• Korean Journal of Materials Research
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• v.9 no.4
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• pp.349-354
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• 1999

The temperature dependences of the Hall coefficient, carrier mobility, electrical resistivity, Seebeck coefficient, thermal conductivity, and figure-of-merit of the undoped and $CdI_2$-doped 90% $Bi_2Te_3-10% Bi_2Se_3$, single crystals, grown by the Bridgman method, have been characterized at temperatures ranging from 77K to 600K. The saturated carrier concentration and degenerate temperature of the undoped 90% $Bi_2Te_3-10% Bi_2Se_3$ single crystal are $5.85\times10_{18}cm^{-3}$ and 127K, respectively. The scattering parameter of the 90% $Bi_2Te_3-10% Bi_2Se_3$ single crystal is determined to b -0.23, and the electron mobility to hole mobility ratio ($\mu_e/\mu_h)$ is 1.45. The bandgap energy at 0K of the 90% <$Bi_2Te_3-10% Bi_2Se_3$ single crystal is 0.200 eV. Adding $CdI_2$as a donor dopant, a maximum figure-of-merit of $3.2\times10^{-3}/K$$CdI_2$-doped specimen.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.163-163
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• 2010

중적외선 영역 ($3{\sim}5\;{\mu}m$)은 공기 중에 존재하는 이산화탄소나 수증기에 의해 흡수가 일어나지 않기 때문에 군사적으로 중요한 파장 영역이며, 야간에 적을 탐지하는데 응용되고 있다. InSb는 77 K에서 중적외선 파장 흡수에 적합한 밴드갭 에너지 (0.228 eV)를 갖고 있으며, 다른 화합물 반도체와 달리 전하 수송자 이동도 (전자: $10^6\;cm^2/Vs$, 정공: $10^4\;cm^2/Vs$)가 매우 빠르기 때문에 적외선 화상 감지기 재료로 매우 적합하다. 또한 현재 중적외선 영역대에서 널리 사용되는 HgCdTe (MCT)와 대등한 소자 성능을 나타냄과 동시에 낮은 기판 가격, 소자의 제작 용이성 때문에 MCT를 대체할 물질로 주목 받고 있다. 하지만, 기판과 절연막의 계면에 존재하는 결함 때문에 에너지 밴드갭 내에 에너지 준위를 형성하여 높은 누설 전류 특성을 보인다. 따라서 InSb 적외선 소자의 구현을 위하여 고품질의 절연막의 연구가 필수적이라고 할 수 있겠다. 절연막의 특성을 알아보기 위해, n형 InSb 기판에 플라즈마 화학 기상 증착법 (PECVD)을 이용하여 $SiO_2$, $Si_3N_4$를 증착하였으며, 증착 온도를 $120^{\circ}C$에서 $240^{\circ}C$까지 $40^{\circ}C$ 간격으로 변화하여 증착온도가 미치는 영향에 대하여 알아보았다. 절연막과 기판의 계면 특성을 분석하기 위하여 77 K에서 커패시턴스-전압 (C-V) 분석을 하였으며, 계면 트랩 밀도는 Terman method를 이용하여 계산하였다 [1]. $Si_3N_4$를 증착하였을 경우, $120{\sim}240^{\circ}C$의 증착 온도에서 $2.4{\sim}4.9{\times}10^{12}\;cm^{-2}eV^{-1}$의 계면 트랩 밀도를 가졌으며, 증착 온도가 증가할수록 계면 트랩 밀도가 증가하는 경향을 보였다. 또한 모든 증착 온도에서 flat band voltage가 음의 전압으로 이동하였다. $SiO_2$의 경우 $120{\sim}200^{\circ}C$의 증착온도에서 $7.1{\sim}7.3{\times}10^{11}\;cm^{-2}eV^{-1}$의 계면 트랩 밀도 값을 보였으나, $240^{\circ}C$ 이상에서 계면 트랩밀도가 $12{\times}10^{11}\;cm^{-2}eV^{-1}$로 크게 증가하였다. $SiO_2$ 절연막을 사용함으로써, $Si_3N_4$ 대비 약 25% 정도 낮은 계면 트랩 밀도를 얻을 수 있었으며, 모든 증착 온도에서 양의 전압으로 flat band voltage가 이동하였다. 두 절연막에 대한 계면 트랩의 원인을 분석하기 위하여 XPS 측정을 진행하였으며, 깊이에 따른 조성 분석을 하였다. 본 실험에서 최적화된 $SiO_2$ 절연막을 이용하여 InSb 소자의 pn 접합 연구를 진행하였다. Be+ 이온 주입을 진행하고, 급속열처리(RTA) 공정을 통하여 p층을 형성하였다. -0.1 V에서 16 nA의 누설 전류 값을 보였으며, $2.6{\times}10^3\;{\Omega}\;cm^2$의 RoA (zero bias resistance area)를 얻을 수 있었다.

• Journal of the Korean Applied Science and Technology
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• v.32 no.1
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• pp.1-6
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• 2015

We investigated green phosphorescent organic light-emitting diodes with stepwise doping to improve efficiency roll-off and operational lifetime by efficient distribution of triplet excitons. The host material which was 4,4,N,N'-dicarbazolebiphenyl (CBP) of bipolar characteristic that can control the carrier in emitting layer (EML). When the EML devided into four parts with different doping concentration, each devices shows various efficiency roll-off and lifetime enhancement. The distribution of the carrier and excitons in the EML can be confirmed by using stepwise doping structure. The properties of device C exhibited luminous efficiency of 51.10 cd/A, external quantum efficiency of 14.88%, respectively. Lifetime has increased 73.70% compared to the reference device.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.230-230
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• 2010

질화갈륨 기반의 III족-질화물 계열의 반도체 물질은 녹색-자외선 영역의 발광다이오드에 응용되어 왔으며 고효율, 고휘도 발광소자의 구현 및 성능 향상을 위해 많은 연구가 진행되었다. 일반적으로 널리 사용되어온 c축 방향으로 성장된 질화갈륨 기반 발광다이오드에서는 활성층의 에너지 밴드구조가 내부전기장에 의해 변형되어 전자와 정공의 재결합 확률이 저하된다. c축 방향으로 형성되는 내부전기장은 축방향으로의 자발적 분극화와 높은 압전 분극 현상에 기인한다. 이와 같은 분극 성장에서의 내부양자효율 저하 현상을 해결하기 위하여 내부 전기장이 존재하지 않는 a축과 m축과 같은 무분극 방향으로의 성장이 집중적으로 연구되고 있다. 현재 사파이어 기판위에서 무분극 성장된 박막은 높은 밀도의 결함이 발생하여 고품위의 발광다이오드 동작에 어려움을 겪고 있다. 최근 결함 밀도를 낮추고 높은 결정성을 갖는 무분극 질화갈륨 박막을 성장하기 위하여 2-단계 성장 방법, 나노구조층 삽입, 산화규소 마스크 패턴 등 다양한 성장 방법들이 연구되어 주목할 만한 연구 결과들이 보고되고 있다. 다양한 성장 방법들에 의해 성장된 박막들은 고유한 특성들을 보이는데, 특히 박막 성장방법에 따라 박막 내부에 형성되는 깊은 준위의 특성들은 발광다이오드의 소자 특성에도 큰 영향을 미치게 되므로 무분극 박막에서의 깊은 준위에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 금속-유기 화학기상증착 방법으로 r면의 사파이어기판 위에 a면의 질화갈륨을 성장시켰다. 고품질의 결정성을 구현하기 위해 저온 핵형성층, 3차원 성장층, 2차원 중간온도 성장층, 2차원 성장층의 4개 버퍼층을 사용하였으며, 질화규소 나노구조층을 삽입함으로써 고품 위의 a면 질화갈륨 박막을 구현하였다. 성장된 a면 질화갈륨 박막에 형성된 깊은 준위들은 접합용량과도분광법을 이용하여 분석되었으며 질화규소 삽입층의 유무에 따른 깊은 준위의 특성 차이에 대한 연구를 수행하였다.

• Membrane Journal
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• v.29 no.6
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• pp.299-307
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• 2019

Photocatalysis is an environment friendly technique for degrading organic dyes in water. Tungsten oxide is becoming an active area of research in photocatalysis nanomaterials for having a smaller bandgap than the previously favored titanium dioxide. Synthesis of hierarchical structures, doping platinum (Pt), coupling with nanocomposites or other semiconductors are investigated as valid methods of improving the photocatalytic degradation efficiency. These impact the reaction by creating a redshift in the wavelength of light used, effecting charge transfer, and the formation/recombination of electron-hole pairs. Each of the methods mentioned above are investigated in terms of synthesis and photocatalytic efficiency, with the simplest being modification on the morphology of tungsten oxide, since it does not need synthesis of other materials, and the most efficient in photocatalytic degradation being complex coupling of metal oxides and carbon composites. The photocatalysis technology can be incorporated with water purification membrane by modularization process and applied to advanced water treatment system.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.215-215
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• 2010

실리콘 산화막 ($SiO_2$)의 성장 과정에서 발생하는 $SiO_2$ 층에 포획된 전자-정공, Si-$SiO_2$ 계면 영역의 산화물 고정 전하와 Si-$SiO_2$ 계면의 표면 준위에 포획된 전하와 같은 $SiO_2$ 의 결점에 의해 전계효과 트랜지스터 소자의 전기적 특성을 저하하여 신뢰성을 높이는데 한계점이 발생한다. $SiO_2$ 의 결점에 의한 전계효과 트랜지스터 소자의 전기적 특성 변화에 대한 연구는 활발히 진행되었으나, 전계효과 트랜지스터 소자에서 셀 사이즈가 감소함에 따라 전기적 특성에 대한 연구는 많이 진행되지 않았다. 본 연구에서는 산화나 산화 후 열처리 과정 동안에 생기는 Si-$SiO_2$ 계면에서의 산화물 고정 전하의 위치에 따른 전계효과 트랜지스터 소자의 전기적 특성 변화를 TCAD 시뮬레이션 툴인 Sentaurus를 사용하여 관찰하였다. Si-$SiO_2$ 계면 근처의 실리콘 산화물내에 위치시킨 양전하를 산화물 고정 전하로 가정하여 시뮬레이션 하였다. 또한 40 nm의 전계효과 트랜지스터 소자에서 산화물 고정 전하의 위치를 실리콘 산화 막의 가장자리부터 중심으로 10 nm씩 각각 차이를 두고 비교해 본 결과, $SiO_2$의 가장 자리보다 $SiO_2$의 한 가운데에 산화물 고정 전하가 고정되었을 때 전류-전압 특성 곡선에서 문턱전압의 변화가 더 뚜렷함을 알 수 있었다. 산화물 고정 전하를 Si-$SiO_2$ 계면으로부터 1~5 nm 에 각각 위치시켜 계산한 결과 산화물 고정 전하에 의해 문턱 전압이 전류-전압 특성 곡선에서 낮은 전압쪽으로 이동하였고, 산화물 고정 전하가 Si-$SiO_2$ 계면에 가까울수록 문턱 전압의 변화가 커졌다. 이는 전계효과 트랜지스터 소자에서 Si-$SiO_2$ 계면의 산화물 고정 전하에 의해 실리콘의 전위가 영향을 받기 때문이며, 양의 계면전하는 반도체의 표면에서의 에너지 밴드를 아래로 휘게 만들어 문턱전압을 감소하였다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.5 no.2
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• pp.255-262
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• 1994

Arc melted Ti-5Bi alloy was oxidized by thermal oxidation method. In the present study free energy efficiency(${\eta}_e$) of titanium oxide electrode(TOE) was measured as a function of light intensity and light energy. Flat-band potential of TOE was measured as a function of the light intensity and the solution pH. The ${\eta}_e$ of TOE increased with the increase of light intensity and tight energy to maximum value of 3.2% and 13%, respectively, at $0.2W/cm^2$ and 4.0eV. The ${\eta}_e$ was strongly dependent on the magnitude of the bias voltage. Maximum value was found at 0.5V bias. Photocurrent of TOE was controlled by electron-hole pair generation in depletion layer. The flat-band potential of the illuminated TOE shifted to -0.065V/decade with increasing light intensity. With the decrease of pH of electrolyte, flat-band potential shifted to anodic direction. The experimental slope was in good agreement with the Nernstian value of 0.059V/pH decade.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2016.11a
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• pp.96-96
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• 2016

나노섬유(nanofiber), 나노선(nanowire), 그리고 나노튜브(nanotube)와 같은 1차원 구조의(one-dimensional structure) 나노재료는 벌크(bulk) 및 박막(film) 재료와는 다르게 물리적, 화학적으로 특이한 성질을 가지고 있으며, 이러한 성질은 나노재료의 구조, 형상, 크기 등에 큰 영향을 받는다. 첫 째, 전기방사(electrospinning) 공정을 이용한 나노섬유의 합성; 용액의 특성, 전기장 세기, 방사시간 등의 변수를 조절하게 되면 방출되는 재료의 형상을 입자 혹은 섬유상의 형태로 얻을 수 있으며, 전기방사를 통해 합성된 나노재료의 소결 온도 및 시간을 달리함으로써 나노입자의 크기를 조절할 수 있다. 또한, 템플레이트 합성법(template synthesis) 및 이중노즐(coaxial nozzle)을 이용해 속이 빈 형태인 중공(hollow) 구조의 나노섬유를 얻을 수 있으며, 전기방사에 사용되는 전구물질에 원하는 금속 및 산화물을 첨가함으로써 복합체(composite) 나노섬유를 얻을 수 있다. 둘 째, VLS(Vapor-Liquid-Solid) 공정을 이용한 나노선의 성장; 온도, 압력, 전구물질의 양, 그리고 시간 등의 변수를 조절하게 되면 원하는 직경 및 길이를 갖는 나노선을 성장시킬 수 있다. 그리고 ALD(Atomic Layer Deposition)를 이용해 나노선에 추가적인 층을 형성함으로써 코어-셀 구조를 형성할 수 있으며, 감마선, UV와 같은 공정을 이용해 귀금속 촉매를 나노선에 기능화 시킬 수도 있다. 코어-셀 구조를 갖는 나노선/나노섬유는 코어 혹은 셀 층의 전자나 홀의 이동을 유발하여 전자공핍층(electron depletion layer) 또는 정공축적층(hole accumulation layer)을 확대 및 축소시켜 센서의 초기저항을 증가시키거나 감소시키는 역할로써 이용되고 있으며, 특히, 셀 층의 두께가 셀 층 재료의 Debye length와 유사한 크기를 갖게 되면, 셀 층은 완전공핍층(fully depleted layer)을 형성해 최대의 감도를 나타낼 수 있다. 본 연구에서는 다양한 제조 공정을 통해 제작될 수 있는 1차원 나노-구조물을 가스센서에 적용하는 사례들을 소개하고, 이러한 가스센서의 감응성능을 향상시키기 위한 방법의 한 가지로 원자층증착법으로 나노선/나노섬유의 표면에 셀층을 형성하여 감응성 향상 메커니즘 및 관련 주요 변수들을 조사하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.06a
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• pp.449-449
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• 2008

전기 흡수 방법과 변조 광전류 분광학을 이용하는 방법으로 내장 전압을 측정할 수 있다. 이 논문에서는 변조 광전류 분광학을 사용하였다. 소자에 인가 전압이 영일 때 양극과 음극의 일 함수 차이 때문에 내장 전압이 존재하며, 그로 인해 내장 전기장이 생긴다. 유기 발광 소자의 광전도도는 엑시톤이 자유 전자와 정공으로 분리될 때 발생한다. 이 때 발생되는 광전류의 크기와 광전류의 위상 변화를 측정하여 내장 전압을 추정한다. 소자의 구조는 두 전극 사이에 단층으로 하여 만들었으며 모든 소자에서 발광층인 $Alq_3$ 두께는 150nm로 하였고, 양극으로는 ITO를 사용하였으며, 음극으로는 Al과 LiAl을 100nm 두께와 150nm두께로 하였다. ITO/$Alq_3$/Al 소자 구조에서 Al 100nm 와 150nm 로 두께 변화를 주었으나 내장 전압은 1.0eV로 변화가 없었다. ITO/$Alq_3$/LiAl 소자 구조에서 LiAl이 100nm 와 150nm 두께 변화에서도 내장 전압은 1. 8eV로 같은 크기를 보였다. 이로 부터 전극의 두께와는 상관없이 일정한 내장 전압이 측정됨을 알 수 있었다. LiAl을 사용한 소자의 경우 Al을 음극으로 사용한 소자에 비해 내장 전압이 0.8eV 증가되었다. 이는 LiAl의 일함수가 Al보다 낮은 값을 갖는 것과 일치하는 결과이다. 이런 결과가 나온 까닭은 LiAl을 음극으로 사용한 경우에는 자유로운 $Li^+$이 발생하여 유기물에 더 좋은 전자 주입이 되도록 하여 소자의 전자 장벽을 낮추었기 때문에 전자의 주입이 활발하여 광전류의 이동이 용이했음을 알 수 있다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.11a
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• pp.401-401
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• 2007

내장 전압의 측정은 전기흡수 방법과 변조 광전류 분광학을 이용하는 방법이 있으며, 우리는 이 논문에서 변조 광전류 분광학을 사용하여 내장 전압을 측정하였다. 소자에 인가 전압이 영일 때 양극과 음극의 일 함수 차이 때문에 내장 전압이 존재하며, 그로 인해 내장 전기장이 생긴다. 유기 발광 소자의 광전도도는 엑시톤이 자유전자와 정공으로 분리들 때 발생한다. 이 때 발생되는 광전류와 광전류의 위상 변화를 측정하여 내장 전압을 추정한다. 소자의 구조는 두 전극 사이에 단층으로 하여 만들었으며 모든 소자의 $Alq_3$ 두께는 150nm로 하고, 양극은 ITO를 사용하였고 음극은 Al과 LiAl을 100nm 두께로 하였다. 내장 전압의 측정 결과 ITO/$Alq_3$/LiAl의 내장 전압은 0.9eV로 측정된 데 반해 ITO/$Alq_3$/LiAl은 1.6eV로 측정되었다. 따라서, LiAl을 사용한 소자의 경우 Al을 사용한 소자에 비해 내장 전압이 0.7eV 증가되었다. 이는 LiAl의 일함수가 Al보다 낮은 값을 갖는 것과 일치하는 결과이다. 이런 결과가 나온 까닭은 LiAl을 음극으로 사용한 경우에는 자유로운 $Li^+$이 발생하여 유기물에 더 좋은 전자주입이 되도록 하여 소자의 전자 장벽을 낮추었기 때문에 전자의 주입이 활발하여 광전류의 이동이 용이했음을 알 수 있다.