We developed poly (3,4-ethylene dioxylene thiophene):poly (styrene sulfonic acid) (PEDOT:PSS)-free organic solar cells (OSCs) using buffer and anode combined Ta doped $In_2O_3$ (ITaO) electrodes. To optimize the ITaO electrodes, we investigated the effect of $Ta_2O_5$ doping power on the electrical, optical, and structural properties of the co-sputtered ITaO films. The optimized ITaO film doped with 20 W $Ta_2O_5$ radio frequency power showed sheet resistance of 17.11 Ohm/square, a transmittance of 93.45%, and a work function of 4.9 eV, all of which are comparable to the value of conventional ITO electrodes. The conventional bulk heterojunction OSC with ITaO anode showed a power conversion efficiency (PCE) of 3.348% similar to the OSCs (3.541%) with an ITO anode. In addition, OSCs fabricated on an ITaO electrode successfully operated without an acidic PEDOT:PSS buffer layer and showed a PCE of 2.634%, which was much higher than the comparable no buffer OSC with an ITO anode. Therefore, co-sputtered ITaO electrodes simultaneously acting as a buffer and an anode layer can be considered promising transparent electrodes for cost-efficient and reliable OSCs because they can eliminate the use of an acidic PEDOT:PSS buffer layer.
사파이어 위에 MOCVD로 성장한 p-GaN 위에 PECVD로 $SiO_2$$2500{\AA}$을 증착하여 열처리실험을 진행하였다. 열처리 후 $SiO_2$ 보호막을 식각하여, 정공 농도를 측정하고, 이를 열처리 전의 데이터 값과 비교, 분석하였다. 또한, 분위기가스인 $N_2$와 $O_2$의 비율, 급속 열처리 온도 ($650^{\circ}C$와 $750^{\circ}C$) 및 시간(1분~15분)에 따른 정공의 이동도와 농도의 변화를 측정하였으며, 상온 및 저온 PL 측정을 통하여 후열처리에 따른 시료의 광학적, 구조적 성질을 조사하였다.
Nitriding treatments were conducted on tool steel (SKD 61) at a temperature of $500^{\circ}C$ for 5 hr using high vacuum direct current (DC) plasma, with ammonia and argon as source gases. The structural and compositional changes produced in the nitrided layers by applying different ratios of Ar to $NH_{3}\;(n_{Ar}/n_{NH3}) were investigated using glancing x-ray diffraction (GXRD), optical microscopy, atomic force microscopy (AFM), micro-Vickers hardness testing, and pin-on-disc type tribometer. Nitriding case depths of around of $50{\mu}m$ were produced, varying slightly with different ratios of $n_{Ar}/n_{NH3}. It was found that the specimen surface hardness was 1150 Hv with $n_{Ar}/n_{NH3}=1, increasing to a maximum value of 1500 Hv with $n_{Ar}/n_{NH3}=5. With a further increase in ratio to $n_{Ar}/n_{NH3}=10, the surface hardness of the specimen reduced slightly to a value of 1370 Hv. These phenomena were caused by changes of the crystallographic structure of the nitride layers, i.e the $\gamma'-Fe_{4}N$ phase only was observed in the sample treated with $n_{Ar}/n_{NH3}$=1, and the intensity of the $\gamma'-Fe_{4}N$ phase were reduced but new phase of $\varepsilon'-Fe_{3}N$, which was known as a high hardness, with increasing $n_{Ar}/n_{NH3}. Also, the relative weight loss of counterface of the pin-on-disc with unnitrided steel was 0.2. And that of nitrided steel at a gas mixture ($n_{Ar}/n_{NH3}) of 1, 5, 7, and 10 was 0.4, 0.7, 0.6, and 0.5 mg, respectively. This means that the wear resistance of the nitrided samples could be increased by a factor of 2 at least than that of unnitrided steel.
The $ZnGa_2O_4$:Mn phosphor was synthesized through solid-state reactions at the various molar ratio of Mn from 0.002 % to 0.01 %. Structural and optical properties of the $ZnGa_2O_4$:Mn phosphor was investigated by using X-ray diffraction (XRD), and cathodoluminescence (CL) measurements. The XRD patterns show that the Mn-doped $ZnGa_2O_4$ has a (311) main peak and a spinel phase. Also the emission wavelength shifts from 420 to 510 nm in comparison with $ZnGa_2O_4$ when Mn is doped in $ZnGa_2O_4$. These results indicate that $ZnGa_2O_4$:Mn phosphors hold promise for potential applications in field-emission display devices with high brightness operating in green spectral regions.
Park, Hyunggil;Kim, Younggyu;Ji, Iksoo;Kim, Soaram;Lee, Sang-Heon;Kim, Jong Su;Leem, Jae-Young
한국진공학회:학술대회논문집
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한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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pp.203.1-203.1
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2013
Zinc oxide (ZnO) nanocrystalline thin films on various growth temperatures for active layer and different buffer layer thickness were grown by plasma-assisted molecular beam epitaxy (PA-MBE) on Si substrates. The ZnO active layer were grown with various growth temperature from 500 to $800^{\circ}C$ and the ZnO buffer layer were grown for different time from 5 to 40 minutes. To investigate the structural and optical properties of the ZnO thin films, scanning electron microscope (SEM), X-ray diffractometer (XRD), and photoluminescence (PL) spectroscopy were used, respectively. In the SEM images, the ZnO thin films have high densification of grains and good roughness and uniformity at $800^{\circ}C$ for active layer growth temperature and 20 minutes for buffer layer growth time, respectively. The PL spectra of ZnO buffer layers and active layers display sharp near band edge (NBE) emissions in UV range and broad deep level emissions (DLE) in visible range. The intensity of NBE peaks for the ZnO thin films significantly increase with increase in the active layer growth temperature. In addition, the NBE peak at 20 minutes for buffer layer growth time has the largest emission intensity and the intensity of DLE peaks decrease with increase in the growth time.
스컬용융법에 의해 성장시킨 rutile단결정을 성장 축과 수평 또는 수직으로 절단한 후 ${\phi}5.5mmx1.0mm$ 크기의 웨이퍼로 양면연마 하였다. 연마한 흑색 웨이퍼들은 $1200^{\circ}C$에서 $3{\sim}15$시간, $1300^{\circ}C$에서 $10{\sim}50$시간 annealing을 행함에 의해 옅은 황색으로 변화되었다. Annealing 후 구조적 및 광학적 특성은 비중, SEM-EBSP, XRD, FT-IR, laser Raman, PL 그리고 XPS 등으로 분석하였고, 이들 결과들은 공기중의 무게 증가, 수중의 무게 및 비중의 감소,침상의 2차상, 산소이온 확산 및 $Ti^{3+}$ 이온이 감소되는 것으로 분석되었다. 이는 스컬용융법에 의해 성장된 rutile 단결정에 $O_v,\;Ti^{3+},\;O_v-Ti^{3+}$ interstitial 그리고 $F^+-H^+$와 같은 결함의 존재를 의미한다.
스컬용융법으로 큐빅지르코니아(YSZ) 단결정들($ZrO_2:Y_2O_3:Co_3O_4:CeO_2$=64:36:0.5:0~0.3mol%)을 성장시켜 $N_2$ 분위기 $1200^{\circ}C$에서 3시간 동안 열처리 하였다. 갈색의 단결정들은 각각 녹색 또는 청색으로 변화되었다. 열처리 전 후의 YSZ 단결정들은 직경 7, 두께 2 mm의 웨이퍼 또는 직경 12 mm의 라운드브릴리언트 컷으로 연마 하였다. 각 시편의 광학적 또는 구조적 특성은 UV-VIS 분광광도계와 XRD(X-ray diffraction)로 분석하였으며, $Ce^{3+}(^2F_{5/2},\;_{7/2}(4f){\rightarrow}^2T_g(5d^1))$, $Co^{2+}(^4A_2(^4F){\rightarrow}^4T_1(^4F)$ 또는 $^4T_1(^4P)$) 및 $Co^{3+}$에 의한 흡수, 이온화에너지 및 격자상수 변화를 확인하였다.
본 연구에서는 타겟 제작에 드는 비용을 줄이고, 타겟 이용의 효율성을 높이기 위해 기존의 소결된 세라믹 타겟 대신 분말 타겟으로 사용하여 알루미늄 도핑된 산화아연(Aluminum doped zinc oxde; AZO)박막을 마그네트론 스퍼터법에 의해 제조하고, 스퍼터 압력에 따른 박막 물성을 조사하였다. 유리 기판에 증착된 AZO 박막은 타깃 종류 및 스퍼터 압력에 관계없이 기판에 수직한 c-축 방향으로 우선 성장방위를 갖는 hexagonal 구조로 성장되었다. 스퍼터 압력이 증가함에 따라 이 면 방향으로의 결정성장이 촉진되었다. AZO 박막의 전기적, 광학적 특성은 스퍼터 압력 증가에 따라 향상되었으며, 15 mTorr에서 $6.5{\times}10^{-1}\;{\Omega}-cm$의 최소의 비저항 값을 나타내었다.
소재의 물리적 변형을 야기할 수 있는 구조 변화 분자에 관한 연구는 잠재적인 응용 분야가 다양하며 매우 흥미로운 분야이다. 특히, 광응답성 물질은 비접촉식 에너지 전달이 가능하여 비파괴, 국소 조사, 원격 제어가 가능하다. 본 논문에서는 광응답성 물질인 아조 발색단의 고분자 내 위치에 따른 물리적, 광학적 성질을 조사하고, 이를 수용성 젤인 폴리비닐알코올에 분산시켜 자외선-가시광선 조사에 따른 이중 안정성 거동을 조사하였다. 신축 배향된 아조벤젠 고분자에 비편광 자외선을 상온에서 조사하여 비등방성 광변형을 시연한 결과, 아조벤젠 고분자 블렌드의 물리적 변형 성능은, 이제까지 보고되었던 많은 아조벤젠 가교 액정 탄성체의 광변형 성능보다 우수한 것으로서, 곁가지 아조벤젠 고분자 필름의 $15^{\circ}$ 구부러짐 변형이 상온에서도 관찰될 정도로 매우 뛰어나며 그 변형이 가역적이었다. 이와 같이, 화학적 접근 방식보다 쉽게 얻을 수 있는 아조벤젠/고분자 블렌드 필름의 성능이 매우 우수하여, 치수 변형이 필요한 다양한 시스템에 응용할 수 있다.
Cost efficient and large area deposition of superior quality $Al_2O_3$ doped zinc oxide (AZO) films is instrumental in many of its applications including solar cell fabrication due to its numerous advantages over ITO films. In this study, AZO films were prepared by a highly efficient rotating cylindrical dc magnetron sputtering system using AZO target, which has a target material utilization above 80%, on glass substrates in argon ambient. A detailed analysis on the electrical, optical and structural characteristics of AZO thin films was carried out for solar cell application. The properties of films were found to critically depend on deposition parameters such as sputtering power, substrate temperature, working pressure, and thickness of the films. A low resistivity of ${\sim}5.5{\times}10-4{\Omega}-cm$ was obtained for films deposited at 2kW, keeping the pressure and substrate temperature constant at 3 mtorr and $230^{\circ}C$ respectively, mainly due to an increase in carrier mobility and large grain size which would reduce the grain boundary scattering. The increase in carrier mobility with power can be attributed to the columnar growth of AZO film with (002) preferred orientation as revealed by XRD analysis. The AZO films showed a high transparency of>87% in the visible wavelength region irrespective of deposition conditions. Our results offers a cost-efficient AZO film deposition method which can fabricate films with significant low resistivity and high transmittance that can find application in thin-film solar cells.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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