• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제23권6호
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• pp.444-448
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• 2010

Based on first-principles calculations, we study the magnetic properties of Co, Ni, Fe, V, and Mn impurities in ZnO. The stabilities of the ferromagnetic state and the magnetic moment of each impurity largely depend on the amount of doped electron or hole. For lightly doped n-type ZnO, it is found that the doping of Ni ions is the most effective for inducing ferromagnetism, while Fe ions show the most stable ferromagnetic couplings for heavily doped n-type samples. The characteristics of the magnetic interactions of Co ions are similar with those of Fe ions, but Co ions require much larger amount of doped electron than Fe ions to show the ferromagnetic couplings. The ferromagnetic coupling between Mn and V ions is unstable in n-type conditions.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제20권3호
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• pp.202-206
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• 2007

ZnO is a promising material to make high efficient ultraviolet(UV) or blue light emitting diodes(LEDs) because of its large binding energy and energy bandgap. In this study, we prepared ZnO thin films with p-type conductivity on silicon(100) substrates by RF magnetron sputtering in the mixture of $N_2$ and $O_2$. The process was accompanied by low pressure in-situ annealing in $O_2$ at $600^{\circ}C$ and $800^{\circ}C$ respectively. Hall effect in Van der Pauw configuration showed that the N-doped ZnO film annealed at $800^{\circ}C$ has p-type conductivity. Photoluminescence(PL) spectrum of the film annealed at $800^{\circ}C$ showed UV emission related to exciton and bound to donor-acceptor pair(DAP) as well as visible emission related to many intrinsic defects.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.297.2-297.2
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• 2013

Scavenging electricity from wasteful energy resources is currently an important issue and piezoelectric nanogenerators (NGs) based on zinc oxide (ZnO) are promising energy harvesters that can be adapted to various portable, wearable, self-powered electronic devices. Although ZnO has several advantages for NGs, the piezoelectric semiconductor material ZnO generate an intrinsic piezoelectric potential of a few volts as a result of its mechanical deformation. As grown, ZnO is usually n-type, a property that was historically ascribed to native defects. Oxygen vacancies (Vo) that work as donors exist in ZnO thin film and usually screen some parts of the piezoelectric potential. Consequently, the ZnO NGs' piezoelectric power cannot reach to its theoretical value, and thus decreasing the effect from Vo is essential. In the present study, c-axis oriented insulator-like sputtered ZnO thin films were grown in various temperatures to fabricate an optimized nanogenerator (NGs). The purity and crystalinity of ZnO were investigated with photoluminescence (PL). Moreover, by introducing a p-type polymer usually used in organic solar cell, it was discussed how piezoelectric passivation effect works in ZnO thin films having different types of defects. Prepared ZnO thin films have both Zn vacancies (accepter like) and oxygen vacancies (donor like). It generates output voltage 20 time lager than n-type dominant semiconducting ZnO thin film without p-type polymer conjugating. The enhancement is due to the internal accepter like point defects, zinc vacancies (VZn). When the more VZn concentration increases, the more chances to prevent piezoelectric potential screening effects are occurred, consequently, the output voltage is enhanced. Moreover, by passivating remained effective oxygen vacancies by p-type polymers, we demonstrated further power enhancement.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2013년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.185-185
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• 2013

Cu2O 는 산화물 반도체중 자연적으로 p-type 특성을 가지고 있으며 n-type 의 ZnO 와의 p-n 접합을 형성하고 자외선 센서로서의 특성을 보여주었다. 나노구조물의 자외선 센서의 제작과 졸-겔법으로 p-type Cu2O를 형성하고 열처리과정을 통하여 안정한 Cu2O 박막제작이 가능하다는 것을 보여주었다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 추계학술대회 논문집 Vol.21
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• pp.121-121
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• 2008

We propose a novel nanomaterial-based pn diode which constructed with an n-type ZnO nanowire (NW) and a p-type HgTe nanoparticle (NP) thin film. The photo current characteristics of a ZnO NW, a HgTe NP thin film and pn diode constructed with a ZnO NW and a HgTe NP thin film were investigated under illumination of the 325 nm and 633 nm wavelength light. The conductivities of a ZnO NW exposed to the 325 nm and 633 nm wavelength light increased, while the photocurrents taken from the HgTe NP thin film was very close to the dark currents. Moreover, The pn diode exhibited the rectifying characteristics of the dark current and of the photocurrent excited by the 633 nm wavelength light. In contrast, the ohmic characteristics for the photocurrent were observed due to the junction barrier lowering in the conduction band of the ZnO nanowire under the illumination of the 325 nm wavelength light.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.315.1-315.1
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• 2014

The use of cellulose papers has recently attracted much attention in various device applications owing to their natural advantageous properties of earth's abundance, bio-friendly, large-scale production, and flexibility. Conventional metal oxides with novel structures of nanorods, nanospindles, nanowires and nanobelts are being developed for emerging electronic and chemical sensing applications. In this work, both ZnO (n-type) nanorod arrays (NRAs) and CuO (p-type) nanospindles (NSs) were synthesized on cellulose papers and the p-n junction property was investigated using the electrode of indium tin oxide coated polyethylene terephthalate film. To synthesize ZnO and CuO nanostructures on cellulose paper, a simple and facile hydrothermal method was utilized. First, the CuO NSs were synthesized on cellulose paper by a simple soaking process, yielding the well adhered CuO NSs on cellulose paper. After that, the ZnO NRAs were grown on CuO NSs/cellulose paper via a facile hydrothermal route. The as-grown ZnO/CuO NSs on cellulose paper exhibited good crystalline and optical properties. The fabricated p-n junction device showed the I-V characteristics with a rectifying behaviour.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2006년도 추계학술대회 논문집 Vol.19
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• pp.145-146
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• 2006

The most Important research topic in the development of ZnO LED and LD is the production of p-type ZnO thin film that has minimal stress with outstanding stoichiometric ratio. In this study, Phosphorus diffused into the undoped ZnO thin films using the ampoule-tube method for the production of p-type znO thin films. The undoped ZnO thin films were deposited by RF magnetron sputtering system on $GaAs_{0.6}P_{0.4}$/GaP and Si wafers. 4N Phosphorus (P) was diffused into the undoped ZnO thin films in ampoule-tube which was performed and $630^{\circ}C$ during 3hr. We found the diffusion condition of the conductive ZnO films which had p-type properties with the highest mobility of above 532 $cm^2$/Vs compared with other studies PL spectra measured at 10K for the purpose of analyzing optical properties of p-type ZnO thin film showed strong PL intensity in the UV emission band around 365nm ~ 415nm and 365nm ~ 385nm.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 하계학술대회 논문집
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• pp.142-142
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• 2009

Zinc Oxide (ZnO)는 wurtzite 결정구조를 가지고 있으며, 밴드갭 에너지가 약 3.4eV인 산화물 반도체 이다. GaN가 도핑된 ZnO 박막을 Pulsed Laser Deposition (PLD) 법을 이용하여 사파이어 기판과 실리콘 기판에 각각 증착하였다. $500^{\circ}C$의 증착온도에서 1at%~10at%까지의 GaN 도핑농도에 따른 ZnO 박막의 결정성, 성분 분석을 비롯한 전기적 특성을 조사하였다. 첨가된 GaN의 농도에 따라 ZnO 박막의 결정성이 변화하였으며, 농도 변화에 상관없이 ZnO(002) 방향으로 성장함을 알 수 있었다. 또한 실리콘 기판에 증착한 GaN-doped ZnO 박막은 5at%에서 $9.3\;{\times}\;10-3{\Omega}cm$, 10at%에서 $9.2\;{\times}\;10-3{\Omega}cm$의 비저항 값을 가지며 각각 p-type 특성을 나타내었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.310-310
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• 2014

ZnO박막은 넓은 밴드갭 (3.37 eV), 높은 여기 결합 에너지 (60 meV)를 가지는 육방정계 우르자이트(hexagonal wurtzite) 결정구조를 가지는 II-VI족 화합물 반도체로, 가시광선 영역에서의 높은 광학적 투과도 특성과 자외선 파장에서 발광이 가능한 장점을 가진다. 최근, ZnO박막 성장 기술이 상당히 발전하였지만, 아직까지도 p-형 ZnO박막 성장 기술은 충분히 발전하지 못하여 ZnO의 동종접합 LED는 아직 상용화되지 않고 있는 실정이다. 따라서, 많은 연구 그룹에서 p-GaN, p-SiC, p-diamond, p-Si 등과 같은 p-type 물질 위에 n-type ZnO를 성장시킨 이종접합 다이오드가 연구되고 있다. 특히, p-GaN의 경우 ZnO와의 격자 불일치 정도가 1.8 % 정도로 작다는 장점이 있어 많은 연구가 이루어 지고 있다. 일반적으로 c-축을 기반으로 한 극성ZnO 발광다이오드에서는 자발 분극과 압전 분극 현상에 의해 밴드 휨 현상이 발생하고, 이로 인해 전자와 정공의 공간적 분리가 발생하게 되어 발광 재결합 효율이 제한되고 있다는 문제가 발생한다. 따라서, 본 연구에서는 극성 (0001) 및 비극성 (10-10) n-ZnO/p-GaN 발광다이오드의 성장 및 발광 소자의 전기 및 광학적 특성에 대한 비교 연구를 진행하였다. 금속유기 화학증착법을 이용하여 c-면과 m-면 위에 각각 극성 (0001) 및 반극성 (11-22) GaN박막을 $2.0{\mu}m$ 성장시킨 후 Mg 도핑을 한 p-GaN을 $0.4{\mu}m$ 성장시켜 각각 극성 (0001) 및 반극성 (11-22) p-GaN템플릿을 준비하였다. 이후, N2분위기 $700^{\circ}C$에서 3분동안 열처리를 통하여 Mg 도펀트를 활성화시킨 후 원자층 증착법을 이용하여 동시에 극성 및 반극성 p-GaN의 위에 n-ZnO를 $0.11{\mu}m$ 성장시켜 이종접합구조의 발광소자를 형성하였다. 이때, 극성 (0001) p-GaN 위에는 극성의 n-ZnO 박막이 성장되는 반면, 반극성 (11-22) p-GaN 위에는 비극성 (10-10) n-ZnO 박막이 성장됨을 HR-XRD로 확인하였다. 극성 (0001) n-ZnO/p-GaN이종접합 발광다이오드의 전계 발광 스펙트럼에서는 430 nm 와 550 nm의 두 피크가 동시에 관찰되었다. 430 nm 대역의 파장은 p-GaN의 깊은 준위에서 발광하는 것으로 판단되며, 550 nm 피크 영역은 ZnO의 깊은 준위에서 발광되는 것으로 판단된다. 특히, 10 mA 이하의 저전류 주입시 550 nm의 피크는 430 nm 영역보다 더 큰 발광세기를 나타내고 있다. 하지만, 10 mA 이상의 전류주입 하에서는 550 nm의 영역보다 430 nm의 발광세기가 더욱 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 이것은 ZnO의 밴드갭이 3.37 eV로 GaN의 밴드갭인 3.4 eV다 작기 때문에 우선적으로 ZnO의 깊은 준위에서 발광하는 550 nm가 더욱 우세하지만, 지속적으로 전류주입 증가에 따른 캐리어 증가시 n-ZnO에서 p-GaN로 전자가 넘어가며 p-GaN의 깊은 준위인 430 nm에서의 피크가 우세해지는 것으로 판단된다. 반면에, 비극성 (10-10) n-ZnO/반극성 (11-22) p-GaN 구조의 이종접합 발광다이오드로 전계 발광 스펙트럼에서는 극성 (0001) n-ZnO/p-GaN에 비하여 매우 낮은 전계 발광 세기를 나타내고 있다. 이는, 극성 n-ZnO/p-GaN에 비하여 비극성 n-ZnO/반극성 p-GaN의 결정성이 상대적으로 낮기 때문으로 판단된다. 또한, 20 mA 영역에서도 510 nm의 깊은 준위와 430 nm의 발광이 관찰되었다. 동일한 20 mA하에서 두 피크의 발광세기를 비교하면 430 nm의 영역은 극성 n-ZnO/p-GaN에 비하여 매우 낮은 값을 나타내고 있다. 이는 반극성 (11-22) p-GaN의 경우 극성 (0001) p-GaN에 비하여 우수한 p-형 특성에 기인한 것으로 판단된다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 하계학술대회 논문집 Vol.8
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• pp.68-69
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• 2007

We have prepared p-type ZnO:Al films in pure oxygen ambient on n-type Si (100) and homo buffer layers by RF magnetron sputtering system. Hall effect measurement shows that the film annealed at $600^{\circ}C$ possesses p-type conductivity and the film annealed $800^{\circ}C$ does not. PL spectra show different properties of p- and n-type ZnO film. The corresponding peaks of PL spectra of p- and n-type show at about same positions. The intensities of high photon energy of n-type film on buffer shows decreasing tendency.