• Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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• 제24권10호
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• pp.1306-1311
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• 2020

In this study, we proposed an anti-reflective nano-structure to improve the photoresponsivity of AlGaN UV photodiode that can be used as a receiver in a solar blind UV optical communication system. The anti-reflective nano-structure was fabricated by forming Ni nano-clusters on SiO2 film followed by etching the underneath SiO2 film. A sample with the anti-reflective nano-structure exhibited lower surface reflection along with less dependency on the wavelength in comparison with a sample without the nano-structure. Finally, a UV photodiode was fabricated by applying an anti-reflective structure produced by heat-treating a 2 nm-thick Ni layer. The photodiode fabricated with the proposed nano-structure exhibited noticeable improvement in the photoresponsivity at the wavelength range from 240 nm to 270 nm in comparison with the same photodiode with a SiO2 film without the nano-structure.

• Applied Microscopy
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• 제39권4호
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• pp.341-348
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• 2009

The crystal structure of nano-crystalline, $BaTiO_3$, with the average particle size of 100 nm was investigated using electron diffraction techniques. We characterized the precession electron diffraction system and then carried out the structure determination using precession electron diffraction and conventional selected area electron diffraction. As a result, it was revealed that $BaTiO_3$ nano-crystalline exist as a mixture of tetragonal structure and cubic structure by precession electron diffraction technique. In addition, it could be turned out that $BaTiO_3$ nano-crystalline is a core-shell structure consisted of a tetragonal phased core and a cubic phased surface layer by theoretical calculation. The thickness of the cubic surface layer was approximately 8.5 nm and the lattice parameters of cubic and tetragonal phases were a=3.999${\AA}$ and a=3.999${\AA}$, c=4.022${\AA}$, respectively. Finally, it is expected that precession electron diffraction is more useful technique for structure determination of complicated nano-crystalline materials because of its higher spatial resolution and minimization of dynamical scattering effect.

• Korean Journal of Optics and Photonics
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• 제35권1호
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• pp.24-29
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• 2024

We propose a hyperbolic metastructure based on a nanopatterned metal (Ag)-dielectric (PDMS) multilayer and report on its performance in an infrared (IR) cut-off filter for imaging devices. By optimizing the size of the square-shaped Ag nanopattern and the thickness of PDMS surrounding the Ag nanopattern, the proposed IR cut-off filter blocks 99% of light in the 0.70-1.01 ㎛ wavelength band while maintaining a high transmittance of over 94% in the visible region. Here, the cut-off wavelength band starts at a region above the epsilon-near-zero wavelength of the hyperbolic metastructure and ends at the point where plasmonic absorption appears strongly. It is observed that transmittance in the wavelength region longer than the IR cut-off band increases again due to plasmonic coupling among horizontally adjacent Ag nanopatterns. This metastructure can improve the performance of IR-blocking filters as well as allow it to be manufactured ultra-thin, which is applicable to various planar optical elements and integrated optical components.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.262.2-262.2
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• 2013

ZnO는 광학적 및 전기적 성질의 여러 가지 장점 때문에 메모리, 나노발전기, 트랜지스터, 태양전지, 광탐지기 및 레이저와 같은 전자소자 및 광소자로 여러 분야에서 다양하게 사용되고 있다. Al이 도핑된 ZnO 나노결정체를 전기화학적 증착법을 이용하여 형성하고, 형성시간의 변화에 따른 구조적 및 광학적 성질을 관찰했다. ITO로 코팅된 유리 기판에 전기화학증착법을 이용해 Al 도핑된 ZnO를 성장시켰다. Sputtering, pulsed laser vapor deposition, 화학기상증착, atomic layer epitaxy, 전자빔증발법 등으로 Al 도핑된 ZnO 나노구조를 형성할 수 있지만, 본 연구에서는 간단한 공정과정, 저온증착, 고속, 저가의 특성 등으로 경제적인 면에서 효율적인 전기화학증착법을 이용했다. 반복실험을 통하여 Al의 도핑 농도는 Zn와 Al의 비율이 98:2이 되도록, ITO 양극과 Pt 음극의 전위차가 -2.25 V가 되도록 실험조건을 고정했고, 성장시간을 각각 1분, 5분, 10분으로 변화하였다. 주사전자현미경 사진을 보면 Al 도핑된 ZnO는 성장 시간이 증가함에 따라 나노구조의 직경이 커지는 것을 알 수 있다. 광루미네센스 측정 결과는 산소 공핍의 증가로 보이는 500~600 nm대의 파장에서 나타난 피크의 위치가 에너지가 큰 쪽으로 증가했다. 위 결과로부터 성장 시간에 따른 Al 도핑된 ZnO의 구조적 및 광학적 특성변화를 관찰했고, 이 연구 결과는 Al 도핑된 ZnO 나노구조 기반 전자소자 및 광소자에 응용 가능성을 보여주고 있다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 한국전기전자재료학회 2006년도 추계학술대회 논문집 Vol.19
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• pp.21-21
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• 2006

21세기 정보통신 및 관련 소재의 연구방향은 새로운 기능성 확보, 극한적 제어성, 복합 및 융합이라는 경향으로 발전해 가고 있다. 반도체 기술 분야에서 현재의 공정적 한계를 극복하고 새로운 기능성을 부여하기 위해 나노 합성과 배열을 기본으로 하여 bottom-up 방식의 나노소자 구현이 큰 주목을 받고 있다. 나노선의 경우 나노 스케일의 dimension, 양자 제한 효과, 우수한 결정성, self-assembly, internal stress 등 기존 벌크형 소재에서 발견할 수 없는 새로운 기능성이 나타나고 있어 바이오, 에너지, 구조, 전자, 센서 등의 분야에서의 활용이 가능하다. 현재 국내외적으로 반도체 나노선으로 널리 연구되고 있는 재료는 ZnO, $SnO_2$, SiC 등이 중심이 되고 있다. 이중 ZnO 나 노선의 합성을 위해서는 thermal CVD, MOCVD, PLD, wet-chemical 등 다양한 방법이 사용되고 있다. 특히 MOCVD 방법에 의해 수직 정렬된 ZnO 나노막대를 성장할 수 있다. 이러한 나노막대는 MO 원료 및 산소 공급량을 적절히 제어함으로서 수직 배향 및 나노선의 구경 제어가 가능하며, 나노 막대의 크기 제어와 관련해서는 반응 관내의 DEZn 와 $O_2$의 양을 변화시켜 구조체의 크기를 수 십 ~ 수 백 나노미터의 크기로 제어할 수 있다. 본 연구는 이러한 ZnO 나노선의 성장과정에서 $210^{\circ}C$ 이하의 저온에서 성장한 ZnO 버퍼층을 이용해 나노구조의 형상을 제어하고자 하였다. 특히 ZnO 저온 버퍼층의 두께에 따라 나노막대의 직경변화, 수직배향성, 형상변화의 제어가 가능하였다. 나노막대의 특성 평가는 TEM, SEM, PL, XRD 등을 이용하여 구조적, 결정학적, 광학적 특성을 분석하였다.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 한국전산구조공학회 2009년도 정기 학술대회
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• pp.243-246
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• 2009

본 연구에서는 분자동역학 전산모사와 미시역학 모델을 이용하여 나노입자의 크기와 체적분율 변화가 나노복합재의 물성변화에 미치는 영향을 효과적으로 묘사할 수 있는 순차적 브리징 해석기법을 개발하였다. 나노 입자의 크기변화와 체적분율 변화에 따른 영률과 전단계수를 분자동역학 전산모사를 통해 예측한 후, 이를 연속체 모델에서 구현하기 위해 다중입자 모델을 적용하였다. 나노입자의 크기효과를 반영하기 위해 입자와 기지 사이에 유효계면을 추가적인 상으로 도입하였고, 체적분율 효과는 나노복합재를 둘러싸는 무한영역의 물성값을 통해 조절되도록 하였다. 유효계면과 무한영역의 물성을 입자의 반경과 체적분율의 함수로 근사한 후, 다양한 입자의 크기와 체적분율에서 나타나는 나노복합재의 물성변화를 예측하였다. 제안된 해석기법의 적용을 통해 분자동역학 전산모사 결과와 잘 일치하는 예측해를 효과적으로 얻을 수 있었다.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• 제21권5호
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• pp.205-209
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• 2011

Zinc oxide has semi-conductivity and super conductivity characteristics. It can be used optically and is applied on many areas such as gas sensor, solar cell and optical waveguide. In this paper, to improve optical characteristics of ZnO, aluminum was added on zinc oxide. Zinc oxide and aluminum zinc oxide was fabricated as nano fiber form. ZnO solution was created by mixing poly vinyl pyrrolidone, ethyl alcohol, and zinc acetate. An Al doped ZnO was created by adding aluminum solution to ZnO sol. By applying these sols on electro spinning method, nano fibers were fabricated. These fibers are heat treated at 300, 500, and $700^{\circ}C$ degrees and were analyzed with X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and scanning electron microscopy (SEM) to examine the nano structures. TGA and DSC measurement was also used to measure the change of mass and calorie upon temperature change. The absorbance of ZnO and Al-doped ZnO was carried out by UV-vis measurement.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 하계학술대회 논문집 Vol.9
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• pp.77-77
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• 2008

금(Au)이나 은(Ag)과 같은 귀금속 물질로 형성된 금속 나노 구조체는 표면 플라즈몬 공진(Surface Plasmon Resonance, SPR) 현상과 이의 국부 환경(local environment) 변화에 대해 민감한 의존성으로 인하여 생화학적 센서로의 응용이 주목 받고 있다. 표면 플라즈몬 공진은 광 흡수와 광 산란을 수반하는데, 두 가지 특성 모두 분광학적 신호검출방식으로 센서에 응용가능하다. 이 중 광 산란을 이용하는 방식은 광원의 배경잡음 효과가 배제되기 때문에 단일 입자 검출에 유리하다. 광 흡수와 광 산란 특성은 금속 나노 구조체는 크기, 형상, 주변 매질, 물질의 선택에 따라서 영향을 받는다. 본 연구에서는 금 나노 디스크(nanodisc)의 형상에 따라서 여기 되는 표면 플라즈몬이 광 흡수와 광 산란 특성에 미치는 영향을 가시광과 근적외선 영역에 대해서 불연속 쌍극자 근사법(Discrete Dipole Approximation, DDA)을 이용하여 전사모사(simulation) 하였다. 금 나노 디스크의 형상과 플라즈몬 특성 간의 관계는 공명 파장과 산란 양자 거둠율(scattering quantum yield, $\eta$)을 이용하여 분석하였고, 센서로서의 응용을 가늠하기 위해 주변 매질의 굴절률을 조절하여 그에 따른 민감도(sensitivity )를 비교하였다. 나노 디스크의 모양이 판상에 가까워질수록 공명 파장은 적색 편이하였고 광 산란 효율과 민감도는 증가하는 현상이 나타났다. 또한, 산란 양자 거둠율은 증가하다가 완만하게 감소하는 경향이 나타났다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• 제20권3호
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• pp.287-292
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• 2007

In general, the response of bulk material is independent of its size when it comes to considering classical elasticity theory. Because the surface to bulk ratio of the large solids is very small, the influence of surface can be negligible. But the surface effect plays important role as the surface to bulk ratio becomes larger, that is, the contribution of the surface effect must be considered in nano-size elements such as thin film or beam structure. Molecular dynamics computation has been a conventional way to analyze these ultra-thin structures but this method is limited to simulate on the order of $10^6{\sim}10^9$ atoms for a few nanoseconds, and besides, very time consuming. Analysis of structures in submicro to micro range(thin-film, wire etc.) is difficult with classical molecular dynamics due to the restriction of computing resources and time. Therefore, in this paper, the continuum-based method is considered to simulate the overall physical and mechanical properties of the structures in nano-scale, especially, for the thin-film.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• 제33권2호
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• pp.45-53
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• 2023

The growth of Si on 4H-SiC substrate has a wide range of applications as a very useful material in power semiconductors, bipolar junction transistors and optoelectronics. However, it is considerably difficult to grow very fine crystalline Si on 4H-SiC owing to the lattice mismatch of approximately 20 % between Si and 4H-SiC. In this paper, we report the growth of a Si epilayer by an Al-related nanostructure cluster grown on a 4H-SiC substrate using a mixed-source hydride vapor phase epitaxy (HVPE) method. In order to grow hexagonal Si on the 4H-SIC substrate, we observed the process in which an Al-related nanostructure cluster was first formed and an epitaxial layer was formed by absorbing Si atoms. From the FE-SEM and Raman spectrum results of the Al-related nanostructure cluster and the hexagonal Si epitaxial layer, it was considered that the hexagonal Si epitaxial layer had different characteristics from the general cubic Si structure.