• 대한환경공학회지
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• 제33권12호
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• pp.907-912
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• 2011

물의 광분해에 의한 수소생산을 위하여 이산화티타늄($TiO_2$)과 산화니오븀($Nb_2O_5$)을 이용하여 가시광선 감응 광촉매 개발을 본 연구의 목적으로 하고 있다. 이를 위하여 요소를 이용한 질소 도핑한 $TiO_2$, $Nb_2O_5$, $HNb_3O_8$ ($TiO_2-N$, $Nb_2O_5-N$와 $HNb_3O_8-N$)을 제조하였다. 그 결과 질소 도핑이 광촉매의 띠간격 에너지를 감소시킴으로써 excitation파장이 자외선 영역에서 가시광선 영역으로 이동한 것을 reflectance 관찰을 통해 알 수 있었다. 특히 $TiO_2-N$의 경우 띠 간격 에너지가 3.3 eV ($TiO_2$)에서 2.72 eV로 가장 큰 감소를 보였다. 또한, 가시광선 영역에서 로다민 B 광분해 반응을 통하여 광촉매의 활성도를 평가하였을 때, 질소 도핑한 경우($Nb_2O_5-N$와 $HNb_3O_8-N$)는 모두 80% 이상의 분해 효율을 나타내었으며 특히 $TiO_2-N$이 약 99.8%의 높은 분해율을 보여주었다. 그러나 질소 도핑을 하지 않은 $TiO_2$와 $Nb_2O_5$의 경우, 약 10% 의 로다민 B가 분해된 것으로 관찰되었다. 또한 가시광선 영역에서 각 촉매의 광전류 생성을 비교해보았을 때, $HNb_3O_8-N$ ($63.7mA/cm^2$)이 가장 높은 전류 반응을 나타내었으며 물의 광분해에 의한 수소생산량을 비교해보면 $Nb_2O_5-N$이 $19.4{\mu}mol/h$의 가장 많은 양을 생산한 것으로 나타났다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 하계학술대회 논문집
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• pp.27-27
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• 2009

Non-stochiometric CdS:H films grown on polyethersulfon (PES) flexible polymer substrates at room temperature by R.F. sputtering technique. They exhibited a dark- and photo-sheet resistance of $2.7\times10^5$ and $\sim\;50\;{\Omega}$/square, respectively. These values were realized by an optimum control of both hydrogen doping-levels and the surface morphologies of the films. The comparison between the real and the simulated results for the shielding and the transmission by the free space measurement system in the X-band frequency range (8.2 - 12.4 GHz) was also addressed in this study. Samples overlapped with 13 layers of CdS:H/PES were consistent with the transmission results of pure aluminum metal films ($0.1\;{\Omega}$/square) deposited on PES substrates. As a result, by the simples tacking of the CdS:H/PES layers, the perfect control of the shielding and the transmission of the EM wave in the range of X-band frequency is possible by avisible light alone, and their results are especially very outstanding findings in the stealth function of the radome(Radar+Dome) such as aircrafts, ships, and missiles.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권1호
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• pp.63-68
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• 2018

본 논문은 이산화탄소 고정 과정이 포함된 인공 광합성 과정을 모사하기 위하여 지구상에 흔히 존재하는 촉매 재료를 이용해 개발한 광화학 반응 시스템(인공나뭇잎)과 시스템 에너지 포집 및 변환 능력에 대한 성능을 조사하기 위한 기초 연구 결과를 제시한다. 본 연구에서 개발한 시스템은 태양광 전지의 전면부에 산화코발트를 도핑 하여 물의 전기분해로 인한 산소 발생이 태양전지 표면에서 직접 발생하도록 하였고, 후면 기판 표면에는 이산화탄소 변환 반응을 위한 효율적인 촉매로 $MoS_2$를 도핑 하여, 전선이 없는 구조로 구성하였다. 직접 태양광 연료 변환 시스템은 약4.5%로 이산화탄소를 일산화탄소와 수소로 변환하여 지속 가능한 연료(합성가스)의 형태로 생산하며, 이는 음극에서 촉매 변환 효율이 75%이상이 될 수 있음을 의미한다. 본 연구는 물의 광분해뿐만 아니라 태양광에 의해 유도된 이산화탄소 전환 과정을 하나의 시스템에서 동시에 실현하여 자연적 광합성 과정을 좀 더 성공적으로 모사할 수 있는 시스템 개발에 기여하였다.

• 한국결정성장학회:학술대회논문집
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• 한국결정성장학회 1996년도 The 9th KACG Technical Annual Meeting and the 3rd Korea-Japan EMGS (Electronic Materials Growth Symposium)
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• pp.422-448
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• 1996

Low-temperature epitaxial growth of Si and SiGe layers of Si is one of the important processes for the fabrication of the high-speed Si-based heterostructure devices such as heterojunction bipolar transistors. Low-temperature growth ensures the abrupt compositional and doping concentration profiles for future novel devices. Especially in SiGe epitaxy, low-temperature growth is a prerequisite for two-dimensional growth mode for the growth of thin, uniform layers. UHV-ECRCVD is a new growth technique for Si and SiGe epilayers and it is possible to grow epilayers at even lower temperatures than conventional CVD's. SiH and GeH and dopant gases are dissociated by an ECR plasma in an ultrahigh vacuum growth chamber. In situ hydrogen plasma cleaning of the Si native oxide before the epitaxial growth is successfully developed in UHV-ECRCVD. Structural quality of the epilayers are examined by reflection high energy electron diffraction, transmission electron microscopy, Nomarski microscope and atomic force microscope. Device-quality Si and SiGe epilayers are successfully grown at temperatures lower than 600℃ after proper optimization of process parameters such as temperature, total pressure, partial pressures of input gases, plasma power, and substrate dc bias. Dopant incorporation and activation for B in Si and SiGe are studied by secondary ion mass spectrometry and spreading resistance profilometry. Silicon p-n homojunction diodes are fabricated from in situ doped Si layers. I-V characteristics of the diodes shows that the ideality factor is 1.2, implying that the low-temperature silicon epilayers grown by UHV-ECRCVD is truly of device-quality.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제33권1호
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• pp.65-68
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• 2012

Novel type $Li_{1.1}V_{0.9-2x}W_xMo_xO_2$ powders were prepared by a solid-state reaction of $Li_2CO_3$, $V_2O_3$, $WO_2$ and $MoO_2$ precursors in a nitrogen atmosphere containing 10 mol % hydrogen gas, and assessed as anode materials in lithium-ion batteries. The specific charge and discharge capacities of the $Li_{1.1}V_{0.9-2x}W_xMo_xO_2$ anodes were higher than those of the bare $Li_{1.1}V_{0.9}O_2$ anode. The cyclic efficiency of these anodes was approximately 73.3% at the first cycle, regardless of the presence of W and Mo doping. The composite anode, which was composed of $Li_{1.1}V_{0.75}W_{0.075}Mo_{0.075}O_2$ (20 wt %) and natural graphite (80 wt %), demonstrated reasonable specific capacity, high cyclic efficiency, and good cycling performance, even at high rates without capacity fading.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.394-394
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• 2011

급속한 산업의 발달은 심각한 환경오염 및 에너지 문제를 가져왔다. 이를 해결하기 위하여 무한한 에너지원인 태양에너지를 원천으로 하는 친환경 정화소재로서의 광촉매(photocatalyst)를 통하여 인류의 에너지를 확보하는 것에 대한 관심이 급격하게 증가하고 있는 추세이다. 현재 광촉매로 가장 많이 사용되는 $TiO_2$의 경우 뛰어난 광활성과 저렴한 가격, 광 안정성, 화학적 안정성을 가짐에도 불구하고, 3.2 eV라는 상대적으로 넓은 band gap을 가지기 때문에 약 386 nm보다 짧은 파장을 갖는 자외선만 흡수할 수 있다. 이로 인한 가시광 응답성의 부재를 해결하기 위해 수십년간 많은 연구가 진행되어 왔다. 따라서 본 연구에서는 ICP assisted pulsed DC reactive magnetron sputtering을 이용하여 $TiO_2$를 기반으로 하면서 가시광영역의 빛을 흡수하여 높은 효율을 얻을 수 있도록 Nitrogen doping, Low band gap semi-conductor sensitization 등의 방법을 사용하여 광촉매를 제작하였다. 시료의 chemical state와 crystallinity를 확인하기 위하여 X-ray photoelectron spectroscopy와 X-ray diffraction method를 이용하여 분석을 수행하였으며, 이러한 공정을 통해 제작된 $TiO_2$기반 광촉매의 가시광 응답성을 확인하기 위하여 UV/Vis 스펙트럼을 측정하였다. 또한 물 분해 장치(water splitting device)를 제작하여 수소와 산소 생성시 흐르는 전류를 측정하여 광특성을 평가하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.171-171
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• 2010

GaN 기반 Light emitting diodes(LEDs)의 p-type doping layer는 일반적으로 hole을 발생시키는 acceptor로 Mg이 사용하되고 있다. 보통 Mg이 도핑된 p-type GaN은 >$1\;{\Omega}{\cdot}cm$의 저항이 존재하는데 그 이유는 Mg의 열적 이온화를 위한 activation 에너지가 높아서 상온에서 valence band의 hole concentration는 전체 억셉터 농도의 1%가 되지 않기 ��문이다. 본 논문에서는 높은 hole 농도를 얻기 위해서 metalorganic chemical-vapor deposition (MOCVD)를 장비를 사용하여 사파이어 기판의 misorientation-angle에 따른 p-type a-plane(11-20) GaN 특성을 분석하였다. misorientation-angle은 c축 방향으로 $+0.15^{\circ}$, $-0.15^{\circ}$, $-0.2^{\circ}$, $-0.4^{\circ}$ off된 r-plane(1-102) 사파이어 기판 을 사용하였다. p-type 도핑물질로 bis-magnesium (Cp2Mg) 소스를 사용하였고 성장 과정중 발생하는 hydrogen passivation으로 인한 Mg-H complexes현상을 해결하기위해 conventional furnace annealing (CFA)와 rapid thermal annealing (RTA)를 이용하여 열처리 공정을 진행하였다. 열처리 공정은 Air와 N2 분위기에서 $650^{\circ}C$에서 $900^{\circ}C$ 사이의 다양한 온도에서 수행하였고 Hall 측정을 위해 Ni을 전극 물질로 사용하였다. 상온에서 Accent HL5500IU Hall system을 사용하여 hole concentration, mobility, specific resistance을 측정하였다. 열처리 공정 후 Hall측정 결과 $+0.15^{\circ}$, $-0.15^{\circ}$, $-0.2^{\circ}$, $-0.4^{\circ}$ off된 각 샘플들은 온도, 시간, 분위기에 따라 hole concentration ($7.4{\times}10^{16}cm^{-3}{\sim}6{\times}10^{17}cm^{-3}$), mobility(${\mu}h=\;1.72\;cm^2/V-s\;{\sim}15.2\;cm^2/V-s$), specific resistance(4.971 ohm-cm ~8.924 ohm-cm) 가 변화됨을 확인 할 수 있었다. 또한 광학적 특성을 분석하기 위해 Photoluminescence (PL)을 측정하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.280-280
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• 2010

태양전지의 효율을 증가시키는 방법에는 표면 패시베이션, 접촉면적의 가변, back contact의 두께 가변 등이 있다. 특히, back contact 두께의 가변을 통하여 open circuit voltage의 감소를 최소화 할 수 있을 것이라고 전망 되고 있다. open circuit voltage 은 회로가 개방된 상태로, 무한대의 임피던스가 걸린 상태에서 빛을 받았을 때 태양전지의 양단에 전위차가 형성된다. 본 연구에서는 back contact 두께 가변에 따른, open circuit voltage의 변화를 확인하고 분석하는 것에 그 일차적인 초점을 두었다. 또한, open circuit voltage 뿐만 아니라, short circuit current density, fill factor, series resistance 등의 분석을 하였으며, efficiency를 계산하여 back contact 두께의 가변에 따른 소자 특성의 변화 분석을 통하여 최적화된 back contact위 두께를 연구하였다. 접촉면적에 따른 소자의 성능 변화는 후면 $SiN_X$ 70nm가 open circuit voltage를 15mV ~ 20mV 감소시키는 것을 확인 할 수 있었다. 그 이유는 $SiN_X$가 너무 두꺼우면 BSF 덜 형성되기 때문이다. 최종적으로 $SiN_X$ 두께를 얇게하면 open circuit voltage 의 감소를 최소화 할 수 있을 것이라는 판단을 할 수 있다. 이에, back contact인 $SiN_X$ 두께 가변에 따른 open circuit voltage의 변화를 확인하였다. $SiN_X$ 두께가 증가함에 따라, Positive charges 와 Hydrogen 함유량이 증가하며, 이에 BSF 두께 감소하였다. 또한, $SiN_X$ 두께가 감소함에 따라 Doping barrier로서 역할을 못하게 되어 후면에 n+층 형성되어 open circuit voltage가 급격히 하락하였다. 본 연구에서는 back contact인 $SiN_X$ 두께를 10nm, 30nm, 50nm, 80nm 로 가변하며 실험을 진행하였다.

• Current Photovoltaic Research
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• 제11권3호
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• pp.67-74
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• 2023

The earth-abundant element-based Cu₂ZnSn(S,Se)₄ (CZTSSe) thin film solar cells (TFSCs) have attracted greater attention in the photovoltaic (PV) community due to their rapid development in device power conversion efficiency (PCE) >13%. In the present work, we demonstrated the fine-tuning of the bandgap in the CZTSSe TFSCs by altering the sulfur (S) to the selenium (Se) chalcogenide ratio. To achieve this, the CZTSSe absorber layers are fabricated with different S/(S+Se) ratios from 0.02 to 0.08 of their weight percentage. Further compositional, morphological, and optoelectronic properties are studied using various characterization techniques. It is observed that the change in the S/(S+Se) ratios has minimal impact on the overall Cu/(Zn+Sn) composition ratio. In contrast, the S and Se content within the CZTSSe absorber layer gets altered with a change in the S/(S+Se) ratio. It also influences the overall absorber quality and gets worse at higher S/(S+Se). Furthermore, the device performance evaluated for similar CZTSSe TFSCs showed a linear increase and decrease in the open circuit voltage (V_oc) and short circuit current density (J_sc) of the device with an increasing S/(S+Se) ratio. The external quantum efficiency (EQE) measured also exhibited a linear blue shift in absorption edge, increasing the bandgap from 1.056 eV to 1.228 eV, respectively.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제14권4호
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• pp.388-396
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• 2023

Photoelectrochemical (PEC) water splitting is a vital source of clean and sustainable hydrogen energy. Moreover, the large-scale H₂ production is currently necessary, while long-term stability and high PEC activity still remain important issues. In this study, a GaN-based photoelectrode was modified by an additional NH₃ treatment (900℃ for 10 min) and its PEC behavior was monitored. The bare GaN exhibited a highly crystalline wurtzite structure with the (002) plane and the optical bandgap was approximately 3.2 eV. In comparison, the NH₃-treated GaN film exhibited slightly reduced crystallinity and a small improvement in light absorption, resulting from the lattice stress or cracks induced by the excessive N supply. The minor surface nanotexturing created more surface area, providing electroactive reacting sites. From the surface XPS analysis, the formation of an N-Ga-O phase on the surface region of the GaN film was confirmed, which suppressed the charge recombination process and the positive shift of E_FB. Therefore, these effects boosted the PEC activity of the NH₃-treated GaN film, with J values of approximately 0.35 and 0.78 mA·cm^-2 at 0.0 and 1.23 V_RHE, respectively, and an onset potential (V_on) of -0.24 V_RHE. In addition, there was an approximate 50% improvement in the J value within the highly applied potential region with a positive shift of V_on. This result could be explained by the increased nanotexturing on the surface structure, the newly formed defect/trap states correlated to the positive V_on shift, and the formation of a GaO_xN_1-x phase, which partially blocked the charge recombination reaction.