• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.20 no.3
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• pp.107-112
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• 2010

The Cu$(In_{1-x}Ga_x)Se_2$ is the absorber material for thin film solar cell with high absorption coefficient of $1{\times}10^5cm^{-1}$. In the case of CIGS, the movable energy band gap from $CuInSe_2$ (1.00 eV) to $CuGaSe_2$ (1.68 eV) can be acquired while controlling Ga contain ratio. Generally, the co-evaporator method have used for development and fabrication of the CIGS absorption layer. However, this method should need many steps and lengthy deposition time with high temperature. For these reasons, in this paper, a new growth method of CIGS layer was attempted to hydride vapor transport (HVT) method. The CIGS mixed-source material reacted for HCl gas in the source zone was deposited on the substrate after transporting to growth zone. c-plane $Al_2O_3$ and undoped GaN were used as substrates for growth. The characteristics of grown samples were measured from SEM and EDS.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.9 no.4
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• pp.349-354
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• 1999

The temperature dependences of the Hall coefficient, carrier mobility, electrical resistivity, Seebeck coefficient, thermal conductivity, and figure-of-merit of the undoped and $CdI_2$-doped 90% $Bi_2Te_3-10% Bi_2Se_3$, single crystals, grown by the Bridgman method, have been characterized at temperatures ranging from 77K to 600K. The saturated carrier concentration and degenerate temperature of the undoped 90% $Bi_2Te_3-10% Bi_2Se_3$ single crystal are $5.85\times10_{18}cm^{-3}$ and 127K, respectively. The scattering parameter of the 90% $Bi_2Te_3-10% Bi_2Se_3$ single crystal is determined to b -0.23, and the electron mobility to hole mobility ratio ($\mu_e/\mu_h)$ is 1.45. The bandgap energy at 0K of the 90% <$Bi_2Te_3-10% Bi_2Se_3$ single crystal is 0.200 eV. Adding $CdI_2$as a donor dopant, a maximum figure-of-merit of $3.2\times10^{-3}/K$$CdI_2$-doped specimen.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.24 no.4
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• pp.396-401
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• 2013

Alternating copolymers, poly[9-(2-octyl-dodecyl)-9H-carbazole-alt-4,7-di-thiophen-2-yl-benzo[1,2,5]thiadiazole] (PCD20TBT) and poly[9,10-bis-(2-octyl-dodecyloxy)-phenanthrene-alt-4,7-di-thiophen-2-yl-benzo[1,2,5]thiadiazole] (PN40TBT), were synthesized by the Suzuki coupling reaction. The copolymers were soluble in common organic solvents such as chloroform, chlorobenzene, 1,2-dichlorobenzene, tetrahydrofuran and toluene. The maximum absorption wavelength and the band gap of PCD20TBT were 535 nm and 1.75 eV, respectively. The maximum absorption wavelength and the band gap of PN40TBT were 560 nm and 1.97 eV, respectively. The HOMO and the LUMO energy level of PCD20TBT were -5.11 eV and -3.36 eV, respectively. As for PN40TBT, the HOMO and the LUMO energy level of PCD20TBT were -5.31 eV and -3.34 eV, respectively. The polymer solar cells (PSCs) based on the blend of copolymer and PCBM (1 : 2 by weight ratio) were fabricated. The power conversion efficiencies of PSCs based on PCD20TBT and PN40TBT were 0.52% and 0.60%, respectively. The short circuit current density ($J_{SC}$), fill factor (FF) and open circuit voltage ($V_{OC}$) of the device with PCD20TBT were $-1.97mA/cm^2$, 38.2% and 0.69 V. For PN40TBT, the $J_{SC}$, FF, and $V_{OC}$ were $-1.77mA/cm^2$, 42.9%, and 0.79 V, respectively.

• Journal of the Korean Chemical Society
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• v.41 no.7
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• pp.329-336
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• 1997

Photoacoustic spectroscopy was utilized to investigate the carrier transport and the thermal diffusivity in GaAs and Si. From the frequency dependence of the photoacoustic signal, it is found that heat source was originated from the instantaneous thermalization process in low frequency region. In high frequency region, however, the heat was generated by the nonradiative bulk recombination and the nonradiative surface recombination processes. It was also shown that the photoacoustic effects in GaAs of a direct band gap were governed by all three processes and those in Si of an indirect band gap were produced by the instantaneous thermalization and the nonradiative bulk recombination only. The phase of the photoacoustic signal showed a minimum value in GaAs. In Si, the phase of the photoacoustic signal was monotonically decreased as the modulation frequency was increased, demonstrating the above-mentioned mechanisms of the generation of heat. By measuring the photoacoustic signal, thermal diffusivities of semiconductors were determined to be ∼0.35 ㎠/s for GaAs and ∼1.24 ㎠/s for Si. In addition, the similar values of thermal diffusivities were obtained from the curve fitting of photoacoustic phase spectra.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.163-163
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• 2010

중적외선 영역 ($3{\sim}5\;{\mu}m$)은 공기 중에 존재하는 이산화탄소나 수증기에 의해 흡수가 일어나지 않기 때문에 군사적으로 중요한 파장 영역이며, 야간에 적을 탐지하는데 응용되고 있다. InSb는 77 K에서 중적외선 파장 흡수에 적합한 밴드갭 에너지 (0.228 eV)를 갖고 있으며, 다른 화합물 반도체와 달리 전하 수송자 이동도 (전자: $10^6\;cm^2/Vs$, 정공: $10^4\;cm^2/Vs$)가 매우 빠르기 때문에 적외선 화상 감지기 재료로 매우 적합하다. 또한 현재 중적외선 영역대에서 널리 사용되는 HgCdTe (MCT)와 대등한 소자 성능을 나타냄과 동시에 낮은 기판 가격, 소자의 제작 용이성 때문에 MCT를 대체할 물질로 주목 받고 있다. 하지만, 기판과 절연막의 계면에 존재하는 결함 때문에 에너지 밴드갭 내에 에너지 준위를 형성하여 높은 누설 전류 특성을 보인다. 따라서 InSb 적외선 소자의 구현을 위하여 고품질의 절연막의 연구가 필수적이라고 할 수 있겠다. 절연막의 특성을 알아보기 위해, n형 InSb 기판에 플라즈마 화학 기상 증착법 (PECVD)을 이용하여 $SiO_2$, $Si_3N_4$를 증착하였으며, 증착 온도를 $120^{\circ}C$에서 $240^{\circ}C$까지 $40^{\circ}C$ 간격으로 변화하여 증착온도가 미치는 영향에 대하여 알아보았다. 절연막과 기판의 계면 특성을 분석하기 위하여 77 K에서 커패시턴스-전압 (C-V) 분석을 하였으며, 계면 트랩 밀도는 Terman method를 이용하여 계산하였다 [1]. $Si_3N_4$를 증착하였을 경우, $120{\sim}240^{\circ}C$의 증착 온도에서 $2.4{\sim}4.9{\times}10^{12}\;cm^{-2}eV^{-1}$의 계면 트랩 밀도를 가졌으며, 증착 온도가 증가할수록 계면 트랩 밀도가 증가하는 경향을 보였다. 또한 모든 증착 온도에서 flat band voltage가 음의 전압으로 이동하였다. $SiO_2$의 경우 $120{\sim}200^{\circ}C$의 증착온도에서 $7.1{\sim}7.3{\times}10^{11}\;cm^{-2}eV^{-1}$의 계면 트랩 밀도 값을 보였으나, $240^{\circ}C$ 이상에서 계면 트랩밀도가 $12{\times}10^{11}\;cm^{-2}eV^{-1}$로 크게 증가하였다. $SiO_2$ 절연막을 사용함으로써, $Si_3N_4$ 대비 약 25% 정도 낮은 계면 트랩 밀도를 얻을 수 있었으며, 모든 증착 온도에서 양의 전압으로 flat band voltage가 이동하였다. 두 절연막에 대한 계면 트랩의 원인을 분석하기 위하여 XPS 측정을 진행하였으며, 깊이에 따른 조성 분석을 하였다. 본 실험에서 최적화된 $SiO_2$ 절연막을 이용하여 InSb 소자의 pn 접합 연구를 진행하였다. Be+ 이온 주입을 진행하고, 급속열처리(RTA) 공정을 통하여 p층을 형성하였다. -0.1 V에서 16 nA의 누설 전류 값을 보였으며, $2.6{\times}10^3\;{\Omega}\;cm^2$의 RoA (zero bias resistance area)를 얻을 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.161-162
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• 2011

최근 광전자 분야에서는 미래 에너지 자원에 대한 관심과 함께 GaN 기반 태양전지 연구가 활발히 진행되고 있다. GaN 물질은 높은 전자 이동도와 높은 포화 속도 등 광전자 소자에 유리한 광, 전기적 특성들을 가지고 있다. 또한, In의 함량을 변화시켜가며, 0.7eV에서 3.4eV까지 밴드갭을 조절함으로써, 자외선부터 적외선까지 태양빛 스펙트럼의 대부분을 흡수할 수 있는 장점이 있다. InGaN 태양전지의 효율을 높이기 위해서는 In의 함량을 늘려 밴드갭을 줄이는 것이 중요하다. 하지만 GaN 와 InN 간의 격자 부정합으로 인해 In 함량이 높은 단결정 InGaN 층을 두껍게 성장 하는 것이 어렵다. 때문에 GaN 기반 태양전지 관련 연구 그룹들이 태양전지의 효율 향상을 위해 활성층에 양자우물(MQWs) 구조, Supper Lattice (SLs) 구조와 같이 얇은 InGaN/GaN 층을 주기적으로 반복하여 적층함으로써 높은 조성의 In을 함유한 상질의 InGaN/GaN 층을 성장하는 연구들을 진행해 왔다. 본 연구에서는, p-i-n 구조와 MQW 구조를 갖는 InGaN 기반 태양전지를 제작하여, 각각의 특성을 분석해 봄으로써, In0.1Ga0.9N 태양전지 활성층의 구조에 따른 장/단점에 대해 논의하였다. 먼저 MOCVD를 이용하여 200 nm의 i-In0.1Ga0.9N 활성층을 갖는 p-i-n 구조와 In0.19Ga0.81N/GaN(3 nm/8 nm) MQWs (8 periods) 구조를 갖는 태양전지 에피를 각각 성장하였고, 그 후 공정을 통해 그림 1과 같이 InGaN 태양전지 소자를 제작하였다. 그 후, 각 태양전지의 전류/전압 곡선과 외부양자효율을 측정하여 그림 2와 같은 결과를 얻었다. p-i-n과 MQW 샘플의 외부양자효율은 각각 ~70%, ~25%로 측정 되었다. MQW 샘플의 외부 양자효율이 높지 않음에도 불구하고 p-i-n 구조에 비해 높은 In 함량을 가지고 있으므로, 더 넓은 파장의 빛을 흡수하여, 높은 단락전류(0.778 mA/cm2)를 보이고 있다. 또한 p-i-n 구조에 비해 높은 개방전압(2.3V)를 가지고 있으므로, MQW 샘플이 약 17% 정도 높은 변환효율(1.4%)를 보이고 있다. 이후 추가적으로 p-i-n 과 MQW 구조의 InGaN 태양전지에 나타나는 Voc와 Jsc의 차이를 Polarization 효과를 비롯한 다양한 측면에서 분석해 보고자 한다.

• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.20 no.4
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• pp.211-216
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• 2009

Much research into two-dimensional (2-D) photonic crystal (PC) structures has been conducted for realization of ultrasmall optical integrated circuits. A 2-D silicon (Si) PC slab structure with air cladding (n=1) is one of the representative structures in 2-D PCs. While air-clad Si PC slab structures have good optical characteristics, their suspension in air can lead to mechanical weakness, making integration with some optical devices difficult. In this paper, we propose improving the mechanical robustness of PC structure by developing a 2-D Si PC structure with symmetric silica cladding (n=1.44) and comparing its optical properties to that of the air-clad structure. First, we investigate the optical properties of a 2-D Si PC slab structure with air cladding by using a 3-D finite difference time domain method. We determined that a photonic bandgap of 330 nm and a non-leaky propagating bandwidth of 100 nm in the optical communication range are possible. Next, we investigate the optical properties of 2-D Si PC slab structures with silica cladding. Even though the refractive index of the silica cladding is higher than that of air, we developed a silica-clad structure with good optical properties: a photonic band gap of approximately 230 nm and a non-leaky propagating bandwidth of 90 nm, comparable to that of the air-clad PC structures.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.153-153
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• 2010

p-i-n 형 비정질 실리콘 박막 태양전지에서 p층은 창물질(window material)로서 전기 전도도가 크고, 빛 흡수가 적어야한다. p층의 두께가 얇으면 p층 전체가 depletion layer가 되고 충분한 diffusion potential을 얻을 수 없어 open-circuit voltage ($V_{oc}$)가 작아진다. 반대로 p층 두께가 두꺼워지면 빛 흡수가 증가하고, 표면 재결합이 문제가 되어 변환효율이 감소한다. 밴드갭이 큰 물질로 창층을 제작하게 되면 보다 짧은 파장의 입사광이 직접 i층을 비추므로 Short-circuit current ($I_{sc}$) 와 fill factor를 증가시킬 수 있다. 하여 본 연구에서는 기존의 창층으로 사용되는 Boron을 doping한 p-type a-Si:H 대신에 $N_2O$를 첨가한 p-type a-$SiO_x$:H의 $N_2O$ flow rate에 따른 밴드갭의 변화에 관한 연구를 수행하였다. p-type a-$SiO_x$:H Layer는 $SiH_4$, $H_2$, $N_2O$, $B_2H_6$ 가스를 혼합하여 증착하게 되는데 $SiH_4$, 가스와 $H_2$ 가스의 혼합비는 1:20, $B_2H_6$ 농도는 0.5%로 고정 하였으며 $N_2O$의 flow rate을 가변하며 증착하였다. $N_2O$의 가변조건은 5에서 50sccm으로 가변하여 증착하며 일반적으로 사용되는 RF-PECVD (13.56MHz)를 이용하였고 증착 온도는 175도, 전극간의 거리는 40mm, 파워와 압력은 30W, 700mTorr로 고정하여 진행하였다. 전기적 특성을 알아보기 위해 eagle 2000 Glass를 사용하였고 구조적 특성은 p-type wafer를 사용하여 각각 대략 200nm의 두께로 증착하였다. 증착 두께는 Ellipsometry를 이용하였으며 전기 전도도는 Agilent사의 4156c를 구조적특성은 FT-IR을 사용하여 측정하였다. Conductivity(${\sigma}_d$)는 $N_2O$가 증가함에 따라 $8.73\;{\times}\;10^{-6}$에서 $5.06\;{\times}\;10^{-7}$으로 감소하였고 optical bandgap ($E_{opt}$)은 1.71eV에서 2.0eV로 증가함을 알 수 있었다. 또한 reflective index(n)의 경우는 4.32에서 3.52로 감소함을 나타내었다. 기존의 p-type a-Si:H에 비해 상당한 $E_{opt}$을 가지므로 빛 흡수에 의한 손실을 줄임으로서 $V_oc$를 향상 시킬 수 있으며 동시에 짧은 파장에서의 입사광이 직접 i층을 비추므로 $I_{sc}$와 FF를 향상 시킬 수 있으리라 예상된다. 다소 낮은 전도도만 개선한다면 고효율의 박막 태양전지를 제작 할 수 있을 것으로 기대된다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.32 no.6
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• pp.632-639
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• 2021

In this research, fluorine doping was performed to enhance the photocatalytic activities of WO₃ which were measured using methylene blue dye. WO_3-xF_x photocatalyts were prepared by a vaper phase fluorination during a sintering for preparing WO₃ photocatalysts from a WCl₆ precursor. The bandgap energy of WO₃ photocatalysts decreased from 2.95 eV to 2.54 eV, and the oxygen vacancies site increased by about 55% after fluorine doping. In addition, the initial degradation efficiency of methylene blue showed that the fluorine doped sample showed a 6-fold increase in photocatalytic activities from 10% to 60% compared to that of the untreated sample. It is believed that fluorine is doped to reduce the band gap of photocatalysts, enabling the catalytic activity with low energy, and that oxygen vacancies-generated surface defects increase the visible light absorption region of WO₃ photocatalysts, thereby increasing photocatalytic activity. In this study, it was confirmed that fluorine-doped WO_3-xF_x photocatalysts with an excellent photocatalytic activity can be manufactured easily using a one-step vaper phase fluorination that does not require a post-treatment process.

• The Journal of Korea Institute of Information, Electronics, and Communication Technology
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• v.14 no.2
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• pp.122-127
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• 2021

This paper produces CdS thin film using ITO glass as substrates. The MDS (Multiplex Deposition Sputter System) was used to produce devices by changing RF power and deposition time. The manufactured specimen was analyzed for its optical properties. The purpose of this paper is to find the fabrication conditions that can be applied to the photo-absorbing layer of solar cells. When RF power was 50W and deposition time was 10 minutes, the thickness was measured at 64Å. At 100W, the thickness was measured at 406Å and at 150 W, the thickness was measured at 889Å. Thin films were found to increase in thickness as RF power increased. As a result of the light transmittance measurement, 550-850nm was observed to have a transmittance of approximately 70% or more when the RF power was 50W, 100W, and 150W. Increasing RF power increased thickness and increased particle size, resulting in increased thin film density, resulting in reduced light transmittance. When RF power was 100W and deposition time was 15 minutes, the band gap was calculated at 3.998eV. When deposition time is 20 minutes, it is 3.987eV, 150W is 3.965eV at 15 minutes, and 3.831eV at 20 minutes. It was measured that the band gap decreased as the RF power increased. At XRD analysis, diffraction peaks at 2Θ=26.44 could be observed regardless of changes in RF power and deposition time. The FWHM was shown to decrease with increasing deposition time. And it was measured that the particle size increased as RF power was constant and deposition time was increased.