• 한국진공학회지
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• 제20권2호
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• pp.77-85
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• 2011

실리콘(Si)에 비해 상대적으로 밴드 갭이 작고, 열전도도가 낮으며, 기존의 Si 반도체 공정 기술과 호환이 가능한 실리콘-게르마늄(SiGe) 합금은 트랜지스터, 광수신 소자, 태양전지, 열전 소자 등 다양한 전자 소자에서 사용되고 있다. 본 논문에서는 SiGe 합금이 전자소자에 응용되는 원리 및 응용과 관련된 기술적인 논제들을 고찰한다. Si에 비해 밴드 갭이 작은 게르마늄(Ge)이 그 구성 원소인 SiGe 합금의 밴드 갭은 Si과 Ge의 분률과 상관없이 항상 Si의 밴드 갭 보다 작다. 이러한 SiGe의 작은 밴드 갭은 전류 이득의 손실 없이 베이스 두께를 감소시키는 것을 가능하게 하여 바이폴라 트랜지스터의 동작속도를 향상시킨다. 또한, Si이 흡수하지 못하는 장파장 대의 빛을 SiGe이 흡수하여 광전류를 생성하게 함으로써 태양전지의 변환효율을 증가시킨다. 질량이 서로 다른 Si 및 Ge 원소의 불규칙적인 분포에 의해 발생하는 포논 산란 효과 때문에 SiGe 합금은 순수한 Si 및 Ge과 비교할 때 낮은 열전도도를 갖는다. 낮은 열전도도 특성의 SiGe 합금은 전자 소자 구조 내에서의 열 손실을 억제하는데 효과가 있으므로 Si 반도체 공정 기반의 열전 소자의 구성 물질로서 활용이 기대된다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제15권4호
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• pp.665-670
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• 2020

CIGS 박막 태양 전지의 버퍼층은 흡수층과 윈도우층 사이의 밴드정렬(band alignment)을 통해 에너지 변환 효율을 향상시킨다. ZnS는 무독성의 II-VI 반도체 화합물로서 직접천이형 광대역 밴드갭과 n형 전도성을 가지며, 높은 광투과성, 높은 굴절률 등의 우수한 전기적, 광학적 특성을 가지고 있고, 우수한 격자정합을 가지는 물질이다. 이 연구에서, RF 마그네트론 스퍼터링 방법에 의해 증착 후 급속 열처리에 의해 제작된 ZnS 버퍼층 박막의 구조적, 광학적 특성의 상관관계에 대해 고찰하였다. (111), (220), (311) 면의 섬아연광 입방정 구조를 확인할 수 있고, 상대적으로 저온에서 급속열처리를 수행한 시료에서는 (002) 면의 우르쯔광 육방정 구조가 함께 나타나는 다결정이 되었다. 고온에서 급속열처리 수행한 시료에서는 섬아연광 입방정 구조의 단결정으로 상전이 된다. 화학적 성분 분석을 통해서 Zn/S의 비율이 화학양론에 근접한 시료에서 섬아연광 입방정 구조의 단결정이 나타났음을 확인하였다 급속열처리 온도가 증가할수록 흡수단이 다소간 단파장 쪽으로 이동되고, 가시광 파장 범위에서 평균 광투과율이 증가하는 경향성을 보이며 500℃ 조건에서는 80.40%로 향상되었다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제33권3호
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• pp.214-218
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• 2020

In this study, Mg_xZn_1-xO thin films, which can be applied not only to active layers of light-emitting devices (LEDs), such as UV-LEDs, but also to solar cells, high mobility field-effect transistors, and power semiconductor devices, are fabricated using the sol-gel method. ZnO and Mg_0.3Zn_0.7O solution synthesized by the sol-gel method and the thin film were grown by spin coating on a Si (100) substrate and sapphire substrate. The solutions are synthesized by dissolving precursor materials in 2-methoxyethanol (2-ME) solvent, and then monoethanolamine (MEA) was added to the mixed solution as a sol stabilizer. Zinc acetate dihydrate is used as a ZnO precursor, while Mg nitrate hexahydrate and Mg acetate tetrahydrate are used as an MgO precursor. Then, the optical and structural characteristics of the fabricated thin films are compared. The molar concentration of the Zn precursor in the solvent is fixed at 0.3 M, and the amount of the Mg precursor is 30% of Mg²⁺/Zn²⁺. The optical characteristics are measured using an UV-vis spectrophotometer, and the transmittance of each wavelength is measured. Structural characteristics are measured using X-ray diffraction (XRD) and transmission electron microscopy (TEM). Composition analyses are performed using energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS). The Mg_0.3Zn_0.7O thin film was well formed at the ratio of the Mg precursor added regardless of the type of Mg precursor, and the c-axis of the thin film was decreased, while the band gap was increased to 3.56 eV.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.121-121
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• 2010

ZnO is a promising material for the application of high efficiency light emitting diodes with short wavelength region for its large bandgap energy of 3.37 eV which is similar to GaN (3.39 eV) at room temperature. The large exciton binding energy of 60 meV in ZnO provide provides higher efficiency of emission for optoelectronic device applications. Several ZnO/ZnMgO multiple quantum well (MQW) structures have been grown on various substrates such as sapphire, GaN, Si, and so on. However, the achievement of high quality ZnO/ZnMgO MQW structures has been somehow limited by the use of lattice-mismatched substrates. Therefore, we propose the optical properties of ZnO/ZnMgO multiple quantum well (MQW) structures with different well widths grown on lattice-matched ZnO substrates by molecular beam epitaxy. Photoluminescence (PL) spectra show MQW emissions at 3.387 and 3.369 eV for the ZnO/ZnMgO MQW samples with well widths of 2 and 5 nm, respectively, due to the quantum confinement effect. Time-resolved PL results show an efficient photo-generated carrier transfer from the barrier to the MQWs, which leads to an increased intensity ratio of the well to barrier emissions for the ZnO/ZnMgO MQW sample with the wider width. From the power-dependent PL spectra, we observed no PL peak shift of MQW emission in both samples, indicating a negligible built-in electric field effect in the ZnO/$Zn_{0.9}Mg_{0.1}O$ MQWs grown on lattice-matched ZnO substrates.

• 한국안광학회지
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• 제14권1호
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• pp.47-56
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• 2009

목적: 시감도가 최적화된 투과필터의 칼라위치를 추정한다. 방법: 시감도 최적화를 위한 칼라를 Y(Yellow), G(green)과 P(Red)를 이용하여 CR-39에 담그기 법으로 $Y_{1-x}G_{x}$, $Y_{1-x}P_{x}$를 제작하였다. 투과광에서 최종 비시감도의 추정방법 모델은 파장에 따른 눈의 시감도와 렌즈의 투과율 세기의 곱($P_f$ ($P_f({\lambda}=T({\lambda}){\cdot}P({\lambda}).)$.)으로 나타낸다. 400~700 nm 영역에서 투과광의 평가는 비시감도 곡선의 면적, Peak, 폭, 최고높이 값으로 평가한다. 결과: $Y_{1-x}G_{x}$에서 x=0.04, x=0.08, x=0.10, x=0.12, x=0.14, x=0.5에서 ${\beta}=S_1/S_0{\cdot}100$ 값은 각각 76.1, 77.9, 80.7, 81.6, 80.2, 18.6을 갖는다. $Y_{1-x}P_{x}$에서 x=1.00, x=0.2, x=0.6, x=0.8에서 ${\beta}=S_1/S_0{\cdot}100$ 값은 각각 74.3, 74.0, 70.5, 33.0을 갖는다. 투과광의 면적과 최고높이를 평가한 결과는 $Y_{1-x}P_{x}$보다 $Y_{1-x}G_{x}$가 더 큰 값을 갖게 되어 비시감도 최적화에 접근하였다. 결론: 비시감도 최적화는 $Y_{1-x}G_{x}$에서 X=0.12~0.14의 값을 갖는다.

• 한국광학회지
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• 제17권5호
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• pp.469-474
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• 2006

본 논문에서는 실리카 기반의 다중모드 간섭기를 이용하여 적은 초과손실을 갖는 $1{\times}16$ 마하젠더 스위치에 대한 설계 및 측정결과에 대하여 논하였다. 제작된 $1{\times}16$ 마하젠더 스위치는 마하젠더 간섭계(Mach-Zehnder Interferometer, MZI) 구조를 갖는 $2{\times}2$ 열광학스위치를 단위소자로 하였으며, 15개의 단위소자를 이용하여 4단(stage)으로 구성하였다. 먼저 광분배기와 $2{\times}2$ MZI 열광학 스위치등의 개별적인 특성을 파악하였고, 그 결과를 전체 소자의 설계에 적용함으로써 보다 좋은 성능을 얻을 수 있었다. 제작된 다중모드 간섭기를 이용한 MZI 구조의 단위스위치 당 초과손실은 최소 -0.5dB로 측정되었다.

• 한국광학회지
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• 제28권5호
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• pp.213-220
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• 2017

3D 프린터와 반도체 레이저를 사용하여 정렬하기 쉽고 저렴한 교육용 마흐젠더 간섭계를 제작하는 방법을 제안하였다. 간섭계는 $165mm{\times}120mm{\times}57mm$ 크기의 몸체, 거울 마운트, 레이저 홀더, 광분할기 등으로 구성된다. 레이저 경로는 고무 밴드, 작은 금속 막대 및 나사로 구성된 4개의 거울 마운트로 조정하였다. 간섭무늬는 최종 단계에서 렌즈에 의해 확대되었다. 슬라이드 글라스의 굴절률은 간섭계 팔 중 하나에 삽입된 슬라이드 글라스가 회전하는 동안 이동하는 간섭무늬의 수를 계수함으로써 측정되었다. 굴절률을 구하는 식을 광경로차와 회전 각도의 함수로 찾았으며, 간섭계 실험에서 유리의 굴절률을 계산하는데 사용하였다. 간섭계의 한 팔에서 유리를 회전시키면 교실에서 움직이는 간섭무늬를 관찰하기 위해 고가이지만 사용되었던 정밀 스테이지가 필요 없게 된다. 따라서 이 논문에서 제안 된 3차원 프린터로 제작한 마흐젠더 간섭계는 경제성과 성능 때문에 교육에 매우 유용할 것으로 기대된다. 학생들이 3차원 프린터로 제작한 간섭계를 사용하여 유리의 굴절률과 빛의 파장을 측정하는 등의 정성적 및 정량적 연구를 수행 할 수 있을 것이다.

• 한국토양비료학회지
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• 제28권2호
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• pp.114-122
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• 1995

토양유기물(土壤有機物)에 의한 중금속(重金屬)의 흡착(吸着)현상을 구명(究明)하기 위하여 이탄토(泥炭土)에서 humic acid를 분리정제(分離精製)하여, humid acid-metal complex 생성반응(生成反應)에 대한 mechanism을 조사(調査)하였다. 1. Humic acid-metal complex의 흡광도(吸光度)는 장파장영역(長波長領域)에서 단파장영역(短波長領域)으로 갈수록 Zn-HA > Cd-HA > Cu-HA의 순(順)으로 증가(增加)하였다. 2. Humic acid의 carboxyl group과 phenolic OH group들이 중금속(重金屬) ion들과 반응(反應)하여 complex를 생성(生成)하였으며 그 생성량(生成量)은 Cu > Zn ≧ Cd의 순(順)이었다. 3. Humic acid-medal complex의 안정도(安定度) 상수(常數)는 pH가 증가(增加)함에 따라 增加하였으며 1차(次) 안정도(安定度) 상수(常數)는 Zn>Cd>Cu 순(順)이었고, 2차(次) 안정도(安定度) 상수(常數)는 Cu>Zn>Cd의 순(順)이었으며, 總安定도 常數는 Cu>Zn>Cd의 순(順)이었다. 4. Humlc acid와 중금속(重金屬)ion들 상호(相互) 간(間)의 평균결합수(平均結合數)는 pH가 증가(增加)함에 따라 Cu>Zn>Cd의 順으고 增加하였다. 5. Humic acid에 의한 중금속(重金屬) ion들의 complex생성과정(生成課程)에서 barboxyl group만이 관여(關與)하는 것과 car-boxyl gruup 및 phenolic OH group이 동시(同時)에 관여(關與)하는 두가지 흡착(吸着)mechanlsm을 제안할 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권5호
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• pp.128-135
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• 2021

박판관은 충돌안전을 위한 에너지 흡수장치 중의 하나로써 가벼우면서도 에너지 흡수 효율이 좋아 널리 이용되어 왔다. 그러나 일반적인 박판관은 충돌 초기 피크하중(IPCF: Initial Peak Crushing Force)이 높게 유발될 뿐 아니라 반복적으로 나타나는 피크하중으로 인하여 충돌에너지 흡수장치로써의 안정성이 다소 떨어진다는 단점이 있다. 충돌 초기 피크하중을 감소시키고 충돌에너지 흡수장치의 안정성을 키우기 위하여 박판 파형관이 도입되었다. 파형관의 성능은 기하 형상에 큰 영향을 받기 때문에 최적설계 기법을 적용하여 파형관의 성능을 최적화할 수 있다. 본 논문에서는 충돌안전도 해석에 기반한 형상 최적설계를 수행하기 위하여 적응 근사모델(adaptive surrogate model)을 활용한 최적설계 기법을 활용하였다. 파형의 진폭 및 파장 뿐 아니라 형상의 곡률 변화를 설계 변수로써 고려하였다. 형상 설계 매개변수화를 수행하기 위하여 몰핑(morphing) 방법을 채택하였다. 수치 예제를 통해서 적응 근사모델에 기반한 최적설계 결과와 기존 근사모델에 기반한 최적설계 결과를 비교하고 적응 근사모델에 기반한 최적설계 방법이 좀 더 효율적인 결과를 도출함을 보였다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제14권3호
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• pp.497-504
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• 2019

본 연구에서는 고주파 마그네트론 스퍼터링 법을 이용하여 $HfO_2$ 박막을 제작하고, 질소 분위기에서 급속 열처리 온도에 따른 $HfO_2$ 박막의 구조적 및 광학적 특성을 조사하였다. XRD 측정을 통해 열처리 유무에 상관없이 $HfO_2$ 박막은 다결정 구조를 가짐을 확인할 수 있었고, 열처리 온도가 증가함에 따라 반가폭은 감소하는 추세를 나타내었다. 박막의 표면을 AFM 으로 조사한 결과, $600^{\circ}C$ 에서 열처리한 박막의 표면 거칠기가 3.454 nm 로 가장 작은 값을 나타내었다. 모든 $HfO_2$ 박막들은 가시광 영역에서 약 80% 정도의 투과도를 나타내었다. 또한 투과도와 반사도로부터 구한 굴절률과 셀마이어 분산 관계로부터, 파장에 따른 $HfO_2$ 의 굴절률을 예측할 수 있었다. $600^{\circ}C$ 에서 열처리 한 $HfO_2$ 박막이 2.0223 (${\lambda}=632nm$) 의 높은 굴절률과 0.963 의 높은 우수한 충진율을 나타내었다.