• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.31 no.1
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• pp.37-44
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• 2020

In this study, we propose a design method to optimize the electro-optical efficiency of a planar solar cell structure by adjusting one-dimensionally periodic emitter electrodes. Since the aperture ratio of the active layer decreases as the period of the emitter electrode decreases, the amount of light absorption diminishes, affecting the performance of the device. Here we design the optimal structure of the periodic emitter electrode in a simple planar solar cell, by simulation. In terms of optics, we find the condition that shows optical performance similar to that of a reference without the emitter electrode. In addition, the optimized electrode structure is extracted considering both the optical and electrical efficiency. This work will help to increase the utilization of solar cells by suggesting a structure that can most efficiently transfer charge generated by photoelectric conversion to the electrodes.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.275.1-275.1
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• 2016

반전형 폴리머 태양전지는 그 구조에 의하여 훌륭한 안정성을 가질 뿐만 아니라 roll-to-roll 공정을 통한 대량생산이 가능하여 각광받고 있는 구조이다. 이런 반전형 구조에서, 금속 산화물 나노파티클에 의해 만들어지는 금속 산화물 층은 전자수송층으로서 사용된다. 이 연구에서는 표면개질 물질인 PEIE (Polyethyleneimine-ethoxylate)와 화학적으로 기능화된 산화아연/그래핀 핵/껍질 양자점을 이용하여 전기수송층의 역할을 하는 기능화된 산화아연/그래핀 단분자층을 가지는 태양전지를 제작하였다. 이는 기능화된 산화아연/그래핀 단분자층이 표면개질, 광센서, 전기수송층의 역할을 동시에 수행하는 효과로 인해 제작된 태양전지는 향상된 전자 수집능력을 보였다. 단분자층이 잘 형성되어 있는지 확인하기 위하여 집속 이온 빔 장비를 이용하여 태양전지의 내부 구조를 확인하였으며, density functional theory (DFT)을 이용한 모델링을 통하여 기능화된 산화아연/그래핀 양자점의 전자상태밀도를 분석하였다. 기능화된 산화아연 단분자층에 의한 효과적인 계면 제어 및 전하수송에 의해 약 10.3%의 높은 효율을 가지는 반전형 폴리머 태양전지를 제작할 수 있었다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.7 no.8
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• pp.694-700
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• 1997

TiC(001) 면위에 Mg 금속을 단원자층으로 증착시킨 후 산화 및 열처리 과정을 거쳐서 MgO 초박막을 성장시키고, 성장된 MgO 막의 전자상태 및 표면포논을 UPS, XPS 및 HREELS를 사용하여 측정하였다. 전도성 기판위에 epitaxial 산화물막을 성장시킨 후 성장된 막의 전자구조 및 표면포논을 측정함으로써 벌크에서 분리된 2차원적 특성을 갖는 '표면 모델'의 물성을 연구하고자 하였는데, 이러한 '표면모델'은 잘 배열된 원자구조를 얻을 수 있고 두께가 충분히 얇아서 전하축적을 피할 수 있기 때문이다. 기판으로는 MgO와 같은 암염형 결정구조를 갖고 있고, 격자상수 차이가 2.6% 로서 매우 작으며, 비저항이 매우 낮은 전이 금속 탄화물 중의 하나인 TiC(001) 면을 사용하였다. TiC(001)면에 증착된 MgO층의 UPS He-l 스펙트럼을 측정한 결과 O2p및 XPS스펙트럼은 열처리를 전후로 하여 변하지 않았으며, 이로부터 상온에서 산소의 확산만으로 MgO 상이 형성됨을 알 수 있었다. MgO초박막의 표면 포논을 HREELS를 사용하여 검출하였다. 거시적 포논중에서 F-K 파 및 Rayleigh 모드가 관찰되었는데, F-k파는 MgO막의 2차원성으로 인하여 벌크의 경우보다 높은 진동 에너지를 갖고 있었고 Rayleigh모드는 벌크 MgO와 유사한 분산관계를 보였다. 미시적 포논중에서 Wallis(S/sub 2/)모드가 측정되었는데, 그 진동에너지는 벌크에서와 같고 off-specular방향에서도 소멸되지 않았다.

• Journal of the Korean Chemical Society
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• v.38 no.1
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• pp.8-12
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• 1994

The structure-activity studies are described for the photoreaction of naturally occuring psoralen with thymine. Thymine <> psoralen <> thymine photodiadducts from DNA is studied as a model for the charge transfer interaction by the semiempirical methods (PM3-CI-UHF, etc.). The relative structural activities of psoralen, and photoadducts are analyzed in terms of their differing abilities of psoralen and photoadducts are investigated both with regard to their abilities to complex and to intercalate with thymine base. The photoadducts were inferred to be a trans-anti Psoralen(3,4) <> Thymine(5,6) and cis-anti Thymine(5,6) <> (4',5')Psoralen(3,4) <> Thymine.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.415.1-415.1
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• 2016

2009년도에 Perovskite가 태양전지에 처음 적용된 이후, Perovskite를 기반으로 하는 태양전지는 급속한 발전을 이루고 있으나, 향후 상용화를 위해서는 추가적인 공정개선 및 제조 단가를 낮추는 노력이 필수적이다. 초창기 Perovskite의 증착 공정은 One step deposition 방법이 사용되었으나, Layer의 thickness, uniformity 등을 조절하기 어려워 Sequential deposition 방법으로 개선되었다. 하지만 결과적으로 초기방법 대비 추가공정이 발생함에 따라 시간 및 비용의 증가가 불가피하였다. 제조단가 측면에서는 Perovskite 태양전지를 구성하는 재료 중 HTM(정공수송물질)을 구성하는 Spiro-MeOTAD의 비용이 가장 비싸다. 따라서 저비용 태양전지를 위해서는 HTM이 없는 구조가 필요하다. 이 페이퍼에서는 Perovskite 물질이 고흡광 능력 외에 충분한 전하수송능력을 보유한다는 점에 착안하여, Gas Pressure Assisted Modified One Step Deposition을 이용한 HTM Free Perovskite를 제작하고 기존의 Sequential Deposition Method 통해 만들어진 Perovskite 태양전지와 비교/분석하였다.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.33 no.6
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• pp.255-260
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• 2023

As demanding the detection of explosive molecules, it is required to develop rapidly and precisely responsive sensors with ultra-high sensitivity. Since two-dimensional semiconductors have an atomically thin body nature where mobile carriers accumulate, the abrupt modulation carrier in the thin body channel can be expected. To investigate the effectiveness of WSe₂ semiconductor materials as a detection material for TNT (Trinitrotoluene) explosives, WSe₂ was synthesized using thermal chemical vapor deposition, and afterward, WSe₂ FETs (Field Effect Transistors) were fabricated using standard photo-lithograph processes. Raman Spectrum and FT-IR (Fourier-transform infrared) spectroscopy reveal that the adsorption of TNT molecules induces the structural transition of WSe₂ crystalline. The electrical properties before and after adsorption of TNT molecules on the WSe₂ surface were compared; as -50 V was applied as the back gate bias, 0.02 μA was recorded in the bare state, and the drain current increased to 0.41 μA with a dropping 0.6% (w/v) TNT while maintaining the p-type behavior. Afterward, the electrical characteristics were additionally evaluated by comparing the carrier mobility, hysteresis, and on/off ratio. Consequently, the present report provides the milestone for developing ultra-sensitive sensors with rapid response and high precision.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.191-192
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• 2010

높은 유전상수를 가지는 터널 장벽물질 들은 플래쉬메모리 및 나노 부유게이트 메모리 소자에서 터널의 두께 및 밴드갭 구조의 변형을 통하여 단일층의 $SiO_2$ 터널장벽에 비하여 동작속도를 향상시키고 누설전류를 줄이며 전하보존 특성을 높여줄 수 있다.[1-3] 본 연구에서는 $Al_2O_3/HfO/Al_2O_3$구조의 고 유전체 터널장벽을 사용하여 $WSi_2$ 나노입자를 가지게 되는 metal-oxide-semiconductor(MOS)구조의 커패시터를 제작하여 전기적인 특성을 확인하였다. p형 (100) Si기판 위에 $Al_2O_3/HfO/Al_2O_3$ (AHA)의 터널장벽구조를 원자층 단일 증착법을 이용하여 $350^{\circ}C$에서 각각 2 nm/1 nm/3 nm 두께로 증착시킨 다음, $WSi_2$ 나노입자를 제작하기 위하여 얇은 $WSi_2$ 박막을 마그네트론 스퍼터링법으로 3 - 4 nm의 두께로 증착시켰다. 그 후 $N_2$분위기에서 급속열처리 장치로 $900^{\circ}C$에서 1분간의 열처리과정을 통하여 AHA로 이루어진 터널 장벽위에 $WSi_2$ 나노입자들이 형성할 수 있었다. 그리고 초 고진공 마그네트론 스퍼터링장치로 $SiO_2$ 컨트롤 절연막을 20 nm 증착하고, 마지막으로 열 증기로 200 nm의 알루미늄 게이트 전극을 증착하여 소자를 완성하였다. 그림 1은 AHA 터널장벽을 이용한 $WSi_2$ 나노 부유게이트 커패시터 구조의 1-MHz 전기용량-전압 특성을 보여준다. 여기서, ${\pm}3\;V$에서 ${\pm}9\;V$까지 게이트전압을 점차적으로 증가시켰을 때 메모리창은 최대 4.6 V로 나타났다. 따라서 AHA의 고 유전체 터널층을 가지는 $WSi_2$ 나노입자 커패시터 구조가 차세대 비 휘발성 메모리로서 충분히 사용가능함을 보였다.

• Journal of the Korean Chemical Society
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• v.60 no.4
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• pp.239-244
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• 2016

We investigated the structures and electronic properties of Cu_mSiO_m+1 clusters with m = 0 - 7. For these clusters, we replaced a Cu atom in the copper oxide clusters with a Si atom. The B3LYP functional and LANL2DZ basis set were used for optimization of the molecular structures of all neutral and charged clusters. The bond distances, bond angles, and Mulliken charges were calculated to study the structural properties. In addition, in order to understand the electronic properties, we examined the ionization energies, electronic affinities, and second differences in energies.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.416-416
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• 2012

유기물을 기반으로 하는 유기발광소자, 유기메모리 및 유기 태양전지 등과 같은 차세대 전자소자는 기존의 무기물 기반의 소자에 비해 가격이 싸고 제작방법이 간단하며 휘어지게 만들 수 있다는 장점을 갖기 때문에 많은 관심을 받고 있다. 유기물을 기반으로 한 전자 소자의 효율을 향상시키기 위해서는 유기물질이 갖는 고유의 물리적 특성에 관한 연구가 중요하다. 특히, 유기물 내에서의 전하 전송 메카니즘을 이해하기 위해 유기물의 전자 이동도에 대한 연구가 중요하나, 아직까지 유기물질을 기반으로 한 전자 소자의 전자 이동도에 대한 이론적인 연구가 비교적 적다. 본 연구에서는 유기물 내에서의 트랩 분포 변화에 따른 전자 이동도를 몬테카를로 방법을 이용하여 계산하였다. 시뮬레이션을 위한 기본 구조로 소자의 길이는 30-300 사이트로 하였으며, 이웃한 사이트간 거리는 $3{\acute{\AA}}$로 결정하였다. 유기물 내에 존재하는 트랩의 분포는 가우시안 분포로 가정하였고, 트랩의 분산도와 트랩 총량을 변화시켜 계산하였다. 이웃한 트랩간의 천이 확률을 Miller and Abrahams 식을 이용하여 계산하고, 트랩간의 천이시간을 랜덤 변수로 결정하였고, 이들을 통계적으로 처리하여 유기물 내에서의 전자 이동도를 계산하였다. 시뮬레이션 결과는 유기물의 트랩분포가 일정할 경우 전자 이동도는 전계가 증가함에 따라 일정하게 증가하다가 일정 전계에서 포화된 후 다시 감소한다. 초기의 전계 영역에서는 전계의 증가에 따라 유기물 내 트랩간의 천이 확률이 증가하기 때문에 전자 이동도가 증가한다. 하지만, 일정 전계 이상에서는 전자의 이동 속도가 거의 변하지 않기 때문에, 전계의 증가에 따라 전자 이동도는 오히려 줄어들게 된다. 트랩의 분산도가 증가함에 따라 낮은 전계 영역에서는 전자 이동도가 작고, 전계가 증가할수록 분산도와 상관없이 전자 이동도가 비슷한 값으로 수렴한다. 트랩의 분산도가 30 meV로 작을 경우에 일정 온도 이상에서의 전자 이동도는 포화되어 일정한 값으로 유지한다. 유기물 내에 존재하는 트랩 분포에 따라 온도의 변화가 전자 이동도에 미치는 영향이 달라짐을 알 수 있다. 이러한 결과는 유기물질을 기반으로 한 전자소자에서의 전하 전송 메카니즘을 이해하고 소자의 제작 및 특성 향상에 도움이 된다고 생각한다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 1997.07d
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• pp.1424-1426
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• 1997

저전압 구동이 가능한 교류구동형 박막전기발광소자를 구현하기 위해 높은 유전상수를 가지며 특히 광학적 굴절률이 발광박막과 유사하여 광학적 특성 개선에도 효과적인 것으로 알려져 있는 $Ta_2O_5$를 제조하였다. $Ta_2O_5$박막은 rf-magnetron sputtering방법으로 형성하였으며 기판온도, working pressure, 박막의 두께에 따른 전기적인 특성을 조사하였다. 10mTorr에서 제조된 $Ta_2O_5$박막은 $22{\sim}26$의 비유전율을 보였고, 유전손실은 $0.007{\sim}0.03(1kHz{\sim}10kHz)$의 값을 보였다. $100^{\circ}C$에서 제조된 박막의 전하저장용량은 $7.9{\mu}C/cm^2$이었다. 제조된 박막의 항복전압은 인가 전압의 극성에 의존하며, 전류특성은 기판온도와 200nm와 300nm의 두께에서는 $V^{1.95}{\sim}V^{2.35}$에 비례하는 space charge limited current특성을 보였고, 400nm에서는 Poole Frenkel특성을 보였다. 이상의 결과로 TFEL소자에 응용에 적합한 $Ta_2O_3$ 박막은 $200^{\circ}C$에서 증착되고 200nm와 300nm인 것으로 나타났으며, 제조된 MIS구조(ITO-$Ta_2O_5$-ZnS-Al)의 ACTFEL소자에서의 전도전하는 각각 $13uC/cm^2$, $8.3uC/cm^2$로 조사되었다.