• 정보보호학회지
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• 제34권2호
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• pp.21-27
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• 2024

양자컴퓨터는 매우 많은 경우의 수를 탐색하고 연산하는 데에 있어 이점을 가지며, 이는 소인수분해와 같은 작업에서 기존 컴퓨팅을 능가할 수 있다. 이러한 능력으로 인해 양자컴퓨터는 현재 사용되는 암호체계를 위협할 수 있다. 또한, 화학, 머신러닝 등 다양한 분야에서 혁신을 가져올 수 있는 차세대 컴퓨팅 환경으로 주목받고 있다. 현재 IBM, Google, Amazon 등의 세계적인 IT 기업들이 이 분야의 연구 및 개발에 적극적으로 투자하고 있으며 본고에서는 양자컴퓨터의 최근 개발현황과 양자컴퓨팅을 위한 플랫폼인 IBM Qiskit, Google Cirq, ProjectQ, Amazon Braket, Microsoft Azure Quantum, Intel Quantum SDK, Pennylane에 대해 알아보고자 한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.134-135
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• 2011

양자점은 전자와 양공을 3차원으로 속박 시키므로 기존의 bulk나 양자우물보다 양자점을 이용한 레이저 다이오드의 경우 낮은 문턱 전류, 높은 미분이득 및 온도 안전성의 장점이 있을 거라 기대되고 있다. 그러나, 양자점은 낮은 areal coverage 때문에 높은 속박효율을 얻지 못하고 있다. 이러한 양자점의 문제점을 해결하기 위해 양자점을 양자우물 안에 성장시켜 운반자들의 포획을 향상시키는 방법들이 연구되고 있다. 양자우물 안에 양자점을 넣으면 양자우물이 운반자들의 포획을 증가 시키고, 열적 방출도 억제하여 온도 안정성이 향상 되는 것으로 알려져 있다. 광통신 대역의 1.3 ${\mu}m$ 경우, GaAs계를 이용하여 InAs 양자점을 strained InGaAs 박막을 우물층으로 한 dot-in-a-well 구조의 연구는 몇몇 보고된 바 있다. 그러나 InP계를 사용하는 1.55 ${\mu}m$ 대역에서 dot-in-a-well구조의 연구는 아직 미미하다. 본 연구에서는 유기 금속 화학 증착법(metal organic chemical vapor deposition)을 이용하여 InP 기판 위에 InAs 양자점을 자발성장법으로 성장하였으며 dot-in-a-well 구조에서 우물층으로 1.35 ${\mu}m$ 파장의 $In_{0.69}Ga_{0.31}As_{0.67}P_{0.33}$ (1.35Q)를, 장벽층으로는 1.1 ${\mu}m$ 파장의 $In_{0.85}Ga_{0.15}As_{0.32}P_{0.68}$(1.1Q)를 사용하였다. 양자우물층과 장벽층은 모두 InP 기판과 격자가 일치하는 조건으로 성장하였다. III족 원료로는 trimethylindium (TMI)와 trimethylgalium (TMGa)을 사용하였으며 V족 원료 가스로는 $PH_3$ 100%, $AsH_3$ 100%를, carrier gas로는 $H_2$를 사용하였다. InP buffer층의 성장 온도는 640$^{\circ}C$이며 양자점 성장 온도는 520$^{\circ}C$이다. 양자점 형성은 원자력간 현미경(Atomic force microscopy)를 이용하여 확인하였으며, 박막의 결정성은 쌍결정 회절분석(Double crystal x-ray deffractometry)를 이용하여 확인하였다. 확인된 성장 조건을 이용하여 양자점 시료를 성장하였으며 광여기분광법(Photoluminescence)을 이용하여 광특성을 분석하였다. Fig. 1은 dot in a barrier 와 dot-in-a-well 시료의 성장구조이다. Fig. 1(a)는 일반적인 dot-in-a-barrier 구조로 InP buffer층을 성장하고 1.1Q를 100 nm 성장한 후 양자점을 성장하였다. 그 후 1.1Q 100 nm와 InP 100 nm로 capping하였다. Fig. 1(b)는 dot-in-a-well 구조로 InP buffer층을 성장하고 1.1Q를 100 nm 성장 후 1.35Q 우물층을 4 nm 성장하였다. 그 위에 InAs 양자점을 성장하였다. 그 후에 1.35Q 우물층을 4 nm 성장하고 1.1Q 100 nm와 InP 100 nm로 capping하였다. Fig. 2는 dot-in-a-barrier 시료와 dot-in-a-well 시료의 상온 PL data이다. Dot-in-a-barrier 시료의 PL 파장은 1544 nm이며 반치폭은 79.70 meV이다. Dot-in-a-well 시료의 파장은 1546 nm이며 반치폭은 70.80 meV이다. 두 시료의 PL 파장 변화는 없으며, 반치폭은 dot-in-a-well 시료가 8.9 meV 감소하였다. Dot-in-a-well 시료의 PL peak 강도는 57% 증가하였으며 적분강도(integration intensity)는 45%가 증가하였다. PL 데이터에서 높은 에너지의 반치폭 변화는 없으며 낮은 에너지의 반치폭은 8 meV 감소하였다. 적분강도 증가에서 dot-in-a-well 구조가 dot-in-a-barrier 구조보다 전자-양공의 재결합이 증가한다는 것을 알 수 있으며, 반치폭 변화로부터 특히 높은 에너지를 갖는 작은 양자점에서의 재결합이 증가 된 것을 알 수 있다. 이는 양자우물이 장벽보다 전자-양공의 구속력을 증가시키기 때문에 양자점에 전자와 양공의 공급을 증가시키기 때문이다. 따라서 낮은 에너지를 가지는 양자점을 모두 채우고 높은 에너지를 가지는 양자점까지 채우게 되므로, 높은 에너지를 가지는 양자점에서의 전자-양공 재결합이 증가되었기 때문이다. 뿐만 아니라 파장 변화 없이 PL peak 강도와 적분강도가 증가하고 낮은 에너지 쪽의 반치폭이 감소한 것으로부터 에너지가 낮은 양자점보다는 에너지가 높은 양자점에서의 전자-양공 재결합율이 급증하였음을 알 수 있다. 우리는 이와 같은 연구에서 InP계를 이용해 1.55 ${\mu}m$에서도 dot in a well구조를 성장 하여 더 좋은 특성을 낼 수 있으며 앞으로 많은 연구가 필요할 것이라 생각한다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제34권6호
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• pp.785-791
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• 2023

Copper sulfide (Cu_xS) has been extensively utilized as a counter electrode (CE) material for quantum dot solar cells (QDSCs) due to its exceptional catalytic activity for polysulfide electrolytes. The typical fabrication method of Cu₂S CEs based on brass substrate is dangerous, involving the use of a highly concentrated hydrochloric acid solution in a relatively high temperature. In contrast, electroplating presents a safer alternative by employing a less acidic solution at a room temperature. In addition, the electroplating method increases the probability of obtaining CEs of consistent quality compared to the brass method. In this study, the optimized electroplating cycle for CuS CEs in QDSCs has been studied for the highly efficient photovoltaic performances. The QDSCs, featuring electroplated CuS CEs, achieved an impressive efficiency of 7.18%, surpassing the conventional method employing brass CEs, which yielded an efficiency of 6.62%.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.131-131
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• 2014

양자점은 전통적인 유기 염료에 비해 흡광영역이 넓고 발광 피크의 폭이 좁으며, 흡광과 발광 사이의 에너지 차가 커서 검출이 용이하고, 광안정성이 우수할 뿐만 아니라, 단순히 크기를 조절함으로써 발광 피크의 에너지를 제어할 수 있는 특장 때문에 많은 연구가 진행되었다. 그러나 많은 나노입자들과 마찬가지로 실질적인 응용을 위해서는 양자점 나노입자들도 대부분 표면개질을 거쳐야 하는데, 이 과정이 까다롭고 또 표면개질 중에 나노입자들의 응집이 일어나거나 광특성이 나빠지는 등의 문제가 흔히 발생한다. 한편, 서브미크론 크기의 입자들은 나노입자에 비해 응집현상이 미미해서 상대적으로 취급이 용이하다. 그 중에서도 실리카 입자들은 합성방법도 쉽게 확립되어 있고 생체친화성이 우수하며 그 표면화학 반응이 이미 잘 알려져 있어서 활용하기가 매우 용이하다. 따라서 양자점 층을 실리카 표면 가까이에 자기조립을 통해 배열한 하이브리드 구조는 양자점의 장점을 편리하게 이용할 뿐만 아니라 실리카의 표면개질 특성도 그대로 이용할 수 있다는 이중의 장점이 있다. 본 논문에서는 코어/쉘 구조로 안정화된 II-VI 반도체 양자점 층을 아래 그림 1과 같이 실리카 콜로이드 내에 배열한 하이브리드 구조를 소개하고, 이 하이브리드 구조를 표면개질 하여 LED 칩 위에 패키징 함으로써 백색광을 제조한 연구 및 더 나아가 중심에 초상자성 클러스터 핵을 배치하고 이를 둘러싼 실리카 콜로이드 표면 가까이에 양자점 층을 배열한 초상자성 하이브리드 구조를 합성하여 이를 on-site sensor에 적용한 연구 결과를 소개한다.

• 한국진공학회지
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• 제15권2호
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• pp.186-193
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• 2006

유기금속화학기상증착법으로 InGaAs/InGaAsP/InP 양자점 분자구조를 두 양자점 층간의 거리가 10 nm가 되도록 성장하여 성장된 구조에 대해 C-V, DLTS 및 PL 등의 전기 광학적 물성측정을 하였다. 그 결과 큰 양자점은 작은 양자점과 비교하여 장벽물질의 전도대역 가장자리로부터 먼 쪽에 에너지 준위가 형성되어 있음을 확인하였다. 큰 쪽 양자점에는 최소한 2개 이상의 에너지 준위에 운반자를 포획시킬 수 있음이 확인되었는데, -4 V의 역전압 하에서 측정된 양자점 분자구조의 에너지 준위는 장벽 가장자리로부터 0.35, 0.42, 0.45 eV 의 깊이에 각각 존재하였다. 인가된 전압의 변화에 대하여 약한 전기장 하에서는 양자점 분자구조의 에너지 준위들이 서로 결합되어 있다가 전기장이 증가하면서 이들 두 에너지 준위가 확연히 분리되는 모습을 확인할 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.129-129
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• 2010

적외선 검출소자(Infrared Photodetector)는 근적외선에서 원적외선 영역에 이르는 광범위한 파장 범위의 적외선을 이용하는 기기로서 대상물이 방사하는 적외선 영역의 에너지를 흡수하여 이를 영상화할 수 있는 장비이다. 적외선 관련 기술은 2차 세계대전 기간에 태동하였으며, 현재에는 원거리 감지기술 등과 접목되면서 그 활용 분야가 다양해지고 있다. 특히 능동형 정밀 타격무기를 비롯한 감시 정찰 장비 및 지능형 전투 장비 시스템 등에 대한 요구를 바탕으로 보다 정밀하고 신속한 표적 감지 및 정보처리 기술에 관한 연구가 선진국을 통해서 활발히 진행되고 있다. 기존의 Bolometer 형식의 열 감지 소자는 반응 속도가 느리고 측정 감도가 낮은 단점이 있으며, MCT(HgCdTe)를 이용한 적외선 검출기의 경우 높은 기계적 결함과 77K 저온에서 동작해야하기 때문에 발생하는 추가 비용 등이 문제점으로 지적되고 있다[1]. 이에 반해 화합물 반도체 자기조립 양자점(self-assembled quantum dot)을 이용한 적외선 수광소자는 양자점이 가지는 불연속적인 내부 에너지 준위로 인하여, 높은 내부 양자 효율과 온도 안정성을 기대할 수 있으며, 고성능, 고속처리, 저소비전력 및 저소음의 실현이 가능하다. 본 연구에서는 적층 InAs/InGaAs dot-in-a-well 구조를 유기금속화학기상증착법을 이용하여 성장하고 이를 소자에 응용하였다. 균일한 적층 양자점의 성장을 위해서 원자현미경(atomic force microscopy)을 이용하여, 각 층의 양자점의 크기와 밀도를 관찰하였고, photoluminescence (PL)를 이용하여 발광특성을 연구하였다. 각 층간의 GaAs space layer의 두께와 온도 조절 과정을 조절함으로써 균일한 적층 양자점 구조를 얻을 수 있었다. 이를 이용하여 양자점의 전도대 내부의 에너지 준위간 천이(intersubband transition)를 이용하는 n-type GaAs/intrinsic InAs 양자점/n-type GaAs 구조의 양자점 적외선수광소자 구조를 성장하였다. 이 과정에서 상부 n-type GaAs의 성장 온도가 600도 이상이 되는 경우 발광효율이 급격히 감소하고, 암전류가 크게 증가하는 것을 관찰하였다. 이는 InAs 양자점과 주변 GaAs 간의 열에 의한 상호 확산에 의하여 양자점의 전자 구속 효과를 저해하는 것으로 설명된다.

• 공업화학
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• 제9권3호
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• pp.361-363
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• 1998

Faujasite 표면 수산기를 나타내는 cluster 모델의 전체에너지, 쌍극자모멘트, Wiberg결합차수 및 형식전하를 CNDO/2법을 이용하여 계산하였다. 이에 관한 양자화학적 고찰은 faujasite 표면 수산기의 산세기가 그 기하학적 구조와 Si/Al비에 의존되어 있음을 보여준다. B산성의 세기는 가교형 수산기가 독립형 수산기에 비해 컸었다. 모델분자들의 구조적 안정성은 Si/Al비가 클수록 증가하였다.

• 대한화학회지
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• 제52권1호
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• pp.7-15
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• 2008

분자들의 전자 흡수스펙트럼에 영향을 주는 분자 핵 운동은 이론적으로 양자동역학적 시간상관함수로 표현된다. 본 연구에서는 분자동역학 전산모사와 양자화학적 계산등의 순 이론적 계산을 이용해 고전역학적 시간상관함수를 구하고 두 가지의 준고전역학적 근사방법으로 양자동역학적 시간상관함수를 얻었다. 또한 이차 축적전개 근사식을 이용하여 액체상에 있는 nile blue 색소분자의 전자전이 흡수스펙트럼을 얻었다. 계산 결과는 실험에서 얻은 스펙트럼과 비교적 잘 일치하였으며, 실험 결과와의 비교를 통해, 본 계의 용매화 동역학의 시간 척도는 1ps 보다 길며 색소분자에 인접한 용매분자들이 용매화에 영향을 주는 주 성분임을 확인하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2005년도 춘계학술대회
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• pp.164-167
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• 2005

Diethnao lamine(DEA)을 함유한 수용액을 ultrasonic irradiation에 의하여 CdSe 반도체 양자점을 제조하였고 제조된 양자점의 광학적 성질을 조사하였다. CdSe 양자점 제조시 카드뮴을 제공하는 물질로는 $CdCl_2{\cdot}2.5H_2O$를, 셀레늄을 제공하는 물질로는 Se powders를 $Na_2SO_3$ 수용액에서 $90^{\circ}C$, 1시간 reflux 한 $Na_2SeSO_3$를 사용하였다. 상온에서 고출력의 초음파 조사 (20kHz, $60Wcm^{-2}$)에 의한 CdSe반도체 양자점을 얻기 위하여 초음파 시간을 각각 변화시켰고 XRD, UV-Vis, PL, TEM, XPS론 사용하여 CdSe 나노 입자의 특성을 분석하였다. CdSe흡수스펙트럼을 분석한 결과 450-640nm범위에서 양자점 형성에 의한 엑시톤 흡수 봉우리가 관찰되었음을 확인할 수 있었다. 또한 초음파 조사시간을 5분, 15분, 30분으로 증가시킴에 따라 505nm, 525nm, 545nm로서 엑시톤의 흡수 파장이 장파장 쪽으로 이동함을 확인함으로써 초음파 조사시간에 따라 CdSe 양자점의 크기를 변화시킬 수 있음을 알 수 있었다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제32권6호
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• pp.663-668
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• 2021

For the development of highly efficient quantum dot-sensitized solar cells (QDSCs), it is important to enhance the electrocatalytic activity of the counter electrodes (CEs). Herein, a fabrication process of Cu₂S CEs are optimized for the development highly efficient QDSCs. The surface of brass film is treated with HCl solution to prepare the Cu₂S CEs, and the concentraion as well as the temperature of HCl solution are controlled. It is found that the uniformity for the thickness of prepared Cu₂S CEs is enhanced when the diluted HCl solution is used, compared to the HCl solution of standard concentration. In addition, the electrocatalytic activity of the Cu₂S CEs is also increased with the modificed process, which is confirmed by impedance data and Tafel polarization curves. As a result, the photoconversion efficiency of QDSCs is improved from 4.49% up to 5.73%, when the concentraion and temperature of the HCl treatment are efficiently optimized.