• 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 Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.218-218
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• 2010

기존의 비휘발성 메모리 소자는 터널 절연막으로 $SiO_2$ 단일 절연막을 이용하였다. 그러나 소자의 축소화와 함께 비휘발성 메모리 소자의 동작 전압을 낮추기 위해서 $SiO_2$ 단일 절연막의 두께도 감소 시켜야만 하였다. 하지만 $SiO_2$ 단일 절연막의 두께 감소에 따라, 메모리의 동작 횟수와 데이터 보존 시간의 감소등의 문제점들로 인해 기술적인 한계점에 이르렀다. 이러한 문제점들을 해결하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있는 가운데, 최근 high-k 물질을 기반으로 하는 Tunnel Barrier Engineered (TEB) 기술이 주목 받고 있다. TBE 기술이란, 터널 절연막을 위해 서로 다른 유전율을 갖는 유전체를 적층함으로써 쓰기/지우기 속도의 향상과 함께, 물리적인 두께 증가로 인한 데이터 보존 시간을 향상 시킬 수 있는 기술이다. 따라서, 본 연구에서는 적층된 터널 절연막에 이용되는 $HfO_2$를 FGA (Forming Gas Annealing)와 RTA (Rapid Thermal Annealing) 공정에 의한 열처리 효과를 알아보기 위해, 온도에 따른 전기적인 특성을 MIS-Capacitor 제작을 통하여 분석하였다. 이를 위해 먼저 Si 기판 위에 $SiO_2$를 약 3 nm 성장시킨 후, $HfO_2$를 Atomic Layer Deposition (ALD) 방법으로 약 8 nm를 증착 하였고, Aluminum을 약 150 nm 증착 하여 게이트 전극으로 이용하였다. 이를 C-V와 I-V 특성을 이용하여 분석함으로 써, 열처리 공정을 통한 $HfO_2$의 터널 절연막 특성이 향상됨을 확인 하였다. 특히, $450^{\circ}C$ $H_2/N_2$(98%/2%) 분위기에서 진행한 FGA 공정은 $HfO_2$의 전하 트랩핑 현상을 줄일 뿐 만 아니라, 낮은 전계에서는 낮은 누설 전류를, 높은 전계에서는 높은 터널링 전류가 흐르는 것을 확인 하였다. 이와 같은 전압에 대한 터널링 전류의 민감도의 향상은 비휘발성 메모리 소자의 쓰기/지우기 특성을 개선할 수 있음을 의미한다. 반면 $N_2$ 분위기에서 실시한 RTA 공정에서는, 전하 트랩핑 현상은 감소 하였지만 FGA 공정 후 보다는 전하 트랩핑 현상이 더 크게 나타났다. 따라서, 적층된 터널 절연막은 적절한 열처리 공정을 통하여 비휘발성 메모리 소자의 성능을 향상 시킬 수 있음이 기대된다.

• Composites Research
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• v.32 no.1
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• pp.6-12
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• 2019

This paper describes the characteristics for mode I interlaminar and intralaminar fractures of cross-ply carbon/epoxy composite laminates. We obtained mode I interlaminar fracture toughness and mode I intralaminar fracture toughness based on energy release rate and Finite Element Analysis (FEA). For this purpose, the Double-Cantilever Beam (DCB) test and FEA were performed for cross-ply DCB specimens. Also, the behavior of load-displacement curve at the interlaminar and intralaminar crack was analyzed. The results show that mode I intralaminar fracture toughness was lower than mode I interlaminar fracture toughness in the cross-ply DCB specimen.

• Composites Research
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• v.35 no.2
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• pp.61-68
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• 2022

Composite materials have been used in aerospace industry and many applications because of many advantages such as specific strength and stiffness and corrosion resistance etc. However, it is vulnerable to impacts, these impact lead to formation of cracks in composite laminate and failure of structures. In this paper, we analyzed Mode I fracture toughness of Carbon/Epoxy laminates using acoustic emission signal. DCB test was carried out to analyze Mode I failure characterization of Carbon/Epoxy laminates, and AE sensor was attached to measure AE signal induced by failure of specimen. Fracture toughness was calculated using cumulative AE energy and measured crack length using camera. The calculated fracture toughness was applied in FE model and the result of FE analysis compared with DCB test results. The results show good agreement with between FEM and DCB test results.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.22 no.3
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• pp.13-19
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• 2021

This study examined the effects of stacking faults on the thermoelectric properties for n-type SiC semiconductors. Porous SiC semiconductors with 30~42 % porosity were fabricated by the heat treatment of pressed ��-SiC powder compacts at 1600~2100 ℃ for 20~120 min in an N2 atmosphere. XRD was performed to examine the stacking faults, lattice strain, and precise lattice parameters of the specimens. The porosity and surface area were analyzed, and SEM, TEM, and HRTEM were carried out to examine the microstructure. The electrical conductivity and the Seebeck coefficient were measured at 550~900 ℃ in an Ar atmosphere. The electrical conductivity increased with increasing heat treatment temperature and time, which might be due to an increase in carrier concentration and improvement in grain-to-grain connectivity. The Seebeck coefficients were negative due to nitrogen behaving as a donor, and their absolute values also increased with increasing heat treatment temperature and time. This might be due to a decrease in stacking fault density, i.e., a decrease in stacking fault density accompanied by grain growth and crystallite growth must have increased the phonon mean free path, enhancing the phonon-drag effect, leading to a larger Seebeck coefficient.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.4 no.4
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• pp.378-387
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• 1994

To improve the properties of $PbTiO_3$ thin films successfully grown by thermal diffusion of 3 component layers of $Ti0_2/Pb/TiO_2(900{\AA}/900{\AA}/900{\AA})$ in preceding research, 3, 5, 7, 9, and 11 multilayer structures $(TiO_2/Pb/.../Tio_2)$ with thinner component layer of $200~300 {\AA}$ thick were deposited on Si substrate by RF sputtering, which were followed by RTA to form $PbTiO_3$ thin films. As a result, $PbTiO_3$ single phase was formed above $500^{\circ}C$. When the thickness of component layer reduced and the number of component layers increased, suppression of Pb-silicate and voids formation resulted in relatively sharp interfaces and the film composition became more homogeneous. Relative dielectric constants in MIM structure were independent of the annealing condition, but they increased with increasing thickness of the $PbTiO_3$ thin films. The maximum breakdown field in MIS structure reached 150kV/cm.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.29 no.6
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• pp.345-351
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• 2019

Recently, ink-jet printing technology has been applied for various industries such as semiconductor, display, ceramic tile decoration. Ink-jet printing has advantages of high resolution patterning, fast printing speed, high ink efficiency and many attempts have been made to apply functional materials with excellent physical and chemical properties for the ink-jet printing process. Due to these advantages, research scope of ink-jet printing is expanding from conventional two-dimensional printing to three-dimensional printing. In order to expand the application of ink-jet printing, it is necessary to optimize the rheological properties of the ink and the interaction with the substrate. In this study, photo curable ceramic complex ink containing nano silica particles were synthesized and its printability was characterized. Contact angle of the photo curable silica ink were modified by control of the ink composition and the surface property of the substrate. Effects of contact angle on printing resolution and three-dimensional printability were investigated in detail.

• Korean Journal of Crystallography
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• v.3 no.2
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• pp.98-110
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• 1992

B-SiC thin films were fabricated on Si(100) substrate under 1 atom by fVD. The effects of deposition conditions on the growth and the properties especially crystallinity and prefer ential alignment of these thin films were investigated. SiH4 and CH4 were used as source gases and H2 as Carrier gas. Th9 growth Of B-SiC thin films with changing parameters such as the growth temperature, the ratio of source gases (SiH4/CH4 ) and the total amount of source gases. The grown thin films were characterized by using SEM, a -step, XRD, Raman Spectro- scopy and TEM. Chemical conversion process improved the quality of thin films due to the formation of SiC buffer layer. The crystallinity of SiC thin films was improved when the growth temperature was higher than l150t and the amount of CH4 exceeded that of SiH4. The better crystallinity, the better alignment to the crystalline direction of substates. TEM analyses of the good quality thin films showed that the grain size was bigger at the surface than at the interface and the defect density is not depend on the ratio of the source gases.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.196.2-196.2
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• 2013

본 연구에서는 분자선 에피택시 (MBE)법으로 성장된 InAs submonolayer quantum dot (SML-QD)을 태양전지에 응용하여 광학 및 전기적 특성을 평가하였다. 본 연구에서 사용된 양자점 태양전지(quantum dot solar cell, QDSC)의 구조는 n+-GaAs 기판 위에 n+-GaAs buffer와 n-GaAs base layer를 차례로 성장 한 후, 활성영역에 InAs/InGaAs SML-QD와 n-GaAs spacer layer를 8주기 형성하였다. 그 위에 p+-GaAs emitter, p+-AlGaAs window layer를 성장하고 ohmic contact을 위하여 p+-GaAs 를 성장하였다. SML-QD 구조의 두께는 0.3 ML 이며, 이때 SML-QD의 적층수를 4 stacks 으로 고정하였다. SML-QD 와의 비교를 위하여 2.0 ML크기의 InAs자발 형성 양자점 태양전지(SK-QDSC)과 GaAs 단일 접합 태양전지 (reference-SC)를 동일한 성장조건에서 제작하였다. PL 측정 결과, 300 K에서 SML-QD의 발광 피크는 SK-QD 보다 고에너지에서 나타나는데(1.349 eV), 이것은 SML-QD가 SK-QD보다 작은 크기를 가지기 때문으로 사료된다. SML-QD는 single peak를 보이는 반면, SK-QD는 dual peaks (1.112 / 1.056 eV)을 확인하였다. SML-QD의 반치폭(full width at half maximum, FWHM)이 SK-QD에 비하여 작은 것으로 보아 SML-QD가 SK-QD보다 양자점 크기 분포의 균일도가 높은 것으로 해석된다. Illumination I-V 측정 결과, SML-QDSC의 개방 전압(VOC) 과 단락전류밀도(JSC)는 SK-QDSC의 값과 비교해 보면, 각각 47 mV와 0.88 mA/cm2만큼 증가하였다. 이는 SK-QD보다 상대적으로 작은 크기를 가진 SML-QD로 인해 VOC가 증가되었으며, SML-QD가 SK-QD 보다 태양광을 흡수할 수 있는 영역이 비교적 적지만, QD내에 존재하는 energy level에서 탈출 할 수 있는 확률이 더 높음으로써 JSC가 증가한 것으로 분석 된다.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.24 no.4
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• pp.145-150
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• 2014

GaN nanorods were grown on the apex of GaN stripes by three dimensional selective growth method. $SiO_2$ mask was partially removed only on the apex area of the GaN stripes by an optimized photolithography for the selective growth. Metallic Au was deposited only on the apex of the GaN stripes and a selective growth of GaN nanorods was followed by a metal organic vapor phase epitaxy (MOVPE). We confirmed that the shape and size of the GaN nanorods depend on growth temperature and flow rates of group III precursor. GaN nanorods were grown having a taper shape which have sharp tip and triangle-shaped cross section. From the TEM result, we confirmed that threading dislocations were rarely observed in GaN nanorods because of the very small contact area for the selective growth. Stacking faults which might be originated from a difference of the crystal facet directions between the GaN stripe and the GaN nanorods were observed in the center area of the GaN nanorods.