• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.27 no.2
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• pp.63-70
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• 2014

Design sensitivity analysis and topology design optimization for a piezoelectric crystal resonator are developed. The piezoelectric crystal resonator is deformed mechanically when subjected to electric charge on the electrodes, or vice versa. The Mindlin plate theory with higher-order interpolations along thickness direction is employed for analyzing the thickness-shear vibrations of the crystal resonator. Thin electrode plates are masked on the top and bottom layers of the crystal plate in order to enforce to vibrate it or detect electric signals. Although the electrode is very thin, its weight and shape could change the performance of the resonators. Thus, the design variables are the bulk material densities corresponding to the mass of masking electrode plates. An optimization problem is formulated to find the optimal topology of electrodes, maximizing the thickness-shear contribution of strain energy at the desired motion and restricting the allowable volume and area of masking plates. The necessary design gradients for the thickness-shear frequency(eigenvalue) and the corresponding mode shape(eigenvector) are computed very efficiently and accurately using the analytical design sensitivity analysis method using the eigenvector expansion concept. Through some demonstrative numerical examples, the design sensitivity analysis method is verified to be very efficient and accurate by comparing with the finite difference method. It is also observed that the optimal electrode design yields an improved mode shape and thickness-shear energy.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2011.05a
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• pp.44.1-44.1
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• 2011

본 연구에서는 태양전지 설계를 위해 기존의 반도체소자 simulation에 사용되고 있는 Silvaco TCAD tool을 사용하여 p+ boron emitter의 특성분석 실험을 하였다. 변수로는 emitter의 농도와 접촉저항 이 두 가지 놓고 표면 재결합과 의 영향을 염두에 두고 실험을 하였다. 농도는 $1{\times}10^{17}\;cm^{-3}$에서 $2{\times}10^{22}\;cm^{-3}$까지 두었고, 각각의 농도에 해당되는 contact 저항을 설정하여 전기적 특성을 보았다. 실험 결과 두 가지 변수를 모두 입력하였을 때 처음에 Isc가 조금씩 올라가다가 $1{\times}10^8\;cm^{-3}$에서 가장 높았고 그 이후에는 표면 재결합이 커지면서 Isc가 계속 떨어졌다. 하지만 contact 저항으로 인해 가장 높은 효율은 $1{\times}10^9\;cm^{-3}$ 부근에서 보였다. 농도에 따라 표면 재결합과 contact 저항이 서로 반대로 변하기 때문에 emitter를 표면 재결합이 늘어남에도 불구하고 contact 저항으로 인해 비교적 고농도로 doping 해야만 했다. 하지만 우리가 준 contact 저항은 농도에 따라 생긴 저항으로 실제 전극의 contact 저항은 훨씬 더 클 것으로 예상되고 이로 인해 더 고농도의 doping이 필요하게 된다. 그렇게 된다면 표면의 재결합으로 인한 손실은 더 크게 되어 전체적으로 효율은 떨어진다. 우리는 이 손실을 보완하고 줄이기 위해 selective emitter 개념을 넣어 이에 대한 영향은 보았다. selective를 하지 않은 $1{\times}10^{19}\;cm^{-3}$의 doping 농도의 가장 높은 효율을 보인 기존의 emitter와 전극 부분을 제외한 표면은 $1{\times}10^{18}\;cm^{-3}$으로 하고 전극 부분의 emitter는 $2{\times}10^{20}\;cm^{-3}$으로 한 selective emitter를 비교해보았다. 이는 selective emitter가 기존 emitter에 비해 Isc와 Fill Factor로 인해 효율이 약 0.7% 정도 높았다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.236-236
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• 2010

단일접합 $n^+-p/p^+$ (p-emitter) 및 $p^+-n/n^+$ (n-emitter) GaAs 태양전지 (Solar Cell)를 각각 제작하여, 그 소자특성을 비교 분석하였다. AM 1.5 (1 sun, $100\;mW/cm^2$) 표준광을 조사할 경우, p-emitter/n-emitter 소자의 개방회로전압 (Voc), 단락회로전류 (Jsc), 충전율 (FF), 효율 (Eff)은 각각 0.910/0.917 V, $15.9/16.1\;mA/cm^2$, 78.7/78.9, 11.4/12.1%로서, n-emitter 소자가 다소 크지만 거의 비슷한 값을 가지고 있었다. 태양전지의 집광 특성을 분석하기 위하여 조사광의 출력에 따른 태양전지의 소자 특성을 측정하였다. 조사광 강도가 높아짐에 따라 p-emitter 소자의 특성은 점진적으로 증가하는 반면, n-emitter는 1.3 sun에서 약 1.4 배의 최대 효율 (17%)을 나타내고 조사광이 더 증가함에 따라 급격히 감소하는 특성을 보여 주었다. (그림 참고) 본 연구에서 사용한 2종류 소자의 층구조는 서로 반대되는 대칭구조로서, 모두 가까이에 위치하고 있는 표면전극 (surface finger) 방향으로 소수전하 (minority carrier)가 이동하고 다수전하 (majority carrier)는 기판 (두께 $350\;{\mu}m$)을 통한 먼 거리의 후면전극 (back electrode)으로 표류 (drift)되도록 설계되어 있다. 이때, n-emitter에서는 이동도 (mobility)와 확산길이 (diffusion length)가 높은 전자가 후면전극으로 이동하기 때문에 적정밀도의 전자-정공 쌍 (EHP)이 여기될 경우에는 Jsc와 Eff가 극대화되지만, 조사광 강도 또는 EHP가 더 높아질 경우에는 직렬저항의 증가와 함께 전류-전압 (I-V)의 이상인자 (ideality factor)가 커짐으로서 FF와 효율이 급격히 감소한 결과로 분석된다. 현재 전산모사를 통한 자세한 분석을 진행하고 있으며, 본 결과는 효율 극대화를 위한 최적 층구조 및 도핑 밀도 설계에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.431-431
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• 2010

본 논문은 기존의 수은 형광 램프와 LED를 대체할 수 있는 무 수은 면광원의 방전 가스 조성 변화(He, Ne, Ar, Xe)에 따른 전기 광학 특성에 관한 연구이다.[1]~[4] 무 수은 면광원의 기본 구조는 그림 1과 같이 방전 공간 내에 유전체에 의해 방전 공간과 분리된 한 쌍의 평행한 전극으로 이루어져 있다. 그리고 방전 공간 내면에는 일정한 두께와 형상을 가지는 형광체가 도포되어 있고 주 전극의 반대 평판유리 외벽에 보조전극을 형성하였다. 방전을 발생시키기 위한 기본적인 구동 방법은 5~25kHz의 주파수와 $0.7{\sim}1.5{\mu}s$의 폭을 가지는 사각 펄스를 사용한다.[4] 그림 2는 Ne-Xe 가스를 기본으로 하여 He 첨가에 따른 전기 광학 특성을 보여준다. He 첨가량이 증가할수록 동작 전압이 높아지면서 방전 개시와 동시에 수축 방전으로 전이되는 형태를 보이며, 효율 또한 감소함을 보였다. 이것은 무 수은 면광원에서는 높은 He의 이차전자 방출 계수보다 He의 높은 이온화 에너지가 더 크게 작용하기 때문이라 생각된다. 그림 3은 Ne-Xe 가스를 기본으로 하여 Ar 첨가에 따른 특성을 보여준다. He과는 다르게 Ar 첨가량이 증가할수록 동작 전압 마진이 넓어진다. 그러나 동작 전압이 상승하고, 효율 역시 감소하는 단점이 있다. 이것은 Ar은 Ne에 비해 이온화 에너지가 낮지만 Ar-Xe 조합은 Penning 효과를 얻을 수 있는 혼합 가스가 아니며, Ar의 2차전자 방출 계수 역시 Ne에 비해 낮기 때문에 결과적으로 방전 전압은 상승하고 효율이 감소하는 결과를 보여준다. 그러므로 무 수은 면광원에서 낮은 구동 전압과 높은 휘도 효율을 얻기 위해서는 Ne-Xe 가스조건이 가장 적합한 가스 조건이다. 효율 개선을 위해서는 Ne-Xe 가스 조건에서 압력을 높이거나 높은 Xe 함량의 가스 조성비를 사용하여 자외선 발광원인 Xe 가스량을 높이는 방법이 가장 유리하다. 그림 4는 Ne-Xe 가스 조건에서 Xe 가스량을 높이면 효율이 증가하는 경향성을 보여준다. 가스 최적화 연구와 더불어 형광체 최적화 연구[5]를 통해서 Ne-Xe25% 100Torr 가스 조건에서 그림 5와 같은 19,000nit의 높은 휘도와 75lm/W의 고 효율 특성을 얻을 수 있었다.

• Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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• v.13 no.7
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• pp.1393-1398
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• 2009

Conventionally, etching is first considered for microelectronics fabrication process and is specially important in process of a-Si:H thin film transistor for LCD. In this paper, we stabilize properties of device by development of wet and dry etching process. The a-Si:H TFTs of this paper is inverted staggered type. The gate electrode is lower part. The gate electrode is formed by patterning with length of 8 ${\mu}$m${\sim}$16 ${\mu}$m and width of 80${\sim}$200 ${\mu}$m after depositing with gate electrode (Cr) 1500 ${\AA}$under coming 7059 glass substrate. We have fabricated a-SiN:H, conductor, etch-stopper and photo resistor on gate electrode in sequence, respectively. The thickness of these thin films is formed with a-SiN:H (2000 ${\mu}$m), a-Si:H(2000 ${\mu}$m) and n+a-Si:H (500 ${\mu}$m), We have deposited n-a-Si:H, NPR(Negative Photo Resister) layer after forming pattern of Cr gate electrode by etch-stopper pattern. The NPR layer by inverting pattern of upper gate electrode is patterned and the n+a-Si:H layer is etched by the NPR pattern. The NPR layer is removed. After Cr layer is deposited and patterned, the source-drain electrode is formed. In the fabricated TFT, the most frequent problems are over and under etching in etching process. We were able to improve properties of device by strict criterion on wet, dry etching and cleaning process.

• Resources Recycling
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• v.29 no.1
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• pp.25-34
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• 2020

Electrochemical Quartz Crystal microbalance is a tool that is capable of measuring nanogram-scale mass change on electrode surface. When applying alternating voltage to the quartz crystal with metal electrode formed on both sides, a resonant frequency by inverse piezoelectric effect depends on its thickness. The resonant frequency changes sensitively by mass change on its electrode surface; frequency increase with metal dissolution and decrease with metal deposition on the electrode surface. The relationship between resonant frequency and mass change is shown by Sauerbrey equation so that the mass change during metal dissolution can be measured in real time. Especially, it is effective in the case of reaction mechanism and rate studies accompanied by precipitation, volatilization, compound formation, etc. resulting in difficulties on ex-situ AA or ICP analysis. However, it should be carefully considered during EQCM experiments that temperature, viscosity, and hydraulic pressure of solution, and stress and surface roughness can affect on the resonant frequency. Application of EQCM was shown as a case study on leaching of platinum using aqueous chlorine for obtaining activation energy. A platinum electrode of quartz crystal oscillator with 1000 Å thickness exposed to solution was used as leaching sample. Electrogenerated chlorine as oxidant was purged and its concentration was controlled in hydrochloric acid solution. From the experimental results, platinum dissolution by chlorine is chemical reaction control with activation energy of 83.5 kJ/mol.

• Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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• v.11 no.6
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• pp.1099-1103
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• 2007

TFT's have been intensively researched for possible electronic and display applications. Through tremendous engineering and scientific efforts, a-Si:H TFT fabrication process was greatly improved. In this paper, the reason on defects occurring at a-Si:H TFT fabrication process is analyzed and solved, so a-Si:H TFT's yield is increased and reliability is improved. The a-Si:H TFT of this paper is inverted staggered type TFT. The gate electrode is formed by patterning with length of $8{\mu}m{\sim}16{\mu}m$ and width of $80{\sim}200{\mu}m$ after depositing with gate electrode (Cr). We have fabricated a-SiN:H, conductor, etch-stopper and photo-resistor on gate electrode in sequence, respectively. We have deposited n+a-Si:H, NPR(Negative Photo Resister) layer after forming pattern of Cr gate electrode by etch-slower pattern. The NPR layer by inverting pattern of upper Sate electrode is patterned and the n+a-Si:H layer is etched by the NPR pattern. The NPR layer is removed. After Cr layer is deposited and patterned, the source-drain electrode is formed. The a-Si:H TFT made like this has problems at photo-lithography process caused by remains of PR. When sample is cleaned, this remains of PR makes thin chemical film on surface and damages device. Therefor, in order to improve this problem we added ashing process and cleaning process was enforced strictly. We can estimate that this method stabilizes fabrication process and makes to increase a-Si:H TFT's yield.

• Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics D
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• v.36D no.6
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• pp.61-70
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• 1999

An optical switch composed of three-identical, equally-spaced $Ti:LinbO_3$ waveguides and overlaid Al electrodes of CPW structure was designed and fabricated. Patterned Ti was diffused into z-cut $LinbO_3$ substrates at $1025^{\circ}C$ for 6 hours to make a three-waveguide directional coupler. $SiO_2$ buffer layer of $1.2{\mu}m$ was grown by the PECVD to reduce the propagation loss of TM mode, and Al electrodes were built on the layer for switching the guided beam. For an incident beam of ${\lambda}=1.3{\mu}m$, almost perfect optical coupling between two outer waveguides was observed. When an electric field was applied to detune the three waveguides anti-symmetrically, the optical switching phenomenon was successfully confirmed.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.127-127
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• 2011

전하 트랩형 비휘발성 메모리는 10년 이상의 데이터 보존 능력과 빠른 쓰기/지우기 속도가 요구 된다. 그러나 두 가지 특성은 터널 산화막의 두께에 따라 서로 trade off 관계를 갖는다. 즉, 두 가지 특성을 모두 만족 시키면서 scaling down 하기는 매우 힘들다. 이것의 해결책으로 적층된 유전막을 터널 산화막으로 사용하여 쓰기/지우기 속도와 데이터 보존 특성을 만족하는 Tunnel Barrier engineered Memory (TBM)이 있다. TBM은 가운데 장벽은 높고 기판과 전극쪽의 장벽이 낮은 crested barrier type이 있으며, 이와 반대로 가운데 장벽은 낮고 기판과 전극쪽의 장벽이 높은 VARIOT barrier type이 있다. 일반적으로 유전율과 밴드갭(band gap)의 관계는 유전율이 클수록 밴드갭이 작은 특성을 갖는다. 이러한 관계로 인해 일반적으로 crested type의 터널 산화막층은 high-k/low-k/high-k의 물질로 적층되며, VARIOT type은 low-k/high-k/low-k의 물질로 적층된다. 이 형태는 밴드갭이 다른 물질을 적층했을 때 전계에 따라 터널 장벽의 변화가 민감하여 전자의 장벽 투과율이 매우 빠르게 변화하는 특징을 갖는다. 결국 전계에 민감도 향상으로 쓰기/지우기 속도가 향상되며 적층된 유전막의 물리적 두께의 증가로 인해 데이터 보존 특성 또한 향상되는 장점을 갖는다. 본 연구에서는 SiO2/Al2O3 (2/3 nm)와 SiO2/HfAlO (2/3 nm)의 이중 터널 산화막을 증착 시킨 MIS capacitor를 제작한 후 터널 산화막에 전하가 트랩되는 것을 피하기 위하여 다양한 열처리 온도에 따른 current-voltage (I-V), capacitance-voltage (C-V), constant current stress (CCS) 특성을 평가하였다. 급속열처리 공정온도는 600, 700, 800, 900 ${^{\circ}C}$에서 진행하였으며, 낮은 누설전류, 터널링 전류의 증가, 전하의 트랩현상이 최소화되는 열처리 공정의 최적화 실험을 진행하였다.

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC
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• v.41 no.6
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• pp.37-42
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• 2004

It is necessary for what just keep a living body balance be devoted to it being varied with acidity serious trouble, and constitution of a study person about the density (ph) change that an alkaline ion necessary for a living body is numerical to supply a human body with number alkali by PWM voltage control. Works in the water which included the calcium (Ca), kalium (K), magnesium (Mg), natrium (Na) back who is helpful for a human body, and there is Alkaline. It is done this alkaline electrolysis to ask in order to create a number, and minerals are gathered through isolated layer (isolated special layer) to a - electrode direction, and is created. of course, prominent derelicts gather, and the acidity capital is happened, and -ion of a chlorine (Cl), phosphorus(P), sulfur (S) back is usable unfavorably in water of different use to a + electrode direction. Microprocessor was used with a - pole and a + pole with a PWM(pulse width modulation) voltage in this electrolysis process, and four kinds of PWM voltages were implemented, and a voltage every ph density change tried to be considered. It is expected by getting exactly if number alkaline ion of ph density value necessary is done with setting value if PWM control is used thus.