Pt/grapheme 의 기하학적 구조를 주사전자현미경(scanning electron microscopy)와 투과전자현미경(transimission)을 통해 분석하였고, Pt와 graphene의 일함수(workfunction)의 차이에 의해 야기되는 전하이동에 의한 도핑(doping)현상을 라만 분광기(Raman spectroscopy)와 X-선 광전자 분광기(X-ray photoelectron spectroscopy)를 통해 분석하였다.

• Journal of the Korean Magnetics Society
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• v.22 no.5
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• pp.162-166
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• 2012

V-I characteristics of Fe(100)/MgO(100)/Cu-phthalocyanine (CuPc)/Co hybrid magnetic tunnel junctions were investigated at different temperatures. Fe(100) and Co ferromagnetic layers were separated by an organic-inorganic hybrid barrier consisting of different thickness of CuPc thin film grown on a 2 nm thick epitaxial MgO(100) layer. As the CuPc thickness increases from 0 to 10 nm, a bistable switching behavior due to strong charging effects was observed, while a very large magenetoresistance was shown at 77 K for the junctions without the CuPc barrier. This switching behavior decreases with the increase in temperature, and finally disappears beyond 240 K. In this work, high-potential future applications of the MgO(100)/CuPc bilayer were discussed for hybrid spintronic devices as well as polymer random access memories (PoRAMs).

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2012.05a
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• pp.78.1-78.1
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• 2012

비 휘발성 저항 메모리소자인 resistance random access memory (ReRAM)는 빠른 동작특성과 저 전압 특성을 나타내고 비교적 간단한 소자구조로 고집적화에 유리하여 기존의 DRAM과 flash 메모리, SRAM 등이 갖고 있는 한계를 극복할 수 있는 차세대 메모리소자로써 각광받고 있다. 현재, 이성분계 산화물, 페로브스카이트 산화물, 고체 전해질 물질, 유기재료 등을 응용한 저항 메모리소자에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그 중 ZnO 를 기반으로 하는 amorphous InGaZnO (a-IGZO) 박막은 저온에서 대면적 증착이 가능하며 다른 비정질 재료에 비해 높은 전하 이동도를 갖기 때문에 박막트랜지스터 적용 시 우수한 전기적 특성을 나타낸다. 또한 빠른 동작특성과 높은 저항 변화율을 보이기 때문에 ReRAM에 응용 가능한 재료로써 기대되고 있다. 본 연구에서는 MOM(metal/oxide/metal) 구조를 기반한 TiN/a-IGZO/ITO 구조의 소자를 제작하여 저항 메모리 특성을 평가하였다. IGZO 박막은 radio frequency (RF) sputter 를 이용하여 ITO/glass 기판 위에 증착하였다. MOM 구조를 위한 상부 TiN 전극은 e-beam evaporation 을 이용하여 증착하였다. 제작된 저항 메모리소자는 안정적인 unipolar resistive switching 특성을 나타내었으며, TiN 상부전극과 IGZO 계면 간의 Transmission Electron Microscopy (TEM) 분석을 통해 전압 인가 후 전극 금속 물질의 박막 내 삽입으로 인한 금속 필라멘트의 형성을 관찰 할 수 있었다. 합성된 박막의 형태와 결정성은 Scanning electron microscope (SEM)와 X-ray Diffraction (XRD)을 통해 평가 하였으며, 제작된 소자의 전기적 특성은 HP-4145 를 이용하여 측정하고 비교 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.176-176
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• 1999

Si(113) 표면은 상온에서 3x2 주기성을 가지고 재배열되며 기판온도 (약 800K) 및 이종물질의 흡착에 의해서 3x1으로 상전이 되는 것으로 알려져 있다. 현재까지 3x2 표면의 구조 및 3x1으로의 상전이에 대해서 여러 가지 모형이 제안되어 왔으나 3x2 표면의 자세한 구조 및 상전이 메카니즘은 밝혀져 있지 않다. 본 연구에서는 low energy electron diffraction (LEED), photoemission spectroscopy (PES)를 이용하여 재배열된 표면의 구조,상전이, 그리고 에너지안정화 메카니즘에 대하여 조사하였다. 연구결과 Si(113) 표면상의 tetramer가 표면에너지를 감소시키기 위하여 relax되며 결과적으로 tetramerso에 전하 이동이 존재하는 것으로 생각된다. 그리고, 약 800K에서 일어나는 상전이는 기존에 보고된 것과는 달리 order-disorder 전이임을 알 수 있었다. 물질의종류 및 기판온도(150-800K)에 관계없이 이종물질의 흡착이 3x1으로의 상전이를 야기시킨다는 사실이 관측되었고 이는 현재 널리 받아들여지고 있는 adatom-dimer-interstitial 모형이 적절하지 않음을 보여준다. LEED 및 PES 결과를 바탕으로 기판온도 및 이종물질의 흡착에 의해 형성되는 상전이를 잘 설명할 수 있는 3x2 표면에 대한 가능한 구조모형을 제안하고자 한다.

• Geophysics and Geophysical Exploration
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• v.13 no.4
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• pp.370-377
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• 2010

In this study, we investigated the current saturation which forces the apparent resistivity to converge when the conductivity contrast between the anomalous body and background medium is greater than a specific value. Analizing theoretical and numerical solutions for some simple models, we studied the behavior of the surface charge, and how the surface charge cause the current saturation and finally lead to the convergence of the apparent resistivity in the resistivity method. As a consequence of above analysis, we verified that the current saturation makes the apparent resistivity converge to a specific value and the magnitude of the apparent resistivity anomaly be less than that of the ideal conductor or insulator in the resistivity method. In general, current saturation is considered to occur when the conductivity contrast becomes larger than 100.

• 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.