• Journal of the Korean Ceramic Society
• /
• v.41 no.2
• /
• pp.136-142
• /
• 2004

A homogeneous and stable ZnO sol was prepared by dissolving the zinc acetate dihydrate(Zn(CH$_3$COO)$_2$$.$2H$_2$O) in solution of isopropanol((CH$_3$)$_2$$.$CHOH) and monoethanolamine(MEA:H$_2$NCH$_2$CH$_2$OH). ZnO thin films were prepared by sol-gel spin-coating method and investigated for c-axis preferred orientation and physical properties with preheating temperature. The c-axis growth had a difference as increaing preheating temperature. ZnO thin film preheated at 275$^{\circ}C$ and post-heated at 650$^{\circ}C$ was highly oriented along the (002) plane. After preheating at 200∼300$^{\circ}C$ and post-heating at 650$^{\circ}C$, the transmittance of ZnO thin films by UV-vis. measurement was over 85% in visible range and exhibited absorption edges at about 370 nm. The optical band gap energy was obtained about 3.22 eV, The photoluminescence emission characteristics of ZnO thin film preheated at 275$^{\circ}C$ and post-heated at 650$^{\circ}C$ was found to orange emission(620 nm, 2.0 eV) by PL measurement, which revealed the possibility for application of inorganic photoluminescence device.

• Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers
• /
• v.51 no.6
• /
• pp.71-77
• /
• 2014

In this paper, we investigated the effects of high-energy electron beam irradiation (HEEBI) on the optical transmittance of InGaZnO (IGZO) films grown on transparent Corning glass substrates, with a radio frequency magnetron sputtering technique. The IGZO thin films deposited at low temperature were treated with HEEBI in air at room temperature (RT) with an electron beam energy of 0.8 MeV and doses of $1{\times}10^{14}-1{\times}10^{16}electrons/cm^2$. The optical transmittance of the IGZO films was measured using an ultraviolet visible near-infrared spectrophotometer (UVVIS). The detailed estimation process for separating the transmittance of HEEBI-treated IGZO films from the total transmittance of IGZO films on transparent substrates treated with HEEBI is given in this paper. Based on the experimental results, we concluded that HEEBI with an appropriate dose of $10^{14}electrons/cm^2$ causes a maximum increase in the transparency of IGZO thin films. We also concluded that HEEBI treatment with an appropriate dose shifted the optical band gap ($E_g$) toward the lower energy region from 3.38 to 3.31 eV. This $E_g$ shift suggested that HEEBI in air at RT with an appropriate dose acts like a thermal annealing treatment in vacuum at high temperature.

• Applied Chemistry for Engineering
• /
• v.24 no.5
• /
• pp.537-543
• /
• 2013

In this study, the push-pull structure polymer for organic photo voHaics (OPVs) was synthesized and characterized. The poly{4,8-didodecyloxybenzo[1,2-b;3,4-b]dithiophene-alt-5,6-bis(octyloxy)-4,7-di(thiophen-2-yl)benzo[c][1,2,5]-thiadiazole} (PDBDT-TBTD) was synthesized by Stille coupling reaction using the benzothiadiazole (BTD) derivative as an electron acceptor and benzodithiophene (BDT) derivative as an electron donor. The structure of monomers and polymers was identified by $^1H-NMR$ and GC-MS. The optical, physical and electrochemical properties of the conjugated polymer were identified by GPC, TGA, UV-Vis and cyclic voltammetry. The number average molecular weight ($M_n$) and initial decomposition temperature (5% weight loss temperature, $T_d$) of PDBDT-TBTD were 6200 and $323^{\circ}C$, respectively. The absorption maxima on the film was about 599 nm and the optical band gap was about 1.70 eV. The structure of device was ITO/PEDOT : PSS/PDBDT-TBTD : $PC_{71}BM/BaF_2/Ba/Al$. PDBDT-TBTD and $PC_{71}BM$ were blended with the weight ratio of 1:2 which were then used as an optical active layer. The power conversion efficiency (PCE) of fabricated device was measured by solar simulator and the best PCE was 2.1%.

• Journal of Adhesion and Interface
• /
• v.21 no.3
• /
• pp.107-112
• /
• 2020

Recently, the atomically thin transition-metal dichalcogenide (TMD) semiconductors have attracted much attention owing to their remarkable properties such as tunable bandgap with high carrier mobility, flexibility, transparency, etc. However, because these TMD materials have a significant drawback that they are easily degraded in an ambient environment, various attempts have been made to improve chemical stability. In this research article, I report a method to improve the air stability of WSe₂ one of the TMD materials via surface passivation with an h-BN insulator, and its application to field-effect transistors (FETs). With a modified hot pick-up transfer technique, a vertical heterostructure of h-BN/WSe₂ was successfully made, and then the structure was used to fabricate the top-gate bottom-contact FETs. The fabricated WSe₂-based FET exhibited not only excellent air stability, but also high hole mobility of 150 ㎠/Vs at room temperature, on/off current ratios up to 3×10⁶, and 192 mV/decade of subthreshold swing.

• Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
• /
• v.25 no.2
• /
• pp.117-126
• /
• 2005

A stoichiometric mixture of evaporating materials for $AgGaS_2$ single crystal thin films was prepared from horizontal electric furnace. To obtain the single crystal thin films, $AgGaS_2$ mixed crystal was deposited on thoroughly etched semi-insulating GaAs(100) substrate by the hot wall epitaxy (HWE) system. The source and substrate temperatures were $590^{\circ}C\;and\;440^{\circ}C$, respectively The temperature dependence of the energy band gap of the $AgGaS_2$ obtained from the absorption spectra was well described by the Varshni's relation, $E_g(T)=2.7284 eV-(8.695{\times}10^{-4}eV/K)T^2/T(T+332K)$. After the as-grown $AgGaS_2$, single crystal thin films was annealed in Ag-, S-, and Ga-atmospheres, the origin of point defects of $AgGaS_2$ single crystal thin films has been investigated by the photoluminescence(PL) at 10K. The native defects of $V_{Ag},\;V_s,\;Ag_{int},\;and\;S_{int}$, obtained by PL measurements were classified as a donors or acceptors type. And we concluded that the heat-treatment in the Ag-atmosphere converted $AgGaS_2$ single crystal thin films to an optical n-type. Also, we confirmed that Ga in $AgGaS_2$ crystal thin films did not form the native defects because Ga in $AgGaS_2$ single crystal thin films existed in the form of stable bonds.

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
• /
• v.44 no.5
• /
• pp.15-20
• /
• 2007

We fabricated ZnO thin films on quartz substrate using pulsed laser deposition method and investigated structural and optical properties of ZnO thin films with various substrate temperatures. Regardless of the substrate temperature variation, all ZnO thin films had grown to (002) and the thin film deposited at 400 $^{\circ}C$ exhibited an excellent crystallinity having 0.24$^{\circ}$ of Full-Width-Half-Maximum (FWHM). In the result of photoluminescence property, UV and deep-level emission peaks were observed in all ZnO films and the emission peaks were changed with various substrate temperatures. An highest UV emission was exhibited on the specimen deposited at 400 $^{\circ}C$ and the FWHM of UV peak was 14 nm. The optical transmittance was about 85 % in visible region regardless of the substrate temperature. The comparison result of the bandgap energies obtained from optical transmittance and UV emission centers, the two values were about the same. From these results, it is found that UV emission center has close relationship with near band edge emission of ZnO thin film.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
• /
• v.19 no.6
• /
• pp.646-651
• /
• 2018

This paper reports that the electronic properties at a $P3HT/TiO_2$ interface associated with exciton dissociation and transport can be tailored by the insertion of a graphene quantum dot (GQD) layer. For donor/acceptor interface modification in an $ITO/TiO_2/P3HT/Al$ photovoltaic (PV) device, a continuous GQD film was prepared by a sonication treatment in solution that simplifies the conventional processes, including laser fragmentation and hydrothermal treatment, which limits a variety of component layers and involves low cost processing. The high conductivity and favorable energy alignment for exciton dissociation of the GQD layer increased the fill factor and short circuit current. The origin of the improved parameters is discussed in terms of the broad light absorption and enhanced interfacial carrier transport.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2014.02a
• /
• pp.309.1-309.1
• /
• 2014

III-N계 기반의 광 반도체는 직접 천이형 넓은 밴드갭 구조를 갖고 있기 때문에 자외선에서 가시광을 포함한 적외선까지 포함한 폭 넓은 발광이 가능하여 조명 및 디스플레이 관련 차세대 광원으로 많은 관심을 받고 있다. 하지만 p형 GaN의 경우, 상온에서 도펀트로 사용되는 마그네슘(Mg)이 수소(H)와 결합하여 보상 효과를 나타내기 때문에 높은 정공농도를 갖기에 어려움이 있다고 알려져 있다. 따라서, 대부분의 연구 그룹에서는 GaN계 LED 소자를 성장 후 rapid thermal annealing 공정이 요구되고 있고, 최근에는 박막 성장 후 반응로 내에서 자체적으로 열처리를 진행하고 있는 실정이다. 하지만, 열처리 조건은 LED 소자의 발광특성에 큰 영향을 주기 때문에 본 연구에서는 반응로에서 열처리가 된 LED 샘플에 대해 추가적인 열처리 공정의 유무에 따른 GaN계 LED소자의 광학적 및 전기적 특성에 대해 알아보고자 하였다. 금속유기화학증착법을 이용하여 c-면 사파이어 기판에 저온 GaN 완충층 및 $2.0{\mu}m$두께의 GaN 박막을 성장한 후, $3.0{\mu}m$두께의 n-형 GaN에피층과 InGaN/GaN 5주기의 양자우물구조를 형성하고 $0.1{\mu}m$두께의 p형 GaN층을 성장하였다. P-형 GaN층 성장 후 온도를 내리면서 $750^{\circ}C$, N2 분위기에서 5분간 Mg 활성화를 위한 열처리를 반응로에서 in-situ로 진행하였다. 그 후 급속열처리 장비에 장입하여 $650^{\circ}C$, N2 분위기에서 5분간 추가적인 열처리를 진행하여 추가 열처리 유무에 따른 LED소자의 특성을 분석하였다. 추가적인 열처리 유무에 따른 LED소자의 레이저 여기에 의한 포토루미네선스 스펙트럼과 전계발광 스펙트럼을 조사한 바, 포토루미네선스 스펙트럼의 경우 추가적인 열처리를 진행하였을 경우, 이전보다 발광 세기가 감소함을 나타내었다. 이는 추가적인 열처리에 의해 InGaN/GaN 활성층이 손상되었기 때문이라고 추측된다. 그러나 전계발광 스펙트럼에서는 활성층이 손상되었음에도 불구하고 전계 발광세기가 3배 가량 증가한 것을 확인할 수 있었다. 또한, 20 mA 인가 시 4.2 V 에서 3.7 V로 전압이 감소하였다. 상기 결과로 미루어 볼 때 열처리에 의한 InGaN/GaN 활성층 손상에도 불구하고 광 세기가 크게 증가한 것은 금속유기화학증착장치의 in-situ 열처리에 의한 Mg가 충분히 활성화되지 못하였고, 추가적인 열처리에 의하여 p형 GaN에서 Mg-H 복합체의 분리로 인한 Mg 활성화가 더욱더 효과적으로 이루어졌기 때문이라고 추측된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2014.02a
• /
• pp.345-345
• /
• 2014

최근 디스플레이 기술은 급속도로 발전해 가고 있다. 정보화 기술의 발전으로 언제 어디서나 쉽게 정보를 얻을 수 있는 유비쿼터스 시대로 접근하고 있으며, 휴대가 간편하고 이동성을 가진 휴대용 기기가 인기를 끌고 있다. 이에 따라 더 얇고 더 가벼우며 휴대하기 쉬운 디스플레이가 요구 되고 있고, 더 나아가 떨어뜨려도 깨지지 않고 유연하며, 디자인 변형이 자유로우며, 때론 종이처럼 접거나 휘어지거나 두루마리처럼 말을 수 있는 이른바 "플렉서블 디스플레이"에 대한 필요성이 점점 대두되고 있다. 이러한 첨단 디스플레이의 핵심 소자 중 하나는 산화물 박막 트랜지스터 이다. 산화물 반도체는 넓은 밴드갭을 가지고 가시광선 영역에서 투명하며, 높은 이동도를 가지고 있어 차세대 평판디스플레이, 투명디스플레이 및 플렉서블 디스플레이용 박막트랜지스터(TFT)를 위한 채널층으로써 광범위하게 연구되고 있다. 하지만 현재 대부분의 산화물 박막 트랜지스터 제조 공정은 고온에서의 열처리를 필요로 한다. 고온에서의 열처리 공정은 산화물 박막의 제조 공정 단가를 증가시키는 문제점이 있으며, 산화물 박막이 형성되는 기판의 녹는점이 낮은 경우에는 상기 기판의 변형을 가져오므로(예를 들면, 플라스틱 기판, 섬유 기재 등), 상기 산화물 박막이 적용되는 기판의 종류에 제한이 생기는 문제점이 있었다. 이에 플렉시블 디스플레이 등을 위해서는 저온공정이 필수로 선행 되어야 한다. 산화물 TFT는 당초, ZnO계의 재료가 연구되었지만 2004년 말에 Hosono 그룹이 Nature지에 "IGZO (In, Ga, Zn, O)"을 사용한 TFT를 보고한 이후 IGZO, IZO, ISZO, IYZO, HIZO와 같은 투명 산화물반도체가 TFT의 채널물질로써 많이 거론되고 있다. 그 중에서 인듐갈륨 산화물(IGO)는 삼성분계 n-형 산화물 반도체이고, 채널 이동성이 좋고 광투과도가 우수해 투명 TFT에 매우 유용하게 사용할 수 있다. 이 실험에서 우리는 인듐갈륨 산화물 박막 및 트랜지스터 특성 연구를 진행하였다. 인듐갈륨 산화물 박막은 상온에서 rf-magnetron sputtering법을 사용하여 산소분압 1~10%에서 증착 되었다. 증착된 인듐갈륨 산화물 박막은 cubic $In_2O_3$ 다결정으로 나타났으며, 2차상은 관찰 되지 않았다. 산소분압이 10%에서 1%로 변함에 따라 박막의 전도도는 $2.65{\times}10^{-6}S/cm$에서 5.38S/cm 범위에서 조절되었으며, 이를 바탕으로 인듐갈륨 박막을 active층으로 사용하는 bottom gate 구조의 박막트랜지스터를 제작 하였다. 인듐갈륨산화물 박막트랜지스터는 산소분압 10%에서 on/off 비 ${\sim}10^8$, field-effect mobility $24cm^2/V{\cdot}S$를 나타내며 상온에서 플렉서블용 고 이동도 소자 제작의 가능성을 보여준다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2014.02a
• /
• pp.311-311
• /
• 2014

III-N계 물질로 이루어진 GaN 기반의 광 반도체는 직접 천이형 넓은 밴드갭 구조를 갖고 있기 때문에 적외선부터 가시광선 및 자외선까지를 포함한 폭 넓은 발광파장 조절이 가능하여 조명 및 디스플레이 관련 차세대 광원으로 많은 관심을 받고 있다. 하지만, GaN기반의 발광 다이오드는 많은 연구기관들의 오랜 연구에도 불구하고 고출력을 내는데 있어 여전히 많은 문제들이 존재한다. 그 중, 주입전류 증가에 따른 효율감소 현상은 출력을 저해하는 대표적인 요소로 알려져 있는데, 이전의 연구 결과에서 알려진 효율감소 현상의 원인으로 결정결함에 의한 누설전류, Auger 재결합, 이송자 넘침 현상 그리고 p-n접합부의 온도 상승 등의 현상이 알려져 있다 [1-2]. 하지만 여전히 주입 전류 증가에 따른 효율 감소 현상의 원인에 대해 명확한 해답은 없으며 아직도 많은 논의가 이루어 지고 있다. 따라서, 본 연구에서는 GaN기반의 청색 및 녹색 LD와 LED소자를 이용하여 주입전류 밀도의 변화에 따른 자발 발광 영역에서의 효율감소 현상의 원인을 규명하고 한다. 유기금속화학증착법(MOCVD)를 이용하여 c면 사파이어 위에 서로 다른 발광파장을 가지는 InGaN/GaN 다중양자우물구조의 질화물계 LED와 LD 박막을 제작하였으며 성장 구조에 의한 특성으로 인해 발생하는 효율 저하 현상을 방지하고자 InGaN/GaN으로 이루어진 다중양자우물층의 조성만 제어하여 청색과 녹색으로 발광하도록 하였다. 청색 및 녹색 LD 웨이퍼들을 이용하여 주입전류 증가에 따른 발광특성을 조사하기 위해 LD와 LED는 표준 팹 공정에 의해 제작되었다. 전계 발광 측정을 위해 상온에서 직류 전류를 주입하여 GaN계 청색 및 녹색 LED와 LD에 각 5 mA/cm2에서 50 mA/cm2까지 전류밀도를 증가시킴에 따라 LD 및 LED칩 형태에 상관없이 청색 LD와 LED의 파장은 약 465nm에서 약 458nm로 감소하였고 녹색 LD와 LED의 파장은 약 521nm에서 약 511~513 nm까지 단파장화가 발생했다. 이는 동일한 웨이퍼에 동일한 전류 밀도를 주입하였기 때문에 발생하는 것으로 판단된다. 그러나, 청색 LED의 효율은 50 mA/cm2에서 약 70%정도로 감소하고 반면 녹색 LED의 경우 동일한 전류밀도 하에 약 52%정도로 감소하였지만, 청색과 녹색 LD의 경우 동일한 전류 밀도의 범위 내에서 더욱 낮은 효율저하 현상을 나타내었다. 또한, 접합 온도를 측정한 바 청색소자가 녹색 소자에 비하여 낮은 접합 온도를 나타낼 뿐아니라, 청색 및 녹색 LD의 경우 LED 보다 낮은 접합 온도를 나타내고 있었다. 이는 InGaN 활성층의 In 조성이 증가할수록 비발광 센터에 의한 접합온도 상승 뿐 아니라, LD ridge 구조에서 더 많은 열이 방출되어 접합 온도가 감소될 수 있는 것으로 판단된다. 우리는 동일한 웨이퍼에 LED와 LD를 제작하였고, 동일한 전류 주입밀도를 인가하였기 때문에 LD와 LED의 효율 감소 현상의 차이는 이송자 넘침 현상, 결정 결함, 오제 재결합 등이 원인보다 활성층의 접합 온도 상승이 가장 큰 영향이 될 수 있을 것으로 판단된다.