• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2007.06a
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• pp.246-249
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• 2007

현재까지 $P3HT:C_{60}-PCBM$계는 고분자 유기 태양전지에서 가장 좋은 효율을 보여주고 있다. 그러나 보다 고효율의 소자 제작을 위해 신재료에 대한 연구들이 활발히 진행되고 있으며, 본 연구에서는 $C_{60}-PCBM$ 대신 $C_{70}-PCBM$을 합성하여 소자를 제작하였다. $C_{70}-PCBM$은 $C_{60}-PCBM$에 비하여 가시광선 영역에서 상대적으로 높은 광흡수율을 보여 주었으며, 이것은 광전류의 향상을 가져왔다. 소자제작의 주요 변수로 $P3HT:C_{70}-PCBM$ 광활성층의 처리 조건, 즉, 용매, 조성비, 열처리 조건, 광활성층의 두께 등을 조절하였는데, buffer층(LiF 층) 등이 도입되지 않은 간단한 제작조건 하에서도 본 $C_{70}-PCBM$는 $C_{60}-PCBM$계에 버금가는 3.5% (AM 1.5G, 100 $mW/cm^{2}$ 조건) 이상의 효율을 나타내었다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.27 no.11
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• pp.590-596
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• 2017

We demonstrated a CNT synaptic transistor by integrating 6,6-phenyl-C61 butyric acid methyl ester(PCBM) molecules as charge storage molecules in a polyimide(PI) dielectric layer with carbon nanotubes(CNTs) for the transistor channel. Specifically, we fabricated and compared three different kinds of CNT-based synaptic transistors: a control device with $Al_2O_3/PI$, a single PCBM device with $Al_2O_3/PI:PCBM$(0.1 wt%), and a double PCBM device with $Al_2O_3/PI:PCBM$(0.1 wt%)/PI:PCBM(0.05 wt%). Statistically, essential device parameters such as Off and On currents, On/Off ratio, device yield, and long-term retention stability for the three kinds of transistor devices were extracted and compared. Notably, the double PCBM device exhibited the most excellent memory transistor behavior. Pulse response properties with postsynaptic dynamic current were also evaluated. Among all of the testing devices, double PCBM device consumed such low power for stand-by and its peak current ratio was so large that the postsynaptic current was also reliably and repeatedly generated. Postsynaptic hole currents through the CNT channel can be generated by electrons trapped in the PCBM molecules and last for a relatively short time(~ hundreds of msec). Under one certain testing configuration, the electrons trapped in the PCBM can also be preserved in a nonvolatile manner for a long-term period. Its integrated platform with extremely low stand-by power should pave a promising road toward next-generation neuromorphic systems, which would emulate the brain power of 20 W.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.313-313
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• 2010

The performance of polymer photovoltaic cells based on blends of poly(3-hexylyhiophene) (P3HT) and phenyl-C61-butyric acid methyl ester (PCBM) is strongly influenced by blend composition and thickness. Polymer photovoltaic cells based on bulk-heterojunction have been fabricated with a structure of ITO/poly(3, 4-ethylenedioxythiophene)-poly(styrenesulfonate) (PEDOT:PSS)-pentacene/poly (3-hexylthiophene) (P3HT):phenyl-C61-butyric acid methyl ester (PCBM)/Al. We have prepared PEDOT:PSS by dissolving pentacene in N-methylpyrrolidine (NMP) and mixing with PEDOT:PSS. Pentacene was added a maximum concentration of approximately 5.5mg to the PEDOT:PSS solution and sonicated for 10 min. Active layer (P3HT:PCBM) (1:1) was strongly influenced by PEDOT:PSS-pentacene. We have investigated the performance of photovoltaic device with different concentration of P3HT:PCBM (1:1) 2.0wt%, 2.2wt%, 2.4wt% and 2.6wt%, respectively. The photocurrent and power conversion efficiency (PCE) showed a maximum between 2.0wt% and 2.2wt% concentration of P3HT:PCBM. This implied that both morphology and electron transport properties of the layer influenced the performance of the present photovoltaic cells. As the concentration of P3HT:PCBM blends as an active layer was increased, the power conversion efficiency was decreased. P3HT:PCBM layer and PEDOT:PSS-pentacene layer were characterized by work function, UV-visible absorption, atomic force microscopy (AFM), X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscope (SEM).

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.206.1-206.1
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• 2013

유기 혼합물을 사용한 비휘발성 메모리 소자는 간단히 공정 할 수 있고 생산성이 높기 때문에 많은 연구가 진행 중이다. 하지만 종류가 많은 유기 혼합물 중에서, [6,6]- phenyl-C85 butyric acid methyl ester (PCBM) 나노 입자가 고분자 박막에 분산되어 있는 유기 혼합물을 사용하여 제작한 메모리 소자에 대한 연구는 아직 미미하다. 본 연구에서는 PCBM 나노 입자를 포함한 polymethyl methacrylate (PMMA) 박막을 활성층으로 사용하는 비휘발성 메모리 소자를 제작하고 활성층의 두께를 변화하며 전기적 특성과 안정성에 대한 실험을 통해 성능을 평가했다. 소자는 PCBM 나노 입자와 PMMA를 클로로벤젠으로 용해시킨 후에 초음파 교반기를 사용하여 PCBM 나노 입자가 PMMA용액에 고르게 섞이도록 해서 제작하였다. Indium tin oxide (ITO)가 증착한 유리기판 위에 PCBM/PMMA 형성된 고분자 용액을 여러가지 rpm 속도로 스핀 코팅하였다. 용매를 가열해서 제거하여, PCBM 나노 입자가 PMMA에 분산된 두께가 다른 박막을 형성 하였다. 상부 전극은 분산된 PMMA 박막 위에 열 진공 증착기를 이용하여 제작하였다. 본 연구에서 전류-전압 (I-V) 측정을 사용하여 메모리 소자의 기억층의 두께 변화에 따른 전기적 성질을 관찰 하였다. I-V 측정 결과는 특정 두께의 박막에서 큰 ON/OFF 전류 비율을 보였다. 기억층의 두께가 최적화된 소자로 형성된 박막에서 전류-시간 유지 특성을 측정하여 소자의 ON/OFF 비율이 $1{\times}104$ 초까지 유지되는 것을 확인 할 수 있었다. 나노 입자가 포함된 박막의 특정 두께에서 성능이 향상된 메모리 특성을 보이는 것을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.61.2-61.2
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• 2015

In the past decades, green energy, such as solar energy, wind power, hydropower, biomass energy, geothermal energy, and so on, has been widely investigated and developed to solve energy shortage. Recently, organic solar cells have attracted much attention, because they have many advantages, including low-cost, flexibility, light weight, and easy fabrication [1-3]. Organic solar cells are as a potential candidate of the next generation solar cells. In this abstract, to improve the power conversion efficiency and the stability, the inverted polymer solar cells with various structures were developed [4-6]. The novel cell structures included the P3HT:PCBM inverted polymer solar cells with AZO nanorods array, with pentacene-doped active layer, and with extra P3HT interfacial layer and PCBM interfacial layer. These three difference structures could respectively improve the performance of the P3HT:PCBM inverted polymer solar cells. For the inverted polymer solar cells with AZO nanorods array as the electronic transportation layer, by using the nanorod structure, the improvement of carrier collection and carrier extraction capabilities could be expected due to an increase in contact area between the nanorod array and the active layer. For the inverted polymer solar cells with pentacene-doped active layer, the hole-electron mobility in the active layer could be balanced by doping pentacene contents. The active layer with the balanced hole-electron mobility could reduce the carrier recombination in the active layers to enhance the photocurrent of the resulting inverted polymer solar cells. For the inverted polymer solar cells with extra P3HT and PCBM interfacial layers, the extra PCBM and P3HT interfacial layers could respectively improve the electron transport and hole transport. The extra PCBM interfacial layer served another function was that led more P3HT moving to the top side of the absorption layer, which reduced the non-continuous pathways of P3HT. It indicated that the recombination centers could be further reduced in the absorption layer. The extra P3HT interfacial layer could let the hole be more easily transported to the MoO3 hole transport layer. The high performance of the novel P3HT:PCBM inverted polymer solar cells with various structures were obtained.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.17 no.2
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• pp.63-67
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• 2010

The organic solar cells with Glass/ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/Al structure were fabricated using regioregular poly (3-hexylthiophene) (P3HT) polymer:(6,6)- phenyl $C_{61}$-butyric acid methyl ester (PCBM) fullerene polymer as the bulk hetero-junction layer. The P3HT and PCBM as the electron donor and acceptor materials were spin casted on the indium tin oxide (ITO) coated glass substrates. The optimum mixing concentration ratio of photovoltaic layer was found to be P3HT:PCBM = 4:4 in wt%, indicating that the short circuit current density ($J_{SC}$), open circuit voltage ($V_{OC}$), fill factor (FF) and power conversion efficiency (PCE) values were about 4.7 $mA/cm^2$, 0.48 V, 43.1% and 0.97%, respectively. To investigate the effects of the post annealing treatment, as prepared organic solar cells were post annealed at the treatment time range from 5min to 20min at $150^{\circ}C$. $J_{SC}$ and $V_{OC}$ increased with increasing the post annealing time from 5min to 15min, which may be originated from the improvement of the light absorption coefficient of P3HT and improved ohmic contact between photo voltaic layer and Al electrode. The maximum $J_{SC},\;V_{OC}$, FF and PCE values of organic solar cell, which was post annealed for 15min at $150^{\circ}C$, were found to be about 7.8 $mA/cm^2$, 0.55 V, 47% and 2.0%, respectively.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.381-381
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• 2012

유기물/무기물 나노 복합체를 이용하여 제작한 메모리 소자는 저전력 구동, 간단한 공정, 플렉서블한 성격과 같은 장점 때문에 많은 연구가 진행되고 있다. 다양한 유기물/무기물 나노 복합체를 이용한 비휘발성 메모리 소자에 대한 연구는 많이 진행되었으나, fullerene 계열의 [6,6]-phenyl-C85 butyric acid methyl ester (PCBM) 나노 입자와 poly (methylmethacrylate) (PMMA)의 나노 복합체를 사용하여 제작한 유기 쌍안정성 메모리 소자의 전기적 특성과 메커니즘에 대한 연구는 미흡하다. 본 연구에서는 기억층으로 PMMA 박막 안에 분산되어 있는 PCBM 나노 입자를 트랩층으로 사용하는 메모리 소자를 제작하여 전기적 특성 및 안정성에 대하여 관찰하였다. 소자제작을 위하여 PCBM 나노 입자를 PMMA와 함께 용매인 클로로벤젠에 용해한 후에 초음파 교반기를 사용하여 두 물질을 고르게 섞었다. Indium-tin-oxide 가 코팅된 glass위에 PCBM 나노 입자와 PMMA가 섞인 나노 복합체를 스핀 방법으로 적층한 후, 열을 가해 클로로벤젠을 제거하여 PCBM 나노 입자가 PMMA 안에 분산되어 있는 전하 수송 층을 형성하였다. 형성된 전하수송 층 위에 열 증착 방식으로 상부 Al 전극을 형성하여 유기 쌍안정성 메모리 소자를 제작하였다. 제작된 소자의 전류-전압 (I-V) 측정 결과 특정 전하 수송 층의 두께에서는 큰 ON/OFF 전류 비율을 보여준다. PMMA만을 사용한 소자에서는 I-V 메모리 특성이 나타나지 않는 결과로부터 PCBM 나노 입자가 전하 수송 층 내에서 메모리 특성의 역할을 한다는 것을 보여준다. 전류-시간 (I-t) 측정 결과로 소자의 ON/OFF 전류 비율이 시간이 지남에 따라 큰 감쇠 없이 104 s까지 103값을 지속적으로 유지되어 메모리 소자의 안정성을 보여주었다. 실험의 결과로 PCBM이 포함된 메모리 소자의 메커니즘과 전하 수송 층의 두께에 따른 메모리 특성을 설명하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.274-274
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• 2011

유기물/무기물 나노복합체를 이용하여 제작한 비휘발성 메모리 소자는 저전력 구동과 간단한 공정과 같은 장점 때문에 많은 연구가 진행되고 있다. 무기물 나노 입자를 포함한 고분자 박막을 사용한 비휘발성 메모리 소자에 대한 연구는 많이 진행되었으나, [6,6]- phenyl-C85 butyric acid methyl ester (PCBM) 나노 입자가 고분자 박막에 분산되어 있는 나노복합체를 사용하여 제작한 메모리 소자의 전기적 특성과 안정성에 대한 연구는 미흡하다. 본 연구에서는 PCBM 나노 입자가 poly (methylmethacrylate) (PMMA) 박막 안에 분산되어 있는 나노복합체를 사용한 메모리 소자를 제작하여 전기적 특성 및 안정성에 대하여 관찰하였다. PCBM 나노 입자를 PMMA와 함께 용매인 클로로벤젠에 용해한 후에 초음파 교반기를 사용하여 두 물질을 고르게 섞었다. 전극이 되는 indium-tin-oxide 가 성장된 유리 기판 위에 PCBM과 PMMA가 섞인 용액을 스핀 코팅한 후, 열을 가해 용매를 제거하여 PCBM입자가 PMMA에 분산되어 있는 나노복합체 박막을 형성하였다. 형성된 나노복합체 박막 위에 상부 전극으로 Al을 열증착하여 비휘발성 메모리 소자를 완성하였다. 제작된 소자의 전류-전압 측정 결과는 큰 ON/OFF 전류비율을 보여주었다. PCBM 나노입자를 포함하지 않은 소자에서는 메모리 특성이 나타나지 않았기 때문에 PCBM 나노 입자가 비휘발성 메모리 소자의 기억 특성을 나타내는 저장매체가 됨을 알 수 있었다. 전류-시간 측정 결과는 소자의 ON/OFF 전류 비율이 시간이 지남에 따라 큰 감쇠 현상 없이 104 sec 까지 지속적으로 유지됨을 알 수 있었다. 제작된 각각의 메모리 소자의 ON/OFF 전류 비율 결과는 103 이상의 일정한 값이 측정되어 제작된 소자의 안정성을 보여주었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2005.06a
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• pp.150-153
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• 2005

반도체성 고분자인 poly(3-hexylthiophene) (P3HT)과 $C_{60}$ 유도체인 PCBM의 복합재를 이용하여 유기태양전지를 제작하였다. 열처리 온도론 중심으로 다양한 제조조건 하에서의 태양전지 특성을 조사하였다. 열처리 온도를 높임에 따라, P3HT/PCBM 복합재 박막은 뚜렷한 색변화와 함께 가시광 영역에서의 광흡수가 증가됨이 관찰되었고, 소자 성능도 크게 향상되었다. 결과적으로, 본 P3HT/PCBM bulk 이종접합형 구조의 유기 태양전지는 최적화된 제조 조건에서 $2.8\%$의 에너지 전환 효율을 나타내었다($100mW/cm^2$, 백색광).

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.34 no.1
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• pp.73-77
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• 2021

Inorganic-organic hybrid perovskite solar cells have demonstrated considerable improvements, reaching 25.5% of certified power conversion efficiency in 2020 from 3.8% in 2009. In normal structured perovskite solar cells, TiO2 electron-transporting materials require heat treatment process at a high temperature over 450℃ to induce crystallinity. Inverted perovskite solar cells have also been studied to exclude the additional thermal process by using [6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester (PCBM) as a non-oxide electron-transporting layer. However, the drawback of the PCBM layer is a charge accumulation at the interface between PCBM and a metal electrode. The impact of bathocuproin (BCP) buffer layer on photovoltaic performance has been investigated herein to solve the problem of PCBM. 2-mM BCP-modified perovskite solar cells were observed to exhibit a maximum efficiency of 12.03% compared with BCP-free counterparts (5.82%) due to the suppression of the charge accumulation at the PCBM-Au interface and the resulting reduction of the charge recombination between perovskite and the PCBM layer.