• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.19 no.3
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• pp.576-583
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• 2018

Silicon carbide is considered to be a potentially useful material for high-temperature electronic devices, as its band gap is larger than that of silicon and the p-type and/or n-type conduction can be controlled by impurity doping. Particularly, porous n-type SiC ceramics fabricated from ${\beta}-SiC$ powder have been found to show a high thermoelectric conversion efficiency in the temperature region of $800^{\circ}C$ to $1000^{\circ}C$. For the application of SiC thermoelectric semiconductors, their figure of merit is an essential parameter, and high temperature (above $800^{\circ}C$) electrodes constitute an essential element. Generally, ceramics are not wetted by most conventional braze metals,. but alloying them with reactive additives can change their interfacial chemistries and promote both wetting and bonding. If a liquid is to wet a solid surface, the energy of the liquid-solid interface must be less than that of the solid, in which case there will be a driving force for the liquid to spread over the solid surface and to enter the capillary gaps. Consequently, using Ag with a relatively low melting point, the junction of the porous SiC semiconductor-Ag and/or its alloy-SiC and/or alumina substrate was studied. Ag-20Ti-20Cu filler metal showed promise as the high temperature electrode for SiC semiconductors.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.25 no.8
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• pp.664-669
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• 2012

Nano-structured one-dimensional $Na_2Ti_6O_{13}$ particles were synthesized by a molten salt process. Effects of processing parameters on the microstructure and band gap energy of the $Na_2Ti_6O_{13}$ powder were studied in this paper. For the synthesis of the $Na_2Ti_6O_{13}$ particles, two different raw materials of tubular shaped Na-titanate (Na-TiNT) and spherical shaped $TiO_2$ were utilized. Synthesizing with the raw material of Na-TiNT, around 70nm thick 1D-$Na_2Ti_6O_{13}$ with the bandgap energy of 3.5 eV was obtained at $810^{\circ}C$. Below $810^{\circ}C$ or without the presence of NaCl, 1D-$Na_2Ti_6O_{13}$ was in a relatively short in length and agglomerated state. With the processing temperature increased, the thickness of the 1D-$Na_2Ti_6O_{13}$ was also observed to be increased. On the other hand, when $TiO_2$ was employed as a raw material, the mixed amount of $Na_2CO_3$ played an important role in transforming the morphology and phase of the raw material, affecting the bandgap energy of the synthesized product. Specific surface area of the synthesized 1D-$Na_2Ti_6O_{13}$ was significantly affected by the raw and mixed materials as well as processing temperature. When Na-TiNT was processed at $810^{\circ}C$ with NaCl, the specific surface area of the 1D-$Na_2Ti_6O_{13}$ showed the best value of 30.63 $m^2/g$.

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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• v.47 no.1
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• pp.6-13
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• 2010

In this study, Ga-doped ZnO (GZO) thin films have been fabricated on Eagle 2000 glass substrates at various substrate temperatures $100{\sim}400^{\circ}C$ and thin film thickness by RF magnetron sputtering in order to investigate the structural, electrical, and optical properties of the GZO thin films. It is observed that all the thin films exhibit c-axis orientation and a (002) diffraction peak only. The GZO thin films, which were deposited at $T=300^{\circ}C$ and 400 nm, shows the highest (002) orientation, and the full width at half maximum (FWHM) of the (002) diffraction peak is $0.4^{\circ}$. AFM analysis shows that the formation of relatively smooth thin films are obtained. The lowest resistivity ($8.01{\times}10^{-4}\;{\Omega}cm$) and the highest carrier concentration ($3.59{\times}10^{20}\;cm^{-3}$) are obtained in the GZO thin films deposited at $T=300^{\circ}C$ and 400 nm. The optical transmittance in the visible region is approximately 80 %, regardless of process conditions. The optical band-gap shows the slight blue-shift with increase in doping which can be explained by the Burstein-Moss effect.

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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• v.44 no.5
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• pp.1-7
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• 2007

AZO thin films have been fabricated on quartz substrate with various Al doping concentrations and annealing temperatures by sol-gel method. The bset condition of (002) orientation and smooth surface (rms = 1.082 nm) is obtained for the AZO thin film doped with 1 mol % Al and annealed at 550 $^{\circ}C$. The optical transmittance of AZO thin films is higher than 80 % in the visible region. We observe that the energy band gap extends with increasing the Al doping concentration. This phenomenon is due to the Burstein-Moss effect. Through the measurement of Hall effect, it is observed that the AZO thin film has larger carrier concentration and smaller electrical resistivity than the pure ZnO thin film. However, the AZO thin film shows the decrease of carrier concentration and the increase of resistivity with the increase of Al concentration, that is due to the segregation of Al at grain boundaries. The maximum carrier concentration of $1.80{\times}10^{19}\;cm^{-3}$ and the minimum resistivity of 0.84 ${\Omega}cm$ are obtained for the AZO thin film doped with 1 mol % Al and annealed at 550 $^{\circ}C$.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.348-348
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• 2014

차세대 디스플레이 구동 회로 소자를 위한 재료로서, Amorphous Oxide Semiconductor (AOS)가 주목받고 있다. AOS는 기존의 Amorphous Silicon과 비교하여 뛰어난 이동도를 가지고 있으며, 넓은 밴드 갭에 의한 투명한 광학적 특성을 가지고 있다. 이러한 장점을 이용하여, AOS 박막은 thin film transistor (TFT)의 active channel로 이용 되고 있다. 하지만, AOS를 이용한 TFT의 경우, 시간이 경과함에 따라 $O_2$ 및 $H_2O$ 흡착에 의해 전기적 특성이 변하는 현상이 있다. 이러한 현상은 소자의 신뢰성에 있어 중요한 문제가 된다. 이러한 문제를 연구하기 위해 본 논문에서는, AOS 박막을 이용하여 bottom 게이트형 TFT를 제작하였다. 이를 위해 먼저, p-type Si 위에 건식산화방식으로 $SiO_2$(100 nm)를 성장시켜 게이트 산화막으로 이용하였다. 그리고 Zn과 Sn이 1: 2의 조성비를 가진 ZnSnO (ZTO) 용액을 제조한 후, 게이트 산화막 위에 spin coating 하였다. Splin coating된 용액에 남아 있는 솔벤트를 제거하기 위해 10분 동안 $230^{\circ}C$로 열처리를 한 후, 포토리소그래피와 에칭 공정을 이용하여 ZTO active channel을 형성하였다. 그 후, 박막 내에 남아 있는 불순물을 제거하고 ZTO TFT의 전기적인 특성을 향상시키기 위하여, $600^{\circ}C$의 열처리를 30분 동안 진행 하여 junctionless형 TFT 제작을 완료 하였다. 제작된 소자의 시간 경과에 따른 열화를 확인하기 위하여, 대기 중에서 2시간마다 HP-4156B 장비를 이용하여 전기적인 특성을 확인 하였으며, 이러한 열화는 후처리 공정을 통하여 회복시킬 수 있었다. 열화의 회복을 위한 후처리 공정으로, 퍼니스를 이용한 고온에서의 열처리와 microwave를 이용하여 저온 처리를 이용하였다. 결과적으로, TFT는 소자가 제작된 이후, 시간에 경과함에 따라서 on/off ratio가 감소하여 열화되는 경향을 보여 주었다. 이러한 현상은, TFT 소자의 ZTO back-channel에 대기 중에 있는 $O_2$ 및 $H_2O$의 분자의 물리적인 흡착으로 인한 것으로 보인다. 그리고 추가적인 후처리 공정들에 통해서, 다시 on/off ratio가 회복 되는 현상을 확인 하였다. 이러한 추가적인 후처리 공정은, 열화된 소자에 퍼니스에 의한 고온에서의 장시간 열처리, microwave를 이용한 저온에서 장시간 열처리, 그리고 microwave를 이용한 저온에서의 단 시간 처리를 수행 하였으며, 모든 소자에서 성공적으로 열화 되었던 전기적 특성이 회복됨을 확인 할 수 있었다. 이러한 결과는, 저온임에도 불구하고, microwave를 이용함으로 인하여, 물리적으로 흡착된 $O_2$ 및 $H_2O$가 짧은 시간 안에 ZTO TFT의 back-channel로부터 탈착이 가능함과 동시에 소자의 특성을 회복 가능 함 의미한다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.21 no.4
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• pp.596-601
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• 2020

Silicon carbide is considered a potentially useful material for high-temperature electronic devices because of its large band gap energy and p-type or n-type conduction that can be controlled by impurity doping. Accordingly, the thermoelectric properties of -SiC powder prepared by refined diatomite were investigated for high value-added applications of natural diatomite. -SiC powder was synthesized by a carbothermal reduction of the SiO₂ in refined diatomite using carbon black. An acid-treatment process was then performed to eliminate the remaining impurities (Fe, Ca, etc.). n-Type semiconductors were fabricated by sintering the pressed powder at 2000℃ for 1~5h in an N2 atmosphere. The electrical conductivity increased with increasing sintering time, which might be due to an increase in carrier concentration and improvement in grain-to-grain connectivity. The carrier compensation effect caused by the remaining acceptor impurities (Al, etc.) in the obtained -SiC had a deleterious influence on the electrical conductivity. The absolute value of the Seebeck coefficient increased with increasing sintering time, which might be due to a decrease in the stacking fault density accompanied by grain or crystallite growth. On the other hand, the power factor, which reflects the thermoelectric conversion efficiency of the present work, was slightly lower than that of the porous SiC semiconductors fabricated by conventional high-purity -SiC powder, it can be stated that the thermoelectric properties could be improved further by precise control of an acid-treatment process.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.298-299
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• 2012

현재 반도체 나노구조는 단전자 트랜지스터, 레이저, LED, 적외선 검출기 등과 같은 고효율 광전자 소자에서의 응용을 위해 활발한 연구가 진행 되고 있다. 이러한 응용 분야를 위한 다양한 종류의 나노구조 성장이 광범위하게 시도 되고 있지만 주로 III-V 족 화합물 반도체에 대한 연구가 주를 이룬 반면 II-VI 족 화합물 반도체에 대한 연구는 아직 미흡하다. 하지만 II-VI 족 화합물 반도체는 III-V 족 화합물 반도체와 비교했을 때 더 큰 엑시톤 결합에너지(exciton binding energy)를 가지는 우수한 특성을 보이고 있으며 이러한 성질을 가지는 II-VI 족 화합물 반도체 중에서도 넓은 에너지 갭을 가지는 CdTe 양자점은 녹색 영역대의 광전자 소자로서 활용되고 있다. 본 연구에서는 분자 선속 에피 성장법(molecular beam epitaxy; MBE)과 원자 층 교대 성장법(atomic layer epitaxy; ALE)으로 CdTe 두께에 따른CdTe/ZnTe 나노구조의 광학적 특성을 연구하였다. 광루미네센스(photoluminescence; PL)를 통해 CdTe/ZnTe 나노구조에서 CdTe 두께에 따른 에너지 밴드와 열적 활성화 에너지를 관찰하였다. 또한 시분해 광루미네센스(Time-resolved PL)를 통해 CdTe 두께에 따른 CdTe/ZnTe 나노구조의 운반자 동역학을 조사하였다. 저온 광루미네센스 측정 결과 CdTe 두께가 증가할수록 각 샘플의 피크는 더 낮은 에너지 영역대로 이동하는 것을 관찰할 수 있다. 1.2 에서 2.0 ML로 증가할 때 광 루미네센스의 작은 적색편이를 관찰할 수 있는데, 이는 CdTe 양자우물에서 양자점으로의 구조적인 전이가 일어남에 따라 구속효과가 증가하였기 때문이다. 또한 2.0 에서 3.6 ML까지 CdTe 두께가 증가할 때 측정된 적색편이 현상은 양자점의 사이즈 증가함에 따른 것이다. 마지막으로 3.6 에서 4.4 ML로 CdTe 두께가 증가할 때 큰 적색편이 현상을 볼 수 있는데 이는 CdTe 양자점에서 양자세선으로의 구조적 전이에 따라 구속효과가 증가하였기 때문이다. 온도 의존 광루미네센스(Temperature-dependent PL) 측정 결과 1.2 와 3.0 ML 두께의 CdTe/ZnTe 나노구조에서 구속된 전자의 열적 활성화 에너지가 18 과 35 meV로 관찰되었다. 3.0 ML CdTe/ZnTe 나노구조에서 가장 큰 열적 활성화 에너지를 갖는 것은 양자점의 균일도가 좋아지고 저차원 나노구조로의 구조적 전이가 일어나면서 운반자 구속효과에 다른 쿨롱 상호작용이 증가하였기 때문이다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.87-87
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• 2018

다이아몬드 상 탄소(diamond-like carbon, DLC)는 상당량의 $sp^3$ 결합을 가지는 비정질 탄소(a-C) 또는 수소화 비정질 탄소(a-C:H)로 이루어진 준안정 형태의 탄소이다. DLC는 전기 저항과 굴절률이 높고 화학적으로 다른 물질과 반응하지 않으며, 마찰계수가 낮고 경도가 높아 자기 디스크, 광학 소자 등의 다양한 분야에서 적용되고 있다[1,2]. 또한 다이아몬드에 비해 상온에서 성장이 가능할 정도로 합성온도가 낮아 적용 기판의 제한이 거의 없고, 증착 방법과 조건에 따라 탄소 결합의 다양성과 비정질성이 변화하기 때문에 넓은 범위의 특성을 얻을 수 있는 장점이 있다. 지금까지 DLC 박막의 광학적 특성, 특히 굴절률, 광학적인 에너지 밴드 갭, 자외선과 적외선 투과성에 대해서는 많은 연구가 진행되었으나 가시광선의 투과성에 대한 연구는 제한적이며[4], 가시광선 투과도 개선에 대한 연구는 전무하다. 본 연구에서는 ITO 기판 위에 DLC를 합성하고 기계적 특성과 가시광선 영역 투과도를 조사하였다. RF-PECVD(radio frequency plasma enhanced chemical vapor deposition) 방법에 의해서 $C_2H_2+Ar$ 혼합 가스 비율과 $C_2H_2+N_2$ 혼합 가스 비율을 변화시켜 ITO 기판 위에 DLC 박막을 합성하였다. 공정 압력과 rf-power, 증착시간, 기판온도는 0.2 torr, 40 W, 5 분, $50^{\circ}C$로 고정하고, 공정 가스는 $C_2H_2+Ar$과 $C_2H_2+N_2$가 200 sccm이 되도록 비율을 변화하였다. $C_2H_2:Ar$과 $C_2H_2:N_2$의 비율은 180 : 20, 160 : 40, 140 : 60, 120 : 80, 100 : 100이 되도록 가스의 유량을 조절하였다. 투과도는 가시광선(380 ~ 780 nm) 범위에서 측정하였고 두께와 표면조도는 AFM으로 측정하였다. 투과도는 $C_2H_2+Ar$의 Ar 가스 비율이 증가할수록 증가해 140 : 60일 때 최댓값을 나타낸 후 다시 감소하였다. $C_2H_2+N_2$ 투과도는 $N_2$ 가스 비율이 증가할수록 감소하는 경향을 나타내었다. 표면 거칠기는 $C_2H_2+Ar$ 혼합 가스를 사용한 경우의 Ar의 가스 비율이 증가할수록 증가하였다. 그러나 $C_2H_2+N_2$ 혼합 가스를 사용한 경우에는 $N_2$ 가스의 혼합 비율이 증가할수록 감소하였다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.28 no.5
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• pp.547-553
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• 2017

This study focused on the difference of photocatalytic performance by the incorporation of Pd into the $TiO_2$ framework and suggested five different catalysts composed of $TiO_2$ and x mol% $Pd-TiO_2$ (x = 0.25, 0.5, 0.75, and 1.0). A typical sol-gel method was used to synthesize catalysts, and the phenol photodegradation performance of each catalysts was evaluated. The physicochemical and optical properties of catalysts were confirmed by X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), scanning electron microscopy/energy dispersive spectrometer (SEM/EDS), ultraviolet/visible spectroscopy (UV/Vis), photoluminescence spectroscopy (PL), and photocurrent measurements. With the addition of Pd ions, the band gap of catalysts was shortened and the charge separation between photogenerated electrons and holes easily also occurred. As a result, the phenol photo-destruction performance over 0.75 mol% $Pd-TiO_2$ catalyst was 3 times higher than that of pure $TiO_2$. This is believed to be due to Pd ions acted as an electron capturing function during photocatalysis.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.9 no.10
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• pp.1006-1011
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• 1999

B-doped hydrogenated amorphous silicon carbide (a-SiC:H) thin films were prepared by plasma-enhanced chemical-vapor deposition in a gas mixture of $SiH_4$, $CH_4$ and $B_2H_6$. Microstructures and chemical properties of a-SiC:H films grown with varing the volume ratio of $CH_4$ to $SiH_4$ were characterized with various analysis methods including scanning electron microscopy(SEM), X-ray diffractometry(XRD), Raman spectroscopy, Fourier-transform infrared (FTIR) spectroscopy. X-ray photoelectron spectroscopy(XPS), UV absorption spectroscopy and photoconductivity measurements. While Si:H films grown without $CH_4$ showed amorphous state, the addition of $CH_4$ during deposition enhanced the development of a microcrystalline phase. By introducing C atoms into the film, Si-Si and Si--$\textrm{H}_{n}$ bonds of a -Si:H films were gradually replaced by Si-C, C-C, and Si--$\textrm{C}_{n}\textrm{H}_{m}$ bonds. Consequently, the electrical resistivity and optical bandgap of a-SiC:H films were increased with the C concentration in the film.