• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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• pp.64.2-64.2
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• 2011

a-Si 박막 태양전지는 a-Si:H을 유리 기판 사이에 주입해 만드는 태양전지로, 뛰어난 적용성과 경제성을 지녔으나 c-Si 태양전지에 비해 낮은 변환 효율을 보이는 단점이 있다. 변환 효율을 높이기 위한 연구 방법으로는 a-Si 박막 태양전지 단일cell 제작 시 high Bandgap을 가지는 p-layer를 사용함으로 높은 Voc와 Jsc의 향상에 기여할 수 있는데, 이 때 p-layer의 defect 증가와 activation energy 증가도 동시에 일어나 변환 효율의 증가폭을 감소시킨다. 이를 보완하기 위해 본 실험에서는 p-layer에 기존의 p-a-Si:H를 사용함과 동시에 high Bandgap의 buffer layer를 p-layer와 i-layer 사이에 삽입함으로써 그 장점을 유지하고 높은 defect과 낮은 activation energy의 영향을 최소화하였다. ASA 시뮬레이션을 통해 a-Si:H보다 high Bandgap을 가지는 a-SiOx 박막을 사용하여 p-type buffer layer의 두께를 2nm, Bandgap 2.0eV, activation energy를 0.55eV로 설정하고, i-type buffer layer의 두께를 2nm, Bandgap 1.8eV로 설정하여 삽입하였을 때 박막 태양전지의 변환 효율 10.74%를 달성할 수 있었다. (Voc=904mV, Jsc=$17.48mA/cm^2$, FF=67.97).

• 한국결정학회:학술대회논문집
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• 한국결정학회 2002년도 정기총회 및 추계학술연구발표회
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• pp.38-39
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• 2002

Spectroscopic ellipsometer(SE)는 박막의 두께, 굴절률, 흡수율, 에너지 갭, 결정상태, 밀도, 표면 및 계면의 거칠기 등에 관한 유용한 정보들을 제공한다. (1-3) SE는 빛을 탐침으로 사용하기 때문에 비파괴적이고 비접촉식 박막물성 측정방법이며 편광변화에 대한 상대적 물리량을 측정함으로써 정밀도와 재연성이 매우 높은 장점들을 갖고 있다. 따라서 SE는 반도체 메모리 소자, 평판 디스플레이, DVD와 CD와 같은 데이터 저장장치 등을 제작하는 공정에서 박막에 관련된 공정계측장비로 사용되고 있다. 특히, 최근의 차세대 반도체 소자 개발에 관한 연구 등(4-6)에서는 수 nm 두께의 다양한 초박막들에 관한 물성연구가 주관심사이기 때문에 최고의 성능을 갖는 계측장비와 기술이 요구되고 있다. 따라서 본 연구에서는 그림과 같은 편광자(polarizer)-시료(sample)-검광자(analyzer)로 구성된 PSA구조의 표준기용 rotating-analyzer SE를 제작하게 되었다. 현재까지 개발된 ellipsometer의 수많은 종류들 중에서 null 형, rotating element 형, 그리고 phase modulation 형이 가장 많이 사용되고 있다. 여기서 element란 polarizer, analyzer, 또는 compensator와 같은 광 부품들을 지칭하는데 이 중 하나 또는 둘을 회전시키기 때문에 그 종류 또한 매우 많다. 이들 중에서 회전검광자형 ellipsometer는 입사각 정렬이 우수하고, 파장에 무관한 편광기만 사용하므로 비교적 넓은 광량자 에너지영역에서 정확도 높은 데이터를 얻을 수 있기 때문에 박막 상수의 정밀측정에 가장 적합하다. 특히, 본 연구에서 제작된 ellipsometer에는 간섭계 장치, polarizer tracking,(2) zone average,(1) 그리고 low-pass filter 등을 사용함으로써 측정오차를 최대한 줄이는 노력을 하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2016년도 추계학술대회 논문집
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• pp.116.2-116.2
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• 2016

n-type 반도체의 성질을 가지고 있는 $TiO_2$는 화학적 안정성, 3.2 eV의 밴드갭 에너지 등에 의하여 다양한 형태의 에너지 변환 및 저장 소재로 많이 연구되어지고 있다. 특히, Fujishima-Honda의 발견에 의한 광촉매적 특성은 $TiO_2$의 가장 대표적인 응용 분야라 할 수 있다. 이런 $TiO_2$는 솔-겔, 수열합성법, 침전법 등의 화학적 방법을 통하여 제조 한다. 하지만 이런 방법은 $TiO_2$를 전극으로 사용하기 위한 추가적인 공정이 필수적일 뿐 아니라 그 구조를 제어하기가 쉽지 않다. 이에 약 10여 년 전부터 많은 연구자, 과학자들은 금속 기판위에 $TiO_2$를 형성하는 양극산화 법에 대한 관심을 가지고 꾸준히 연구되어져 왔다. 양극산화법을 통한 $TiO_2$는 그 조건에 따라 박막, 기공(포어)구조, 튜브 구조 및 다양한 나노 구조를 형성할 수 있게 한다. 그렇지만 대표적인 구조는 기공간의 공간을 유지하는 나노 튜브의 형태라 할 수 있다. $TiO_2$ 나노 튜브를 형성하기 위해서는 극미량의 fluoride 이온이 첨가된 전해질에서 이루어진다고 알려져 왔다. 본 발표에서는 이런 전해질의 조건에 따른 나노튜브 구조의 변화를 보고 그 변화에 따른 광전기화학적 차이점에 대하여 논하고자 한다.

• 대한화학회지
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• 제53권6호
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• pp.671-676
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• 2009

밀도 함수이론을 사용해 철 부식 방지제로써 메톨(N-메틸-p-아미노페놀 설페이트)에 대한 기하학적 및 전자구조에 대한 연구가 처음으로 기술되었다. B3LYP/6-31G+(d,p) 기저세트를 사용해 기상 및 액상에서 HOMO, LUMO, 에너지갭 (${\Delta}E$), 멀리칸하전 ($q_M$), 자연원자하전 ($q_n$)과 같은 양자화학적 변수들이 계산되었다. 부식방지메카니즘을 이해하기 위해 부식방지효율과 양자화학적 변수들간의 연관성이 논의되었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.278.2-278.2
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• 2013

그래핀은 우수한 전기적, 기계적, 광학적 특성들로 인하여 전자소자, 센서, 에너지 재료 등으로의 응용이 가능하다고 알려진 단 원자층의 탄소나노재료이다. 특히 그래핀을 전자소자로 응용하기 위해서는 캐리어 농도, 전하 이동도, 밴드갭 등의 전기적 특성을 향상시키거나 제어하는 것이 요구되며, 에너지 소재로의 응용을 위해서는 높은 전기전도도와 함께 기능화를 통한 촉매작용을 부여하여 효율을 향상시키는 것이 요구된다. 일반적으로 화학적 도핑은 그래핀의 전기적 특성을 제어하는 효율적인 방법으로 알려져 있다. 화학적 도핑의 방법으로 질소, 수소, 산소 등 다양한 이종원소를 열처리 또는 플라즈마 처리함으로써 그래핀을 구성하는 탄소원자를 이종원자로 치환하거나 흡착시켜 기능화 처리된 그래핀을 얻는 방법들이 제시되었다. 이중 플라즈마를 이용한 도핑방법은 저온에서 처리가 가능하고, 처리시간, 공정압력, 인가전압 등 플라즈마 변수를 변경하여 도핑정도를 비교적 수월하게 제어할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 본 연구에서는 열화학기상증착법으로 합성된 그래핀을 직류 플라즈마로 처리함으로써 효율적인질소도핑 조건을 도출하고자 하였다. 그래핀의 합성은 200 nm 두께의 니켈 박막이 증착된 몰리브덴 호일을 사용하였으며, 원료가스로는 메탄을 사용하였다. 그래핀의 질소 도핑은 평행 평판형 직류 플라즈마 장치를 이용하여 암모니아($NH_3$) 플라즈마로 처리하였으며, 플라즈마 파워와 처리시간을 변수로 최적의 도핑조건 도출 및 도핑 정도를 제어하였다. 그래핀의 질소 도핑 정도는 라만 스펙트럼의 G밴드의 위치와 반치폭(Full width at half maximum; FWHM)의 변화를 통해 확인하였다. NH3 플라즈마 처리 후 G밴드의 위치가 장파장 방향으로 이동하며, 반치폭은 감소하는 것을 통해 그래핀의 질소도핑을 확인하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2006년도 추계학술대회 논문집 Vol.19
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• pp.11-11
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• 2006

ZnO는 넓은 밴드갭(3.37eV)과 큰 액시톤(exciton) 결합에너지(60meV)를 가지는 II-VI족 화합물 반도체이다[1]. 이와같은 특성은 상온에서도 높은 재결합 효율이 기대되는 엑시톤 전이가 가능하여 자발적인 발광특성 및 레이저 발진을 위한 낮은 임계전압을 가져 일광효율이 큰 장점이 있다. 최근에는 ZnO의 전기적, 광학적, 자기적 특성을 높이기 위해 doping에 대한 연구가 많이 보고 되고 있다. 이중 ZnO내에 Mg을 doping하게 되면 Mg 조성에 따라 밴드갭이 3.3~7.7eV까지 변하게 된다. 그러나 이원계 상평형도에 따라 ZnO내에 고용될 수 있는 MgO의 고용도는 4at% 이하이다. 이는 ZnO는 Wurtzite 구조이고, MgO는 rocksalt 구조로 각각 결정구조가 다르기 때문이다. 본 연구는 열기상증착방법(thermal evaporation)으로 ZnO 템플레이트를 이용하여 MgZnO 나노막대를 합성하였고, Zn와 Mg의 서로 다른 녹는점을 이용해 2-step으로 성장을 하였다. 합성은 수평로를 사용하였으며, 반응온도 550, $700^{\circ}C$로 2-step으로 하였으며, 소스로 사용된 Zn(99.99%)과 Mg(99.99%) 분말을 산소를 직접 반응시켜 합성하였다. Ar 가스와 O2 가스를 각각 운반가스와 반응가스로 사용하였다. ZnO 템플레이트 위에 성장시킨 1차원 MgZnO 나노구조의 형태 및 구조적 특성을 FESEM과 TEM으로 분석하였다. 그리고 결정학적 특성은 XRD를 이용해 분석하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제20권3호
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• pp.189-196
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• 1988

핵연료소결체의 편심이 정상상태에서 핵연료봉 열적 성능에 미치는 영향을 조사하였다. 지배방정식은 핵연료소결체와 피복관영역에 대해 2차원 원통좌표계 (r, $\theta$)로 각각 세우고 유한요소법으로 풀었다. 갭(gap)영역에서 방위각 의존적인 열전달계수를 사용하여 동심구조는 그대로 두는 반면 갭크기의 비대칭성을 고려하였다. 재료물성치는 온도의 함수로 사용되었으며 체적 열발생은 반경의 함수로 고려하였다. 핵연료 소결체의 편심으로 인해 피복관 외부 표면에서 최대국부열속은 증가하였고, 핵연료 소결체의 최대온도와 핵연료 평균온도는 감소하였다. 전자는 최소 DNBR계산시 불확실도에 영향을 미칠 것으로 생각되며, 후자의 두현상은 핵연료 소결체의 용융 가능성과 사고시 핵연료 잠재에너지를 줄어들게 할 것으로 예상된다. 또한, 핵연료 소결체의 편심으로 인해 핵연료 소결체의 온도분포는 비대칭을 이루고 최대온도의 위치는 변동되었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제49권1호
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• pp.95-100
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• 2011

본 연구에서는 유기 태양전지용 작은 밴드 갭 물질(p-형 반도체)의 개발 과정에서, 2,5-dioctyloxyphenylene(OP), 3-hexylthiophene(HT) 및 2,3-dimethylthieno[3,4-b]pyrazine(TP)을 반복단위로 갖는 올리고머(oligo(OP-HT-TP))를 합성하였다. Oligo(OP-HT-TP)는 측정 온도 범위에서 무정형 상태로 존재하였으며, 범용 유기용매에 잘 용해되었다. 필름상태에서 최대 흡수 파장은 716 nm이었으며, 밴드 갭은 대략 1.20 eV로 측정되었다. Oligo(OP-HT-TP)의 HOMO와 LUMO의 에너지 준위는 각각 -5.27 eV와 -4.04 eV로 측정되었다. 그러나, 이 올리고머의 최대 흡수 파장에서 흡광도는 유기태양전지의 제작에 있어서 현재까지 가장 많이 사용되고 있는 poly(3-hexylthiophene) 흡광도의 1/5보다도 더 작은 것으로 측정되었다.

• 한국진공학회지
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• 제18권5호
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• pp.377-383
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• 2009

라디오파 마그네트론 스퍼터링 방법을 사용하여 사파이어 기판 위에 Al 도핑된 ZnO (AZO) 박막을 성장시킨 후에 온도 범위 $600-900^{\circ}C$에서 급속 열처리를 수행하였다. 박막의 결정 구조와 표면 형상은 각각 X-선 회절법과 주사전자현미경으로 조사하였다. 급속 열처리 온도가 증가함에 따라 박막의 결정성은 향상되었고, 평균 50 nm의 크기를 갖는 육각형 형태의 결정 입자가 관측되었다. 증착된 모든 박막은 파장 영역 400-1100 nm에서 92%의 평균 투과율을 나타내었다. 열처리 온도가 증가함에 따라 박막의 밴드갭 에너지는 감소하였고, 광여기 발광 신호의 경우에 자외선 발광 신호의 세기가 감소하면서 400 nm에 중심을 둔 보라색 발광 신호가 주된 피크를 형성하였다. 박막의 전기적 특성은 열처리 온도에 현저한 의존성을 보였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.320-320
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• 2012

III-V 화합물 태양전지는 실리콘, CdTe, CIGS, 염료, 및 유기 등 다른 태양전지에 비해 1sun 상 30% 이상의 고효율을 갖고 있고 앞으로도 계속 증가할 수 있는 가능성을 갖고 있다. 그 이유는 직접천이형 밴드갭, 높은 이동도 등의 고성능 물질특성과 더불어 3족과 5족의 비율을 조절함으로써 같은 결정구조를 갖고 에너지 밴드갭이 다른 물질들을 만들기에 용의하여, 태양전지 스펙트럼의 넓은 영역을 흡수할 수 있는 장점이 있기 때문이다. 그러나, 셀자체의 물질이 실리콘에 비하여 고가이므로, 고성능이 요구되는 우주 인공위성등에 적용이 되었지만, 2000년대 이후로 집광에 적용가능한 태양전지의 연구를 거듭하여 2005년부터는 값싼 프레넬 렌즈를 이용하여 1sun에 비해 500배 해당하는 빛을 셀에 집광하여 보다 효율을 증가시킴으로써 지상발전용에도 적용가능한 셀을 형성하게 되었다. 더불어 태양전지의 효율을 증가시키기 위한 개선된 구조적 변화의 시도도 많이 이루어지고 있다. 최근 보고에 의하면 실리콘 태양전지의 표면에 texture 또는 나노 구조를 주어 높은 흡수율과 낮은 반사율을 갖게 함으로써 효율을 증가시키는 사례가 많아지고, III-V 화합물 태양전지도 texturing에 의해 증가된 효율을 발표한바 있다. 본 연구에서는 태양전지의 효율을 증가시키기 위하여 III-V 화합물 태양전지 표면에 micro-hole array texture 구조를 형성한 후 나노 particle을 이용한 나노 texture 구조를 형성하였다. Photo-lithography와 chemical wet etching으로 micro-hole array texture 구조를 형성하였으며 micro-hole의 직경은 $5{\sim}20{\mu}m$, hole과 hole의 간격은 $3{\sim}15{\mu}m$로 다양하게 변화를 주었다. 형성된 micro-hole array texture 구조위에 수십 nm 크기의 particle을 만들어 chemical wet etching으로 나노 texture 구조를 형성하였다. 태양전지 표면에 texture 구조가 있는 경우와 없는 경우에 각각 효율을 측정, 비교 분석하였다.