• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.306.1-306.1
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• 2014

정보화 시대의 발전에 따라 점점 더 많은 정보를 더욱 빠르게 처리할 수 있는 기기들이 요구되고 있다. 메모리는 그 중에서 핵심적인 부품으로써 소자의 고집적화와 고속화가 계속 진행되면서 기존의 메모리 소자들은 집적화에서 그 한계에 도달하고 있다. 기존 소자들의 집적화의 한계를 극복하기 위하여 새로운 비휘발성 메모리 소자들이 제안되었다. 그 중 resistive switching random access memory(ReRAM)은 저항의 변화특성을 사용하는 메모리로 간단한 구조를 가지고 있기 때문에 집적화에 유리하다는 장점을 가지고 있다. 그 외에도 빠른 동작 속도와 낮은 전압에서의 동작이 가능하여 차세대 메모리로써 각광받고 있는 추세이다. 본 연구실에서는 이미 nitride 물질을 기반으로 한 여러 ReRAM 소자들을 제안해 왔다. 그 중 AlN-based ReRAM 소자는 빠른 동작 속도와 좋은 내구성을 보인 바 있다. 하지만 상업화를 위해서 해결해야 할 문제점들이 아직 존재하고 있다. 대표적으로 소자의 배열에서 각 소자의 균일한 동작이 보증되어야 하기 때문에 소자의 셋/리셋 전압의 산포를 줄이고 동작 전류 레벨을 낮추어야 할 필요성이 존재한다. 이러한 ReRAM의 이슈를 해결하기 위해, 본 실험에서는 기존의 AlN-based ReRAM 소자에 Ti를 도핑 방법을 이용하여 소자의 동작 전압 및 전류의 산포를 줄이기 위한 연구를 진행 하였다. 본 실험은 co-sputtering 방법을 이용하여 Ti가 도핑된 AlN을 저항변화 물질로 사용하여 그 특성을 살펴보았다. Ti의 도핑 효과로 소자의 신뢰성 향상 및 동작 전압의 감소 등의 효과를 얻을 수 있었다. 이는 nitride 기반 물질에서 Ti dopant에 의해 형성된 TiN의 효과로 설명된다. TiN는 metallic한 특성을 지니고 있기에 저항변화물질 내에서 일종의 metallic particle의 역할을 수행할 수 있다. 따라서 conducting path의 형성과정에서 이러한 particle 들이 전계를 유도하여 좀 더 균일한 set/reset 특성을 나타내게 된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.478.1-478.1
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• 2014

We investigated $MoO_3$ graded ITO electrodes for organic solar cells (OSCs) without PEDOT:PSS buffer layer. The effect of $MoO_3$ thickness on the electrical, optical, and structural properties of $MoO_3$ graded ITO anodes prepared by RF/DC magnetron co-sputtering system using $MoO_3$ and ITO targets was investigated. At optimized conditions, we obtained $MoO_3$ graded ITO electrodes with a low sheet resistance of 13 Ohm/square, a high optical transmittance of 83% and a work function of 4.92 eV, comparable to conventional ITO films. Due to the existence of $MoO_3$ on the ITO electrodes, OSCs fabricated on $MoO_3$ graded ITO electrode without buffer layer successfully operated. Although OSCs fabricated on ITO anode without buffer layer showed a low power conversion efficiency of 1.249%, OSCs fabricated on $MoO_3$ graded ITO electrode without buffer layer showed a outstanding cell performance of 2.545%. OSCs fabricated on the $MoO_3$ graded ITO electrodes exhibited a fill factor of 61.275%, a short circuit current of 7.439 mA/cm2, an open circuit voltage of 0.554 V, and a power conversion efficiency of 2.545%. Therefore, $MoO_3$ graded ITO electrodes can be considered a promising transparent electrode for cost efficient and reliable OSCs because it could eliminate the use of acidic PEDOT:PSS buffer layer.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.21 no.9
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• pp.491-496
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• 2011

Transparent conducting oxides (TCOs) used in the antireflection layer and current spreading layer of heterojunction solar cells should have excellent optical and electrical properties. Furthermore, TCOs need a high work function over 5.2 eV to prevent the effect of emitter band-bending caused by the difference in work function between emitter and TCOs. Sn-doped $In_2O_3$ (ITO) film is a highly promising material as a TCO due to its excellent optical and electrical properties. However, ITO films have a low work function of about 4.8 eV. This low work function of ITO films leads to deterioration of the conversion efficiency of solar cells. In this work, ITO films with various Zn contents of 0, 6.9, 12.7, 28.8, and 36.6 at.% were fabricated by a co-sputtering method using ITO and AZO targets at room temperature. The optical and electrical properties of Zn-doped ITO thin films were analyzed. Then, silicon heterojunction solar cells with these films were fabricated. The 12.7 at% Zn-doped ITO films show the highest hall mobility of 35.71 $cm^2$/Vsec. With increasing Zn content over 12.7, the hall mobility decreases. Although a small addition of Zn content increased the work function, further addition of Zn content over 12.7 at.% led to decreasing electrical properties because of the decrease in the carrier concentration and hall mobility. Silicon heterojunction solar cells with 12.7 at% Zn-doped ITO thin films showed the highest conversion efficiency of 15.8%.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2010.05a
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• pp.36.1-36.1
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• 2010

While the substrate-type solar cells with Cu(In,Ga)Se2 absorbers yield conversion efficiencies of up 20%[1], the highest published efficiency of Cu(In,Ga)Se2 superstrate solar cell is only 12.8% [2]. The commerciallized Cu(In,Ga)Se2 solar cells are made in the substrate configuration having the stacking sequence of substrate (soda lime glass)/back contact (molybdenum)/absorber layer (Cu(In,Ga)Se2)/buffer layer (cadmium sulfide)/window layer (transparent conductive oxide)/anti reflection layer (MgF2) /grid contact. Thus, it is not possible to illuminate the substrate-type cell through the glass substrate. Rather, it is necessary to illuminate from the opposite side which requires an elaborate transparent encapsulation. In contrast to that, the configuration of superstrate solar cell allows the illumination through the glass substrate. This saves the expensive transparent encapsulation. Usually, the high quality Cu(In,Ga)Se2 absorber requires a high deposition temperature over 550C. Therefore, the front contact should be thermally stable in the temperature range to realize a successful superstrate-type solar cell. In this study, it was tried to make a decent superstrate-type solar cell with the thermally stable ZnO:Al layer obtained by adjusting its deposition parameters in magnetron sputtering process. The effect of deposition condition of the layer on the cell performance will be discussed together with hall measurement results and current-voltage characteristics of the cells.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.286-286
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• 2011

최근 폴리머를 기판으로 하는 Flexible TFT (thin film transistor)나 3D-ULSI (three dimensional ultra large-scale integrated circuit)에서 높은 에너지 소비효율과, 빠른 반응 속도를 실현 시키기 위해 낮은 비저항(resistivity)을 가지며, 높은 홀 속도(carrier hall mobility)를 가지는 다결정 반도체 박막(poly-crystalline thin film)을 만들고자 하고 있다. 이를 실현 시키기 위해서는 높은 온도에서 장시간의 열처리가 필요하며, 이는 폴리머 기판의 문제점을 야기시킬 뿐 아니라 공정시간이 길다는 단점이 있었다. 이에 반도체 박막의 재결정화 온도를 낮춰주는 metal (Al, Ni, Co, Cu, Ag, Pd etc.,)을 이용하여 결정화 시키는 방법이 많이 연구 되어지고 있지만, 이 또한 재결정화가 이루어진 반도체 박막 안에 잔여 금속(residual metal)이 존재하게 되어 비저항을 높이고, 홀 속도를 감소시키는 단점이 있다. 이에 본 실험은 HiPIMS (High power impulse magnetron sputtering)와 PIII and D (plasma immersion ion implantation and deposition) 공정을 복합시킨 프로세스로 적은양의 금속이온주입을 통하여 재결정화 온도를 낮췄을 뿐 아니라, 잔여 하는 금속의 양도 매우 적은 다결정 반도체 박막을 만들 수 있었다. 분석 장비로는 박막의 결정화도를 측정하기 위해 GAXRD (glancing angle X-ray diffractometer)를 사용하였고, 잔여 하는 금속의 양과 화학적 결합 상태를 알아보기 위해 XPS를 통해 분석을 하였다. 마지막으로 홀 속도와 비저항을 측정하기 위해 Hall measurement와 Four-point prove를 사용하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.144-144
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• 2012

최근 폴리머를 기판으로 하는 고속 Flexible TFT (Thin film transistor)나 고효율의 박막 태양전지(Thin film solar cell)를 실현시키기 위해 낮은 비저항(resistivity)을 가지며, 높은 홀 속도(carrier hall mobility)와 긴 이동거리를 가지는 다결정 반도체 박막(poly-crystalline semiconductor thin film)을 만들고자 하고 있다. 지금까지 다결정 박막 반도체를 만들기 위해서는 비교적 높은 온도에서 장시간의 열처리가 필요했으며, 이는 폴리머 기판의 문제점을 야기시킬 뿐 아니라 공정시간이 길다는 단점이 있었다. 이에 반도체 박막의 재결정화 온도를 낮추어 주는 metal (Al, Ni, Co, Cu, Ag, Pd, etc.)을 이용하여 결정화시키는 방법(MIC)이 많이 연구되어지고 있지만, 이 또한 재결정화가 이루어진 반도체 박막 안에 잔류 금속(residual metal)이 존재하게 되어 비저항을 높이고, 홀 속도와 이동거리를 감소시키는 단점이 있다. 이에 본 실험은, 종래의 MIC 결정화 방법에서 이용되어진 금속 증착막을 이용하는 대신, HIPIMS (High power impulse magnetron sputtering)와 PIII&D (Plasma immersion ion implantation and deposition) 공정을 복합시킨 방법으로 적은 양의 알루미늄을 이온주입함으로써 재결정화 온도를 낮추었을 뿐 아니라, 잔류하는 금속의 양도 매우 적은 다결정 반도체 박막을 만들 수 있었다. 분석 장비로는 박막의 결정화도를 측정하기 위해 GIXRD (Glazing incident x-ray diffraction analysis)와 Raman 분광분석법을 사용하였고, 잔류하는 금속의 양과 화학적 결합 상태를 알아보기 위해 XPS (X-ray photoelectron spectroscopy)를 통한 분석을 하였다. 또한, 표면 상태와 막의 성장 상태를 확인하기 위하여 HRTEM(High resolution transmission electron microscopy)를 통하여 관찰하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.55-55
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• 2011

질소 등을 GST225 상변화재료에 첨가시켜 비저항을 증가시킴으로서 PCRAM의 동작 전류를 감소시킨 연구가 선행된 바 있다. 본 연구에서는 GST225와 달리 고속 동작 특성을 갖는 것으로 널리 알려진 Ge-doped SbTe (GeST) 상변화 재료에 Carbon을 첨가하여 박막 특성을 연구하여 동작 전류 감소의 가능성을 타진하였다. 실험을 위한 박막 제작을 위해 2 inch size의 GeST 및 C doped GeST (C-GeST) single target을 이용하여 RF magnetron co-sputtering 하였다. 박막은 carbon이 첨가되지 않은 GeST와 carbon 첨가량이 늘어나는 순서로 C-GeST 1, C-GeST 2, C-GeST 3로 구성된다. 이 때 제작한 박막의 composition analysis를 위해 XRF/RBS/AES가 사용되었고 제작된 박막의 기본적인 특성평가를 위해 resistivity(${\rho}$)와 crystallzation temp.(Cx), surface morphology(AFM), x-ray diffraction pattern(XRD)를 측정하였다. 실험결과 GeST, C-GeST 1, C-GeST 2, C-GeST 3 박막의 Cx는 각각 209, 225, 233, $245^{\circ}C$로 측정되어 carbon 첨가량이 증가됨에 따라 결정화 온도가 증가되는 것을 알 수 있었다. 또한 ${\rho}$도 마찬가지로 annealing 온도를 약 $320^{\circ}C$로 할 경우 ${\rho}$(as-dep)와 ${\rho}$(crystalline) 모두 0.03 / $2.61*10^{-6}$, 0.08 / $7.93*10^{-6}$, 0.09 / $11.99*10^{-6}$, 0.13 / $13.49*10^{-6}{\Omega}{\cdot}m$로 증가하였다. 증가된 ${\rho}$의 원인이 박막의 grain size의 감소라고 단언 할 수는 없으나 AFM 측정결과 grain이라고 추측되는 박막 feature들의 size가 점차 감소하는 것을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.231-231
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• 2011

본 연구에서는 co-sputtering 시스템을 이용하여 아나타세 TiO2의 도핑 농도 변화에 따른 다성분계 TiO2-ITO (TITO) 박막의 전기적, 광학적, 구조적 특성 변화 및 급속 열처리(RTA) 공정에 따른 전기적, 광학적 특성 변화를 분석하였다. 실험을 위해 아나타세 TiO2 타겟과 ITO 타겟(10 wt% $SnO_2$ doped $In_2O_3$)이 tilted cathode에 장착되었으며, ITO 타겟의 인가전류를 120 W로 고정한 채 아나타세 TiO2 타겟의 인가전류를 증가시킴으로써 도핑 농도를 변화하였다. 제작된 TITO 투명 전극의 전기적, 광학적, 구조적 특성 평가를 위해 four-point probe measurement, Hall effect measurement, UV/Vis. spectrometry, scanning electron microscopy (SEM) 이용하여 각각의 특성을 분석하였다. 상온에서 제작된 TITO의 경우 최적화된 $TiO_2$ 인가전류 100W에서 460.8 ohm/sq. 의 전기적 특성과 가시광선 영역 400~550 nm에서 85% 이상의 광학적 투과율을 확보할 수 있었다. 뿐만 아니라 상온에서 최적화된 TITO 투명 전극의 급속 열처리 시 600$^{\circ}C$ 급속 열처리 조건에서 매우 낮은 25.94 ohm/sq.면저항, $5.1{\times}10^{-4}$ ohm-cm 비저항과 81% 투과율을 확보할 수 있었다. 아나타세 $TiO_2$가 도핑된 TITO 투명 전극의 급속 열처리 공정에도 불구하고 매우 평탄한 표면을 나타냄을 SEM 이미지를 통하여 확인할 수 있었다. 이러한 TITO 투명 전극의 우수한 전기적, 광학적, 구조적 특성은 indium saving 투명 전극으로써 고가 ITO 박막의 대치가능성을 나타낸다.

• Journal of the Korean Graphic Arts Communication Society
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• v.29 no.3
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• pp.105-124
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• 2011

TFT-LCD consists of LCD panel on the top, circuit unit on the side and BLU on the bottom. The recent development issues of BLU-dependent TFT-LCD have been power consumption minimization, slimmerization and size maximization. As a result of this trend, LED is adopted as BLU instead of CCFL to increase brightness and to reduce thickness. In liquid crystal displays, the light efficiency is below 10% due to the loss of light in the path from a light source to an LCD panel and presence of absorptive polarizer. This low efficiency results in low brightness and high power consumption. One way to circumvent this situation is to use a reflective polarizer between backlight units and LCD panels. Since a nano-wire grid polarizer has been known as a reflective polarizer, an idea was proposed that it can be used for the enhancement of the brightness of LCD. The use of reflective polarizing film is increasing as edge type LED TV and 3D TV markets are growing. This study has been carried out to fabrication of the nano-wire grid polarizer(NWGP) and investigated the brightness enhancement of LCD through polarization recycling by placing a NWGP between an c and a backlight unit. NWGPs with a pitch of 200nm were fabricated using laser interference lithography and aluminum sputtering and wet etching. And The NWGP fabrication process was using by the UV imprinting and was applied to plastic PET film. In this case, the brightness of an LCD with NWGPs was 1.21 times higher than that without NWGPs due to polarization recycling.

• Current Photovoltaic Research
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• v.3 no.3
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• pp.101-105
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• 2015

ZnO is gathering great interest for large square optoelectrical devices of flat panel display (FHD) and solar cell as a transparent conductive oxide (TCO). Herewith, Mg and IIIA (Al, In) co-doped ZnO films were prepared on SLG substrate using RF magnetron sputtering system. The effect of variation of atomic weight % of Mg and ZnO have been investigated. The atomic weight % Al and In are of 3% and kept constant throughout. The numbers of samples were prepared according to their different contents, which are $M_{3%}AZO_{94%}$, $M_{4%}AZO_{93%}-(MAZO)$ and $M_{3%}IZO_{94%}$, $M_{4%}IZO_{93%}-(MIZO)$ respectively. A RF power of 225 W and working pressure of 6 m Torr was used for the deposition at $300^{\circ}C$. All of the two thin film show good uniformity in field emission scanning electron microscopy image. $M_{3%}AZO_{94%}$ thin film shows overall better performance among the all. The film shows the best lowest resistivity, carrier concentration, mobility and Sheet resistance and is found to be are of $8.16{\times}10^{-4}{\Omega}cm$, $4.372{\times}10^{20}/cm^3$, $17.5cm^2/vs$ and $8.9{\Omega}/sq$ respectively. Also $M_{3%}AZO_{94%}$ thin film shows the relatively high optical band gap energy of 3.7 eV with high transmittance more than 80% in visible region required for the better solar cell performance.