• 한국광학회:학술대회논문집
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• 한국광학회 2003년도 제14회 정기총회 및 03년 동계학술발표회
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• pp.152-153
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• 2003

최근 양자점 (Quantum Dot-QD)에 대한 관심이 기초 물리학뿐만 아니라 광전소자 응용 측면에서 많은 주목을 끌고 있다. 특히, 자발 형성방법으로 성장시킨 양자점 (Self-assembled QD)을 이용하여 Laser Diode와 같은 광소자에 응용한 결과가 발표되고 있다. 이러한 자발형성 방법으로 성장한 양자점을 광통신에 응용하기 위해서는 발광파장을 제어할 필요성이 있다. 따라서 본 연구에서는 단거리 광통신에 응용 될 수 있는 1.3 $\mu$m 영역과 장거리 광통신에 사용하는 1.55 $\mu$m 영역으로 InAs 양자점의 발광 파장을 변조한 결과에 대하여 분석하였다. (중략)

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.225.1-225.1
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• 2013

지난 수년간 태양전지의 광전변환 효율을 높이기 위해 자가 조립된 InAs 또는 GaSb 와 같은 양자점을 GaAs 단일 p-n 접합에 적용하는 연구를 개발해 왔다. 그러나 양자점의 흡수 단면적에 의한 광흡수도는 양자점층을 수십 층을 쌓으면 증가하지만 활성층에 결함을 생성시킨다. 생성된 결함은 운반자 트랩으로 작용하여 태양전지의 광전변환 효율을 감소시킨다. 본 실험에서는 양자점이 적용된 태양전지와 적용되지 않은 태양전지의 광전변환 효율을 비교하고, 깊은준위 과도용량 분광법을 이용하여 결함상태를 측정하고 및 비교함으로써, 활성층 내부에 생성된 결함이 광전변환 효율에 미치는 영향을 분석하였다. 소자구조는 분자선 증착 방법을 이용하여, 먼저 n-형 GaAs 기판위에 n-형 GaAs를 300 nm 증착한 후, 도핑이 되지 않은 GaAs 활성층을 3.5 ${\mu}m$ 두께로 증착하였다. 마지막으로 p-형 GaAs를 830 nm 증착함으로써 p-i-n구조를 형성하였다. 여기서, n-형 GaAs 과 p-형 GaAs의 도핑농도는 동일하게 $5{\times}1018\;cm^{-3}$ 로 하였다. 또한 양자점 및 델타도핑 층을 각각 태양전지에 적용하기 위해 활성층내에 양자점 20층 및 델타도핑 20층을 각각 형성하였다. 이때, 양자점 태양전지, 델타도핑 태양전지와 양자점이 없는 태양전지의 광전변환 효율은 각각 4.24, 4.97, 3.52%로 나타났다. 태양전지의 전기적 특성을 측정하기 위해 소자구조 위에 Au(300nm)/Pt(30nm)/Ti(30nm)의 전극을 전자빔 증착장치로 증착하였으며, 메사에칭으로 직경 300 ${\mu}m$의 p-i-n 접합 다이오드 구조를 제작하였다. 정전용량-전압 특성 및 깊은준위 과도용량 분광법을 이용하여 태양전지의 결함분석 및 이에 따른 광전변환 효율의 상관관계를 논의할 것이다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.329.2-329.2
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• 2014

지난 수년간 태양전지의 광전변환효율을 높이기 위해 자가 조립된 InAs 또는 GaSb와 같은 양자점을 GaAs 단일 p-n 접합에 적용하는 연구를 개발해 왔다. 그러나 양자점의 흡수 단면적에 의한 광 흡수도는 양자점층을 수십 층을 쌓으면 증가하지만 활성층에 결함을 생성시킨다. 생성된 결함은 운반자트랩으로 작용하여 태양전지의 광전변환효율을 감소시킨다. 본 실험에서는 양자점이 적용된 태양전지와 적용되지 않은 태양전지의 광전변환 효율을 비교하고, 깊은준위 과도용량 분광법을 이용하여 결함상태를 측정 및 비교함으로써, 활성층 내부에 생성된 결함이 광전변환 효율에 미치는 영향을 분석하였다. 소자구조는 분자선 증착 방법을 이용하여, 먼저 n+-형 GaAs기판위에 n+-형 GaAs를 250 nm 증착한 후, 도핑이 되지 않은 GaAs활성층을 $1{\mu}m$ 두께로 증착하였다. 마지막으로 n+ 와 p+-형 GaAs를 각각 50, 750 nm 증착함으로써 p-i-n구조를형성하였다. 여기서, n+-형 GaAs 과 p+-형 GaAs의 도핑농도는 동일하게 $5{\times}1018cm-3$로 하였다. 또한 양자점을 태양전지 활성층에 20층을 형성하였다. 이때 p-i-n 태양전지 와 양자점 태양전지의 광전변환 효율은 각각 5.54, 4.22 % 를 나타내었다. p-i-n 태양전지의 개방 전압과 단락전류는 847 mV, 8,81 mA이며 양자점 태양전지는 847 mV, 6.62mA로 확인되었다. 태양전지의 전기적 특성을 측정하기 위해 소자구조 위에 Au(300nm)/Pt(30nm)/Ti(30nm)의 전극을 전자빔증착장치로 증착하였으며, 메사에칭으로 직경 $300{\mu}m$의 태양전지 구조를 제작하였다. 정전용량-전압 특성 및 깊은준위 과도용량 분광법을 이용하여 태양전지의 결함분석 및 이에 따른 광전변환 특성인자와의 상관관계를 논의할 것이다.

• 한국진공학회지
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• 제15권2호
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• pp.223-230
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• 2006

분자선 에피택시 (MBE)법으로 성장된 양자점 원적외선 수광소자(Quantum Dot Infrared Photodetector: QDIP)구조의 $In_{0.5}Ga_{0.5}As/GaAs$ 자발형성 양자점에 대하여, 수소화 처리(Hydrogen Plasma treatment) 전후의 각각의 특성을 광학적인 방법으로 분석하였다. 광학적 특성은 광루미네센스(photoluminescence: PL) 그리고 광전류(Photocurrent: PC)방법으로 각각 15K 300K 10K 130k 범위에서 측정되었으며, 수소화 처리 전후의 $In_{0.5}Ga_{0.5}As$ 자발형성 양자점의 광학적 특성을 비교 분석해보면, 원시료(as-grown)의 하나의 봉우리가 수소화 처리를 통하여 두개의 봉우리로 나뉘지만 PL의 전체 세기(intensity)에는 큰 변화가 없었으며, 광전류는 수소화 처리 후에 감소함을 알 수 있다. 수소화 처리 전후의 샘플에 대해 PL의 결과로부터 활성화 에너지를 계산하여 비교해보면, 수소화 처리 전후의 활성화 에너지가 다름을 알 수 있고, 이 변화된 활성화 에너지 값은 측정된 광전류의 봉우리에 해당하는 에너지 값과 거의 일치함을 알 수 있다. 수소화 처리된 샘플은 역 수소화 처리를 통하여 PL 그래프의 모양이 원시료의 모양으로 되돌아가야 함에도 불구하고, 수소화 처리된 시료의 PL의 그래프와 동일한 모습을 보였다. 이러한 현상은 자발형성 양자점의 수소화 처리에 따른 양자점 내부의 양자점 조성의 변동에 그 원인이 있는 것으로 보인다.

• 한국진공학회지
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• 제18권6호
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• pp.474-480
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• 2009

분자선 에피택시 (molecular beam epitaxy: MBE)를 이용하여 GaAs (100) 기판에 Indium interruption growth법으로 성장한 InAs 양자점 (quantum dots: QDs)의 광학적 특성을 photoluminescence (PL)와 time-resolved PL (TRPL) 실험을 이용하여 분석하였다. In interruption growth법은 InAs 양자점 성장 동안 As 공급은 계속 유지하면서 셔터 (shutter)를 이용해 서 In 공급을 조절하는 방법이다. 본 연구에서는 In을 1초 동안 공급하고 셔터를 0초, 9초, 19초, 29초, 또는 39초 동안 닫아 In 공급을 차단하였으며, 공급과 차단 과정을 각 30회 반복하여 양자점을 성장하였다. In interruption 시간을 0초에서 19초까지 증가하였을 때 PL 피크는 1096 nm에서 1198 nm로 적색편이 (~100 nm)하고 PL 세기는 증가하였으나, 19초에서 39초까지 증가하였을 때 PL 스펙트럼의 변화는 없고 PL 세기는 감소하였다. 모든 양자점의 PL 소멸시간 (decay time)은 약 1 ns로 바닥상태 (ground state) PL 피크에서 가장 길게 나타났다. In interruption 시간이 19초인 시료가 가장 좋은 PL 특성과 가장 짧은 운반자 소멸시간을 나타내었다. PL 특성의 향상은 In interruption 시간동안 일정한 양의 In 원자들의 분리와 이동이 증가한 것으로 설명될 수 있다. 이러한 결과로부터 In interruption 법을 이용하여 InAs 양자점의 크기, 균일도, 조밀도 등을 조절하여 원하는 파장대의 양자점을 성장할 수 있음을 알 수 있다.

• 공업화학
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• 제22권3호
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• pp.328-331
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• 2011

ZnSe 양자점을 AOT 마이크로에멀전을 이용해서 제조하였으며, tetraethyl orthosilicate (TEOS)를 직접 주입하는 방법으로 실리카에 담지된 ZnSe 양자점 소재를 얻었다. 양자점이 실리카에 담지되었을 때, 상대적으로 고른 구 형태의 ZnSe 양자점을 얻을 수 있었고 그 크기는 약 7 nm이었다. 아울러 마이크로에멀전상의 ZnSe 양자점이 실리카에 담지되면 photoluminescence 효율은 8%에서 1.1%로 감소하였다. 그러나 금표면에 실리카에 담지된 ZnSe 고체 박막을 형성시켰을 때, 양자점의 광학안정성은 크게 증가함을 알 수 있었다. 특히 ZnSe 양자점은 카드뮴이 없어 독성이 작으며 기존의 ZnSe 제조 시 Se 전구체로 사용하는 맹독성의 $H_2Se$ 가스나 높은 반응 온도를 필요로 하지 않는다. 따라서 바이오센서용 등으로 사용이 가능한 실리카에 담지된 ZnSe 양자점을 안전하고 경제적인 방법으로 생산할 수 있는 방법을 제시할 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.227-227
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• 2013

본 연구에서는 Si(111) 기판에 성장온도 및 InN 증착양 변화에 따른 InN 양자점(Quantum Dot) 핵성생(Nucleation) 특성에 대해 논의한다. InN 양자점은 Nitrogen-Plasma 소스를 장착한 분자선증착기(MBE)를 이용하여 $0.103{\AA}/s$의 성장속도로 성장하였다. 성장온도를 $700^{\circ}C$에서 $300^{\circ}C$로 변환하면서 형성한 시료에서 lnN 양자점의 공간밀도는 $9.4{\times}10^7/cm^2$부터 $1.1{\times}10^{11}/cm^2$를 나타냈다. 가장 높은 공간밀도인 $1.1{\times}10^{11}/cm^2$는 기존에 보고된 값 ($7.7{\times}10^{10}/cm^2$)보다 상대적으로 높은 값을 갖는다 [1,2]. InN 증착양을 93, 186, 및 $372{\AA}/s$으로 각각 변화시켜 형성하여 양자점의 초기 성장거동을 분석하였다. InN 증착양이 증가함에 따라 양자점의 공간밀도는 $4.4{\times}10^{10}/cm^2$에 $6.4{\times}10^{10}/cm^2$까지 증가하였다. 일반적으로 InP 및 GaAs 기판을 기반으로 한 In(Ga)As 양자점은 증착양이 증가함에 따라 밀도는 감소하고 크기는 증가하는 경향을 보이며, 이는 같은 상 (Phase)을 갖는 물질들끼리 결합하려는 경향이 있기 때문이다. 본 실험에서는 기존 결과와 다른 경향을 보이고 있는데, 이는 Si(111) 기판과 InN 사이의 격자부정합이 상대적으로 크기 때문에 InN 양자구조가 커지는 대신 추가로 새로운 핵생성 메커니즘에 의한 것으로 설명할 수 있다. 이러한 InN 증착양에 따른 InN 양자점 성장거동을 표면에너지를 포함한 이론적인 모델을 통해 논의하고자 한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.156-156
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• 2011

InAs와 InGaAs 양자점(Quantum Dot: QD)을 이용한 광대역 초발광 다이오드(Superluminescent Diode: SLD) 시료가 분자선증착법(Molecular Beam Epitaxy)을 이용하여 성장되었다. 광대역 파장대 출력을 얻기 위해 각기 다른 종류의 양자점과 다른 크기의 양자점을 적층하였다. 시료는 광발광(Photoluminescence: PL) 측정과 전계발광(Electroluminescence: EL) 측정을 통해 분석 되었으며, PL 측정결과 1222 nm와 1321 nm 파장에서 최대치(peak)를 나타냈으며 EL 측정결과 900mA 전류 주입시 131 nm의 반치폭(Full Width at Half Maximum: FWHM)을 얻었다.

• 한국진공학회지
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• 제15권2호
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• pp.194-200
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• 2006

분자선증착기 (Molecular beam epitaxy. MBE)를 이용하여 InP (001) 기판에 자발형성 (Self-assembled) InAs/InAlAs, InAs/InAlGaAs 양자점 (quantum dots, QDs)을 형성하고 구조 및 광학적 특성을 원자력간현미경(Atomic force microscopy, AFM), 투과전자현미경 (Transmission electron microscopy, TEM), 상온 포토루미네슨스 (Photoluminescence, PL) 실험을 통하여 분석하였다. AFM 측정을 통해 표면 형태를 분석한 결과 InAs 양자구조는 기저물질의 표면상태에 따라 양자대쉬, 비대칭적인 형태를 갖는 양자점, 대칭적인 형태를 갖는 양자점과 같이 다양하게 성장되었다. InAlGaAs 물질을 장벽층으로 하는 InAs 양자점의 평균크기는 폭이 대략 23 nm, 높이가 약 2 nm 이었다. 성장조건을 다양하게 변화시켜 광통신시스템에 중요한 파장중의 하나인 $1.55{\mu}m$ 발광파장을 갖는 InAs 양자점을 형성하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.2-2
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• 2010

텐덤형 태양전지는 다양한 에너지 대역을 동시에 흡수할 수 있도록 제작할 수 있어 단일접합 태양전지에 비해 높은 에너지변환효율을 기대할 수 있다. 본 연구에서는 GaAs를 기반으로 양자점 혹은 양자우물 구조를 이용한 고효율 텐덤형 태양전지를 설계하고, 완충층 및 활성층의 특성을 분석하였다. 분자선 단결정 성장 장비를 이용하여 GaAs 기판 위에 메타모픽 (metamorphic)성장법을 이용하여 convex, linear, concave 형태로 조성을 변화시켜 $In_xAl_1-_xAs$ 경사형 완충층을 성장한 후 그 특성을 비교하였다. 또한, 최적화된 경사형 완충층 위에 1.1 eV와 1.3 eV의 에너지 대역을 각각 흡수할 수 있는 적층 (5, 10, 15 층)된 InAs 양자점 구조 또는 InGaAs 양자우물구조를 삽입하여 p-n 접합을 성장하였다. 그리고 GaAs/AlGaAs층을 이용한 터널접합에서는 GaAs층의 두께 (20, 30, 50 nm)에 따른 터널링 효과를 평가하였다. 그 결과, 경사형 완충층을 통해 조성 변화로 인한 결함을 최소화하여 다양하게 조성 변화가 가능한 고품위의 구조를 선택적으로 성장할 수 있었으며, 적층의 양자점 구조 및 양자우물 구조를 이용해 고효율 텐덤형 태양전지의 구현 가능성을 확인하였다.