• 전기학회논문지
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• 제58권11호
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• pp.2214-2218
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• 2009

Dye-sensitized solar cell (DSC) has been considered as a possible alternative to current silicon based p-n junction photovoltaic devices due to its advantages of high efficiency, simple fabrication process and low production cost. Numerous researches for high efficient DSC in the various fields are under way even now. Among them, the compact layer, which prevents the back electron transfer between transparent conductive oxides and the redox electrolyte, is fabricated by various methods such as a ZnO dip-coating, $TiCl_4$ dip-coating, and Ti sputtering. In this study, we tried to fabricate the $TiO_2$ compact layer by the spin-coating method using aqueous $TiCl_4$ solution. The effect of the spin-coating method was checked as compared with conventional dip-coating method. As a result, DSC with a spin-coated compact layer had 33.4% and 6% better efficiency than standard DSC and DSC with a dip-coated compact layer.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 하계학술대회 논문집
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• pp.16-16
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• 2009

ZnO($Zn_{1+x}O$)는 n-type 반도성 세라믹스로 우수한 전기적, 광학적, 화학적 특성을 갖고 있어 바리스터, 투명 전도막, 화학 및 바이오 센서, UV light emitter 등 다양한 용도로 사용되고 있다. 또한 ZnO에 각종 천이 금속 산화물을 일정량 첨가함에 따라 발생하는 결함준위와 입계 특성의 변화에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 다양한 천이 금속 산화물의 첨가에 따른 전기적 광학적 특성의 변화에 대한 결과들이 많이 보고되고 있지만 서로 상충되거나 해석상 다소 어려운 것으로 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 ZnO에 $Cr_2O_3$를 2.0 at% 첨가하여 Cr 첨가에 따른 ZnO의 결함준위와 입계 특성 변화에 대하여 각종 유전함수($Z^*$, $Y^*$, $M^*$, $\varepsilon^*$, and $tan{\delta}$)를 이용하여 고찰하였다 ZnO에 Cr을 첨가할 경우 결함 중 장범위 쿨롱 인력에 의한 결함(0.13~0.18 eV)이 ~100K 영역에서 나타났으며, ZnO 내 결함 중 대표적인 $Zn_j$와 $V_o$는 서로 겹쳐서 나타났다. 이들 중첩된 결함에 대하여 각종 유전함수를 이용할 경우 서로 분리해 낼 수 있는 강점이 있음을 논하였다. 또한 각 결함준위가 강는 정전용랑(C)과 저항(R)을 impedance-modulus spectroscopy를 이용하여 구한 결과, 소결온도가 높아질수록 정전용량은 증가하였으며, 측정온도가 놓아질수록 높아지는 경향을 나타내었다. 입계의 정전용량은 소결온도가 높아질수록 높아 지지만 측정온도가 높아질수록 낮아지는 경향을 나타내었다. 각 저항값은 소결온도 및 측정온도가 높아질수록 지수적으로 감소하였다. 또한 분포함수를 이용하여 입계 안정성에 대하여 고찰하였다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2011년도 추계학술발표대회
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• pp.41.2-41.2
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• 2011

Display 산업의 확대로 인해 광학적 특성 및 전기적 특성이 우수한 TCO (Transparent conductive oxide) 연구가 활발히 진행되고 있다. 기존에는 ITO가 대부분의 분야에서 이용되었지만 In의 경제적인 단점으로 인해 새로운 대체물로써 ZnO가 떠오르고 있다. ZnO는 전형적인 n-type 반도체이며, wide band gap 물질로써 Al, Ga, B과 같은 3 족 원소를 doping 함으로써 광학적 및 전기적 특성을 향상시킬 수 있다. 최근에는 ZnO의 이온반경과 비슷한 Ga을 도핑한 Ga-doped ZnO 박막에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이는 ZnO에 Ga을 도핑함으로써 격자결함을 최소화 시키고 carrier concentration 및 hall mobility를 향상시켜 전기전도도의 향상을 이루기 때문이다. 본 연구에서는 $Ga_2O_3$이 3wt% doping 된 ZnO rotating cylindrical target 을 DC magnetron sputtering 을 이용하여 2 kW의 파워와 70 kHz의 주파수를 고정하고, 증착 온도를 변화시켜 유리 기판 위에 Ga-doped ZnO 박막을 증착 하였다. 증착 시 온도가 Ga-doped ZnO 박막에 미치는 영향을 관찰하기 위해 박막 표면의 조성을 분석하였고, 결정성 및 전기적 특성의 변화를 통해 박막의 특성을 비교 평가하였다. Ga-doped ZnO 박막의 표면과 두께는 SEM (Scanning electron microscope) 분석을 통해 관찰하였고, XRD (X-ray diffractometer) 를 이용하여 결정학적 특성을 확인하였다. 또한 Van der Pauw 방법을 이용한 hall 측정을 통해 resistivity, carrier concentration, hall mobility를 분석하였고, UV-Vis를 이용하여 박막의 투과율을 분석하였으며, 이를 토대로 투명 전도막으로써 Ga-doped ZnO 박막의 응용 가능성을 평가하였다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제27권4호
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• pp.203-208
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• 2014

In this study, Sputtering method was used to grow Al-dopes ZnO films on a CIGS absorber layer, in order to examine the effect of TCO on properties of CIGS solar cell devices. Structural, electrical and optical properties were investigated by varied thickness of Al-dopes ZnO films. Also, relation to the application as a window layer in CIGS thin film solar cell were studied. It was found that the electrical and structural properties of ZnO:Al film improved with increasing its thickness. However, the optical properties degraded. Jsc of the fabricated CIGS based solar cells was significantly influenced by the variation of the ZnO:Al window layer thickness. Because ZnO:Al window layer is one of the Rs factors in CIGS solar cell. Rs has the biggest influence on efficiency characteristic. In order to obtain high efficiency of CIGS solar cell, ZnO:Al window layer should be fabricated with electrically and optically optimized.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제19권6호
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• pp.1393-1398
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• 2015

본 연구에서는 고주파 마그네트론 스퍼터링 법으로 PES 기판 위에 공정압력을 5 에서 20 mTorr 로 변화시켜 가며 GZO (Ga-doped ZnO) 박막을 제작하여, 전기적 및 광학적 특성을 조사하였다. XRD 측정을 통해 공정압력에 무관하게 모든 GZO 박막이 c 축으로 우선 성장함을 확인할 수 있었고, 5 mTorr 에서 제작한 GZO 박막이 반가폭 0.44° 로 가장우수한 결정성을 나타내었다. AFM 관찰 결과, 표면 거칠기 값은 공정압력 5 mTorr 제작한 박막에서 가장 낮은 값인 0.20 nm 를 나타내었다. 공정압력 5 mTorr 에서 증착한 GZO 박막의 재료평가지수는 6652 로 가장 우수한 값을 나타내었고 이때 비저항과 가시광 영역에서의 평균 투과도는 각각 6.93×10^-4Ω·cm 과 81.4 % 이었다. 공정압력이 증가함에 따라 캐리어 농도가 감소하고 이로 인해 에너지 밴드갭이 좁아지는 Burstein-Moss 효과도 관찰할 수 있었다.

• 한국안광학회지
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• 제15권4호
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• pp.299-305
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• 2010

목적: 본 연구에서는 투명 전도막으로 사용할 안티몬주석산화물 박막의 특성변수인 RF 전력, T-S간 거리 등의 변화에 따른 박막의 광학적, 전기적, 구조적 특성을 알아보았다. 방법: 안티몬주석산화물 박막을 마그네트론 스퍼트링 방법으로 실온에서 $SnO_2:Sb_2O_5$= 95:5 wt%의 비율로 제작하였다. 결과: 안티몬주석산화물 박막은 RF 입력전력에 가장 민감한 특성변화를 보였는데, 30W의 RF 입력전력에서 광투과율이 78%, 표면거칠기가 0.56 nm, 면저항이 1007 $\Omega{\cdot}cm^{-2}$이었다. 결론: 안티몬주석산화물 박막은 T-S간 거리와 RF 전력에 따라 구조적, 광학적 및 전기적 특성이 크게 달라지는 것을 확인하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2008년도 제39회 하계학술대회
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• pp.1260-1261
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• 2008

Aluminium doped zinc oxide (ZnO:Al) thin film has emerged as one of the most promising transparent conducting electrode in flat panel displays(FPD) and in photovoltaic devices since it is inexpensive, mechanically stable, and highly resistant to deoxidation. In this paper ZnO:Al thin film was deposited on the polyethylene terephthalate(PET) substrate by the capacitively coupled r.f. magnetron sputtering method. Wide ranges of bias voltage, -30V${\sim}$45V, was applied to the growing films as an additional energy instead of substrate heating, and the effect of positive and negative bias on the film structure and electrical properties of ZnO:Al films was studied and discussed. The results showed that a bias applied to the substrate during sputtering contributed to the improvement of electrical properties of the film by attracting ions and electrons in the plasma to bombard the growing films. These bombardments provided additional energy to the growing ZnO film on the substrate, resulting in significant variations in film structure and electrical properties. The film deposited on the PET substrate at r. f. discharge power of 200 W showed the minimum resistivity of about $2.4{\times}10^{-3}{\Omega}-cm$ and a transmittance of about 87%.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제16권3호
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• pp.558-564
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• 2012

Sol-gel 법으로 Eagle 2000 유리 기판 위에 Ga 도핑 농도와 열처리 온도에 따른 GZO 박막을 제작하여, 전기적 및 광학적 특성을 조사하였다. 1 mol% Ga 이 도핑되고 $600^{\circ}C$에서 열처리한 GZO 박막에서 가장 우수한 (002) 배향성이 관찰되었다. Hall 측정 결과, Ga 도핑 농도가 증가함에 따라 segregation 효과로 인한 캐리어 농도의 감소와 비저항 값의 증가가 관찰되었다. 1 mol% Ga 이 도핑되고 $600^{\circ}C$에서 열처리한 GZO 박막에서 가장 큰 캐리어 농도($9.13{\times}10^{18}cm^{-3}$)와 가장 낮은 비저항 ($0.87{\Omega}cm$) 값을 나타내었다. 모든 박막은 가시광 영역에서 약 80 % 이상의 투과율을 보였으며, Ga 농도가 1 에서 4 mol% 로 증가함에 따라 에너지 밴드 갭이 좁아지는 Burstein-Moss 효과가 관찰되었다.

• 한국재료학회지
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• 제24권3호
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• pp.145-151
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• 2014

Solution-based Sb-doped $SnO_2$ (ATO) transparent conductive oxides using a low-temperature process were fabricated by an electrospray technique followed by spin coating. We demonstrated their structural, chemical, morphological, electrical, and optical properties by means of X-ray diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy, field-emission scanning electron microscopy, atomic force microscopy, Hall effect measurement system, and UV-Vis spectrophotometry. In order to investigate optimum electrical and optical properties at low-temperature annealing, we systemically coated two layer, four layer, and six layers of ATO sol-solution using spin-coating on the electrosprayed ATO thin films. The resistivity and optical transmittance of the ATO thin films decreased as the thickness of ATO sol-layer increased. Then, the ATO thin films with two sol-layers exhibited superb figure of merit compared to the other samples. The performance improvement in a low temperature process ($300^{\circ}C$) can be explained by the effect of enhanced carrier concentration due to the improved densification of the ATO thin films causing the optimum sol-layer coating. Therefore, the solution-based ATO thin films prepared at $300^{\circ}C$C exhibited the superb electrical (${\sim}7.25{\times}10^{-3}{\Omega}{\cdot}cm$) and optical transmittance (~83.1 %) performances.

• 한국표면공학회지
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• 제43권3호
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• pp.148-153
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• 2010

Transparent conducting films having a hybrid structure of GZO/Metal/GZO were prepared on glass substrates by sequential deposition using DC magnetron sputtering. Silver, copper, aluminum and zinc thin films were used as the intermediate metal layers in the hybrid structure. The electrical and optical properties of hybrid transparent conducting films were investigated with varying the thickness of metal layer or GZO layers. With increasing the metal thickness, hybrid films showed a noticeable improvement of the electrical conductivity, which is mainly dependent on the electrical property of the metal layer. GZO(40 nm)/Ag(10 nm)/GZO(40 nm) film exhibits a resistivity of $5.2{\times}10^{-5}{\Omega}{\cdot}cm$ with an optical transmittance of 82.8%. For the films with Zn interlayer, only marginal reduction in the resistivity was observed. Furthermore, unlike other metals, hybrid films with Zn interlayer showed a decrease in the resistivity with increasing the GZO thickness. The optimal thickness of GZO layer for anti-reflection effect at a given thickness of metal (10 nm) was found to be critically dependent on the refractive index of the metal. In addition, x-ray diffraction analysis showed that the insertion of Ag layer resulted in the improvement of crystallinity of GZO films, which is beneficial for the electrical and optical properties of hybrid-type transparent conducting films.