• 한국재료학회지
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• 제9권4호
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• pp.349-354
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• 1999

Dopant를 첨가하지 않은 시료와 donor dopant로 $CdI_2$를 첨가한 $Bi_2Te_3-10%$ 단결정을 Bridgman법으로 성장시키고 Hall 계수, 전하이동도, 전기비저향, Seebeck 계수, 열전도도 빛 성능지수를 77~600K의 온도범위에서 측정하였다. Dopant를 첨가하지 않은 90% $Bi_2Te_3-10% Bi_2Se_3$ 단결정에서 포화정공농도는 $5.85\times10_{18}cm^{-3}$ 이고 degenerate 온도는 127K 이었￡며, 전하 이동에 대한 산란인자는 -0.23 이고 전자이동도와 정꽁이동도의 비 ($\mu_e/\mu_h)$는 1.45 이었다. 90% $Bi_2Te_3-10% Bi_2Te_3$ 단결정의 OK 에서의 밴드갭 에너지는 0.200 eV 로서 $Bi_2Te_3-Bi_2Se_3$계 단결정에서눈 $Bi_2Se_3$의 놓도가 증가할수록 밴 드갭 에너지가 증가하였다. Donor dopant로 $CdI_2$를 첨가한 90% $Bi_2Te_3-Bi_2Se_3$ 조성의 n형 단결정에서 성능지수의 최대값은 $CdI_2$를 0.05 wt% 첨가한 경우에 약 230K에서 $3.2\times10^{-3}/K$를 나타내었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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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.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제32권1호
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• pp.1-6
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• 2015

본 연구에서는 발광층의 전자와 정공의 재결합 영역을 확인하고, 단계적 도핑구조를 이용하여 여기자들의 효율적인 분배를 통해 roll-off 효율을 감소시켜서 녹색 인광 유기발광다이오드의 수명 증가를 나타냈다. 발광층 내 호스트는 양극성의 4,4,N,N'-dicarbazolebiphenyl (CBP)를 사용하여 전하의 이동을 원활하게 하였다. 발광층을 네 구역으로 분할하여 각각 소자를 제작하였고, 네 구역의 도판트 농도에 따라 발광효율과 수명 향상을 보였다. 이로써 발광층 내의 단계적 도핑구조를 이용하여 캐리어와 여기자들이 원활하게 분배된 것을 확인하였다. 기준소자 대비 발광층의 도판트 농도를 5, 7, 11, 9% 순서로 단계적 도핑구조를 적용한 device C의 수명이 약 73.70% 증가하였고, 휘도 효율은 51.10 cd/A와 외부 양자 효율은 14.88%의 성능을 보였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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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.

• 멤브레인
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• 제29권6호
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• pp.299-307
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• 2019

광촉매는 물에서 유기 염료를 분해하는 친환경적 기술이다. 산화 텅스텐은 이산화 티타늄에 비해 더 작은 밴드갭을 지니고 있어 광촉매 나노물질로서 활발히 연구되고 있다. 계층적 구조의 합성, 백금 도핑, 나노 복합물 또는 다른 반도체와의 결합 등이 광촉매 분해 효율을 향상시키는 방법들로 연구되고 있다. 이들 방법들은 광 파장의 적색편이를 유도하여 전자 이동, 전자-정공 쌍의 형성과 재결합에 영향을 미친다. 산화 텅스텐의 형태 개질을 통해 앞서 언급한 광촉매 분해 효율을 향상시키는 방법들과 합성에 대해 분석하였으며 금속 산화물과 탄소 복합재를 결합하는 방법이 새로운 물질의 합성이 필요없으며 가장 효율적인 방법으로 조사되었다. 이러한 광촉매 기술은 수처리 분리막기술과 모듈화하여 정수처리 목적으로 사용될 수 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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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.

• 공업화학
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• 제5권2호
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• pp.255-262
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• 1994

아크용융방법으로 준비한 Ti-5Bi 합금을 산화시켜 제조한 산화티타늄의 에너지변환효율(${\eta}_e$)을 광학농도, 광에너지에 따라서 측정하였다. 그리고 광학농도 및 전해액의 pH변화에 따른 플랫-밴드전압변화를 측정하였다. 광학농도와 광에너지가 증가하면 에너지변환효율은 증가하였으며 광학농도 $0.2W/cm^2$, 조사되는 빛의 에너지가 4.0eV에서 최대 에너지변환효율은 각각 3.2%, 13%로 나타났다. 에너지변환효율은 인가전압 의존성을 보여주었으며 0.5V의 전압을 인가하였을 경우 최대값을 보여주었다. 한편 전체 광전류의 발생은 산화티타늄 공핍층 내의 전자-정공쌍의 생성반응에 의해 율속되었다. 광학농도가 증가하면 플랫-밴드전압은 -0.065V/decade의 기울기를 나타내었으며 전해액의 pH가 감소하면 플랫-밴드전압은 양의 방향으로 이동하였으며 그 기울기값은 0.059V/pH로 Nernst 식의 기울기값과 일치하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2016년도 추계학술대회 논문집
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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.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 하계학술대회 논문집 Vol.9
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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.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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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.