• 제목/요약/키워드: Energy Band Structure

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Synthesis of CdS with Graphene by CBD(Chemical Bath Deposition) Method and Its Photocatalytic Activity

  • Pawar, R.C.;Lee, Jin-Yong;Kim, Eun-Jeong;Kim, Hyungsub;Lee, Caroline Sunyong
    • 한국재료학회지
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    • 제22권10호
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    • pp.504-507
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    • 2012
  • Synthesis of RGO (reduced graphene oxide)-CdS composite material was performed through CBD (chemical bath deposition) method in which graphene oxide served as the support and Cadmium Sulfate Hydrate as the starting material. Graphene-based semiconductor photocatalysts have attracted extensive attention due to their usefulness for environmental and energy applications. The band gap (2.4 eV) of CdS corresponds well with the spectrum of sunlight because the crystalline phase, size, morphology, specic surface area and defects, etc., of CdS can affect its photocatalytic activity. The specific surface structure (morphology) of the photocatalyst can be effective for the suppression of recombination between photogenerated electrons and holes. Graphene (GN) has unique properties such as a high value of Young's modulus, large theoretical specific surface area, excellent thermal conductivity, high mobility of charge carriers, and good optical transmittance. These excellent properties make GN an ideal building block in nanocomposites. It can act as an excellent electron-acceptor/transport material. Therefore, the morphology, structural characterization and crystal structure were observed using various analytical tools, such as X-ray diffraction, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, and Raman spectroscopy. From this analysis, it is shown that CdS particles were well dispersed uniformly in the RGO sheet. Furthermore, the photocatalytic property of the resulting RGO-CdS composite is also discussed in relation to environmental applications such as the photocatalytic degradation of pollutants. It was found that the prepared RGO-CdS nanocomposites exhibited enhanced photocatalytic activity as compared with that of CdS nanoparticles. Therefore, better efficiency of photodegradation was found for water purification applications using RGO-CdS composite.

방사선 불투과성 물질 산화이테르븀(Ytterbium oxide)의 방사선 융합 차폐성능 분석 (Analysis of Radiation Fusion Shielding Performance of Ytterbium Oxide, a Radiation Impermeable Substance)

  • 김선칠
    • 한국융합학회논문지
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    • 제12권4호
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    • pp.87-94
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    • 2021
  • 의료기관의 방사선 차폐체의 차폐물질이 친환경소재로 변화되면서 기존 납의 일반된 차폐특성보다 차폐물질의 특성에 따른 방사선 방어가 중요한 요소로 대두되고 있다. 납과 유사한 차폐물질로 대표적인 텡스텐과 황산바륨은 친환경 소재로 시트나, 섬유 형태로 제작되어 사용되고 있다. 이테르븀은 치과 방사선영역에서 불투과성 물질로 불소화합물로 사용되었으며, 에너지대별 차폐특성과 기존 친환경소재의 차폐특성과 비교하여 x-선 차폐영역에서 차폐성능을 평가하고자 한다. 동일한 공정과 조건하에 세 종류의 차폐시트를 제작하여 실험하였으며, 의료방사선 영역에서 텅스텐과 약 5 % 차폐성능 차이가 나타났으며, 황산바륨보다 우수한 차폐성능을 보였다. 차폐시트의 단면 구조에서는 인자의 배열이 일정하지 못하는 큰 단점을 보였다. 따라서 산화이테르븀은 의료방사선 차폐물질로 충분한 가능성을 보였으며, 입자배열 구조와 입자크기 조절로 차폐성능을 향상시킬 수 있을 것으로 사료된다.

마그네슘이 도핑된 GaN 공간층과 양자장벽층을 이용한 무분극 GaN 발광다이오드의 전기적/광학적 특성 향상 (Improvement of Electrical/optical Characteristics Using Mg-doped GaN Spacers and Quantum Barriers for Nonpolar GaN light-emitting Diodes)

  • 김동호;손성훈;김태근
    • 대한전자공학회논문지SD
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    • 제48권7호
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    • pp.10-16
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    • 2011
  • 본 논문에서는 고효율 고출력 무분극 GaN LED의 구현을 위하여 Mg이 도핑된 GaN spacer층 및 GaN quantum barrier(QB)층을 삽입한 구조를 제안하였다. 제안한 구조에 대한 물리적 해석을 위하여 일반적인 무분극 LED 에피구조와 본 연구에서 제안한 p-GaN spacer층 및 p-GaN QB층이 삽입된 무분극 LED 에피구조에 대해 상용화된 $SimuLED^{TM}$ 시뮬레이터를 이용하여 전기적/광학적 특성을 비교 분석하였다. 실험 결과, 본 연구에서 제안한 무분극 LED는 20 mA의 전류주입 하에서 동작전압($V_f$)이 일반적인 무분극 LED에 비해 약 3.7% 감소된 3.67 V의 전기적 특성을 갖는 것을 확인하였고, 광출력은 약 7% 향상된 2.13 mW의 광학적 특성을 갖는 구조임을 확인하였다. 또한, 내부양자효율(Internal quantum efficiency, IQE)과 광방출세기(emission peak intensity) 역시 각각 9.1% 및 170% 향상된 우수한 특성을 갖는 에피구조임을 확인하였다.

단자유도 건물에 설치된 마찰감쇠기의 등가점성감쇠비 (Equivalent Viscous Damping Ratio of a Friction Damper Installed in a SDOF Building)

  • 성지영;민경원
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제23권2호
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    • pp.199-208
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    • 2010
  • 건물에 설치된 마찰감쇠기는 외력의 크기에 따라 정지와 운동의 상태를 반복하여 외부 입력에너지를 소산시키기 때문에 외력과 응답관계가 비선형이다. 마찰감쇠기가 설치된 단자유도 건물은 마찰감쇠기외에 점성감쇠가 동시에 존재하므로 해석적인 정해를 구하기가 어렵다. 본 연구에서는 첫째, 점성과 마찰감쇠가 있는 단자유도계 건물의 자유진동 정해를 통하여 변위응답과 가속도 응답특성을 분석하였다. 둘째, 자유진동의 경우 응답이 멈출 때까지 소산에너지식을 이용하여 등가점성감쇠비를 구하였다. 셋째, 조화가진 일 때는 수치해석을 통하여 마찰력비 $F_r$에 따른 응답 특성을 알아보았다. 넷째, 조화가진의 경우 에너지 균형식을 바탕으로 등가점성감쇠비를 유도하였다. 등가점성감쇠비는 변위응답비의 영향을 받으므로 응답을 알아야만 구할 수 있다. 건물 응답의 진동수 특성은 협소영역(narrow band)이므로 고유진동수에 의해 지배된다고 가정하여 등가점성감쇠비를 구하였다. 마지막으로, 유도한 자유진동과 조화가진의 등가점성감쇠비를 이용한 등가선형운동방정식의 해를 비선형 수치해석 한 결과와 비교하여 검증하였다.

산화(酸化)티탄 나노입자(粒子)가 담지(擔持)된 칼슘 알루미늄 형광체(螢光體) (Calcium Aluminate Phosphor Supported $TiO_2$ Nanoparticles)

  • ;김진환;강석민;류호진
    • 자원리싸이클링
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    • 제18권4호
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    • pp.24-30
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    • 2009
  • 희토류 원소를 기반으로한 알루미늄산 형광체에 담지된 산화티탄은 졸겔방법 으로 제조되었다. 이렇게 제조된 산화티탄 나노입자의 재료물성을 분석하기 위해 XRD, FT-IR, DRS UV-Vis, TEM 측정을 실시하였다. 형광체에 담지된 산화티탄 입자의 소결 전후의 XRD분석결과는 600도 이상의 온도에서 아나타제에서 루틸로 상변화가 일어나지 않았다. 600도 이상의 온도에서 지속적인(장시간) 열처리 후에도 형광체에 담지된 산화티탄이 결정화도가 높은 아나타제로 존재 하는 것은 형광체 지지체와 담지된 산화티탄의 서로 다른 결정입계에 의하여 결정성장과 상변화에 필요한 치밀화가 억제되기 때문으로 판단된다. DRS측정결과 형광체에 담지된 산화티탄은 산화티탄이 없는 형광체에 비하여 보다 긴 장파로 쉬프트한 것은 밴드갭 에너지의 환원을 나타낸다. 이러한 형광체에 담지된 산화티탄의 FT-IR 스펙트럼은 피크의 위치가 더 높은 파수로 이동하였다. 이것은 산화티탄 입자와 지지체 사이의 공유결합이 관계하기 때문 이라 판단된다. TEM 이미지는 형광체 지지체에 다른 입자 크기로 담지되어 있는 산화티탄의 분산, 결정화 및 입자 형상을 나타낸다.

Photoferroelectric 반도체의 광학적 특성 연구 IV. (SbSI:V, SbSeI:V, BiSI:V, BiSeI:V, SbSI:Cr, SbSeI:Cr, BiSI:Cr, BiSeI:Cr, SbSI:Ni, SbSeI:Ni, BiSI:Ni 및 BiSeI:Ni 단결정의 광학적 특성에 관한 연구) (Optical Properties of Photoferroelectic Semiconductors IV.(Optical Properties of SbSI:V, SbSeI:V, BiSI:V, BiSeI:V, SbSI:Cr, SbSeI:Cr, BiSI:Cr, BiSeI:Cr, SbSI:Ni, SbSeI:Ni, BiSI:Ni and BiSeI:Ni Single Crystals))

  • 오석균;현승철;윤상현;김화택;김형곤;최성휴;윤창선;권숙일
    • 한국진공학회지
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    • 제2권2호
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    • pp.236-245
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    • 1993
  • SbSI : V, SbSeI : V, BiSI : V, BiSeI : V, SbSI : Cr, SbSeI : Cr, BiSI : Cr, BiSeI : Cr, SbSI : Ni, SbSeI : Ni, BiSI : Ni, 및 BiSeI : Ni 단결정을 고순도(99.9999%)의 성분원소에 혼합물을 투명석 영관내에 넣고, $1{\times}10^{-6}mmHg$의 진공에서 봉입하여 합성한 ingot를 사용하여, 수직 Bridgman 방법으로 성장시켰다. 성장된 단결정의 구조는 orthorhombic 구조이며, 광학적 energy band gap 구조는 간접전이형 이었고, energy gap의 온도의존성은 상전이에 관계되는 2개의 변곡점이 나타났으며, 연속된 영역에서는 Varshni 방정식을 만족하였다. 첨가한 3d 불순문(V, Cr, Ni)은 모결정의 $T_d$ 대칭을 갖는 주격자점에 +2가 ion으로 위치하며, 이들 ion의 energy 준위간의 전자전이에 의하여 불순물 광흡수 peak가 나타난다.

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HWE 방법에 의한 $AgGaS_2$/GaAs epilayer 성장과 특성 (Study of characteristics of $AgGaS_2$/GaAs epilayer by hot wall epitaxy)

  • 홍광준;정준우;방진주;진윤미;김소형;여회숙;양해정
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2002년도 제4회 영호남학술대회 논문집
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    • pp.84-91
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    • 2002
  • The stochiometric composition of $AgGaS_2$/GaAs polycrystal source materials for the $AgGaS_2$/GaAs epilayer was prepared from horizontal furnace. From the extrapolation method of X-ray diffraction patterns it was found that the polycrystal $AgGaS_2$/GaAs has tetragonal structure of which lattice constant an and Co were 5.756 $\AA$ and 10.305 $\AA$, respectively. $AgGaS_2$/GaAs epilayer was deposited on throughly etched GaAs(100) substrate from mixed crystal $AgGaS_2$/GaAs by the Hot Wall Epitaxy (HWE) system. The source and substrate temperature were $590^{\circ}C$ and $440^{\circ}C$ respectively. The crystallinity of the grown $AgGaS_2$/GaAs epilayer was investigated by the DCRC (double crystal X-ray diffraction rocking curve). The optical energy gaps were found to be 2.61 eV for $AgGaS_2$/GaAs epilayer at room temperature. The temperature dependence of the photocurrent peak energy is well explained by the Varshni equation, then the constants in the Varshni equation are given by $\alpha=8.695{\times}10^{-4}$ eV/K, and $\beta=332K$. From the photocurrent spectra by illumination of polarized light of the $AgGaS_2$/GaAs epilayer, we have found that crystal field splitting ${\Delta}Cr$ was 0.28 eV at 20 K. From the PL spectra at 20 K, the peaks corresponding to free and bound excitons and a broad emission band due to D-A pairs are identified. The binding energy of the free excitons are determined to be 0.2676 eV and 0.2430 eV and the dissociation energy of the bound excitons to be 0.4695 eV.

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CBD(Chemical Bath Deposition)방법에 의한 ZnSe 박막성장과 광전기적 특성 (Growth and Opto-electric Characterization of ZnSe Thin Film by Chemical Bath Deposition)

  • 홍광준;유상하
    • 센서학회지
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    • 제10권1호
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    • pp.62-70
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    • 2001
  • CBD방법으로 성장하여 $450^{\circ}C$로 열처리한 ZnSe 박막은 회전 무늬로부터 외삽법으로 구한 격자상수 $a_0$$5.6678\;{\AA}$인 zinc blend임을 알았다. Van der Pauw 방법으로 측정한 Hall 데이터에 의한 이동도는 10 K에서 150 K 까지는 불순물 산란 (impurity scatterimg)에 의하여, 150 K에서 293 K까지는 격자산란 (lattice scattering)에 의하여 감소하는 경향을 나타냈다. 또한 운반자 농도의 ln n대 1/T에서 구한 활성화 에너지($E_a$)는 0.27 eV였다. 투과 곡선의 투과단으로 본 띠 간격은 293 k에서 $2,700{\underline{5}}\;eV$이었던 것이 10K에서는 $2.873{\underline{9}}\;eV$로 변하였다. 광전류 봉우리 위치를 투과단과 비교할 때 293 K에서 30 K까지 관측된 한 개의 봉우리는 가전자대 ${\Gamma}_8$에서 전도대 ${\Gamma}_6$로 전이에 의한 광전류 봉우리이고, 10K에서 관측된 단파장대 417.3 nm($2.971{\underline{4}}\;eV$)의 봉우리는 가전자대 ${\Gamma}_7$에서 전도대 ${\Gamma}_6$로, 431.5 nm($2.873{\underline{3}}\;eV$)의 봉우리는 가전자대 ${\Gamma}_8$에서 전도대 ${\Gamma}_6$로 전이에 의한 광전류 봉우리가 관측된 것으로 판단된다. 광전류 봉우리의 10K에서 단파장대의 가전자대 갈라짐(splitting)에 의해서 측정된 ${\Delta}so$(spin orbit coupling)는 $0.098{\underline{1}}\;eV$ 였다. 10 K에서 광발광 봉우리의 440.7 nm($2.812{\underline{7}}\;eV$)는 자유 엑시톤(free exciton : $E_x$), 443.5 nm ($2.795{\underline{5}}\;eV$)는 주개-얽매인 엑시톤(donor-bound exciton) 인 $I_2(D^0,\;X)$와 445.7 nm ($2.781{\underline{8}}\;eV$)는 반개-얽매인 엑시톤(acceptor-bound exciton) 인 $I_1(A^0,X)$이고, 460.5 nm ($2.692{\underline{3}}\;eV$)는 주개-받개쌍(donor-acceptor pair:DAP) 발광, 580 nm ($2.137{\underline{6}}\;eV$)는 self activated(A)에 기인하는 광발광 봉우리로 분석된다.

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Nature of the Interfacial Regions in the Antiferromagnetically-coupled Fe/Si Multilayered Films

  • Moon, J.C.;Y.V. Kudryavtsev;J.Y.Rhee;Kim, K.W.;Lee, Y.P.
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2000년도 제18회 학술발표회 논문개요집
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    • pp.174-174
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    • 2000
  • A strong antiferromagnetic coupling in Fe/Si multilayered films (MLF) had been recently discovered and much consideration has been given to whether the coupling in the Fe/Si MLF system has the same origin as the metal/metal MLF. Nevertheless, the nature of the interfacial ron silicide is still controversial. On one hand, a metal/ semiconductor structure was suggested with a narrow band-gap semiconducting $\varepsilon$-FeSi spacer that mediates the coupling. However, some features show that the nature of coupling can be well understood in terms of the conventional metal/metal multilayered system. It is well known that both magneto-optical (MO) and optical properties of a metal depend strongly on their electronic structure that is also correlated with the atomic and chemical ordering. In this study, the nature of the interfacial regions is the Fe/Si multilayers has been investigated by the experimental and computer-simulated MO and optical spectroscopies. The Fe/Si MLF were prepared by rf-sputtering onto glass substrates at room temperature with the number of repetition N=50. The thickness of Fe sublayer was fixed at 3.0nm while the Si sublayer thickness was varied from 1.0 to 2.0 nm. The topmost layer of all the Fe/Si MLF is Fe. In order to carry out the computer simulations, the information on the MO and optical parameters of the materials that may constitute a real multilayered structure should be known in advance. For this purpose, we also prepared Fe, Si, FeSi2 and FeSi samples. The structural characterization of Fe/Si MLF was performed by low- and high -angle x-ray diffraction with a Cu-K$\alpha$ radiation and by transmission electron microscopy. A bulk $\varepsilon$-FeSi was also investigated. The MO and optical properties were measured at room temperature in the 1.0-4.7 eV energy range. The theoretical simulations of MO and optical properties for the Fe/Si MLF were performed by solving exactly a multireflection problem using the scattering matrix approach assuming various stoichiometries of a nonmagnetic spacer separating the antiferromagnetically coupled Fe layers. The simulated spectra of a model structure of FeSi2 or $\varepsilon$-FeSi as the spacer turned out to fail in explaining the experimental spectra of the Fe/Si MLF in both intensity and shape. Thus, the decisive disagreement between experimental and simulated MO and optical properties ruled out the hypothesis of FeSi2 and $\varepsilon$-FeSi as the nonmagnetic spacer. By supposing the spontaneous formation of a metallic ζ-FeSi, a reasonable agreement between experimental and simulated MO and optical spectra was obtained.

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Eco-Friendly Light Emitting Diodes Based on Graphene Quantum Dots and III-V Colloidal Quantum Dots

  • Lee, Chang-Lyoul
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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    • pp.65-65
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    • 2015
  • In this talk, I will introduce two topics. The first topic is the polymer light emitting diodes (PLEDs) using graphene oxide quantum dots as emissive center. More specifically, the energy transfer mechanism as well as the origin of white electroluminescence in the PLED were investigated. The second topic is the facile synthesis of eco-friendly III-V colloidal quantum dots and their application to light emitting diodes. Polymer (organic) light emitting diodes (PLEDs) using quantum dots (QDs) as emissive materials have received much attention as promising components for next-generation displays. Despite their outstanding properties, toxic and hazardous nature of QDs is a serious impediment to their use in future eco-friendly opto-electronic device applications. Owing to the desires to develop new types of nanomaterial without health and environmental effects but with strong opto-electrical properties similar to QDs, graphene quantum dots (GQDs) have attracted great interest as promising luminophores. However, the origin of electroluminescence (EL) from GQDs incorporated PLEDs is unclear. Herein, we synthesized graphene oxide quantum dots (GOQDs) using a modified hydrothermal deoxidization method and characterized the PLED performance using GOQDs blended poly(N-vinyl carbazole) (PVK) as emissive layer. Simple device structure was used to reveal the origin of EL by excluding the contribution of and contamination from other layers. The energy transfer and interaction between the PVK host and GOQDs guest were investigated using steady-state PL, time-correlated single photon counting (TCSPC) and density functional theory (DFT) calculations. Experiments revealed that white EL emission from the PLED originated from the hybridized GOQD-PVK complex emission with the contributions from the individual GOQDs and PVK emissions. (Sci Rep., 5, 11032, 2015). New III-V colloidal quantum dots (CQDs) were synthesized using the hot-injection method and the QD-light emitting diodes (QLEDs) using these CQDs as emissive layer were demonstrated for the first time. The band gaps of the III-V CQDs were varied by varying the metal fraction and by particle size control. The X-ray absorption fine structure (XAFS) results show that the crystal states of the III-V CQDs consist of multi-phase states; multi-peak photoluminescence (PL) resulted from these multi-phase states. Inverted structured QLED shows green EL emission and a maximum luminance of ~45 cd/m2. This result shows that III-V CQDs can be a good substitute for conventional cadmium-containing CQDs in various opto-electronic applications, e.g., eco-friendly displays. (Un-published results).

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