• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.261.2-261.2
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• 2013

에너지 갭이 큰 ZnO 반도체는 빛 투과율이 우수하여 투명성이 좋으며 화학적으로 안정된 구조를 가지고 있어 전자소자 및 광소자 응용에 대단히 유용하다. 일반적으로 화학 기상증착, 전자빔증착과 전기화학증착법을 사용하여 ZnO 나노 구조를 제작하고 있다. 여러 가지 증착 방법 중에서 전기화학증착방법은 낮은 온도와 진공 공정이 필요하지 않으며 대면적 공정이 가능하고 빠른 성장 속도로 나노구조를 효과적으로 성장할 수 있는 장점을 가지고 있다. 본 연구에서는 전기화학증착법을 이용하여 Indium Tin Oxide (ITO) 기판위에 Al 도핑된 ZnO 나노세선 성장시키고 성장시간에 따라 형성한 ZnO 나노세선의 구조적 성질을 조사하였다. ZnO 나노세선을 성장하기 위하여 zinc nitrate와 potassium chloride를 각각 0.1 M을 용해한 용액을 사용하였다. 전기화학증착방법을 사용하여 제작한 ITO 기판 위에 성장시킨 ZnO 나노세선 위에 전극을 제작하고 전류-전압 특성을 측정하였다. Al-doped ZnO 나노세선의 성장되는 조건을 Al 농도별로 0 wt%, 1 wt%, 2 wt% 및 5 wt% 씩 증가시키면서 ZnO 나노세선의 구조적 특성을 분석하였다. X-선회절 (X-ray diffraction; XRD) 실험 결과를 통해 ZnO 나노세선이 성장함을 확인하였고, 성장 시간이 길어짐에 따라 (101) 성장방향의 XRD 피크의 세기가 증가하였다. 전기화학증착시 Al 도핑 농도 증가에 따라 ZnO 나노세선의 지름이 200 nm에서 300 nm로 변화하는 것을 주사전자현미경으로 관측하였다. 이 실험 결과는 전기화학증착방법을 사용하여 제작한 ZnO 나노세선의 Al 도핑 농도에 따른 구조적 특성들을 최적화하여 소자제작에 응용하는데 도움이 됨을 보여주고 있다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.51 no.6
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• pp.774-779
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• 2013

We synthesized the solution processible monodispersed $TiO_2$ crystalline nano-sol with ~ 5 nm in size by sol-gel method. Through the spin-coating of crystalline $TiO_2$ nano-sol at low processing temperature, we could make even blocking interlayer on the rough FTO transparent electrode substrate. The rough FTO surface could be gradually smoothed by the spin-coating of nano-crystalline $TiO_2$ sol based blocking interlayer. The 1, 2.5, 5, and 10 wt% of nanocrystalline $TiO_2$ sol formed 29, 38, 62, and 226 nm-thick of blocking interlayer in present experimental condition, respectively. The 5 and 10 wt% of $TiO_2$ nano-sol could effectively fill up the valley part of bare FTO with 48.7 nm of rms (root mean square) roughness and consequently enabled the ZnO to be grown to vertically aligned one dimensional nanorods on the flattened blocking interlayer/FTO substrate.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2012.05a
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• pp.86.1-86.1
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• 2012

나노재료와 나노기술의 연구개발 지원을 위하여 국가나노인프라인 나노종합팹센터에서 개발되고 있는 나노재료/나노현상의 실시간 관찰을 위한 SiN membrane chip 기술 및 나노그래핀 기반구축에 대한 최근 결과와 향후계획을 소개하고자 한다. 나노재료의 합성, 배열, 구조 등의 실시간 관찰을 가능하게 하기 위하여 제작된SiN membrane chip은 투과전자현미경(transmission electron microscope, TEM)에서 투명한 기판으로, 그 위에 나노재료를 합성, 배열하고 원하는 모양의 전극을 형성하여 나노재료 및 나노소자의 온도변화 및 전기적 특성 측정 등이 가능하다. 이러한 기술은 Ag, Sn, Cu 등 nano-cluster의 percolation 소자, SiN 및 Graphene 나노기공 소자, SiGe, BiTe, Si, ZnO 나노선 및 CNT의 내부구조변화, 상변화 등 다양한 나노재료/나노소자의 나노현상 관찰 및 해석에 적용되었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.351-351
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• 2012

최근의 수 십 년 간, 실리콘 나노 와이어는 그 특수한 물성으로 인하여 큰 주목을 받아오고 있다. 또한, 나노 전자소자 개발에 있어 중요한 역할을 담당하며, 현재 실리콘은 반도체 산업 및 기술에서 핵심적인 기능을 수행하고 있기 때문에 실리콘 나노 와이어는 매우 중요하게 고려된다 [1]. 본 연구에서는 유도결합 수소 플라즈마와 PECVD를 이용한 ITO/glass위 실리콘 나노 와이어 형성을 실험하였다. 유도결합 수소 플라즈마를 이용하여 나노 사이즈의 인듐 catalyst를 형성한 후 PECVD를 이용 $SiH_4$ 가스 유량과 성장 온도를 변화시켜 그에 따른 형성 변화를 관찰하였다. Fig. 1 (a) 에서 보이는 바와 같이 $600^{\circ}C$, 30 sccm 5% $SiH_4$, 60 sccm He 조건에서 8분 동안 성장시켰을 경우와 Fig. 1 (b)의 100 sccm 5% $SiH_4$로 유량을 증가시키고 15분 동안 성장시킨 후 FE-SEM 사진을 비교 한 결과 실리콘 나노 와이어의 높이가 $31{\mu}m$로 크게 성장됨을 확인 하였다. 이는 $SiH_4$의 농도의 변화가 실리콘 나노 와이어 성장에 큰 영향을 미치고 있음을 나타내며 그에 따라 나노와이어의 높이를 조절할 수 있음을 보여주고 있다. 추가적으로 실리콘 나노 와이어 성장을 위한 인듐 catalyst 형성과 이를 이용한 ITO 기판위 실리콘 나노 와이어 성장에 따른 광학적 특성 및 XRD 분석 결과 또한 논의 하고자 한다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2011.05a
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• pp.33.1-33.1
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• 2011

최근 산업에서는 산업의 고도화로 인한 환경오염이 큰 문제로 대두되고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 방안 중, 친환경소재에 대해 연구가 활발히 진행하고 있다. 연잎의 자기세정효과(self-cleaning effect)에 관한 연구는 이러한 친환경소재에 대한 연구 중 하나이다. 연잎의 표면은 마이크로 크기의 돌기와 나노 크기의 왁스의 dual-scale의 구조로 이루어져 있으며, 왁스의 경우 소수성을 가진다. 이러한 dual-scale 구조와 소수성의 왁스에 의해 초소수성이 발현되고, 결과적으로 연잎의 자기세정효과가 발현된다. 본 연구에서는 나노임프린트 리소그래피와 수열합성법을 이용한 나노로드 성장을 이용하여, 연잎의 dual-scale의 표면구조를 형성하는 실험을 진행하였다. 나노임프린트 리소그래피와 수열합성법은 다른 공정에 비하여 상대적으로 적은 비용을 필요로 하고, 대면적에 적용이 가능한 기술이다. 실험 진행은 먼저 silicon 마스터 스탬프를 역상으로 복제한 PDMS (Polydimethylsiloxane) 스탬프와 $TiO_2$ sol을 이용하여 기판 위에 $TiO_2$ gel 패턴을 형성한 후, 열처리 과정을 통해 $TiO_2$ gel 패턴을 결정화한다. 다음으로 결정화된 $TiO_2$ 패턴 기판을 수열합성 방법을 이용하여 $TiO_2$ 나노로드를 무작위적으로 형성하였다. 마지막으로 소수성을 갖는 자기 조립 단분자막 용액을 이용하여 소수성 표면처리를 한 후 접촉각을 측정하였다. 본 연구에서 개발한 기술을 이용하여 다양한 형태의 기판에 초소수성 표면을 형성할 수 있고, 자기세정효과를 갖는 표면을 구현할 수 있다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2010.06a
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• pp.230-230
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• 2010

본 연구에서는 개조된 MOCVD법을 이용하여 (100) GaAs 기판 위에 나노 구조 $Bi_2Te_3$ 열전 필름을 성장시켰다. 기존의 MOCVD법과 달리 서셉터의 모양을 변화시켜 기체상태에서 $Bi_2Te_3$ 나노파티클의 형성과 기판위에서 성장을 유도 하였다. 또한 서셉터의 노즐의 면적을 변화시켜 기체의 속도를 제어함에 따라 $Bi_2Te_3$ 필름을 형성시켰다. 서셉터의 모양의 변화에 따라 기체 상태에서 $Bi_2Te_3$ 나노파티클을 형성하고 이를 기판위에서 성장시켜 $Bi_2Te_3$ 열전 필름의 결정립계를 조절할 수 있었고, 또한 노즐의 면적의 변화에 따른 기체의 속도를 제어하여 $Bi_2Te_3$ 결정립계 및 결정 배향 방향을 조절 하였다. 본 연구결과에서는 MOCVD 반응관의 서셉터의 모양 및 노즐의 면적의 변화에 따라 결정립계 및 결정 성장방향이 조절될 수 있음을 확인하였고 이러한 변화에 따라 열전도도를 제어하여 열전성능지수의 향상을 기대 할 수 있다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.423.1-423.1
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• 2014

본 발표에서는 실리콘 이종접합 태양전지에서 중요한 실리콘 웨이퍼 표면/계면 제어에 대하여 발표한다. 다시 말하여, 실리콘 웨이퍼 기판 세정공정 변화에 따른 실리콘 웨이퍼 표면의 소수전하수명(minority carrier lifetime, MCLT) 및 태양전지 소자특성 변화에 대하여 연구하였다. 구체적으로, 실리콘 웨이퍼 클리닝 최초단계로써 KOH damage etching 공정을 도입할 때, 이후 클리닝 공정을 통일하여 적용한 웨이퍼 표면의 MCLT 및 상기 웨이퍼를 이용하여 플라즈마 화학기상증착법(PECVD)을 통하여 제작한 태양전지 소자 효율은 KOH etching 시간이 10분일 때 최대치에 도달한 후 감소하였다. 또한, RCA1, RCA2, Piranha로 이루어진 웨이퍼 클리닝 단계의 사이에, 또는 맨 마지막에 묽힌 불산용액(DHF, 5 %) 처리를 하여 표면 산화막 제거 및 수소종단처리를 하여 기판의 passivation 특성을 향상시키고자 할 때, 불산용액 처리 순서에 따른 웨이퍼 표면의 MCLT 및 태양전지 소자 효율을 비교하였다. 그 결과, 묽은불산용액을 클리닝 단계 사이에 적용하였을 때의 MCLT 및 태양전지 소자의 특성이 더 우수하였다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.21 no.5
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• pp.279-285
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• 2012

We report on the measurements of electronic transport properties of CVD graphene placed on a pre-patterned substrate with periodic nano trenches. A strong anisotropy has been observed between the transport parallel and perpendicular to the trenches. Characteristically different weak localization corrections have been also observed when the transport was perpendicular to the trench, which is interpreted as due to a density inhomogeneity generated by the potential modulations.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.414-414
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• 2014

박막 태양전지의 광흡수를 증가시키기 위한 방법으로 나노 사이즈의 구조체를 이용하는 방법들이 주목받고 있다. 나노 구조체로 인한 광 산란 효과는 광 흡수층에서 빛의 흡수를 높여 태양전지의 변환효율을 높일 수 있다. 3차원 구조체를 제작하는 기존의 방법들은 대면적 기판에 적용이 어렵고, 비용적 측면 등의 문제점들이 있다. 본 연구에서는 대면적화가 가능한 나노 임프린트 리소그래피 방법을 이용하여 Ag nano rod 패턴을 제작하였다. 임프린트 공정 중 UV 조사시간, 가해지는 하중, 기판온도 등의 변수들과, 건식 이온 식각 시 변수들을 조절하여 최적화된 3차원 rod 패턴을 형성할 수 있었다. 그림 1은 형성된 Ag rod 패턴의 SEM 측정 사진이다. 전극 폭 300 nm, 간격 300 nm로 제조된 rod는 Ag의 두께를 조절함으로써 전기, 광학적 특성을 조절할 수 있었다. 3차원 Ag nano rod를 박막 태양전지의 전, 후면 전극으로 사용하여 태양전지의 특성변화를 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.85.1-85.1
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• 2018

고표면적 다공성 금속 박막 형성 기술은 타겟에서 방출된 금속 원자들이 타겟 주변에서 서로 충돌하여 나노입자를 형성한 후 기판으로 입자를 이송시켜 나노 구조를 지니는 박막을 성장시키는 기술이다. 고표면적 다공성 금속 박막 형성 기술로 제작한 다공성 박막은 열린 기공 구조를 지니고 있기 때문에 외부 기체의 확산이 용이하고 비표면적이 높다는 특징을 가지고 있다. 특히 금속 공기 이차전지 등의 배터리의 경우 전극의 비표면적이 성능을 결정하는 중요한 인자이므로 금속판을 사용하는 경우 대비 비표면적이 높은 나노구조를 사용할 경우 용량 증대에 유리하다. 본 연구에서는 공정 압력, 공정 파워, 타겟과 기판과의 거리, 칠러 온도 등 증착 공정 변수를 제어하여 표면적이 높은 아연 나노 구조를 형성하였다. 이를 분석하기 위해 SEM을 이용하여 미세구조 및 두께를 관찰하였으며, 박막 증착 전후의 무게를 측정하여 기공률을 계산하였다. 또한 XRD 분석을 통하여 결정성 및 결정의 크기를 확인하였다. 이렇게 제작된 고표면적 다공성 Zn 금속박막을 응용하여 아연 전지 성능 평가를 진행하였다.