• 제목/요약/키워드: Energy band structure

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Influence of Co incorporation on morphological, structural, and optical properties of ZnO nanorods synthesized by chemical bath deposition

  • Iwan Sugihartono;Novan Purwanto;Desy Mekarsari;Isnaeni;Markus Diantoro;Riser Fahdiran;Yoga Divayana;Anggara Budi Susila
    • Advances in materials Research
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    • 제12권3호
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    • pp.179-192
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    • 2023
  • We have studied the structural and optical properties of the non-doped and Co 0.08 at.%, Co 0.02 at.%, and Co 0.11 at.% doped ZnO nanorods (NRs) synthesized using the simple low-temperature chemical bath deposition (CBD) method at 95℃ for 2 hours. The scanning electron microscope (SEM) images confirmed the morphology of the ZnO NRs are affected by Co incorporation. As observed, the Co 0.08 at.% doped ZnO NRs have a larger dimension with an average diameter of 153.4 nm. According to the International Centre for Diffraction Data (ICDD) number #00-036-1451, the x-ray diffraction (XRD) pattern of non-doped and Co-doped ZnO NRs with the preferred orientation of ZnO NRs in the (002) plane possess polycrystalline hexagonal wurtzite structure with the space group P63mc. Optical absorbance indicates the Co 0.08 at.% doped ZnO NRs have stronger and blueshift bandgap energy (3.104 ev). The room temperature photoluminescence (PL) spectra of ZnO NRs exhibited excitonicrelates ultraviolet (UV) and defect-related green band (GB) emissions. By calculating the UV/GB intensity, the Co 0.08 at.% is the proper atomic percentage to have fewer intrinsic defects. We predict that Co-doped ZnO NRs induce a blueshift of near band edge (NBE) emission due to the Burstein-Moss effect. Meanwhile, the redshift of NBE emission is attributed to the modification of the lattice dimensions and exchange energy.

Hot Wall Epitaxy(HWE)법에 의한 MgGa2Se4 단결정 박막 성장과 가전자대 갈라짐에 대한 광전류 연구 (Photocurrent study on the splitting of the valence band and growth of MgGa2Se4 single crystal thin film by hot wall epitaxy)

  • 김혜정;박향숙;방진주;강종욱;홍광준
    • 한국결정성장학회지
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    • 제23권6호
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    • pp.283-290
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    • 2013
  • 수평 전기로에서 $MgGa_2Se_4$ 다결정을 합성하여 HWE(Hot Wall Epitaxy)방법으로 $MgGa_2Se_4$ 단결정 박막을 반절연성 GaAs(100)기판에 성장시켰다. $MgGa_2Se_4$단결정 박막의 성장 조건은 증발원의 온도 $610^{\circ}C$, 기판의 온도 $400^{\circ}C$였고 성장 속도는 $0.5{\mu}m/hr$였다. 이때 이중결정 X-선 요동곡선(DCRC)의 반폭치(FWHM)도 212 arcsec로 가장 작아 최적 성장 조건임을 알 수 있었다. $MgGa_2Se_4$/SI(Semi-Insulated) GaAs(100) 단결정 박막의 광흡수와 광전류 spectra를 293 K에서 10 K까지 측정하였다. 광흡수 스펙트럼으로부터 band gap Eg(T)는 varshni공식에 따라 계산한 결과 $E_g(T)=2.34 eV-(8.81{\times}10^{-4}eV/K)T^2/(T+251K)$이었으며 광전류 스펙트럼으로부터 Hamilton matrix(Hopfield quasicubic mode)법으로 계산한 결과 crystal field splitting energy ${\Delta}cr$값이 190.6 meV이며 spin-orbit energy ${\Delta}so$값은 118.8 meV임을 확인하였다. 10 K일 때 광전류 봉우리들은 n = 1, 27일때 $A_{1^-}$, $B_{1^-}$$C_{27}-exciton$ 봉우리임을 알았다.

Hot wall epitaxy(HWE)법에 의한 $ZnIn_{2}Se_{4}$ 단결정 박막 성장과 가전자대 갈라짐에 대한 광전류 연구 (Photocurrent study on the splitting of the valence band and growth of $ZnIn_{2}Se_{4}$ single crystal thin film by hot wall epitaxy)

  • 홍광준
    • 한국결정성장학회지
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    • 제18권5호
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    • pp.217-224
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    • 2008
  • 수평 전기로에서 $ZnIn_2Se_4$ 단결정을 합성하여 HWE(Hot Wall Epitaxy)방법으로 $ZnIn_2Se_4$ 단결정 박막을 반절연성 GaAs(100) 기판에 성장시켰다. $ZnIn_2Se_4$ 단결정 박막의 성장 조건을 증발원의 온도 $630^{\circ}C$, 기판의 온도 $400^{\circ}C$였고 성장 속도는 0.5 $\mu m/hr$였다. $ZnIn_2Se_4$ 단결정 박막의 결정성의 조사에서 10K에서 광발광(photoluminescence) 스펙트럼이 682.7nm ($1.816{\underline{1}}eV$)에서 exciton emission 스펙트럼이 가장 강하게 나타났으며, 또한 이중결정 X-선 요통곡선(DCRC)의 반폭치(FWHM)도 128 arcsec로 가장 작아 최적 성장 조건임을 알 수 있었다. Hall 효과는 van der Pauw 방법에 의해 측정되었으며, 온도에 의존하는 운반자 농노와 이동도는 293 K에서 각각 $9.41\times10^{16}/cm^{-3}$, $292cm^2/V{\cdot}s$였다. $ZnIn_2Se_4$/SI(Semi-Insulated) GaAs(100) 단결정 박막의 광흡수와 광전류 spectra를 293 K에서 10K까지 측정하였다. 광흡수 스펙트럼으로부터 band gap $E_g(T)$는 varshni공식에 따라 계산한 결과 $E_g(T)=1.8622\;eV-(5.23\times10^{-4}eV/K)T^2/(T+775.5K)$ 이었으며 광전류 스펙트럼으로부터 Hamilton matrix(Hopfield quasicubic mode)법으로 계산한 결과 crystal field splitting energy ${\Delta}cr$값이 182.7meV이며 spin-orbit energy ${\Delta} so$값은 42.6meV임을 확인하였다. 10 K일 때 광전류 봉우리들은 n= 1, 27일때 $A_{1}-$, $B_{1}-$$C_{27}-exciton$ 봉우리임을 알았다.

마그네트론 코스퍼터링법으로 형성한 SiO2/Si 양자점 초격자 구조의 특성 (Characteristics of SiO2/Si Quantum Dots Super Lattice Structure Prepared by Magnetron Co-Sputtering Method)

  • 박영빈;김신호;하린;이현주;이정철;배종성;김양도
    • 한국재료학회지
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    • 제20권11호
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    • pp.586-591
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    • 2010
  • Solar cells have been more intensely studied as part of the effort to find alternatives to fossil fuels as power sources. The progression of the first two generations of solar cells has seen a sacrifice of higher efficiency for more economic use of materials. The use of a single junction makes both these types of cells lose power in two major ways: by the non-absorption of incident light of energy below the band gap; and by the dissipation by heat loss of light energy in excess of the band gap. Therefore, multi junction solar cells have been proposed as a solution to this problem. However, the $1^{st}$ and $2^{nd}$ generation solar cells have efficiency limits because a photon makes just one electron-hole pair. Fabrication of all-silicon tandem cells using an Si quantum dot superlattice structure (QD SLS) is one possible suggestion. In this study, an $SiO_x$ matrix system was investigated and analyzed for potential use as an all-silicon multi-junction solar cell. Si quantum dots with a super lattice structure (Si QD SLS) were prepared by alternating deposition of Si rich oxide (SRO; $SiO_x$ (x = 0.8, 1.12)) and $SiO_2$ layers using RF magnetron co-sputtering and subsequent annealing at temperatures between 800 and $1,100^{\circ}C$ under nitrogen ambient. Annealing temperatures and times affected the formation of Si QDs in the SRO film. Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) spectra and x-ray photoelectron spectroscopy (XPS) revealed that nanocrystalline Si QDs started to precipitate after annealing at $1,100^{\circ}C$ for one hour. Transmission electron microscopy (TEM) images clearly showed SRO/$SiO_2$ SLS and Si QDs formation in each 4, 6, and 8 nm SRO layer after annealing at $1,100^{\circ}C$ for two hours. The systematic investigation of precipitation behavior of Si QDs in $SiO_2$ matrices is presented.

언어재활사의 주관적 음성피로도와 관련된 음향적 특성 (Acoustic characteristics of speech-language pathologists related to their subjective vocal fatigue)

  • 전혜원;김지연;성철재
    • 말소리와 음성과학
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    • 제14권3호
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    • pp.87-101
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    • 2022
  • 대전·충남지역 20-30대 여성 언어재활사 50명을 대상으로 주관적 음성 피로도 설문과 더불어 하루 4회기를 기준으로 언어치료 전/후 음성 샘플 수집을 하였다. 연구 결과, Korean Vocal Fatigue Index의 음성 피로로 인한 음성 사용회피 항목과 음성 사용으로 인한 신체 피로 항목에서 피로 집단과 피로 없는 집단 간 유의한 차이가 있었다. 두 집단의 음향음성학적 특성과 관련하여, 두 집단 모두 치료 후 저주파 대역 에너지가 상대적으로 낮아지고 고주파 대역 에너지가 상승하는 패턴을 보였다. 이러한 특징이 분산분석 결과, 주 효과로 나타난 low to high-ratio[t1(time.1)>t2(time.2)], slope_ltas(t2>t1), 3rd formant's energy(t1>t2), high energy(t2>t1) 등에 잘 반영되어 있다. 집단 간 차이는 음향변수들 중 치료 전 모음 연장발성 스펙트럼 저주파 대역의 에너지인 low energy에서만 관찰되었고 피로 없는 집단의 값이 더 컸다(no.fatigue>fatigue in t1). 음향변수에서의 이러한 특징과 더불어 치료 세션 후 피로 없는 집단의 연결발화에서의 왜도 증가는 장시간의 목소리 노동으로 인한 성대 과긴장(higher muscle tonus)과 목소리 남용 때문으로 해석할 수 있다. 섭동변수 shimmer_local은 피로 없는 집단이 언어치료 후 낮아졌고(t1>t2), 켑스트럼 변수인 RNR(rhamonics to noise ratio)은 언어치료 후 값이 높아졌다(t2>t1). NHR(noise to harmonic ratio)은 두 집단 모두 치료 후 낮아졌다. NHR의 감소와 shimmer_local의 하강은 치료 세션을 진행하면서 발성 과정이 안정화되었거나 혹은 전문 지식이 있는 언어재활사(특히 피로 없는 집단)들의 효율적 목소리 사용이 기여했다고 결론지을 수 있다. 피로 없는 집단의 경우는 치료 후에 RNR값이 유의하게 커졌으므로 치료 후 오히려 조화음(harmonic) 구조가 더 안정되었다고도 말할 수 있을 것이다.

XPS Study of Mn 2pp and 3s Satellite Structures of Heusler Alloys: NiMnSb, ppdMnSb, pptMnSb

  • Yang, See-Hun;Oh, Se-Jung;ppark, Je-Geun
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 1994년도 제6회 학술발표회 논문개요집
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    • pp.50-50
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    • 1994
  • Half-metallic Heusler alloys (NiMnSb, ppdMnSb, pptMnSb) have attracted much attention due to their unique electronic and magnetic structures. Sppin-ppolarized band structure calculation ppredicts metallic behavior for the majority sppin states and semiconductor behavior for the minority sppin states. We have studied the electronic structures of these half-metallic Heusler alloys by core-level pphotoemission sppectroscoppy of Mn 2pp and 3s XppS sppectra. We found large intensities of Mn 2pp satellites and 3s exchange spplitting comppared with other metal Mn-alloys. These satellite structure can be understood by applying Anderson imppurity model. This fact supports the calculated sppin pprojected ppartial density of states which suggests that the valence electrons be highly sppin ppolarized near Fermi level and that the electrons involved with charge-transfer be mainly minority sppin ones which have semiconducting band structure. The trend of charge transfer energies Δ from ligands (Sb 5pp) to Mn 3d, obtained from our model fitting, is consistent with that calculated from sppin pprojected ppartial density of state. Also the trend of d-d electron correlation energies U calculated from Mn Auger line L3 VV by Mg $K\alpha$ source is comppatible with that resulted from our model fitting. We fitted the Mn 3s curve in the same way as for insulating Mn comppounds by using the same pparameters calculated from Mn 2pp curve fitting exceppt for the Coulomb interaction energy Q between core hole and d-electrons. The 3s sppectra were analyzed by combing the charge transfer model and a simpple model taking into account the configuration mixing effect due to the intra-shell correlation. We found that the exchange interaction between 3s hole and 3d electrons is mainly respponsible for the satellite of Mn 3s sppectra. This is consistent with the neutron scattering data, which suggests local 3d magnetic moment. We find that the XppS analysis results of Mn 2pp and 3s satellite structures of half-metallic Heusler alloys are very similar to those of insulating transition metal comppounds.

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Gate-Induced Drain Leakage를 줄인 새로운 구조의 고성능 Elevated Source Drain MOSFET에 관한 분석 (Analysis of a Novel Elevated Source Drain MOSFET with Reduced Gate-Induced Drain Leakage and High Driving Capability)

  • 김경환;최창순;김정태;최우영
    • 대한전자공학회논문지SD
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    • 제38권6호
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    • pp.390-397
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    • 2001
  • GIDL(Gate-Induced Drain-Leakage)을 줄일 수 있는 새로운 구조의 ESD(Elevated Source Drain) MOSFET을 제안하고 분석하였다. 제안된 구조는 SDE(Source Drain Extension) 영역이 들려진 형태를 갖고 있어서 SDE 임플란트시 매우 낮은 에너지 이온주입으로 인한 저활성화(low-activation) 효과를 방지 할 수 있다. 제안된 구조는 건식 식각 및 LAT(Large-Angle-Tilted) 이온주입 방법을 사용하여 소오스/드레인 구조를 결정한다. 기존의 LDD MOSFET과의 비교 시뮬레이션 결과, 제안된 ESD MOSFET은 전류 구동능력은 가장 크면서 GIDL 및 DIBL(Drain Induced Barrier Lowering) 값은 효과적으로 감소시킬 수 있음을 확인하였다. GIDL 전류가 감소되는 원인으로는 최대 전계의 위치가 드레인 쪽으로 이동함에 따라 최대 밴드간 터널링이 일어나는 곳에서의 최대 전계값이 감소되기 때문이다.

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Hybrid polymer-quantum dot based single active layer structured multi-functional device (Organic Bistable Device, LED and Photovoltaic Cell)

  • Son, Dong-Ick;Kwon, Byoung-Wook;Park, Dong-Hee;Kim, Tae-Whan;Choi, Won-Kook
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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    • pp.97-97
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    • 2010
  • We demonstrate the hybrid polymer-quantum dot based multi-functional device (Organic bistable devices, Light-emitting diode, and Photovoltaic cell) with a single active-layer structure consisting of CdSe/ZnS semiconductor quantum-dots (QDs) dispersed in a poly N-vinylcarbazole (PVK) and 1,3,5-tirs- (N-phenylbenzimidazol-2-yl) benzene (TPBi) fabricated on indium-tin-oxide (ITO)/glass substrate by using a simple spin coating technique. The multi-functionality of the device as Organic bistable device (OBD), Light Emitting Diode (LED), and Photovoltaic cell can be successfully achieved by adding an electron transport layer (ETL) TPBi to OBD for attaining the functions of LED and Photovoltaic cell in which the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) level of TPBi is positioned at the energy level between the conduction band of CdSe/ZnS and LiF/Al electrode (band-gap engineering). Through transmission electron microscopy (TEM) study, the active layer of the device has a p-i-n structure of a consolidated core-shell structure in which semiconductor QDs are uniformly and isotropically adsorbed on the surface of a p-type polymer core and the n-type small molecular organic materials surround the semiconductor QDs.

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Seismic behavior enhancement of frame structure considering parameter sensitivity of self-centering braces

  • Xu, Longhe;Xie, Xingsi;Yan, Xintong;Li, Zhongxian
    • Structural Engineering and Mechanics
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    • 제71권1호
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    • pp.45-56
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    • 2019
  • A modified mechanical model of pre-pressed spring self-centering energy dissipation (PS-SCED) brace is proposed, and the hysteresis band is distinguished by the indication of relevant state variables. The MDOF frame system equipped with the braces is formulated in an incremental form of linear acceleration method. A multi-objective genetic algorithm (GA) based brace parameter optimization method is developed to obtain an optimal solution from the primary design scheme. Parameter sensitivities derived by the direct differentiation method are used to modify the change rate of parameters in the GA operator. A case study is conducted on a steel braced frame to illustrate the effect of brace parameters on node displacements, and validate the feasibility of the modified mechanical model. The optimization results and computational process information are compared among three cases of different strategies of parameter change as well. The accuracy is also verified by the calculation results of finite element model. This work can help the applications of PS-SCED brace optimization related to parameter sensitivity, and fulfill the systematic design procedure of PS-SCED brace-structure system with completed and prospective consequences.

무선 통신 기기에 적합한 다중 대역 칩 슬롯 안테나 (Multi-Band Chip Slot Antenna for Mobile Devices)

  • 남성수;이홍민
    • 한국전자파학회논문지
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    • 제20권12호
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    • pp.1264-1271
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    • 2009
  • 본 논문에서는 이동 무선 통신 기기에 적합하고 다중 대역에서 동작하도록 설계된 칩 슬롯 안테나를 제안하였다. 제안된 안테나는 시스템 회로 기판(30 mm$\times$60 mm$\times$0.8 mm) 위에 칩 안테나(10 mm$\times$20 mm$\times$1.27 mm)를 접속시킨 구조이며, 안테나의 F자 형태의 패턴의 끝단은 비아를 통해 시스템 회로 기판과 연결되어졌다. 따라서 칩 안테나는 시스템 회로 기판의 마이크로스트립 선로로부터 접지면 슬롯 사이의 전이(transition)를 통하여 효과적으로 에너지를 방사한다. 제작된 안테나의 측정 결과 3:1 VSWR 임피던스 대역폭($\leq$-6 dB)은 1.98 GHz(1.61~3.59 GHz)와 0.8 GHz(5.2~6 GHz)로 나타났다. 제안된 안테나는 DCS, PCS, UMTS, WLAN의 주파수 대역을 만족함으로 무선 통신 기기에 적용 가능할 것으로 사료된다.