• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.2 no.1
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• pp.85-91
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• 1993

본 연구에서는 광기록 매질 중 광유기효과가 큰 비정질 As40Se15S35Ge10박막의 증착각도변화에 따른 구조 및 광학적 구조 및 광학적 물질특성에 대해 고찰하였다. 준비된 bulk와 박막이 비정질상(Amorphous phase)임을 XRD 분석을 통해 확인하였다. 특히, 증착각도의 변화에 따른 비정질 As40Se15S35Ge10박막에서의 유리질 천이온도의 변화와 상분리 현상을 연구하였다. 유리질 천이온도의 확인은 DSC, DTA, TGA를 이용한 분석실험을 통해 수행하였다. 실험 결과 벌크의 유리질 천이 온도는 약 $238^{\circ}C$였고, 0。, 60。, 80。로 증착된 박막은 각각 $202^{\circ}C$, $229^{\circ}C$, $201^{\circ}C$였으며 80。로 증착된 박막의 경우 가장 낮은 값을 보였다. 또한 연속상과 분산상으로의 상 분리 현상은 편광현미경에 의한 광학구조분석과 SEM-EDS를 이용한 표면확인 및 성분분석으로 관찰하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.27-27
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• 2010

최근에 고유가와 지구온난화로 인하여 에너지가 향후 인류의 50년을 좌우할 가장 큰 문제로 대두되고 있어서 지구의 모든 에너지의 근원인 태양광을 이용하는 태양광 발전은 무한한 청정 에너지로 각광받고 있다. 빛을 흡수하여 전기에너지로 변환하는 태양전지는 풍력, 수소연료전지, 조력, 바이오에탄올 등의 신재생에너지 기술 중에서 상품성은 가장 뛰어나지만 발전단가가 가장 높은 것이 단점이다. 태양광 발전단가를 줄여서 기존의 화석에너지를 이용한 발전단가와 견줄 수 있는 그리드 패러티(grid parity)를 달성하려면 태양전지 모듈의 고효율화와 동시에 저가화가 반드시 이루어져야 한다. 현재 태양광 모듈 시장의 90%는 효율이 12-16% 정도로 높은 단결정(single crystalline or monocrystalline) 실리콘이나 다결정(polycrystalline or multicrystalline) 실리콘 등의 벌크(bulk)형 결정질 실리콘 모듈이 차지하고 있으나 원재료인 실리콘 웨이퍼의 제조단가의 50%를 차지하고 있어서 저가화가 어렵다. 반면, 원료가스를 분해하여 대면적 기판에 증착하는 박막(thin-film) 실리콘 태양전지의 경우는 차세대 태양전지로 각광받고 있다. 박막 실리콘 모듈은 매우 적은 실리콘 원재료를 소비한다. 단결정이나 다결정 실리콘 웨이퍼의 두께가 $180-250\;{\mu}m$ 정도인 것에 비해서 박막 실리콘의 두께는 $0.3-3\;{\mu}m$ 수준이다. 더불어, 유리, 플라스틱 등의 저가 기판에 저온 대면적 증착이 가능하여 저가양산화에 유리하다. 박막 실리콘 모듈은 벌크형 실리콘 모듈(-0.5%/K) 대비 낮은 온도계수[비정질 실리콘(amorphous silicon; a-Si:H)의 경우 -0.2%/K]와 빛의 세기가 약한 산란광에서도 동작하여 평균발전시간이 증가하므로 외부환경에서 우수한 발전성능을 보이고 있다. 태양전지 모듈은 상온에서의 안정화 효율을 기준으로 가격이 책정되어($/$W_p$) 판매되기 때문에 벌크형 실리콘 모듈에 비해서 박막 실리콘 모듈은 가격대 성능비가 우수하다. 따라서 박막 실리콘 모듈은 벌크형 결정 실리콘 모듈의 대안으로 떠오르고 있으며, 레이저 기술을 이용하여 수려한 투광형 건물일체형(building integrated photovoltaic; BIPV) 모듈을 제작할 수 있는 장점도 있다. 이러한 장점에도 불구하고 기존의 양산화된 단일접합 비정질 실리콘 태양광 모듈은 효율이 6-7%로 낮아서 설치면적 및 설치 모듈의 증가가 성장의 걸림돌이 되고 있다. 박막 실리콘 태양전지의 고효율화를 도모하기 위해서 적층형 탄뎀셀로 양산 트렌드가 변화하고 있다. 이에 적층형 박막 실리콘 태양전지 효율의 한계 및 돌파구에 대해서 논의한다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2009.06a
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• pp.71-72
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• 2009

칼코게나이드(chalcogenide)계 비정질 반도체는 그들의 독특한 광학적, 전기적 특성 때문에 활발한 연구가 진행되고 있다. 비정질 Se는 유연한 원자구조로 인해 가장 먼저 광학적으로 상용화되었으며, 응용성이 매우 큰 반도체 재료중 하나로 Ge-Se와 같이 Se를 기본으로 한 칼코게나이드 유리 반도체가 주목받고 있다. 따라서 본 연구에서는 비정질 칼코게나이드 $Ge_xSe_{100-x}$(x=25,95) 조성에 대한 광학적 특성을 연구 하였다. 시료는 5N의 순도를 갖는 Ge, Se 물질을 준비하고 조성비에 맞추어서 석영관에 진공 봉입한 후 용융 혼합하여 $Ge_{25}Se_{75}$와 $Ge_{95}Se_5$조성의 두 가지 비정질 벌크를 제작하였다. 열증착 방법으로 유리 기판위에 박막을 제작하였고 UV-vis-NIR spectrophotometer를 사용하여 투과도를 측정하였다. 측정한 스펙트럼을 이용하여 Swanpoel method로 굴절률을 계산하고 특성을 분석하였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.33 no.7
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• pp.687-692
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• 2009

The friction welding of Zr-based bulk metallic glass (BMG) rods and tubes to similar BMGs, and to crystalline metals were performed. An infrared thermal imager (FLIR-Thermal Cam SC-2000) was used to measure the temperature distribution at joining interface of the specimens during friction welding. All BMGs adopted in this study showed a successful friction joining to similar BMG. The shape of the protrusion formed at the weld interface were examined. In order to characterize the friction weld interface, the micrographic observation and the X-ray diffraction analysis on the weld cross-section were carried out. The obtained results were discussed based on the temperature distribution measured at the weld interface A successful joining of the BMGs to crystalline metals could be obtained for certain pairs of the material combination through the precise control of the friction condition. The residual strength after dissimilar friction welding of BMG was evaluated by the four-point bending test and compared with the cases of friction welding to similar materials.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.11a
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• pp.305-306
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• 2008

본 논문에서는 PRAM 에서 기록매질로 이용될 수 있는 최적의 물질을 찾고자 $Ge_2Sb_2Te_5$ 박막에 Al을 첨가하여 비정질-결정질 천이시의 원자구조와 상변화 특성간의 관계를 연구하였다. 이 실험에 사용된 $Al_x(Ge_2Sb_2Te_5)_{1-x}$ 조성은 5N의 금속 파우더를 용융-냉각법으로 벌크를 제작하였고 열증착 방법으로 Si (100) 및 유리 (corning glass, 7059) 기판위에 200nm 두께로 박막을 증착하였다. 비정질 박막의 상변화에 따른 반사도 차이를 평가하기 위해서 658 nm의 LD가 장착된 나노펄스 스캐너를 이용하여 power; 1~17mW, pulse duration; 10~460 ns의 범위에서 각 조성의 비정질-결정질 상변화속도를 측정, 비교 분석하였다. 또한 각각의 박막을 $100^{\circ}C$ 에서 $400^{\circ}C$ 까지 $50^{\circ}C$ 간격으로 $N_2$ 분위기에서 1시간동안 열처리 한 후 XRD와 UV-Vis-NIR spectrophotometer를 사용하여 각 상의 구조분석 및 광학적 특성을 분석하였다. 또한 4-point probe로 면저항을 측정하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.06a
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• pp.229-230
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• 2008

본 논문에서는 비정질-결정질간 가역적 상변화 기록 매질로 이용되고 있는 $(Ag_{5.5}In_{6.5}Sb_{59}Te_{29})$ 합금 박막의 Ag 조성 증가에 따른 원자구조와 상변화 특성간의 상관관계를 연구하였다. 실험에 사용된 AgInSbTe 조성은 5N의 금속 파우더를 용융-냉각법으로 벌크를 제작하였고 열증착 방법으로 Si (100) 및 유리(corning glass, 7059) 기판위에 200 nm 두께로 박막을 증착하였다. 비정질 박막의 결정화속도를 평가하기 위해서 658 nm의 LD가 장착된 나노-펄스 스캐너를 이용하여 power; 1~17mW, pulse duration; 10~460 ns의 범위에서 각 조성의 상변화에 따른 반사도 차이를 측정, 비교 분석하였다. 또한 각각의 박막을 $100^{\circ}C$ 에서 $300^{\circ}C$까지 $50^{\circ}C$ 간격으로 $N_2$ 분위기에서 1시간동안 열처리 한 후 XRD와 UV-Vis-NIR spectrophotometer를 사용하여 각 상의 구조분석 및 광학적 특성을 분석하였으며, 4-point probe로 면저항을 측정하였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.36 no.6
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• pp.591-598
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• 2012

In this study, the cutting characteristics of bulk metallic glass (BMG) cut using a computer numerically controlled (CNC) lathe were investigated for different insert tool materials and cutting speeds. The surface roughness, chip morphology, cutting forces, and tool wear during turning of $Zr_{50}Cu_{40}Al_{10}$ BMG alloy were examined. Four kinds of tool materials were used to cut an 8-mm-diameter BMG. The examination of the surface roughnesses of the BMG specimens machined at each cutting speed showed that the surface roughness became better as the cutting speed increased, and the tool materials also influenced the surface roughness. The chip morphology investigations showed that the unoxidized BMG chips had serrated curled chips with adiabatic shear bands, while the oxidized chips exhibited local melting and tangling rather than the usual spiral-shaped chips. The cutting force induced during machining of the Zr-based BMG was the largest for the TiN-WC tool, followed by the polycrystalline diamond (PCD) tool. The cermet tool exerted the smallest cutting force.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.11a
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• pp.334-345
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• 2008

컴퓨터의 발달과 더불어 현대사회는 기록하고 보존해야할 정보의 양이 점점 방대해 지고 있다. 그로 인해 자기기록매체처럼 정보를 사용자의 편의에 따라 반복적으로 기록하고 재생할 수 있는 광기록매체에 대한 관심이 증가되고 있다. $Ge_2Sb_2Te_5$(GST)는 기존의 CD-RW나 Floppy Disk(FD)를 대체할 차세대 기록매체로 주목받고 있다. 따라서 본 연구에서는 비정질상과 결정상으로 변하는 성질을 가지고 있는 GST롤 상변화 기록매체로서 이용하기 위해 굴절률을 평가하였다. 시료는 5N의 순도를 갖는 Ge, Sb, Te 물질을 준비하고 조성비에 맞추어서 석영관에 진공 봉입한 후 용융-냉각법으로 벌크를 제작하였고 열증착 방법으로 Si 및 유리 기판위에 1000nm 두께로 박막을 제작하였다. UV-Vis-IR spectrophotometer를 사용하여 반사도와 투과도를 측정하였고 측정한 스펙트럼을 이용하여 Swanepoel method로 굴절률을 계산하였다. 본 연구진이 자체 개발한 계산툴에 실험값을 대입하였고 실험에 의해 얻은 투과도와 계산툴에 의해 얻은 투과도 스펙트럼을 비교하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2009.06a
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• pp.103-103
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• 2009

본 논문에서는 기존의 GST(GeSbTe=2:2:5)와 비교하여 상변화 재료로서의 Ga 도핑된 $Ge_2Sb_2Te_5$의 가능성을 확인하고자 하였다. 실험에 사용된 Ga 도핑된 $Ge_2Sb_2Te_5$ 박막은 전통적 melt-quenching 방법에 의해 비정질로 제작된 벌크를 Thermal evaporation을 통하여 Si(100) 및 유리 (coming glass, 7059) 기판 위에 200nm의 두께로 증착하여 제작하였다. 각 박막의 상변화 특성은 여러 온도에서 열처리된 박막을 X-ray diffraction (XRD) 측정을 통하여 확인하였다. 각 조성 박막의 비정질-결정질 상변화속도 비교를 위하여 나노-펄스 스캐너 (nano-pulse scanner)를 사용하여 power; 1~17mW, pulse duration; 10~460ns 범위에서 박막의 상변화에 따른 반사도 차이를 측정 분석하였다. Ga의 도핑농도에 따른 전기적 특성 차이를 확인하기 위하여 4-point probe를 이용하여 박막의 면 저항을 측정하였고 또한 hall 측정을 통하여 박막의 흘 계수, 흘 농도 및 이동도를 확인하고 Ga가 상전이에 미치는 영향에 대하여 분석하였다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.21 no.1
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• pp.62-68
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• 2012

The conversion efficiency of solar cells depending on incident angle of light is important for building-integrated photovoltaics (BIPV) applications. The quantum efficiency is the ratio of the number of charge carriers collected by the solar cell to the number of photons of a given energy shining on the solar cell. The analysis of angle dependence of quantum efficiencies give more information upon the variation of power output of a solar cell by the incident angle of light. The variations in power output of solar cells with increasing angle of incidence is different for the type of cell structures. In this study we present the results of the quantum efficiency measurement of single-crystalline silicon solar cells and a-Si:H thin-film solar cells with the angle of incidence of light. As a result, as the angle of incidence increases in single-crystalline silicon solar cells, quantum efficiency at all wavelength (300~1,100 nm) of light were reduced. But in case of a-Si:H thin-film solar cells, quantum efficiency was increased or maintained at the angle of incidence from 0 degree to about 40 degrees and dramatically decrease at more than 40 degrees in the range of visible light. This results of quantum efficiency with increasing incident angle were caused by haze and interference effects in thin-film structure. Thus, the structural optimization considering incident angle dependence of solar cells is expected to benefit BIPV.