• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제20권10호
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• pp.829-838
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• 2007

The stochiometric mix of evaporating materials for the $CdGa_2Se_4$ single crystal thin films was prepared from horizontal furnace. To obtain the single crystal thin films, $CdGa_2Se_4$ mixed crystal was deposited on thoroughly etched semi-insulating GaAs(100) substrate by the Hot Wall Epitaxy (HWE) system. The source and substrate temperature were $630^{\circ}C$ and $420^{\circ}C$, respectively. The crystalline structure of single crystal thin films was investigated by the photoluminescence and double crystal X-ray diffraction (DCXD).The carrier density and mobility of $CdGa_2Se_4$ single crystal thin films measured from Hall effect by van der Pauw method are $8.27{\times}10^{17}\;cm^{-3},\;345\;cm^2/V{\cdot}s$ at 293 K. respectively. The temperature dependence of the energy band gap of the $CdGa_2Se_4$ obtained from the absorption spectra was well described by the Varshni's relation, $Eg(T)\;=\;2.6400\;eV\;-\;(7.721{\times}10^{-4}\;eV/K)T^2/(T+399\;K)$. After the as-grown single crystal $CdGa_2Se_4$ thin films were annealed in Cd-, Se-, and Ga -atmospheres, the origin of point defects of single crystal $CdGa_2Se_4$ thin films has been investigated by PL at 10 K. The native defects of $V_{Cd}$, $V_{Se}$, $Cd_{int}$, and $Se_{int}$ obtained by PL measurements were classified as donors or accepters. We concluded that the heat-treatment in the Cd-atmosphere converted single crystal $CdGa_2Se_4$ thin films to an optical p-type. Also, we confirmed that Ga in $CdGa_2Se_4/GaAs$ did not form the native defects because Ga in single crystal $CdGa_2Se_4$ thin films existed in the form of stable bonds.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 추계학술대회 논문집 Vol.21
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• pp.399-399
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• 2008

Synthesis and characterization of ZnO structure such as nanowires, nanorods, nanotube, nanowall, etc. have been studied to multifunctional application such as optical, nanoscale electronic and chemical devices because it has a room-temperature wide band gap of 3.37eV, large exiton binding energy(60meV) and various properties. Various synthesis methods including chemical vapor deposition (CVD), physical vapor deposition, electrochemical deposition, micro-emulsion, and hydrothermal approach have been reported to fabricate various kinds of ZnO nanostructures. But some of these synthesis methods are expensive and difficult of mass production. Wet chemical method has several advantage such as simple process, mass production, low temperature process, and low cost. In the present work, ZnO nanorods are deposited on ITO/glass substrate by simple wet chemical method. The process is perfomed by two steps. One-step is deposition of ZnO seeds and two-step is growth of ZnO nanorods on substrates. In order to form ZnO seeds on substrates, mixture solution of Zn acetate and Methanol was prepared.(one-step) Seed layers were deposited for control of morpholgy of ZnO seed layers by spin coating process because ZnO seeds is deposited uniformly by centrifugal force of spin coating. The seed-deposited samples were pre-annealed for 30min at $180^{\circ}C$ to enhance adhesion and crystallinnity of ZnO seed layer on substrate. Vertically well-aligned ZnO nanorods were grown by the "dipping-and-holding" process of the substrates into the mixture solution consisting of the mixture solution of DI water, Zinc nitrate and hexamethylenetetramine for 4 hours at $90^{\circ}C$.(two-step) It was found that density and morphology of ZnO nanorods were controlled by manipulation of ZnO seeds through rpm of spin coating. The morphology, crystallinity, optical properties of the grown ZnO nanostructures were carried out by field-emission scanning electron microscopy, high-resolution electron microscopy, photoluminescence, respectively. We are convinced that this method is complementing problems of main techniques of existing reports.

• 공업화학
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• 제3권1호
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• pp.88-99
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• 1992

광 전기분해시 양극으로 사용되는 산화티타늄 반도체 전극의 안정성을 증대시키고 효율향상을 위해서 순수한 티타늄 전극을 양극 산화법, 전기로 산화법, 불꽃 산화법으로 산화 피막을 제조하였으며 In을 Ti와 $TiO_2$소지에 전기도금을 한 후 전기로 산화법으로 혼합 산화물을 제조하였다. 또한 $Al_2O_3$ 와 NiO는 진공증착 방법을 이용하여 Ti 소지위에 증착시킨 후 전기로 산화법을 이용하여 혼합 산화물을 제조하였다. 에너지변환 효율(${\eta}$)은 인가전위에 따라서 다른 값을 갖는데 0.6V로 계산하여 보면 $1200^{\circ}C$의 불꽃으로 2분간 산화시킨 전극이 0.98%로 가장 큰 값을 가졌으며 양극 산화법으로 제조한 전극의 ${\eta}$는 0.14%로 작은 값을 보여 주었다. 한편 $800^{\circ}C$ 전기로에서 10분간 산화시킨 전극의 ${\eta}$는 0.57%로 띠간 에너지는 2.9eV로 나타났다. 한편 In을 Ti 및 $TiO_2$ 소지위에 전기도금시킨 전극의 ${\eta}$는 0.8%였으며 인가전위가 증가함에 따라서 ${\eta}$는 증가하였다. 그러나 $Al_2O_3$와 NiO를 Ti소지위에 진공증착시킨 전극의 ${\eta}$는 다른 전극들에 비해서 가장 낮은 값을 나타내었다.

• 비파괴검사학회지
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• 제25권2호
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• pp.117-126
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• 2005

[ $AgGaS_2$ ] 단결정 박막을 수평 전기로에서 합성한 $AgGaS_2$ 다결정을 증발원으로하여, hot wall epitaxy(HWE) 방법으로 증발원과 기판 (반절연성 -GaAs (100))의 온도를 각각 $590^{\circ}C,\;440^{\circ}C$로 고정하여 성장하였다. 이때 단결정 박막의 결정성은 광발광 스펙트럼과 이중결정 X-선 요동곡선 (DCRC)으로 부터 구하였다. $AgGaS_2$의 광흡수 스펙트럼으로부터 구한 온도에 의존하는 에너지 밴드갭 $E_g(T)$는 Varshni. 공식에 fitting한 결과 $E_g(T)=2.7284 eV-(8.695{\times}10^{-4}eV/K)T^2/T(T+332K)$를 잘 만족하였다. 성장된 $AgGaS_2$, 단결정 박막을 Ag, Ga, S분위기에서 각각 열처리하여 10K에서 photoluminescience(PL) spectrum을 측정하여 점 결함의 기원을 알아보았다. PL 측정으로부터 얻어진 $V_{Ag},\;V_s,\;Ag_{int}$, 그리고 $S_{int}$는 주개와 받개로 분류되어졌다. $AgGaS_2$ 단결정 박막을 Ag분위기에서 열처리하면 n형으로 변환됨을 알 수 있었다. 또한, Ca 분위기에서 열처리하면 열처리 이전의 PL스펙트럼을 보이고 있어서, $AgGaS_2$ 단결정 박막에서 Ga은 안정된 결합의 형태로 있기 때문에 자연 결함의 형성에는 관련이 없음을 알았다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제44권5호
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• pp.1-7
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• 2007

Sol-gel 법으로 quartz 기판 위에 Al 도핑 농도와 열처리 온도에 따른 AZO 박막을 제작하였다. 1 % Al 이 도핑되고 550 $^{\circ}C$ 에서 열처리한 ZnO 박막에서 가장 우수한 (002) 배향성과 가장 평탄한 박막 (1.084 nm) 이 제작되었다. 모든 박막은 가시광 영역에서 약 80 % 이상의 투과율을 보였으며, Al 농도가 증가할수록 에너지 밴드 갭이 넓어지는 Burstein-Moss 효과가 관찰되었다. Hall 측정 결과, 순수한 ZnO 박막보다 Al 이 도핑된 ZnO 박막에서 캐리어 농도의 증가와 비저항 값의 감소가 나타났다. 또, Al 의 도핑 농도가 증가함에 따라 segregation 효과로 인한 캐리어 농도의 감소와 비저항 값의 증가가 관찰되었다. 1% Al 이 도핑되고 550 $^{\circ}C$ 에서 열처리한 ZnO 박막에서 가장 큰 캐리어 농도 ($1.80{\times}10^{19}\;cm^{-3}$) 와 가장 낮은 비저항 (0.84 ${\Omega}cm$) 값을 나타내었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.335-335
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• 2014

Over the past several years, transparent conducting oxides have been extensively studied in order to replace indium tin oxide (ITO). Here we report on fluorine doped zinc tin oxide (FZTO) films deposited on glass substrates by radio-frequency (RF) magnetron sputtering using a 30 wt% ZnO with 70 wt% SnO2 ceramic targets. The F-doping was carried out by introducing a mixed gas of pure Ar, CF4, and O2 forming gas into the sputtering chamber while sputtering ZTO target. Annealing temperature affects the structural, electrical and optical properties of FZTO thin films. All the as-deposited FZTO films grown at room temperature are found to be amorphous because of the immiscibility of SnO2 and ZnO. Even after the as-deposited FZTO films were annealed from $300{\sim}500^{\circ}C$, there were no significant changes. However, when the sample is annealed temperature up to $600^{\circ}C$, two distinct diffraction peaks appear in XRD spectra at $2{\Theta}=34.0^{\circ}$ and $52.02^{\circ}$, respectively, which correspond to the (101) and (211) planes of rutile phase SnO2. FZTO thin film annealed at $600^{\circ}C$ resulted in decrease of resistivity $5.47{\times}10^{-3}{\Omega}cm$, carrier concentration ~1019 cm-3, mobility~20 cm2 V-1s-1 and increase of optical band gap from 3.41 to 3.60 eV with increasing the annealing temperatures and well explained by Burstein-Moss effect. Change of work function with the annealing temperature was obtained by ultraviolet photoemission spectroscopy. The increase of annealing temperature leads to increase of work function from ${\phi}=3.80eV$ (as-deposited FZTO) to ${\phi}=4.10eV$ ($600^{\circ}C$ annealed FZTO) which are quite smaller than 4.62 eV for Al-ZnO and 4.74 eV for SnO2. Through X-ray photoelectron spectroscopy, incorporation of F atoms was found at around the binding energy of 684.28 eV in the as-deposited and annealed FZTO up to 400oC, but can't be observed in the annealed FZTO at 500oC. This result indicates that F atoms in FZTO films are loosely bound or probably located in the interstitial sites instead of substitutional sites and thus easily diffused into the vacuum from the films by thermal annealing. The optical transmittance of FZTO films was higher than 80% in all specimens and 2-3% higher than ZTO films. FZTO is a possible potential transparent conducting oxide (TCO) alternative for application in optoelectronics.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2003년도 하계학술대회 논문집 Vol.4 No.1
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• pp.352-356
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• 2003

A stoichiometric mixture of evaporating materials for $CuGaSe_2$ single crystal am films was prepared from horizontal electric furnace. Using extrapolation method of X-ray diffraction patterns for the polycrystal $CuGaSe_2$, it was found tetragonal structure whose lattice constant $a_0$ and $c_0$ were $5.615\;{\AA}\;and\;11.025\;{\AA}$, respectively. To obtain the single crystal thin films, $CuGaSe_2$ mixed crystal was deposited on thoroughly etched semi-insulating GaAs(100) substrate by the hot wall epitaxy (HWE) system. The source and substrate temperatures were $610^{\circ}C$ and $450^{\circ}C$, respectively, The crystalline structure of the single crystal thin films was investigated by the photoluminescence and double crystal X-ray diffraction (DCXD). The carrier density and mobility of $CuGaSe_2$ single crystal thin films measured with Hall effect by van der Pauw method are $9.24{\times}10^{16}\;cm^{-3}$ and $295\;cm^2/V{\cdot}s$ at 293 K, respectively. The temperature dependence of the energy band gap of the $CuGaSe_2$ obtained from the absorption spectra was well described by the Varshni's relation, $E_g(T)\;:\;1.7998\;eV\;-\;(8.7489\;{\times}\;10^{-4}\;eV/K)T^2(T\;+\;335\;K)$. After the as-grown $CuGaSe_2$ single crystal thin films was annealed in Cu-, Se-, and Ga-atmospheres, the origin of point defects of $CuGaSe_2$ single crystal thin films has been investigated by the photoluminescence(PL) at 10 K. The native defects of $V_{CU}$, $V_{Se}$, $CU_{int}$, and $Se_{int}$, obtained by PL measurements were classified as a donors or accepters type. And we concluded that the heat-treatment in the Cu-atmosphere converted $CuGaSe_2$ single crystal thin films to an optical n-type. Also, we confirmed that Ga in $CuGaSe_2/GaAs$ did not form the native defects because Ga in $CuGaSe_2$ single crystal thin films existed in the form of stable bonds.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2005년도 추계학술대회 논문집 Vol.18
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• pp.111-112
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• 2005

To obtain the single crystal thin films, $CuInSe_2$, mixed crystal was deposited on thoroughly etched semi-insulating GaAs(100) substrate by the hot wail epitaxy (HWE) system. The source and substrate temperatures were 620$^{\circ}C$ and 410$^{\circ}C$, respectively. The crystalline structure of the single crystal thin films was investigated by the photoluminescence and double crystal X-ray diffraction (DCXD). The carrier density and mobilily of $CuInSe_2$ single crystal thin films measured with Hall effect by van der Pauw method are $9.62\times10^{16}$ $cm^{-3}$ and $296cm^2/V{\cdot}s$ at 293 K, respectively. The temperature dependence of the energy band gap of the CulnSe$_2$ obtained from the absorption spectra was well described by the Varshni's relation E$_g$(T) = 1.1851 eV - ($8.99\times10^{-4}$ ev/K)T$_2$/(T + 153K). After the as-grown $CuInSe_2$ single crystal thin films was annealed in Cu-, Se-, and In-atmospheres the origin of point defects of $CuInSe_2$ single crystal thin films has been investigated by the photoluminescence(PL) at 10 K. The nat ive defects of V$_{Cu}$, $V_{Se}$, Cu$_{int}$, and $Se_{int}$ obtained by PL measurements were classified as a donors or accepters type. And we concluded that the heat-treatment in the Cu-atmosphere converted $CuInSe_2$ single crystal thin films to an optical n-type. Also, we confirmed that In in $CuInSe_2$/GaAs did not form the native defects because In in $CuInSe_2$ single crystal thin films existed in the form of stable bonds.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권4호
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• pp.596-601
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• 2020

SiC는 큰 밴드 갭 에너지를 갖고, 불순물 도핑에 의해 p형 및 n형 전도의 제어가 용이해서 고온용 전자부품소재로 활용이 가능한 재료이다. 따라서 국내 부존 규조토의 고부가가치 활용을 위해 정제 규조토로부터 합성한 β-SiC 분말의 열전물성에 대해 조사하였다. 정제한 규조토 중의 SiO₂ 성분을 카본블랙으로 환원 탄화 반응시켜 β-SiC 분말을 합성하고, 잔존하는 불순물(Fe, Ca 등)을 제거하기 위해서 산처리 공정을 행하였다. 분말의 성형체를 질소 분위기 2000℃에서 1~5시간 소결시켜 n형 SiC 반도체를 제작하였다. 소결시간이 길어짐에 따라 캐리어 농도의 증가 및 입자간의 연결성 향상에 의해 도전율이 향상되었다. 합성 및 산처리한 β-SiC 분말에 내재하는 억셉터형 불순물(Al 등)로 인한 캐리어 보상효과가 도전율 향상에 저해하는 요인으로 나타났다. 소결시간이 증가함에 따라 입자 및 결정 성장과 함께 적층 결함 밀도의 감소에 의해 Seebeck 계수의 절대값이 증가하였다. 본 연구에서의 열전 변환 효율을 반영하는 power factor는 상용 고순도 β-SiC 분말로 제작한 다공질 SiC 반도체에 비해 다소 작게 나타났지만, 산처리 공정을 정밀하게 제어하면 열전물성은 보다 향상될 것으로 판단된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.259-259
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• 2011

염료감응형 태양전지(Dye-Sensitized Solar Cells:DSSC)는 환경 친화적이며, 저가의 공정에 대한 가능성으로 기존의 고가의 결정질 실리콘 태양전지의 경제적인 대안으로 각광을 받고 있다. 최근 염료감응형 태양전지는 투명 전도성 산화막(Transparent Conducting Oxide : TCO)으로 사용되는 Fluorine Tin Oxide (FTO)가 증착된 유리기판 위에 주로 제작된다. FTO는 낮은 비저항과 가시광선 영역에서 높은 투과도를 가지는 우수한 전기-광학적 특성을 갖지만, 비교적 공정이 까다로운 Chemical Vapor Deposition (CVD)법으로 제조하며, 전체 공정비용의 60%를 차지하는 높은 생산단가로 인해 현재 FTO를 대체할 재료개발 연구가 활발히 진행되고 있다. 그 중 ZnO (Zinc Oxide)는 우수한 전기-광학적 특성과 비교적 저렴한 가격으로 새로운 TCO로써 주목받고 있다. ZnO는 넓은 energy band gap (3.4 [eV])의 육방정계 울자이트(hexagonal wurtzite) 결정 구조를 가지는II-VI족 n형 반도체 물질이며, III족 금속원소인 Al, Ga 및 In 등의 불순물을 첨가하면 TCO로서 우수한 전기-광학적 특성과 안정성을 나타낸다. 이들 물질중 $Zn^{2+}$ (0.060 nm)의 이온반경과 유사한 $Ga^{2+}$0.062 nm) 이온이 ZnO의 격자반경을 최소화 시킬 수 있다는 장점으로 최근 주목 받고 있다. 하지만 Ga-doped ZnO (GZO)의 경우 DSC에 사용되는 루테늄 계열의 산성 염료 하에 장시간 두면 표면이 파괴되는 문제가 발생하며, $TiO_2$ paste를 Printing 후 열처리하는 과정에서도 박막의 파괴가 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위해 $TiO_2$ Blocking Layer를 GZO 투명전극 위에 증착하였다. 또한, $TiO_2$ Blocking Layer를 적용한 GZO 박막을 전면전극으로 이용하여 DSC를 제작하여 효율을 확인하였다. 2wt%의 $Ga_2O_3$가 도핑된 ZnO 박막은 20mTorr 400$^{\circ}C$에서 Pulsed Laser Deposition (PLD)에 의해 성장되었고, $TiO_2$박막은 Ti 금속을 타겟으로 이용하여 30mTorr 400$^{\circ}C$에서 증착되었다. Scanning electron microscopy (FE-SEM)을 이용한 박막 분석 결과 $TiO_2$가 증착된 GZO 박막의 경우 표면 파괴가 일어나지 않았다. Solar Simulator을 이용하여 I-V특성 측정결과 상용 FTO를 사용한 DSC 수준의 효율을 나타내었다. 이에 따라 Pulsed Laser Deposition을 이용해 제작된 GZO 기판은 $TiO_2$ Blocking Layer를 이용하여 표면 파괴를 방지할 수 있었으며, 이는 향후 염료감응형 태양전지의 투명전극에 적용 가능 할 것으로 판단된다.