• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
• /
• 한국전기전자재료학회 2005년도 하계학술대회 논문집 Vol.6
• /
• pp.207-210
• /
• 2005

In order to investigate the influence of the homo buffer layer on the microstructure of the ZnO thin film, undoped ZnO buffer layer were deposited on sapphire (0001) substrates by ultra high vaccum pulsed laser deposition (UHV-PLD) and molecular beam eiptaxy (MBE). After high temperature annealing at $600^{\circ}C$ for 30min, undoped ZnO buffer layer was deposited with various oxygen pressure (35~350mtorr). On the grown layer of undoped ZnO, Arsenic-doped(l, 3wt%) ZnO layers were deposited by UHV-PLD. The optical property of the ZnO was analyzed by the photoluminescence (PL) measurement. From $\Theta-2\Theta$ XRD analysis, all the films showed strong (0002) diffraction peak, and this indicates that the grains grew uniformly with the c-axis perpendicular to the substrate surface. Field emission scanning electron microscope (FE-SEM) revealed that microstructures of the ZnO were varied with oxygen pressure, arsenic doping level, and the deposition method of undoped ZnO buffer layers. The films became denser and smoother in the cases of introducing MBE-buffer layer and lower oxygen pressure during As-doped ZnO deposition. Higher As-doping concentration enhanced the columnar-character of the films.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
• /
• pp.129-129
• /
• 2010

적외선 검출소자(Infrared Photodetector)는 근적외선에서 원적외선 영역에 이르는 광범위한 파장 범위의 적외선을 이용하는 기기로서 대상물이 방사하는 적외선 영역의 에너지를 흡수하여 이를 영상화할 수 있는 장비이다. 적외선 관련 기술은 2차 세계대전 기간에 태동하였으며, 현재에는 원거리 감지기술 등과 접목되면서 그 활용 분야가 다양해지고 있다. 특히 능동형 정밀 타격무기를 비롯한 감시 정찰 장비 및 지능형 전투 장비 시스템 등에 대한 요구를 바탕으로 보다 정밀하고 신속한 표적 감지 및 정보처리 기술에 관한 연구가 선진국을 통해서 활발히 진행되고 있다. 기존의 Bolometer 형식의 열 감지 소자는 반응 속도가 느리고 측정 감도가 낮은 단점이 있으며, MCT(HgCdTe)를 이용한 적외선 검출기의 경우 높은 기계적 결함과 77K 저온에서 동작해야하기 때문에 발생하는 추가 비용 등이 문제점으로 지적되고 있다[1]. 이에 반해 화합물 반도체 자기조립 양자점(self-assembled quantum dot)을 이용한 적외선 수광소자는 양자점이 가지는 불연속적인 내부 에너지 준위로 인하여, 높은 내부 양자 효율과 온도 안정성을 기대할 수 있으며, 고성능, 고속처리, 저소비전력 및 저소음의 실현이 가능하다. 본 연구에서는 적층 InAs/InGaAs dot-in-a-well 구조를 유기금속화학기상증착법을 이용하여 성장하고 이를 소자에 응용하였다. 균일한 적층 양자점의 성장을 위해서 원자현미경(atomic force microscopy)을 이용하여, 각 층의 양자점의 크기와 밀도를 관찰하였고, photoluminescence (PL)를 이용하여 발광특성을 연구하였다. 각 층간의 GaAs space layer의 두께와 온도 조절 과정을 조절함으로써 균일한 적층 양자점 구조를 얻을 수 있었다. 이를 이용하여 양자점의 전도대 내부의 에너지 준위간 천이(intersubband transition)를 이용하는 n-type GaAs/intrinsic InAs 양자점/n-type GaAs 구조의 양자점 적외선수광소자 구조를 성장하였다. 이 과정에서 상부 n-type GaAs의 성장 온도가 600도 이상이 되는 경우 발광효율이 급격히 감소하고, 암전류가 크게 증가하는 것을 관찰하였다. 이는 InAs 양자점과 주변 GaAs 간의 열에 의한 상호 확산에 의하여 양자점의 전자 구속 효과를 저해하는 것으로 설명된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
• /
• pp.171-171
• /
• 2010

GaN 기반 Light emitting diodes(LEDs)의 p-type doping layer는 일반적으로 hole을 발생시키는 acceptor로 Mg이 사용하되고 있다. 보통 Mg이 도핑된 p-type GaN은 >$1\;{\Omega}{\cdot}cm$의 저항이 존재하는데 그 이유는 Mg의 열적 이온화를 위한 activation 에너지가 높아서 상온에서 valence band의 hole concentration는 전체 억셉터 농도의 1%가 되지 않기 ��문이다. 본 논문에서는 높은 hole 농도를 얻기 위해서 metalorganic chemical-vapor deposition (MOCVD)를 장비를 사용하여 사파이어 기판의 misorientation-angle에 따른 p-type a-plane(11-20) GaN 특성을 분석하였다. misorientation-angle은 c축 방향으로 $+0.15^{\circ}$, $-0.15^{\circ}$, $-0.2^{\circ}$, $-0.4^{\circ}$ off된 r-plane(1-102) 사파이어 기판 을 사용하였다. p-type 도핑물질로 bis-magnesium (Cp2Mg) 소스를 사용하였고 성장 과정중 발생하는 hydrogen passivation으로 인한 Mg-H complexes현상을 해결하기위해 conventional furnace annealing (CFA)와 rapid thermal annealing (RTA)를 이용하여 열처리 공정을 진행하였다. 열처리 공정은 Air와 N2 분위기에서 $650^{\circ}C$에서 $900^{\circ}C$ 사이의 다양한 온도에서 수행하였고 Hall 측정을 위해 Ni을 전극 물질로 사용하였다. 상온에서 Accent HL5500IU Hall system을 사용하여 hole concentration, mobility, specific resistance을 측정하였다. 열처리 공정 후 Hall측정 결과 $+0.15^{\circ}$, $-0.15^{\circ}$, $-0.2^{\circ}$, $-0.4^{\circ}$ off된 각 샘플들은 온도, 시간, 분위기에 따라 hole concentration ($7.4{\times}10^{16}cm^{-3}{\sim}6{\times}10^{17}cm^{-3}$), mobility(${\mu}h=\;1.72\;cm^2/V-s\;{\sim}15.2\;cm^2/V-s$), specific resistance(4.971 ohm-cm ~8.924 ohm-cm) 가 변화됨을 확인 할 수 있었다. 또한 광학적 특성을 분석하기 위해 Photoluminescence (PL)을 측정하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
• /
• pp.189-189
• /
• 2010

ZnO nanorods 구조는 광소자 및 태양광 소자의 성능을 향상시키기 위해서 무반사계수, 광추출효율, 전기적, 열적 전도도를 개선시킬 수 있어, 매우 큰 관심을 가지고 왔다. 또한 Ag 나노입자는 표면 플라즈몬 효과를 이용하여 LED나 태양전지에 응용하여 소자의 성능이 향상됨을 이론적, 실험적으로 증명되어 왔으며, 현재에도 활발한 연구가 진행되고 있다. 이러한 ZnO nanorods 특성과 Ag 나노입자의 표면 플라즈몬 효과를 이용하기 위해서, 본 연구에서는 Ag 나노 입자를 형성된 ZnO seed층에 ZnO nanorods를 성장시켰다. 시료를 제작을 위해서 비교적 성장이 간단하고 저온성장이 가능한 화학적 합성방법을 이용하였다. Ag 나노입자가 형성된 ZnO seed층 제작을 위해서 먼저 Si 기판위에 RF magnetron 스퍼터를 이용하여 고진공, $N_2$ 분위기에서 일정한 두께로 증착을 하였으며, 이후 Ag 박막을 thermal evaporator로 10 nm 두께로 증착하였다. 그 다음, 크기가 다른 Ag 나노입자를 형성을 위해서 rapid thermal annealing (RTA)을 여러 가지 온도에서 수행하였다. 그리고 이러한 시료들를 이용하여, ZnO nanorods를 성장하기 위하여, $90-95^{\circ}$의 온도에서 zinc nitrate $Zn(NO_3)_2{\cdot}6H_2O$과 hexamethylentetramines (HMT)으로 혼합된 용액에 담가두어 ZnO nanorods를 성장시켰다. Ag 나노입자의 크기에 따라 ZnO nanorods의 구조와 형태에 대하여 어떠한 영향을 주는지를 관찰하기 위해 field emission scanning electron microscopy (FE-SEM)을 이용하여 측정하였으며, Ag와 ZnO의 성분분석과 결정성을 조사하기 위해 X-ray diffraction (XRD)을 이용하여 분석하였다. 그리고 표면 플라즈몬에 의한 영향에 대하여 조사하기 위해, ZnO nanorods와 Ag 나노입자가 형성된 ZnO nanorods를 UV-Vis-NIR spectrophotometer을 이용하여 흡수계수와 반사계수를 비교하여 측정하였으며. 태양전지의 성능향상을 수 있음을 이론적으로 계산하였다. 그리고 또한 photoluminescence (PL) 분석을 수행하여 ZnO nanorods의 구조에 대하여 Ag 나노입자의 영향에 대한 광특성을 측정하였다.

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

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
• /
• pp.252.2-252.2
• /
• 2013

ZnO nanostructures have a lot of interest for decades due to its varied applications such as light-emitting devices, power generators, solar cells, and sensing devices etc. To get the high performance of these devices, the factors of nanostructure geometry, spacing, and alignment are important. So, Patterning of vertically- aligned ZnO nanowires are currently attractive. However, many of ZnO nanowire or nanorod fabrication methods are needs high temperature, such vapor phase transport process, metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD), metal-organic vapor phase epitaxy, thermal evaporation, pulse laser deposition and thermal chemical vapor deposition. While hydrothermal process has great advantages-low temperature (less than $100^{\circ}C$), simple steps, short time consuming, without catalyst, and relatively ease to control than as mentioned various methods. In this work, we investigate the dependence of ZnO nanowire alignment and morphology on si substrate using of nanosphere template with various precursor concentration and components via hydrothermal process. The brief experimental scheme is as follow. First synthesized ZnO seed solution was spun coated on to cleaned Si substrate, and then annealed $350^{\circ}C$ for 1h in the furnace. Second, 200nm sized close-packed nanospheres were formed on the seed layer-coated substrate by using of gas-liquid-solid interfacial self-assembly method and drying in vaccum desicator for about a day to enhance the adhesion between seed layer and nanospheres. After that, zinc oxide nanowires were synthesized using a low temperature hydrothermal method based on alkali solution. The specimens were immersed upside down in the autoclave bath to prevent some precipitates which formed and covered on the surface. The hydrothermal conditions such as growth temperature, growth time, solution concentration, and additives are variously performed to optimize the morphologies of nanowire. To characterize the crystal structure of seed layer and nanowires, morphology, and optical properties, X-ray diffraction (XRD), field emission scanning electron microscopy (FE-SEM), Raman spectroscopy, and photoluminescence (PL) studies were investigated.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
• /
• pp.196.2-196.2
• /
• 2013

본 연구에서는 분자선 에피택시 (MBE)법으로 성장된 InAs submonolayer quantum dot (SML-QD)을 태양전지에 응용하여 광학 및 전기적 특성을 평가하였다. 본 연구에서 사용된 양자점 태양전지(quantum dot solar cell, QDSC)의 구조는 n+-GaAs 기판 위에 n+-GaAs buffer와 n-GaAs base layer를 차례로 성장 한 후, 활성영역에 InAs/InGaAs SML-QD와 n-GaAs spacer layer를 8주기 형성하였다. 그 위에 p+-GaAs emitter, p+-AlGaAs window layer를 성장하고 ohmic contact을 위하여 p+-GaAs 를 성장하였다. SML-QD 구조의 두께는 0.3 ML 이며, 이때 SML-QD의 적층수를 4 stacks 으로 고정하였다. SML-QD 와의 비교를 위하여 2.0 ML크기의 InAs자발 형성 양자점 태양전지(SK-QDSC)과 GaAs 단일 접합 태양전지 (reference-SC)를 동일한 성장조건에서 제작하였다. PL 측정 결과, 300 K에서 SML-QD의 발광 피크는 SK-QD 보다 고에너지에서 나타나는데(1.349 eV), 이것은 SML-QD가 SK-QD보다 작은 크기를 가지기 때문으로 사료된다. SML-QD는 single peak를 보이는 반면, SK-QD는 dual peaks (1.112 / 1.056 eV)을 확인하였다. SML-QD의 반치폭(full width at half maximum, FWHM)이 SK-QD에 비하여 작은 것으로 보아 SML-QD가 SK-QD보다 양자점 크기 분포의 균일도가 높은 것으로 해석된다. Illumination I-V 측정 결과, SML-QDSC의 개방 전압(VOC) 과 단락전류밀도(JSC)는 SK-QDSC의 값과 비교해 보면, 각각 47 mV와 0.88 mA/cm2만큼 증가하였다. 이는 SK-QD보다 상대적으로 작은 크기를 가진 SML-QD로 인해 VOC가 증가되었으며, SML-QD가 SK-QD 보다 태양광을 흡수할 수 있는 영역이 비교적 적지만, QD내에 존재하는 energy level에서 탈출 할 수 있는 확률이 더 높음으로써 JSC가 증가한 것으로 분석 된다.

• 한국재료학회지
• /
• 제18권2호
• /
• pp.84-91
• /
• 2008

The effects of the deposition and annealing temperature on the structural, electrical and optical properties of Ag doped ZnO (ZnO : Ag) thin films were investigated. All of the films were deposited with a 2wt% $Ag_2O-doped$ ZnO target using an e-beam evaporator. The substrate temperature varied from room temperature (RT) to $250^{\circ}C$. An undoped ZnO thin film was also fabricated at $150^{\circ}C$ as a reference. The as-grown films were annealed in temperatures ranging from 350 to $650^{\circ}C$ for 5 h in air. The Ag content in the film decreased as the deposition and the post-annealing temperature increased due to the evaporation of the Ag in the film. During the annealing process, grain growth occurred, as confirmed from XRD and SEM results. The as-grown film deposited at RT showed n-type conduction; however, the films deposited at higher temperatures showed p-type conduction. The films fabricated at $150^{\circ}C$ revealed the highest hole concentration of $3.98{\times}1019\;cm^{-3}$ and a resistivity of $0.347\;{\Omega}{\cdot}cm$. The RT PL spectra of the as-grown ZnO : Ag films exhibited very weak emission intensity compared to undoped ZnO; moreover, the emission intensities became stronger as the annealing temperature increased with two main emission bands of near band-edge UV and defect-related green luminescence exhibited. The film deposited at $150^{\circ}C$ and annealed at $350^{\circ}C$ exhibited the lowest value of $I_{vis}/I_{uv}$ of 0.05.

• 한국응용과학기술학회지
• /
• 제19권2호
• /
• pp.103-107
• /
• 2002

Diphosphine dinuclear gold(I) complexes were synthesized from the reaction of bridged diphosphines and gold ions. As a bridged diphosphine, 1,2-bis(diphenylphosphino)metbane (dppm) or 1,1'-Bis(diphenylphosphino) ferrocene (dppf) was introduced. As anionic ligands, CI was first coordinated to Au, resulting in (diphosphine)$(AuCl)_{2}$. Then, the ligand, SPh, was substituted for Cl in the chloride complex to give (diphosphine)$(AuSPh)_{2}$. As a result, three digold complexes, (dppm)$(AuCl)_{2}$. (I), (dppf)$(AuCl)_{2}$. (II), and (dppf)$(AuSPh_{2}$. (III) were prepared in this study. The thermal properties were investigated at first hand to confirm that the gold complexes were in fact formed. The digold complexes were decomposed above $200^{\circ}C$ while the ligand, dppm or dppf, melts under $180^{\circ}C$ The photoluminescence (PL) spectra of the spin-coated thin films showed the maximum peak at 590, 595, and 540nm for the complex, I, II, and III, respectively. These complexes were found to give the orange color phosphorescence. Therefore, these digold complexes can be candidates for orange-red phosphorescent materials in organic electroluminescent devices (OELD). Further studies on application of the complexes as a dopant in an emitting layer are in progress in our laboratory.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
• /
• 한국전기전자재료학회 2004년도 추계학술대회 논문집 Vol.17
• /
• pp.167-170
• /
• 2004

The stochiometric mix of evaporating materials for the $CuGaT_2$ single crystal thin films was prepared from horizontal furnance. Using extrapolation method of X-ray diffraction patterns for the $CuGaTe_2$ polycrystal, it was found tetragonal structure whose lattice constant $a_0$ and $c_0$ were 6.025 ${\AA}$ and 11.931 ${\AA}$, respectively. To obtain the single crystal thin films, $CuGaTe_2$ mixed crystal was deposited on throughly etched semi-insulator GaAs(100) substrate by the Hot Wall Epitaxy (HWE) system. The source and substrate temperature were $670^{\circ}C$ and $410^{\circ}C$ respectively, and the thickness of the single crystal thin films is $2.1{\mu}m$. The crystalline structure of single crystal thin films was investigated by the photoluminescence and double crystal X-ray diffraction (DCXD). From the photocurrent spectrum by illumination of perpendicular light on the c - axis of the $CuGaTe_2$ single crystal thin film, we have found that the values of spin orbit coupling ${\Delta}s.o$ and the crystal field splitting ${\Delta}cr$ were $0.079\underline{1}eV$ and $0.246\underline{3}eV$ at 10 K, respectively. From the PL spectra at 10K, the peaks corresponding to free bound excitons and D-A pair and a broad emission band due to SA is identified. The binding energy of the free excitons are determined to be $0.047\underline{0}eV$ and the dissipation energy of the donor-bound exciton and acceptor-bound exciton to be $0.049\underline{0}eV$, $0.055\underline{8}eV$, respectively.