• 비파괴검사학회지
• /
• 제25권2호
• /
• pp.117-126
• /
• 2005

[ $AgGaS_2$ ] 단결정 박막을 수평 전기로에서 합성한 $AgGaS_2$ 다결정을 증발원으로하여, hot wall epitaxy(HWE) 방법으로 증발원과 기판 (반절연성 -GaAs (100))의 온도를 각각 $590^{\circ}C,\;440^{\circ}C$로 고정하여 성장하였다. 이때 단결정 박막의 결정성은 광발광 스펙트럼과 이중결정 X-선 요동곡선 (DCRC)으로 부터 구하였다. $AgGaS_2$의 광흡수 스펙트럼으로부터 구한 온도에 의존하는 에너지 밴드갭 $E_g(T)$는 Varshni. 공식에 fitting한 결과 $E_g(T)=2.7284 eV-(8.695{\times}10^{-4}eV/K)T^2/T(T+332K)$를 잘 만족하였다. 성장된 $AgGaS_2$, 단결정 박막을 Ag, Ga, S분위기에서 각각 열처리하여 10K에서 photoluminescience(PL) spectrum을 측정하여 점 결함의 기원을 알아보았다. PL 측정으로부터 얻어진 $V_{Ag},\;V_s,\;Ag_{int}$, 그리고 $S_{int}$는 주개와 받개로 분류되어졌다. $AgGaS_2$ 단결정 박막을 Ag분위기에서 열처리하면 n형으로 변환됨을 알 수 있었다. 또한, Ca 분위기에서 열처리하면 열처리 이전의 PL스펙트럼을 보이고 있어서, $AgGaS_2$ 단결정 박막에서 Ga은 안정된 결합의 형태로 있기 때문에 자연 결함의 형성에는 관련이 없음을 알았다.

• 대한전자공학회논문지SD
• /
• 제44권5호
• /
• pp.15-20
• /
• 2007

펄스 레이저 증착법을 이용하여 ZnO 박막을 quartz 기판 위에 증착하였으며, 기판 온도에 따른 박막의 구조적 및 광학적 특성을 조사하였다. 기판 온도 변화에 관계없이 모든 박막이 (002) 방향으로 성장하였으며, 400 $^{\circ}C$ 에서 반가폭은 0.24$^{\circ}$로 가장 우수한 결정성을 갖는 박막이 제작되었다. 또, 박막의 발광 특성을 조사한 결과, 모든 박막에서 UV 발광 피크와 deep-level 발광 피크가 관찰되었으며, 기판 온도에 따른 발광 피크의 변화가 관찰되었다. 가장 우수한 UV 발광 특성은 400 $^{\circ}C$ 에서 관찰되었으며, 반가폭은 14 nm 였다. 기판 온도에 무관하게 가시광 영역에서 약 85 % 정도의 투과도를 나타내었다. 투과도 측정을 통하여 얻은 광학 밴드갭 에너지와 UV 발광 중심 값을 비교한 결과, 두가지 결과 값들이 서로 유사한 값을 나타냈다. 이로부터 UV 발광 중심 값이 ZnO 의 near band edge emission 을 나타낸다는 사실을 알 수 있었다.

• 대한전자공학회논문지SD
• /
• 제44권5호
• /
• pp.1-7
• /
• 2007

Sol-gel 법으로 quartz 기판 위에 Al 도핑 농도와 열처리 온도에 따른 AZO 박막을 제작하였다. 1 % Al 이 도핑되고 550 $^{\circ}C$ 에서 열처리한 ZnO 박막에서 가장 우수한 (002) 배향성과 가장 평탄한 박막 (1.084 nm) 이 제작되었다. 모든 박막은 가시광 영역에서 약 80 % 이상의 투과율을 보였으며, Al 농도가 증가할수록 에너지 밴드 갭이 넓어지는 Burstein-Moss 효과가 관찰되었다. Hall 측정 결과, 순수한 ZnO 박막보다 Al 이 도핑된 ZnO 박막에서 캐리어 농도의 증가와 비저항 값의 감소가 나타났다. 또, Al 의 도핑 농도가 증가함에 따라 segregation 효과로 인한 캐리어 농도의 감소와 비저항 값의 증가가 관찰되었다. 1% Al 이 도핑되고 550 $^{\circ}C$ 에서 열처리한 ZnO 박막에서 가장 큰 캐리어 농도 ($1.80{\times}10^{19}\;cm^{-3}$) 와 가장 낮은 비저항 (0.84 ${\Omega}cm$) 값을 나타내었다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제19권6호
• /
• pp.646-651
• /
• 2018

최근 태양전지의 Donor/Acceptor 계면에 그래핀 양자점을 완충 층으로 삽입하여 광 전환 효율을 향상시킨 많은 연구 결과들이 보고되었다. 그래핀 양자점은 그래핀 단일 층이 여러 겹 쌓여서 구성된 수 나노미터 크기의 물질로, 양자 제한 효과에 의한 밴드갭 조절이 가능하다는 장점을 가지고 있다. 하지만 대부분의 그래핀 양자점을 활용한 연구에서 레이저 분쇄나 수열 처리 등과 같은 복잡하고 접근성이 떨어지는 용액 공정들이 박막 형성에 사용되고 있다. 본 연구에서는 Indium tin oxide(ITO)/$TiO_2$/Poly(3-hexylthiophene)(P3HT)/Al 구조로 구성된 태양전지의 Donor/Acceptor 계면에 그래핀 양자점을 단순한 초음파 처리를 통해 용매에 분산시켜 박막 공정에 사용하였음에도 불구하고, 단락 전류를 $1.26{\times}10^{-5}A/cm^2$에서 $7.46{\times}10^{-5}A/cm^2$으로, 곡선인자(Fill factor)를 0.27에서 0.42로 향상된 결과를 확인하였다. 이러한 결과를 트랜지스터 구조의 소자를 활용한 전기적 성질 확인과 순환 전압-전류법을 통한 에너지 레벨 분석 및 가시광 흡수 스펙트럼 분석 등을 통하여 고찰하였다. 본 연구 결과를 통해 그래핀 양자점 용액 공정이 복잡한 처리 공정 없이도, 보다 폭넓게 활용 가능할 것으로 예상된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
• /
• pp.309.2-309.2
• /
• 2014

산화아연은 넓은 밴드갭과 큰 엑시톤 에너지를 갖고 있어 광전자반도체 물질로 산화인듐주석의 대체물질로 유망하다. 그러나, 산화아연 박막 및 나노막대는 대부분 c-축 방향으로의 성장이 보고되고 있다. 하지만, c-축으로 성장하는 극성 산화아연은 자발분극과 압전분극을 갖으며 이는 quantum confinement Stark effect (QCSE)를 발생시킨다. 그러므로, 반극성과 무극성 산화아연의 연구가 활발히 진행 되고 있다. 더욱이, 산화아연 나노구조체는 넓은 표면적, 높은 용해도, 광범위한 적용분야 등의 이점으로 많은 연구가 이뤄지고 있다. 본 연구에서는 m-면 사파이어 기판 위에 원자층 증착법을 이용하여 비극성 산화아연의 박막을 형성 후 전기화학증착법을 이용하여 반극성 산화아연 막대를 성장하고 이에 대한 성장 메커니즘을 분석하였다. 반극성 (10-11) 산화아연 나노구조체를 성장하기 위하여 두 단계 공정을 이용하였다. 먼저 원자층 증착법을 이용하여 m-면 사파이어 기판 위에 60 nm의 산화아연 씨앗층을 $195^{\circ}C$에서 성장 하였다. X-선 회절분석을 통하여 m-면 사파이어 위에 성장한 산화아연 씨앗층이 무극성 (10-10)으로 성장한 것을 확인하였다. 무극성 산화아연 씨앗층 위에 나노구조체를 형성하기 위하여 전기화학 증착법을 이용하여 주 공정이 진행되었다. 전구체로는 질산아연헥사수화물 ($Zn(NO3)2{\cdot}6H2O$)과 헥사메틸렌테트라민을 ((CH2)6N4)을 사용하였다. 무극성 산화아연 기판을 질산아연헥사수화물과 헥사메틸렌테트라민을 용해한 전해질에 담근 뒤 $70^{\circ}C$에서 두시간 동안 -1.0V의 정전압을 인가하였다. SEM을 이용한 표면 분석에서 원자층 증착법을 이용해 성장한 무극성 산화아연 씨앗층 위에 산화아연 나노구조체를 성장 시, 한 방향으로 기울어진 반극성 산화아연 나노구조체가 성장하는 것이 관찰되었다. 산화아연 막대의 성장 시간에 따라 XRD를 측정한 결과, 성장 초기에는 매우 약한 $31.5^{\circ}$ (100), $34.1^{\circ}$ (002), $36^{\circ}$ (101) 부근의 피크가 관찰되는 반면, 성장 시간이 증가함에 따라 강한 $36^{\circ}$ 부근의 피크가 관찰되는 X-선 회절 분석 결과를 얻을 수 있었다. 이는, 성장 초기에는 여러 방향의 나노구조체가 성장하였지만 성장시간이 점차 증가함에 따라 (101) 방향으로 우선 성장되는 것을 확인하였다.

• 자원리싸이클링
• /
• 제18권4호
• /
• pp.24-30
• /
• 2009

희토류 원소를 기반으로한 알루미늄산 형광체에 담지된 산화티탄은 졸겔방법 으로 제조되었다. 이렇게 제조된 산화티탄 나노입자의 재료물성을 분석하기 위해 XRD, FT-IR, DRS UV-Vis, TEM 측정을 실시하였다. 형광체에 담지된 산화티탄 입자의 소결 전후의 XRD분석결과는 600도 이상의 온도에서 아나타제에서 루틸로 상변화가 일어나지 않았다. 600도 이상의 온도에서 지속적인(장시간) 열처리 후에도 형광체에 담지된 산화티탄이 결정화도가 높은 아나타제로 존재 하는 것은 형광체 지지체와 담지된 산화티탄의 서로 다른 결정입계에 의하여 결정성장과 상변화에 필요한 치밀화가 억제되기 때문으로 판단된다. DRS측정결과 형광체에 담지된 산화티탄은 산화티탄이 없는 형광체에 비하여 보다 긴 장파로 쉬프트한 것은 밴드갭 에너지의 환원을 나타낸다. 이러한 형광체에 담지된 산화티탄의 FT-IR 스펙트럼은 피크의 위치가 더 높은 파수로 이동하였다. 이것은 산화티탄 입자와 지지체 사이의 공유결합이 관계하기 때문 이라 판단된다. TEM 이미지는 형광체 지지체에 다른 입자 크기로 담지되어 있는 산화티탄의 분산, 결정화 및 입자 형상을 나타낸다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제21권4호
• /
• pp.596-601
• /
• 2020

SiC는 큰 밴드 갭 에너지를 갖고, 불순물 도핑에 의해 p형 및 n형 전도의 제어가 용이해서 고온용 전자부품소재로 활용이 가능한 재료이다. 따라서 국내 부존 규조토의 고부가가치 활용을 위해 정제 규조토로부터 합성한 β-SiC 분말의 열전물성에 대해 조사하였다. 정제한 규조토 중의 SiO₂ 성분을 카본블랙으로 환원 탄화 반응시켜 β-SiC 분말을 합성하고, 잔존하는 불순물(Fe, Ca 등)을 제거하기 위해서 산처리 공정을 행하였다. 분말의 성형체를 질소 분위기 2000℃에서 1~5시간 소결시켜 n형 SiC 반도체를 제작하였다. 소결시간이 길어짐에 따라 캐리어 농도의 증가 및 입자간의 연결성 향상에 의해 도전율이 향상되었다. 합성 및 산처리한 β-SiC 분말에 내재하는 억셉터형 불순물(Al 등)로 인한 캐리어 보상효과가 도전율 향상에 저해하는 요인으로 나타났다. 소결시간이 증가함에 따라 입자 및 결정 성장과 함께 적층 결함 밀도의 감소에 의해 Seebeck 계수의 절대값이 증가하였다. 본 연구에서의 열전 변환 효율을 반영하는 power factor는 상용 고순도 β-SiC 분말로 제작한 다공질 SiC 반도체에 비해 다소 작게 나타났지만, 산처리 공정을 정밀하게 제어하면 열전물성은 보다 향상될 것으로 판단된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
• /
• pp.264-265
• /
• 2010

최근, nanorod나 nanowire와 같은 1차원의 나노구조가 나노디바이스로 각광을 받고 있다. [1] 특히 InN는 3족 질화물 반도체 중 가장 작은 밴드갭 에너지와 뛰어난 수송 특성을 가지고 있어 나노디바이스로의 응용에 적합한 물질이다. [2] 그러나 InN는 큰 평형증기압을 가지므로 쉽게 인듐과 질소로 분해되는 특성이 있어 나노구조로의 성장이 쉽지 않음이 알려져 있다. [3] 최근 연구결과에 따르면, InN 나노구조는 금속 catalyst를 사용한 방법이나, 기판 위 패턴을 이용하여 성장하는 방법, 염소를 사용한 방법이 널리 쓰이고 있다. [4,5,6] 그러나 이 방법들은 의도치 않은 불순물의 원인이 되거나 다른 추가적인 과정을 필요로 한다는 문제점도 일부 가지고 있다. 본 연구에서는 catalyst-free 유기 금속 화학 증착법 (MOCVD)를 이용하여 $Al_2O_3$ (0001)면 위에 InN nanostructure를 성장하였다. InN nanostructure 성장 시 트리메틸인듐(TMIn)과 암모니아($NH_3$) 를 전구체로 사용하였으며, 캐리어 가스로는 질소를 사용하였다. 또한 모든 샘플의 성장시간은 60분으로 고정하였으나, 성장 시 온도의 의존성을 보기 위해 $680-710^{\circ}C$ 의 온도범위에서 성장을 진행하였다. 그 결과 InN는 본 실험에서 적용된 성장온도범위 내에서 온도가 증가함에 따라 초기에는 columnar구조로 성장된 박막의 형태에서 wall이 배열된 형태로 변화하며 결국 $710^{\circ}C$ 의 온도에서 nanorod로 성장하게 된다. 성장된 InN의 나노구조는 X-선 회절 측정법, 주사 전자 현미경 그리고 투과 전자 현미경을 이용하여 각각의 구조적 특성을 분석하였다. X-선 회절 측정법과 주사 전자 현미경을 통한 분석결과에서는 이들 nanorods가 대부분 c 방향으로 수직하게 정렬되어 있음을 확인 할 수 있었다. 또한, $690^{\circ}C$ 에서 60분간 성장된 InN의 wall 구조의 두께는 200 nm, 길이는 $2-2.5\;{\mu}m$로 관찰되었으며, $710^{\circ}C$에서 60분간 성장된 InN nanorod의 지름은 150 nm, 길이는 $3\;{\mu}m$ 정도로 관찰되었다. 이를 통하여 볼 때 성장 온도가 InN의 나노구조 형성 시 표면의 모폴로지변화에 중요한 변수로 작용함을 알 수 있다. 본 발표에서는 이러한 표면 형상 및 구조 변화가 성장온도에 따른 관계성을 가짐을 InN의 분해와 성장의 경쟁적인 관계에 의해 논의할 것이다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
• /
• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.87-87
• /
• 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.

• 대한전자공학회논문지SD
• /
• 제47권2호
• /
• pp.15-20
• /
• 2010

본 연구에서는 RF magnetron sputtering법으로 기판온도 $200^{\circ}C$에서 공정 압력 (5~20 mTorr)과 산소 가스비 (0~3%)를 변화시켜가며 PES 플라스틱 기판 위에 AZO (Al:3wt%) 박막을 제작하여 광학적 및 전기적 특성을 조사하였다. XRD 측정을 통해 공정 조건에 관계없이 모든 AZO박막이 c 축으로 우선 성장함을 확인할 수 있었다. 박막의 표면을 AFM 으로 조사한 결과, 표면 거칠기 값은 공정압력 5 mTorr, 산소 가스비 3%에서 제작한 박막에서 가장 낮은 값 (3.49 nm) 을 나타내었다. 모든 AZO 박막이 가시광 영역에서 80% 정도의 투과율을 보였으며, 공정 압력과 산소 가스비가 감소할수록 에너지 밴드갭이 증가하는 Burstein-Moss 효과를 관찰할 수 있었다. Hall 측정 결과, 공정 압력 5 mTorr와 산소 가스비 0%에서 제작한 AZO 박막에서 가장 높은 캐리어 농도 $2.63\;{\times}\;10^{20}\;cm^{-3}$ 값과 가장 낮은 비저항 $4.35\;{\times}\;10^{-3}\;{\Omega}cm$ 값을 나타내었다.