• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.143-144
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• 2010

3-5족 화합물 반도체를 이용한 집광형 삼중 접합 태양전지는 40% 이상의 광변환 효율로 많은 주목을 받고 있다[1]. 삼중 접합 태양전지의 하부 셀은 기계적 강도가 높고 장파장을 흡수할 수 있는 Ge이 사용된다. Ge위에 성장될 III-V족 단결정막으로서 Ge과 격자상수가 일치하는 GaInP나 GaAs가 적합하고, 성장 중 V족 원소의 열확산으로 인해 Ge과 pn접합을 형성하게 된다. 이때 GaInP의 P의 경우 GaAs의 As보다 확산계수가 낮아 태양전지 변환효율향상에 유리한 얇은 접합 형성이 가능하고, 표면 에칭효과가 적기 때문에 GaInP를 단결정막으로 선택하여 p-type Ge기판 위 성장으로 단일접합 Ge구조 제작이 가능하다. 하지만 이종접합 구조 성장으로 인해 발생한 계면사이의 전위나 미세결함들이 결정막내부에 존재하게 되며 이러한 결함들은 광학소자 응용 시 비발광 센터로 작용할 뿐 아니라 소자의 누설전류를 증가시키는 원인으로 작용하여 태양전지 변환효율을 감소시키게 된다. 이에 결함감소를 통해 소자의 전기적 특성을 향상시키고자 수소 열처리나 플라즈마 공정을 통해 수소 원자를 박막내부로 확산시키고, 계면이나 박막 내 결함들과 결합시킴으로서 결함들의 비활성화를 유도하는 연구가 많이 진행되어 왔다 [2][3]. 하지만, 격자불일치를 갖는 GaInP/Ge 구조에 대한 수소 열처리 및 불순물 준위의 거동에 대한 연구는 많이 진행되어 있지 않다. 따라서 본 연구에서는 Ga0.45In0.55P/Ge구조에 수소 열처리 공정을 적용을 통하여 단결정막 내부 및 계면에서의 결함밀도를 제어하고 이를 통해 태양 전지의 변환효율을 향상시키고자 한다. <111> 방향으로 $6^{\circ}C$기울어진 p-type Ge(100) 기판 위에 유기금속화학증착법 (MOCVD)을 통해 Si이 도핑된 200 nm의 n-type GaInP층을 성장하여 Ge과 단일접합 n-p 구조를 제작하였다. 제작된 GaInP/Ge구조를 furnace에서 250도에서 90~150분간 시간변화를 주어 수소열처리 공정을 진행하였다. 저온 photoluminescence를 통해 GaInP층의 광학적 특성 변화를 관찰한 결과, 1.872 eV에서 free-exciton peak과 1.761 eV에서 Si 도펀트 saturation에 의해 발생된 D-A (Donor to Acceptor)천이로 판단되는 peak을 검출할 수 있었다. 수소 열처리 시간이 증가함에 따라 free-exciton peak 세기 증가와 반가폭 감소를 확인하였고, D-A peak이 사라지는 것을 관찰할 수 있었다. 이러한 결과는 수소 열처리에 따른 단결정막 내부의 수소원자들이 얕은 불순물(shallow impurity) 들로 작용하는 도펀트들이나, 깊은 준위결함(deep level defect)으로 작용하는 계면근처의 전위, 미세결함들과의 결합으로 결함 비활성화를 야기해 발광세기와 결정질 향상효과를 보인 것으로 판단된다. 본 발표에서는 상술한 결과를 바탕으로 한 수소 열처리를 통한 박막 및 계면에서의 결함준위의 거동에 대한 광분석 결과가 논의될 것이다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.311-311
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• 2014

III-N계 물질로 이루어진 GaN 기반의 광 반도체는 직접 천이형 넓은 밴드갭 구조를 갖고 있기 때문에 적외선부터 가시광선 및 자외선까지를 포함한 폭 넓은 발광파장 조절이 가능하여 조명 및 디스플레이 관련 차세대 광원으로 많은 관심을 받고 있다. 하지만, GaN기반의 발광 다이오드는 많은 연구기관들의 오랜 연구에도 불구하고 고출력을 내는데 있어 여전히 많은 문제들이 존재한다. 그 중, 주입전류 증가에 따른 효율감소 현상은 출력을 저해하는 대표적인 요소로 알려져 있는데, 이전의 연구 결과에서 알려진 효율감소 현상의 원인으로 결정결함에 의한 누설전류, Auger 재결합, 이송자 넘침 현상 그리고 p-n접합부의 온도 상승 등의 현상이 알려져 있다 [1-2]. 하지만 여전히 주입 전류 증가에 따른 효율 감소 현상의 원인에 대해 명확한 해답은 없으며 아직도 많은 논의가 이루어 지고 있다. 따라서, 본 연구에서는 GaN기반의 청색 및 녹색 LD와 LED소자를 이용하여 주입전류 밀도의 변화에 따른 자발 발광 영역에서의 효율감소 현상의 원인을 규명하고 한다. 유기금속화학증착법(MOCVD)를 이용하여 c면 사파이어 위에 서로 다른 발광파장을 가지는 InGaN/GaN 다중양자우물구조의 질화물계 LED와 LD 박막을 제작하였으며 성장 구조에 의한 특성으로 인해 발생하는 효율 저하 현상을 방지하고자 InGaN/GaN으로 이루어진 다중양자우물층의 조성만 제어하여 청색과 녹색으로 발광하도록 하였다. 청색 및 녹색 LD 웨이퍼들을 이용하여 주입전류 증가에 따른 발광특성을 조사하기 위해 LD와 LED는 표준 팹 공정에 의해 제작되었다. 전계 발광 측정을 위해 상온에서 직류 전류를 주입하여 GaN계 청색 및 녹색 LED와 LD에 각 5 mA/cm2에서 50 mA/cm2까지 전류밀도를 증가시킴에 따라 LD 및 LED칩 형태에 상관없이 청색 LD와 LED의 파장은 약 465nm에서 약 458nm로 감소하였고 녹색 LD와 LED의 파장은 약 521nm에서 약 511~513 nm까지 단파장화가 발생했다. 이는 동일한 웨이퍼에 동일한 전류 밀도를 주입하였기 때문에 발생하는 것으로 판단된다. 그러나, 청색 LED의 효율은 50 mA/cm2에서 약 70%정도로 감소하고 반면 녹색 LED의 경우 동일한 전류밀도 하에 약 52%정도로 감소하였지만, 청색과 녹색 LD의 경우 동일한 전류 밀도의 범위 내에서 더욱 낮은 효율저하 현상을 나타내었다. 또한, 접합 온도를 측정한 바 청색소자가 녹색 소자에 비하여 낮은 접합 온도를 나타낼 뿐아니라, 청색 및 녹색 LD의 경우 LED 보다 낮은 접합 온도를 나타내고 있었다. 이는 InGaN 활성층의 In 조성이 증가할수록 비발광 센터에 의한 접합온도 상승 뿐 아니라, LD ridge 구조에서 더 많은 열이 방출되어 접합 온도가 감소될 수 있는 것으로 판단된다. 우리는 동일한 웨이퍼에 LED와 LD를 제작하였고, 동일한 전류 주입밀도를 인가하였기 때문에 LD와 LED의 효율 감소 현상의 차이는 이송자 넘침 현상, 결정 결함, 오제 재결합 등이 원인보다 활성층의 접합 온도 상승이 가장 큰 영향이 될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 2004년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.119-124
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• 2004

최근 소형 다기능, 고기능 전자장비의 개발로 인하여 고밀도 전원이 필요성이 대두되고 있다. 연료전지는 높은 전력 밀도를 가짐으로 인하여 소형 전원 장비에 가능성을 가지는 것으로 여겨지고 있다. 연료전지 중 특히 고분자 전해질 연료전지는 높은 전력밀도와 낮은 작동온도 등으로 인하여 이차전지의 자리를 대체할 수 있을 것으로 보여지지만 현재까지 연료 공급장치의 문제로 인하여 실용화되지 못하고 있다. 본 연구에서는 여러 가지 수소저장 물질 중에서 알칼리 붕소 수소화물을 이용하여 연료전지에 수소를 공급하고자 하며, 수소발생에 사용되는 촉매에 대한 연구를 진행하였다. 알칼리 붕소 수소화물의 수소발생 반응에 사용되는 촉매로는 Pt, Ru, Co, Ni 등이 사용되어질 수 있다. 이중에서 가장 수소발생 능력이 높은 촉매는 Ru이며, 비귀금속 촉매 중에는 Co가 높은 활성을 나타내었다. 본 연구에서는 Ru 촉매와 Co 촉매의 특성을 비교하였으며 연료전지에 수소를 공급할 수 있는 가능성을 확인하였다. Ru와 Co 촉매의 공통적인 특징은 알칼리 붕소화물인 NaBH$_4$의 농도가 높아질수록, 온도가 높아질수록 수소의 발생속도를 높이는 현상을 보였다. 또한 안정화제인 NaOH에 대하여, Ru의 경우는 농도가 높아질수록 수소발생 속도가 낮아졌으며, Co는 그 반대의 결과를 보였다. NaBH$_4$의 분해 반응으로 발생된 수소를 연료전지에 공급하여 2W급의 휴대폰용 연료전지를 구동할 수 있었다. 이로써 알칼리 붕소수소화물로부터 발생된 수소를 이용하여 안정적으로 연료전지를 구동할 수 있는 가능성을 확인하였다. 유류 분해정도를 파악하는 지시자로써 특정 무기 오염물질을 이용할 수 있을 가능성이 있으므로 좀더 이들 관계성에 대한 연구가 진행될 필요성이 있다고 판단된다.고 과학적으로 분석할 수 있는 방법이 될 수 있을 것으로 기대된다. 의미를 되새기는 것으로 짧은 연구를 시작하겠다. 등은 활성 값이 70% 이상으로 퇴적물 독성이 상대적으로 낮았다. 이중나선 DNA 함량은 28.4 % - 49%로 대조군에 비해서 감소가 크다. 대부분의 정점이 대조군의 30% 내외로 정점 간의 차이는 크지는 않다. 그러나 다른 측정자료와 같이 정점 22에서 18%로 최소치를 나타내고, 정점 2, 12에서 20% 내외의 값을 보인다. 종합적으로 볼 때 오염물질의 유입이 크고, 광양제철 인근 정점 들이 모두 다른 정점에 비해서 낮아서, 퇴적물 독성이 높은 정점으로 조사되었다.hiwo의 광합성 능력은 낮은 농도들에서는 대조구와 유사하였으나, 5 $\mu\textrm{g}$/l의 높은 농도에서는 초기에 매우 낮은 광합성 능력을 보이다가 시간이 경과하면서 대조군보다 더 높은 경향을 나타냈다. 이러한 결과는 식물플랑크톤이 benso[a]pyrene의 낮은 농도에서 노출될 때는 이 물질을 탄소원으로 사용할 가능성이 있음을 시사한다. 본 연구의 결과들은 연안해역에 benso[a]pyrene과 같은 지속성 유기오염물질이 유입되었을 때 내정여부에 따라 식물플랑크톤 군집내 종 천이와 일차생산력에 크게 영향을 미칠 수 있음을 시사한다.TEX>5.2개)였으며, 등급별 회수율은 각각 GI(8.5%), GII(13.4%), GIII(43.9%), GIV(34.2%)로 나타

• 한국ITS학회 논문지
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• 제15권2호
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• pp.111-118
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• 2016

본 논문은 무인항공기 탑재용 능동 빔 보상이 가능한 X-대역(9.375 GHz) $1{\times}2$ 배열 마이크로스트립 안테나를 제안한다. 먼저 기본형 $1{\times}2$ 배열 마이크로스트립 안테나와 윌킨슨 전력분배기를 결합하여 배열 안테나를 설계 하였고, 배열 안테나의 방사 성능을 확인하였다. 측정 결과, 다음으로 설계된 배열 안테나의 빔 조향을 위해 위상기, 윌킨슨 전력분배기를 모듈구조로 제작하였고, 위상 천이에 따른 빔 조향 특성을 측정 하였다. 금속 차폐를 통해 메인 로브는 $0^{\circ}$ 방향에서 0.3 dB 개선된 -0.6 dBi로, 좌우 대칭인 안정된 방사패턴을 얻었다. 또한 $180^{\circ}$ 방향에서 사이드 로브를 18.8 dB 감소시켰다. 다음으로, 무인항공기 날개에 컴팩트하게 탑재할 수 있도록 배열 안테나의 뒷면에 위상기와 전력분배기를 부착하여 능동 빔 조향 마이크로스트립 배열 안테나를 설계 및 제작 하였다. 측정 결과 최대 이득은 0.7 dB 향상된 0.1 dBi로, 메인 로브는 좌우 대칭이며 사이드 로브가 억제된 형태의 방사 특성을 얻을 수 있었다. 따라서, 무인항공기 날개에 탑재된 배열 안테나에 대해 날개의 변형에 따른 빔 오차를 보상할 수 있는 기본 안테나 설계 기술을 확보하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제29권4호
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• pp.179-186
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• 2019

본 연구에서는 $Ga_2O_3$ 박막의 구조적 특성과 Ti/Au 전극을 증착하여 제작된 metal-semiconductor-metal (MSM) photodetector 소자의 광학적, 전기적 특성에 대해 연구하였다. 유기 금속 화학 증착법(metal organic chemical vapor deposition, MOCVD)을 이용해 서로 다른 온도에서 $Ga_2O_3$ 박막을 성장하였다. 성장온도에 따라 $Ga_2O_3$의 결정상이 ${\varepsilon}$-상에서 ${\beta}$-상으로 변화하는 것을 확인할 수 있었다. X-선 회절 분석(X-ray diffraction, XRD) 결과로 ${\varepsilon}-Ga_2O_3$의 결정구조를 확인하였고, 주사 전자 현미경(scanning electron microscopy, SEM) 이미지로 결정구조의 형성 메커니즘에 대해 논의하였다. 음극선 발광(Cathode luminescence, CL) 측정으로 $Ga_2O_3$의 발광성 천이에 관여하는 에너지 준위의 형성 원인에 대해 논의하였다. 제작된 MSM photodetector 소자의 외부 광에 대한 전류-전압 특성과 시간 의존성 on/off 광 응답 특성을 통해 ${\varepsilon}-Ga_2O_3$로 제작한 photodetector는 가시광보다 266 nm UV 파장 영역에서 훨씬 뛰어난 광전류 특성을 보이는 것을 확인하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제28권2호
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• pp.71-79
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• 2021

본 연구에서는 고온 대응 EV (Electric Vehicle) 전력반도체 칩 접합용 Sn-Ni 페이스트의 제조 및 특성 평가 연구가 수행되었다. Sn-Ni 페이스트의 Sn과 Ni 함량에 따른 TLPS (Transient Liquid Phase Sintering) 접합부 미세 조직 변화 관찰 결과, Sn-20Ni (in wt.%)의 경우에는 Ni 분말의 부족, 그리고 Sn-50Ni의 경우에는 Ni 분말의 과다 포함에 따른 Ni 뭉침 현상이 관찰되었다. Sn-30Ni과 Sn-40Ni의 경우에는 TLPS 접합 공정 후 상대적으로 치밀한 접합부 단면 미세 구조 조직을 가짐을 확인하였다. TLPS 접합 공정 후 접합부 시편의 DSC 열 분석 결과로부터 TLPS 접합 공정 반응 동안 Sn과 Ni의 충분한 반응이 일어남을 확인하였으며, 접합 공정 후 접합부에는 Sn이 남아 있지 않음을 확인하였다. 추가적으로 공정 온도 변화에 따른 Sn-30Ni TLPS 접합부의 계면반응 및 기계적 강도 시험이 수행되었다. TLPS 접합 공정 후 접합부는 Ni-Sn 금속간화합물과 반응하고 남은 Ni 분말들로 구성되었으며, 접합 온도가 증가함에 따라 접합부 칩 전단강도는 증가하였다. 솔더링 온도와 유사한 270 ℃의 접합 온도에서 30분 동안의 TLPS 접합 공정 수행 후 약 30 MPa의 높은 칩 전단 강도 값을 얻었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.425-426
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• 2013

IIIN계 물질 기반의 광 반도체는 직접 천이형 넓은 밴드갭 구조를 갖고 있기 때문에 적외선부터 가시광선 및 자외선까지를 포함한 폭 넓은 발광파장 조절이 가능하여 조명 및 디스플레이 관련 차세대 광원으로 많은 관심을 받고 있다. 일반적인 청색 및 녹색 발광영역의 활성층으로는 InGaN/GaN 다중양자우물구조를 사용하고 있으나, 장파장의 녹색 발광을 얻기 위해서는 인듐의 함유량이 증가하여야 한다. 하지만, 인듐의 함유량이 증가함에 따라서 InGaN/GaN 다중양자우물 구조내에서 인듐의 편석현상의 발생이 용이하게 되어 계면 특성을 저하할 뿐 아니라, 비발광 센터를 증가하여 발광 효율을 급격히 감소시키는 원인이 되고 있다. 또한, InGaN과 GaN의 큰 성장온도의 차이에 따라 800도 부근의 저온 영역에서 성장된 InGaN층이 1,000도 이상의 고온 영역에서 GaN층이 성장시 InGaN층의 열화 현상이 급격히 발생되고 있다. 이를 억제하기 위해서 금속유기화학증착법의 성장 변수 최적화, 응력제어, 도핑 등의 편석 억제기술 및 보호층이 사용되고 있다. 본 연구에서는 인듐함유량이 증가된 녹색 InGaN/GaN 다중양자우물구조에서 InGaN 우물층 상하부에 도입된 GaN 보호층에 따라 발생되는 양자우물구조의 광학 및 결정학적 특성 분석을 통해 GaN 보호층의 역할을 분석하고자 한다. 본 연구에서는 금속유기화학증착장치를 이용하여 사파이어 기판위에 GaN 템플릿을 성장하고, n-형 GaN, InGaN/GaN 다중양자우물구조 및 p-형 층을 성장하였다. 앞선 언급하였듯이, InGaN/GaN 다중양자우물구조내에 GaN 보호층의 역할을 규명하기 위하여 샘플 A의 경우는 보호층이 전혀 없는 구조이고, 샘플 B의 경우는 InGaN 우물층의 상단부에만, 샘플 C의 경우에는 우물층 상부 및 하단부 모두에 약 2.0 nm 두께의 GaN 보호층을 형성하였다. 이 보호층의 유무에 따른 다중양자우물구조의 계면 특성을 확인하기 위한 X-선 회절을 이용하였고, 광학적 특성을 확인하고 상온 포토루미네선스법을 이용하여 녹색 발광 파장의 변화 및 발광세기를 관찰하였다. 우선적으로, 상온 포토루미네선스법을 이용하여 각 샘플의 발광특성을 확인한 바 상하부 모두에 GaN 보호층이 존재하는 샘플 C의 경우 약 510 nm 부근에서 발광이 관찰되었지만, 상단부에 GaN 보호층이 존재하는 샘플 B는 약 495 nm영역에 발광이 확인되었다. 특히, 전혀 보호층이 존재하지 않는 샘플 A의 경우 약 440 nm에서 발광하는 현상을 관찰하였다. 이는 우물층 상단부 및 하단부에 존재하는 GaN 보호층이 In의 확산을 억제하는 것으로 판단된다. 또한, 발광파장 및 세기를 확인한 바, 보호층의 존재하지 않을수록 단파장화가 발생함에도 불구하고 발광세기는 급격히 약해지는 것으로 보아 계면특성이 저하되어 비발광센터가 증가되는 것으로 판단된다. 이를 구조적으로 확인하기 위하여 X-선 회절법을 통한 ${\omega}$/$2{\Theta}$ 스캔의 결과는 In의 0차 피크가 GaN 보호층이 없을 경우 GaN의 피크 방향으로 이동하는 것으로 보아 GaN 보호층은 우물층 성장 후 GaN 장벽층을 성장하기 위해 온도를 증가시키는 과정에서 In의 확산되는 것으로 판단된다. 또한, 하부 GaN 보호층의 경우 GaN 장벽층 성장 후 온도를 감소시키는 과정에서 성장되므로, 우물층으로부터 In의 탈착현상이 아닌 장벽층과의 상호 확산으로 판단된다. 또한, 계면특성을 확인하기 위해 InGaN의 X-선 위성 피크를 확인한 바 샘플 A의 경우 매우 넓고 약한 피크가 관찰된 반면, 보호층이 존재하는 샘플 B와 C의 경우 강하고 얇은 피크가 확인되었다. 이는 GaN 보호층의 도입으로 인해 계면특성이 향상되는 것으로 판단된다. 따라서, 우리는 InGaN/GaN 다중양자우물구조에서 GaN 보호층은 상부의 열화 억제 뿐아니라, 하부의 장벽층 및 우물층 사이의 상호확산을 억제하는 GaN 보호층의 도입을 통하여 우수한 계면 특성 및 비발광센터의 억제를 얻을 수 있을 것으로 생각되며, 이는 향후 GaN계 발광다이오드의 전계 발광특성을 증가하여 우수한 발광소자를 개발할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제14권2호
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• pp.102-117
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• 2009

본 조사는 유기물과 미량금속 오염이 의심되는 울산만에서 저서환경의 교란 유무와 정도를 파악하기 위해 수행되었다. 현장조사는 울산만 안팎에 선정된 9개 정점에서 2006년 2월부터 11월까지 계절별로 저서환경과 대형저서동물군집에 대해 동시에 이루어졌다. 유기물 함량(TOC)은 평균 1.7% 이었으며 미량금속 중 As, Cu, Pb, Zn의 농도는 거의 모든 정점에서 최소영향수준(ERL)을 초과하였다. 저서동물군집의 총 출현종수는 199종, 평균 서식밀도는 4,578 개체/$m^2$ 이었으며 다모류가 가장 우세한 동물군이었다. 주요 우점종은 Aphelochaeta monilaris(22.6%), Ruditapes philippinarum(17.1%), Magelona japonica(12.2%), Lumbrineris longifolia(9.9%) 등이었으며 정점별 환경 특성에 따라 뚜렷이 다른 분포 양상을 보였다. 다변량분석 결과, 울산만 상단, 내만역, 내만역 중 태화강과 고사천이 만나는 지점 그리고 외해역에서 서로 다른 4개의 군집이 확인되었으며 특히 울산만 내의 군집 이질성이 두드러지게 나타났다. SIMPER 분석 결과, 4개 군집에서는 각각 R. philippinarum-Capitella capitata, A. monilaris-Balanoglossus carnosus, Sinocorophium sinensis-Cyathura higoensis 그리고 M. japonica-Ampharete arctica가 특징적으로 출현하였다. 전체 군집의 종조성과 밀도의 시.공간적 변화에 대해 가장 밀접한 상관성을 보인 환경 요인은 수심, 입도, 유기물 함량이었으며 중금속 중 Zn도 주요 항목에 포함되었다.