• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제32권1호
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• pp.263-272
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• 2011

Highly luminescent and monodisperse InP quantum dots (QDs) were prepared by a non-organometallic approach in a non-coordinating solvent. Fatty acids with well-defined chain lengths as the ligand, a non coordinating solvent, and a thorough degassing process are all important factors for the formation of high quality InP QDs. By varying the molar concentration of indium to ligand, QDs of different size were prepared and their absorption and emission behaviors studied. By spin-coating a colloidal solution of InP QD onto a silicon wafer, InP QD thin films were obtained. The thickness of the thin films cured at 60 and $200^{\circ}C$ were nearly identical (approximately 860 nm), whereas at $300^{\circ}C$, the thickness of the thin film was found to be 760 nm. Different contrast regions (A, B, C) were observed in the TEM images, which were found to be unreacted precursors, InP QDs, and indium-rich phases, respectively, through EDX analysis. The optical properties of the thin films were measured at three different curing temperatures (60, 200, $300^{\circ}C$), which showed a blue shift with an increase in temperature. It was proposed that this blue shift may be due to a decrease in the core diameter of the InP QD by oxidation, as confirmed by the XPS studies. Oxidation also passivates the QD surface by reducing the amount of P dangling bonds, thereby increasing luminescence intensity. The dielectric properties of the thin films were also investigated by capacitance-voltage (C-V) measurements in a metal-insulator-semiconductor (MIS) device. At 60 and $300^{\circ}C$, negative flat band shifts (${\Delta}V_{fb}$) were observed, which were explained by the presence of P dangling bonds on the InP QD surface. At $300^{\circ}C$, clockwise hysteresis was observed due to trapping and detrapping of positive charges on the thin film, which was explained by proposing the existence of deep energy levels due to the indium-rich phases.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제26권11호
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• pp.1803-1806
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• 2005

Formation of octahedral shaped PbSe quantum dots at higher synthesis temperature is being reported in this paper. The synthesis includes the reaction between lead oleate and trioctylphosphine selenide under inert gas conditions to produce PbSe. TEM, SEM, XRD and EDS were used to characterize the samples. The SEM exhibited the formation of spherical shaped nanocrystals at temperature below 140 ${^{\circ}C}$ and octahedral shaped nanoparticles at higher temperatures. Moreover, the TEM also showed the well resolved (111) lattice fringes proving that the nanocrystals were crystalline in nature. Synthesis of highly pure PbSe nanocrystals was another interesting aspect of this research.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.694-694
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• 2013

With the growing need of more effective energy harvesting, solar energy has been sought as one of the prominent candidates among the eco-friendly methods. Although many types of solar cells have been developed, the electronic conversion efficiency is limited by the material's physical properties: solar cells can only harvest solar energy from limited range in solar energy spectrum. To overcome this physical limit, we approached by using the down conversion effect, transforming the high energy photons to low energy photons, to the range the designated solar cell can convert to electronic energy. In our study, we have fabricated GaAs single junction solar cells and applied CdSe quantum dots for down-conversion. We examine the effects of such application on the solar cell efficiancy, fill-factor, JSC, VOC, etc.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제1권1호
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• pp.40-49
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• 2001

We have developed a repeatable process of forming uniform, small-size and high-density self-assembled Si nano-crystals. The Si nano-crystals were fabricated in a conventional LPCVD (low pressure chemical vapor deposition) reactor at $620^{\circ}c$ for 15 sec. The nano-crystals were spherical shaped with about 4.5 nm in diameter and density of $5{\times}l0^{11}/$\textrm{cm}^2$. More uniform dots were fabricated on nitride film than on oxide film. To take advantage of the above-mentioned characteristics of nitride film while keeping the high interface quality between the tunneling dielectrics and the Si substrate, nitride-oxide tunneling dielectrics is proposed in n-channel device. For the first time, the single electron effect at room temperature, which shows a saturation of threshold voltage in a range of gate voltages with a periodicity of ${\Delta}Ｖ_{GS}\;{\approx}\;1.7{\;}V$, corresponding to single and multiple electron storage is reported. The feasibility of p-channel nano-crystal memory with thin oxide in direct tunneling regime is demonstrated. The programming mechanisms of p-channel nano-crystal memory were investigated by charge separation technique. For small gate programming voltage, hole tunneling component from inversion layer is dominant. However, valence band electron tunneling component from the valence band in the nano-crystal becomes dominant for large gate voltage. Finally, the comparison of retention between programmed holes and electrons shows that holes have longer retention time.

• 한국진공학회지
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• 제22권1호
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• pp.37-44
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• 2013

본 연구에서는 양자점(quantum dot, QD)에서의 전하트랩이 태양전지의 특성에 미치는 영향을 조사하기 위하여, GaAs 모체 태양전지(MSC)의 활성층에 InAs/GaAs QD을 삽입한 $p^+-QD-n/n^+$ 태양전지(QSC)를 제작하여 그 특성을 비교 조사하였다. Stranski-Krastanow (SK)와 준단층(quasi-monolayer, QML)의 2종류 QD를 도입하였으며, 표준 태양광(AM1.5)에서 얻은 전류-전압 곡선으로부터 태양전지의 특성인자(개방전압($V_{OC}$), 단락전류($I_{SC}$), 충만도(FF), 변환효율(CE))를 결정하였다. SK-QSC의 FF값은 80.0%로 MSC의 값(80.3%)과 비슷한 반면, $V_{OC}$와 $J_{SC}$는 각각 0.03 V와 $2.6mA/cm^2$만큼 감소하였다. $V_{OC}$ 및 $J_{SC}$ 감소 결과로 CE는 2.6% 저하되었는데, QD에 의한 전하트랩이 주요 원인으로 지적되었다. 전하트랩을 완화시키기 위한 구조로서 QML-QD 기반 태양전지를 본 연구에서 처음 시도하였으나, 예측과는 달리 부정적 결과를 보였다.

• 공업화학
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• 제33권3호
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• pp.309-314
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• 2022

탄소점은 수 nm 크기의 탄소 기반 나노 입자로서 높은 생체 적합성, 우수한 발광 특성 등의 장점으로 인해 바이오 센서 및 바이오 이미징 등 다양한 분야에 응용되고 있다. 하지만 청색광을 발광하는 대부분의 탄소점은 해당 파장의 빛이 생물학적 조직에 대해서 약한 침투성을 보여주기 때문에 생물 의학 분야에서 응용에 한계가 있다. 이를 극복하기 위해 장파장 영역에서의 형광을 방출하는 탄소점 개발의 필요성이 커지고 있다. 본 연구에서는 p-페닐렌다이아민에 염산을 첨가하여 산화 후 중합시킴으로써 장파장 빛을 발광하는 탄소점을 획득할 수 있었다. 이때 염산의 양에 따라 탄소점의 화학적 구조가 영향을 받음을 적외선 분광과 X-선 광전자 분광 분석을 통해 확인할 수 있었다. 이러한 탄소점의 화학적 구조 변화는 이들의 흡광, 형광, 그리고 형광 수율에 영향을 끼쳤다. 이 연구는 장파장을 가지는 탄소점을 합성함에 있어서 영향을 주는 인자 (산)에 대한 이해를 높일 수 있었으며 이를 기반으로 바이오 센서 등의 다양한 생물의학 분야에 높은 응용 가능성을 가지는 효과적인 탄소점의 설계가 가능할 것으로 보인다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.122-122
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• 2018

1. 배경 최근 IoT 기술이 발전함에 따라 각종 전자기기에 들어가는 센서들이 점점 늘어나고 있다. 특히 사용자 중심의 기기들은 기술이 발전함에 따라 집적화가 이루어지면서, 하나의 기기에서 온도, 습도, 조도 등의 다양한 정보를 처리하고 있다. 이에 따라 더 많은 기능을 사용하기 위해, 소모 전력 또한 점차 증가하고 있다. 그러나 부피는 한정되어 있어, 기존 배터리만으로는 증가하는 소모 전력을 모두 보완하기 어렵다. 또한 대표적인 사용자 중심 기기인 스마트폰에서는, 가장 많은 전력을 소모하는 부분이 점점 커지고 있다. 이에 대한 대책으로 버려지는 에너지를 수확하여 전기적인 에너지로 바꿔주는 에너지 하베스팅 기술이 각광을 받고 있다. 에너지 하베스팅 기술은 바람, 진동, 인체의 움직임 등의 기계적 에너지, 태양광, 실내등의 빛 에너지를 전기적인 에너지로 바꿔주는 기술을 말한다. 본 연구에서는 강유전체 고분자 내부에 양자점이 임베딩된 박막을 이용하여, 스마트폰에서 발생하는 빛 에너지와 손가락으로 디스플레이를 터치할 때 발생하는 기계적인 에너지를 모두 수확할 수 있는 새로운 소자를 제시하였다. 소자 내부에 있는 양자점은 빛 에너지를 산란 혹은 흡수하여 발광한 후, 고분자 내부의 전반사를 통해 양 옆에 있는 태양전지로 빛을 전달한다. 또한 컴포짓의 매트릭스를 이루고 있는 강유전체 폴리머인 P(VDF-TrFE)는 강유전 특성을 통해 마찰전기 에너지를 효율적으로 전기 에너지로 전환할 수 있다. 강유전체 특성에 의해 P(VDF-TrFE) 내부에 정렬된 Polarization은 퀀텀닷에 양자구속 스타크 효과(Quantum Confined Stark Effect)를 일으켜 더 긴 파장을 방출한다. 이렇게 바뀐 파장은 실리콘 태양전지에서 더 많이 흡수할 수 있는 영역으로 방출되어 태양전지 출력의 증가를 일으킨다. 마지막으로 실리콘 태양전지의 출력 증가를 보여줌으로써 이를 실험적으로 입증했다.

• 한국분말재료학회지
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• 제24권1호
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• pp.11-16
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• 2017

In this study, simple chemical synthesis of green emitting Cd-free InP/ZnS QDs is accomplished by reacting In, P, Zn, and S precursors by one-pot process. The particle size and the optical properties were tailored, by controlling various experimental conditions, including [In]/[MA] (MA: myristic acid) mole ratio, reaction temperature and reaction time. The results of ultraviolet-visible spectroscopy (UV-vis), and of photoluminescence (PL), reveal that the exciton emission of InP was improved by surface coating, with a layer of ZnS. We report the correlation between each experimental condition and the luminescent properties of InP/ZnS core/shell QDs. Transmission electron microscopy (TEM), and X-ray powder diffraction (XRD) techniques were used to characterize the as-synthesized QDs. In contrast to core nanoparticles, InP/ZnS core/shell treated with surface coating shows a clear ultraviolet peak. Besides this work, we need to study what clearly determines the shell kinetic growth mechanism of InP/ZnS core shell QDs.

• 한국결정성장학회지
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• 제9권4호
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• pp.387-395
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• 1999

The strain, surface and interfacial energies of III-V ternary systems were calculated for three kinds of structure modes: the Frank-van der Merwe(FM) mode, the Stanski-Krastanov(SK) mode and the Volmer-Weber(VW) mode. The free energy for each mode was estimated as functions of thickness and composition or lattice misfit. Through comparison of the free energy of each mode, it was found that the thickness-composition phase diagrams of III-V ternary systems can be determined only by considering the balance of the free energy and three kinds of structure modes appear in the phase diagrams. The SK mode appears only when the lattice misfit is large and/or the lattice layer is thick. The most stable structure of the SK mode is a cluster with four lattice layers or minimum thickness on a wetting layer of increasing lattice layers. The VW mode appears when the lattice misfit is large and the lattice layer is thin and only in the INPSb/InP and GaPSb/GaP system which have the largest lattice misfit of III-V ternary systems. The stable region of the SK mode in the GaPSb/GaP and InPSb/InP phase diagrams is largest of all because the composition dependence of the strain energy of these systems is stronger than that of the other systems. The critical number of lattice layers below which two-dimensional(2D) layers precede the three-dimensional(3D) nucleation in the SK mode at x=1.0 depends on the lattice misfit.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.194.2-194.2
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• 2015

본 논문에서는 InP 기판에 자발형성법 (Self-assembled Mode)으로 성장한 InAs/InAlGaAs 양자점(Quantum Dots)의 외부 열처리 온도에 따른 광학적 특성을 논의한다. 분자선증착기 (Molecular Beam Epitaxy, VH80MBE)로 5주기 적층구조를 갖는 InAs/InAlGaAs 양자점 시료 (기준시료)를 성장 후 온도 의존성 및 여기광세기 의존성 포토루미네슨스 (photoluminescence, PL) 분광법으로 기본특성을 평가하였다. 양자점 시료를 $500{\sim}800^{\circ}C$에서 열처리를 수행하고 광학적 특성을 열처리 전과 비교하여 분석하였다. $550^{\circ}C$에서 열처리한 InAs/InAlGaAs 양자점 시료의 저온 (11K) PL 파장은 1465 nm를 보였으며, 이는 열처리를 하지 않은 기준시료의 1452 nm 보다 13 nm 장파장으로 이동하였다. 열처리 온도가 $700^{\circ}C$ 이상인 경우, 양자점 PL 파장이 다시 단파장으로 이동하는 현상을 보였지만 여전히 열처리하지 않은 기준시료보다 장파장을 나타내었다. $700^{\circ}C$에서 열처리한 양자점 시료의 저온 PL 광세기는 기준시료보다 15.5배 더 크게 나타났으며, 주변 온도가 증가할수록 더디게 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 온도의존성 PL로부터 구한 활성화에너지 (Activation Energy)는 $700^{\circ}C$ 열처리 온도의 경우 175.9 meV를 나타내었다. InAs/InAlGaAs 양자점 시료의 열처리 온도에 따른 광특성 변화를 InAs 양자점과 InAlGaAs 장벽층 계면에서 III족 원소인 In, Al 및 Ga의 상호확산과 결함이 완화되는 현상으로 해석할 수 있다.