• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2014.02a
• /
• pp.313-313
• /
• 2014

GaN계 물질 기반의 광 반도체는 조명 및 디스플레이 관련 차세대 광원으로 많은 관심을 받고 있고, 효율 증대를 위한 에피, 소자 구조 및 패키지 등의 많은 연구가 진행되고 있다. 특히, 투명 전극을 이용한 광 추출 효율의 증가에 대한 연구는 전체 외부양자효율을 증가시키는 중요한 기술로 각광을 받고 있다. 이러한 투명전극은 가시광 영역의 빛을 투과하면서도 전기 전도성을 갖는 기능성 박막 전극으로 산화인듐주석이 널리 사용되고 있으나 인듐 가격의 상승과 산화인듐주석 전극 자체의 크랙 특성으로 인하여 많은 문제점이 지적되고 있다. 이러한 문제를 극복하기 위하여 GaN계 발광 다이오드에 있어서 산화인듐주석 투명 전극의 대체 물질들에 대한 많은 연구들이 활발하게 이루어 지고 있다. 특히, 투명전극 층으로 사용되는 산화인듐주석 대체 박막으로 산화아연에 대한 연구가 각광을 받고 있는 실정이다. 또한, 발광 다이오드의 효율 증가를 위해 발광소자에 표면 요철 구조 형성과 나노구조체 형성 등 박막 표면의 구조 변화를 통한 광추출효율 향상에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 산화아연 박막을 투명전극으로 사용하였으며 광추출효율 향상을 위해 산화아연 투명전극에 패터닝을 형성하고, 그 위에 산화아연 나노막대를 형성하여 기존에 사용하던 산화아연 투명전극보다 우수한 추출효율 및 전류 퍼짐 향상 구조를 제안하고 이에 따른 LED 소자의 광추출효율 향상을 연구하였다. 금속유기화학증착법을 이용하여 c-면 사파이어 기판에 n-GaN, 5주기의 InGaN/GaN 다중양자우물 구조 및 p-GaN의 간단한 LED구조를 성장한 후, p-GaN층 상부에 원자층 증착법을 이용하여 투명전극인 산화아연 박막을 60 nm 두께로 증착하였다. 산화아연 투명전극만 증착한 LED-A와 이후 0.1% HCl을 이용한 습식식각을 통하여 산화아연 투명전극에 육각형 모양의 패턴을 형성한 LED-B, 그리고 LED-B위에 전기화학증착법을 이용하여 $1.0{\mu}m$의 산화아연 나노 막대를 증착한 LED-C를 제작하였다. LED-A, -B 및 -C에 대한 표면 구조는 SEM이미지를 통하여 확인한 바 산화아연의 육각 패턴과 그 상부에 산화아연의 나노막대가 잘 형성된 것을 확인하였다. I-L 분석으로부터 패턴이 형성되지 않은 산화아연 투명전극으로만 구성된 LED-A에 비하여 산화아연 투명 전극에 육각 패턴을 형성한 LED-B의 전계 발광 세기가 더욱 큰 것을 확인하였다. 또한, 육각 패턴에 산화아연 나노막대를 성장시켜 융합구조를 형성한 LED-C에서는 LED-B와 -A보다 더 큰 전계 발광세기를 확인할 수 있었다. 특히, 인가 전류가 고전류로 갈수록 LED-C의 발광세기가 더욱 강해지는 것으로 효율저하현상 또한 나노융합구조의 LED-C에서 확인할 수 있었다. 이는 기존 산화아연 투명전극에 육각형의 패턴 및 나노막대융합구조를 형성할 경우 전류퍼짐현상을 극대화 할 뿐 아니라, 추가적인 광추출효율 향상 효과에 의해 질화갈륨 기반LED 소자의 광효율이 증가된 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2013.08a
• /
• pp.208-208
• /
• 2013

ZnO는 직접천이형 반도체로 약 3.37 eV의 넓은 에너지 band-gap과 60 meV의 비교적 큰 엑시톤 결합 에너지를 가지고 있다. 또한 단결정 성장 가능과 투명성 등 많은 장점들로 인하여 GaN와 대체할 자외선 또는 청색 발광소자나 ITO를 대체할 투명전극 같은 광범위한 광전소자로 큰 주목을 받으며 연구되어 왔다. 이러한 ZnO는 다양한 물질들의 첨가를 통해 인위적으로 특성변화가 가능한데 Mg, Be, Cd 첨가를 통한 에너지 밴드갭의 확장과 수축, Al 첨가를 통한 전기전도성의 증가 등이 그 예이다. 최근에는 밴드갭 조절을 이용한 ZnO-ZnMgO와 같은 이종접합구조가 광소자 등의 응용을 목적으로 많은 연구가 이루어지고 있다. 더불어 나노선이나 나노막대 같은 1차원 구조를 갖는 ZnO 계열 반도체의 연구는 현재 큰 이슈가 되고 있는 나노 크기의 소자 개발에 매우 큰 적용 가능성을 가지고 있다. 우리는 수열합성법을 이용하여 hexagonal ZnO 나노막대를 성장하고 그 표면에 core-shell 형태의 $ZnO-Zn_{1-x}Mg_xO$ (x=0.084) 양자우물을 원자층증착법으로 증착하였다. 본 연구에서는 만들어진 ZnO 나노막대와 ZnO-ZnMgO 나노막대, core-shell ZnO-ZnMgO 양자우물 sample들의 저온(5 K) Photoluminescence 측정을 통하여 광학적 band 구조를 분석하였다. 실험적으로 의도된 양자우물 두께와 다른 실제 형성된 양자무물의 두께를 알아내기 위하여 2차원 hexagonal 양자우물 band 구조에서 self-consistent nonlinear Poisson-Schr$\"{o}$dinger 방정식 계산과 컴퓨터 시뮬레이션을 이용하였으며, 이 방법으로 계산된 값과 실험값의 비교를 통하여 실제 형성된 양자우물의 두께를 정량적으로 유출할 수 있었다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
• /
• 2009.11a
• /
• pp.28.1-28.1
• /
• 2009

이 연구에서는, 열수화법을 사용하여 ZnO 나노막대를성장 온도와 성장 농도를 변화하여 그 효과에 대해서 조사하였다. Zn 화합물의 농도는 0.02 M~0.08 M 로 변화를 주었고, 성장 온도는 $60{\sim}80^{\circ}C$ 로 유지하였다. 우리는 SEM 으로 부터 성장 온도가 증가할 때에 수직으로 더 빨리 자라는 것을 확인하였고, 성장 농도가 증가할 때에 diameter가 증가하는것을 확인 할 수가 있었다. 성장 속도에 농도와 온도가 매우 큰 영향을 주는 것을 확인을 할 수 가있었다. 또한, Photoluminescence (PL) 로부터 성장 온도가 $80^{\circ}C$ 이고, 0.08 M 에서 UV emission 이 가장 강하게 나타 났으며, 가장 좋은 결정질을확인 하였다. 그러므로, ZnO 나노 막대의 직경과 길이를두 성장 변수롤 통하여 제어가 가능 하게 되었다. 또한, ZnO 나노 막대를 저온에서 성장 할 수 있어 투명 플렉서블 소자에 적용이 될 가능성을 보였다.

• Investigative Magnetic Resonance Imaging
• /
• v.15 no.1
• /
• pp.48-56
• /
• 2011

Purpose : The aim of this study is to measure the typical MR variables such as $T_1$- and $T_2$-relaxation times according to morphological characteristics of gold nanopartides as a preliminary study to perform theragnosis using local heating by gold nanopartides. Materials and Methods : Two types of gold nanoparticles were used. Spheres were synthesized by various methods and stirring speed. Rods were synthesized by adding various concentrations of sphere nanopartides. Gold nanopartides were mixed with 2% agarose gel at 1:1 ratio and then signals were acquired using a 1.5T MRI. For the measurements of $T_1$-and $T_2$-relaxation times, TR and TE were varied, respectively. The results were acquired through $T_1$ and $T_2$ curves based on the intensities of MR image using self-developed software. And Statistical analysis was performed. Results : $T_1$ times were measured 1.86 sec and 2.08 sec for sphere and rod, respectively. On the other hands, $T_2$ times were measured 57 ms and 35.45 ms for sphere and rod. Conclusion : The changes of the MR variables according to the morphological characteristics of the gold nanopartides were confirmed. Optimal MR imaging conditions can be obtained by choosing proper TR and TE according to the type of nanoparticles.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
• /
• 2008.11a
• /
• pp.392-392
• /
• 2008

나노크기의 반도체 물질은 표면적/부피 비와 그 크기에 의해 광학적, 전기적 특성이 크게 영향을 받는다. 나노크기의 반도체 재료 중 ZnO는 3.37eV의 넓은 에너지 밴드갭을 가지고 있으며, 60meV의 큰 엑시톤(exciton) 결합에너지의 특성을 가지고 있어 UV 영역의 소스로서 가장 활용도가 클것으로 예상된다. 1 차원 ZnO 나노구조는 청색과 자외선 발광소자 및 광전자 소자, 화학적 센서로 활용이 가능하다. whisker, nanowires, norods, nanonail, nanoring 등과 같은 ZnO 나노구조의 형태와 크기는 합성장비와 공정조건에 크게 영향을 받고 서로 다른 광 특성 결과를 나타낸다. ZnO 나노구조의 합성을 위해 다양한 금속 촉매를 이용한 기상-액상-고상(VLS)의 성장 메카니즘이 연구되었다. 그러나 이 방법은 촉매로 사용된 금속이 불순물로 작용하는 결점을 가지고 있다. 최근에는 기판위에 아무런 촉매도 사용하지 않은 ZnO 의 합성에 대해 많은 연구가 진행되고 있다. 그러나 촉매없이 합성된 나노구조의 형태와 성장방향은 초기단계에서 불규칙한 원자배열로 인해 합성상태의 제어 (방향, 형상 등)가 매우 어렵다. MOCVD 장비 금속 촉매를 이용하지 않고도 미량의 Zn 와 $O_2$ 량을 일정하게 조절함으로써 형상 및 방향성을 제어 할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 또한 본 연구에 사용된 MOCVD 장비의 경우 추가적인 케리어 가스 유입을 통해 나노막대의 aspect ratio 조절이 가능하다. 본 연구는 MOCVD 장비를 이용해 촉매를 사용하지 않고 1 차원 ZnO 나노막대를 합성하였고, 추가적 케리어 가스 유량을 변화시킴으로써 형태 변화 및 발광특성에 관한 영향을 연구하였다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
• /
• 2012.05a
• /
• pp.86.2-86.2
• /
• 2012

산화금속은 높은 결정성, quantum size effect, 높은 투과도, 대기중의 안정도 등과 같은 탁월한 성질들로 인하여 오늘날 실리콘의 대체물로서 많은 연구가 보고되고 있다. 이러한 금속산화물의 크기와 모양을 조절하며 대량 생산하기 위한 합성방법으로 가수분해, 금속양이온 응축법과 같은 다양한 수용액상 방법이 연구되고 있다. 하지만 2차원 단일 층에 나노물질을 정렬하고 전기적 접합을 형성하는 것이 매우 어렵다는 점 때문에 나노물질을 기판 위에 자유롭게 성장시키는 방법에 대해서는 아직 많이 보고 되어있지 않다. 본 연구에서 저온의 수용액에서 1차원의 나노막대가 2차원의 스피넬 구조 위에 heteroepotaxial 접합을 이루며 성장시키는 방법을 이용하였다. P-n접합 형성을 위하여 (0001)방향으로 배향된 n-type ZnO 나노막대를 (111)방향의 p-type Co3O4 나노플레이트 위에 성장시킨 구조를 제작하였으며 이를 바탕으로 다이오드소자를 제작하여 ideal factor, turn-on voltage, rectifying ratio등의 전기적 특성을 평가하였다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
• /
• v.19 no.3
• /
• pp.236-241
• /
• 2010

ZnO nanorods were grown on ZnO seed layer by hydrothermal method. The ZnO seed layer was coated by sol-gel method, and then the ZnO nanorods on ZnO seed layer were grown with different precursor concentrations ranging from 0.01 M to 0.3 M. FE-SEM (field-emission scanning electron microscopy), XRD (X-ray diffraction), and PL (photoluminescence) were employed to investigate the structural and optical properties of the ZnO nanorods. The diameter and length of ZnO nanorods are increased and also the optical properties are enhanced as the precursor concentrations are increased.

• Journal of the Korean Chemical Society
• /
• v.55 no.4
• /
• pp.563-565
• /
• 2011

• Proceedings of the KSME Conference
• /
• 2008.11a
• /
• pp.260-263
• /
• 2008

The bending test of an individual ZnO nanorod was performed with a nano-manipulator and a force sensor inside the scanning electron microscope (SEM), and the bending properties of ZnO nanorod were also discussed. The ZnO nanorod used in this experiment was fabricated by means of solution base process. The force sensor used for bending test of ZnO nanorod was typed with cantilever. The force sensor was mounted on the nano-manipulator. The nano-manipulator was controlled and manipulated by a personal computer. The each end of an individual ZnO nanorod was attached on the rigid support and the tip of the force sensor with an electron beam exposure, and then the bending test was carried out by controlling of the nano-manipulator. The bending modulus of a ZnO nanorod was calculated at 69.35GPa after the bending test.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2007.06a
• /
• pp.351-351
• /
• 2007