• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.209-209
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• 2010

금(Au) 또는 은(Ag) 금속 나노입자의 모양, 크기, 분포 상태를 조절하여 가시광선과 적외선, 자외선 영역에서 강한 표면 플라즈몬 효과을 이용할 수 있는데, 최근 이러한 금속 나노입자의 표면플라즈몬 효과를 이용하여 태양광 소자의 성능을 향상시키는 연구가 매우 활발하게 이루어지고 있다. 그 중, 높은 효율과 낮은 제작비용 그리고 간단한 공정과정의 장점을 갖고 있어서 크게 주목 받고 있는 염료감응태양전지에서도 금(Au) 또는 은(Ag) 금속 나노입자을 이용하기 위한 많은 연구가 진행되고 있다. 그 예로, Au가 코팅된 $TiO_2$ 기반의 염료감응태양전지구조를 제작하여, 입사된 빛이 표면플라즈몬 효과를 통해, Au에서 여기된 전자들이 Au/$TiO_2$ 사에의 schottky 장벽을 통과하여 $TiO_2$의 전도대 전자들의 밀도가 증가하여, charge carrier generating rate을 높여 소자의 광변환 효율의 향상을 증명하였다. 이에 본 연구에서는, $TiO_2$보다 높은 전자 이동도(mobility)와 직선통로(direct path way)의 장점을 갖고 있는 ZnO nanorod에서의 charge carrier generating rate을 높일 수 있도록, 비교적 가격이 저렴한 Ag nanoparticle을 코팅하였다. ZnO nanorod 제작은 낮은 온도에서 간단하게 성장시킬 수 있는 hydrothermal 방법을 이용하였다. 기판위에 RF magnetron 스퍼터를 이용하여 AZO seed layer를 증착한 후, zinc nitrate $Zn(NO_3)_2{\cdot}6H_2O$과 hexamethylentetramines (HMT)으로 혼합된 용액을 사용해 ZnO nanorods를 성장시켰다. 이 후, Ag를 형성할 수 있도록 열증기증착법을 이용하여 코팅하였다. Ag의 증착시간에 따른 ZnO nanorods에서의 코팅된 구조와 형태를 관찰하기 위해 field emission scanning electron microscopy (FE-SEM)을 이용하여 측정하였으며, 결정성을 조사하기 위해 X-ray diffraction (XRD)을 이용하여 분석하였다. 또한 입사된 빛에 의해, 여기된 ZnO 전도대 전자들이 다시 재결합을 통해 방출되는 photoluminescence 양을 scanning PL 장비를 통해 측정하여 Ag가 코팅된 ZnO nanorod의 광특성을 분석하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.232-232
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• 2010

Recently light emitting diodes (LEDs) have been expected as the new generation light sources because of their advantages such as small size, long lifetime and energy-saving. GaN, as a wide band gap material, is widely used as a material of LEDs and GaN nanorods are the one of the most widely investigated nanostructure which has advantages for the light extraction of LEDs and increasing the active area by making the cylindrical core-shell structure. Lately GaN nanorods are fabricated by various techniques, such as selective area growth, vapor-liquid-solid (VLS) technique. But these techniques have some disadvantages. Selective area growth technique is too complicated and expensive to grow the rods. And in the case of VLS technique, GaN nanorods are not vertically aligned well and the metal catalyst may act as the impurity. So we just tried to grow the GaN nanorods on Si substrate without catalyst to get the vertically well aligned nanorods without impurity. First we deposited the AlN buffer layer on Si substrate which shows more vertical growth mode than sapphire substrate. After the buffer growth, we flew trimethylgallium (TMGa) as the III group source and ammonia as the V group source. And during the GaN growth, we kept the ammonia flow stable and periodically changed the flow rate of TMGa to change the growth mode of the nanorods. Finally, as the optimization, we changed the various growth conditions such as the growth temperature, the working pressure, V/III ratio and the doping level. And we are still in the process to reduce the diameter of the nanorods and to extend the length of the nanorods simultaneously. In this study, we focused on the shape changing of GaN nanorods with different growth conditions. So we confirmed the shape of the nanorods by scanning electron microscope (SEM) and carried out the Photoluminescence (PL) measurement and x-ray diffraction (XRD) to examine the crystal quality difference between samples. Detailed results will be discussed.

• 한국재료학회지
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• 제31권1호
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• pp.16-22
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• 2021

In this study, quantum dot-sensitized solar cells (QDSSC) using CdSe/ZnS quantum dots (QD) of various sizes with green, yellow, and red colors are developed. Quantum dots, depending their different sizes, have advantages of absorbing light of various wavelengths. This absorption of light of various wavelengths increases the photocurrent production of solar cells. The absorption and emission peaks and excellent photochemical properties of the synthesized quantum dots are confirmed through UV-visible and photoluminescence (PL) analysis. In TEM analysis, the average sizes of individual green, yellow, and red quantum dots are shown to be 5 nm, 6 nm, and 8 nm. The J-V curves of QDSSC for one type of QD show a current density of 1.7 mA/㎠ and an open-circuit voltage of 0.49 V, while QDSSC using three type of QDs shows improved electrical characteristics of 5.52 mA/㎠ and 0.52 V. As a result, the photoelectric conversion efficiency of QDSSC using one type of QD is as low as 0.53 %, but QDSSC using three type of QDs has a measured efficiency of 1.4 %.

• Current Photovoltaic Research
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• 제9권4호
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• pp.128-132
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• 2021

Advances in screen printing technology have been led to development of high efficiency silicon solar cells. As a post PERx structure, an n-type wafer-based rear side TOPCon structure has been actively researched for further open-circuit voltage (Voc) improvement. In the case of the metal contact of the TOPCon structure, the poly-Si thickness is very important because the passivation of the substrate will be degraded when the metal paste penetrates until substrate. However, the thin poly-Si layer has advantages in terms of current density due to reduction of parasitic absorption. Therefore, poly-Si thickness and firing temperature must be considered to optimize the metal contact of the TOPCon structure. In this paper, we varied poly-Si thickness and firing peak temperature to evaluate metal induced recombination (Jom) and contact resistivity. Jom was evaluated by using PL imaging technique which does not require both side metal contact. As a results, we realized that the SiN_x deposition conditions can affect the metal contact of the TOPCon structure.

• 한국재료학회지
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• 제32권10호
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• pp.425-428
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• 2022

In this study, Y₃Al₅O₁₂:Eu³⁺ red phosphors were synthesized at different temperatures using a solid state reaction method. The crystal structures, surface and optical properties of the Y₃Al₅O₁₂:Eu³⁺ red phosphors were investigated using X-ray diffraction (XRD), field emission scanning electron microscope (FE-SEM), and photoluminescence (PL) analyses. From XRD results, the crystal structure of the Y₃Al₅O₁₂:Eu³⁺ red phosphors was determined to be cubic. The maximum emission spectra were observed for the Y₃Al₅O₁₂:Eu³⁺ red phosphor prepared by annealing for 4h at 1,700 ℃. The 565~590 nm photoluminescent spectra of the Y₃Al₅O₁₂:Eu³⁺ red phosphors is associated with the ⁵D₀ → ⁷F₂ magnetic dipole transition of the Eu³⁺ ions. The intensity of the photoluminescent spectra in the red phosphors is more dominant for the magnetic dipole transition than the electric dipole transition with increasing annealing temperature. The International Commission on Illumination (CIE) coordinates of Y₃Al₅O₁₂:Eu³⁺ red phosphors prepared by 1,700 ℃ annealing temperature are X = 0.5994, Y = 0.3647.

• Advances in materials Research
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• 제12권3호
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• pp.179-192
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• 2023

We have studied the structural and optical properties of the non-doped and Co 0.08 at.%, Co 0.02 at.%, and Co 0.11 at.% doped ZnO nanorods (NRs) synthesized using the simple low-temperature chemical bath deposition (CBD) method at 95℃ for 2 hours. The scanning electron microscope (SEM) images confirmed the morphology of the ZnO NRs are affected by Co incorporation. As observed, the Co 0.08 at.% doped ZnO NRs have a larger dimension with an average diameter of 153.4 nm. According to the International Centre for Diffraction Data (ICDD) number #00-036-1451, the x-ray diffraction (XRD) pattern of non-doped and Co-doped ZnO NRs with the preferred orientation of ZnO NRs in the (002) plane possess polycrystalline hexagonal wurtzite structure with the space group P63mc. Optical absorbance indicates the Co 0.08 at.% doped ZnO NRs have stronger and blueshift bandgap energy (3.104 ev). The room temperature photoluminescence (PL) spectra of ZnO NRs exhibited excitonicrelates ultraviolet (UV) and defect-related green band (GB) emissions. By calculating the UV/GB intensity, the Co 0.08 at.% is the proper atomic percentage to have fewer intrinsic defects. We predict that Co-doped ZnO NRs induce a blueshift of near band edge (NBE) emission due to the Burstein-Moss effect. Meanwhile, the redshift of NBE emission is attributed to the modification of the lattice dimensions and exchange energy.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제46권7호
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• pp.7-14
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• 2009

본 연구에서는 어닐링조건이 ZnO 박막의 결정구조((002) 세기, FWHM d-간격, grain 크기, (002) 피크 위치) 광학 (UV 피크, UV 피크 위치) 및 전기적 성질 (전자농도, 비저항, mobility)에 미치는 영향을 조사하였다. ZnO 박막은 RF 마그네트론 스퍼터링으로 ZnO 타겟을 사용하여 SiO$_2$/Si 기판 상에 증착하였다. 증착도중 기판에 열을 가하지 않았고 ZnO 박막은 $500^{\circ}C\sim650^{\circ}C$의 온도범위와 5분$\sim$20분의 시간범위에서 어닐링 되었다. 샘플의 표면 거칠기 및 구조는 각각 SEM과 XRD로 분석하였다. 광학 성질은 He-Cd 325 nm 레이저를 사용하여 상온에서 측정된 photoluminescence (PL)로 평가 하였다. 어닐링 온도 및 시간 변화에 따라 다음과 같은 관계가 관찰되었다: (1) UV intensity, (002) intensity, grain size 사이에 비례관계가 성립하고, (2) UV intensity는 FWHM와 반비례하고, (3) UV intensity는 전자농도와 큰 상관관계가 없고, (4) d-spacing과 (002) peak position은 반비례 관계에 있고, (5) 3.20$\sim$3.24 eV 범위의 UV peak position은 ZnO 박막이 n-type 특성을 가진다는 것을 의미하며 이는 전기적인 특성의 결과와 일치하고, (6) 최고의 광학 및 구조적 특성을 갖기 위한 최적조건은 0.2의 산소분압(O$_2$/(O$_2$+Ar)), 240W의 PF 파워, 상온의 기판온도, 600$^{\circ}C$온도를 20분 유지하는 어닐링 조건, 그리고 20 mTorr의 스퍼터링 압력 등을 들 수 있다.

• 한국결정성장학회지
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• 제9권2호
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• pp.197-206
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• 1999

수평 전기로에서 $AgInSe_2$다결정을 합성하여 HWE(Hot Wall Epitaxy) 방법으로 $AgInSe_2$ 단결정 박막을 반절연성 GaAs(100) 위에 성장하였다. $AgInSe_2$단결정 박막은 증발원과 기판의 온도를 각각 $610^{\circ}C$, $450^{\circ}C$로 성장하였다. 이때 성장된 단결정 박막의 두께는 3.8$\mu\textrm{m}$였다. 단결정 박막의 결정성의 조사에서 20 K에서 측정한 광발광 스펙트럼은 884.1nm(1.4024eV) 근처에서 excition emission 스펙트럼이 가장 강하게 나타났으며, 또한 이중결정 X-선 회절곡선(DCXD)의 반폭치(FWHM)도 125arcsec로 매우 작은 값으로 측정되어 최적 성장 조건임을 알 수 있었다. Hall 효과는 van der Pauw 방법에 의해 측정되었으며, 온도에 의존하는 운반자 농도와 이동도는 293K에서 각각 $9.58{\times}10^{22} electron/m^3,\; 3.42{\times}10^{-2}m^2/V{\cdot}s$였다. $AgInSe_2$단결정 박막의 광전류 단파장대 봉우리들로부터 20K에서 측정된 $\Delta$Cr(Crystal field splitting)은 0.12eV, $\Delta$So(spin orbit coupling)는 0.29 eV였다. 20K에서 얻어진 광발광 봉우리들 중에서 881.1nm(1.4071 eV)와 882.4nm(1.4051 eV)는 free exciton$E_x$의 upper polariton과 lower polariton인$E_x^U$와 $E_x^L$를 의미하며, 884.1nm(1.4024 eV)는 donor-bound exciton emission에 의한 $I_2$봉우리를, 885.9nm(1.3995 eV)는 acceptor-bound exciton emission에 의한 $I_1$ 봉우리를 각각 나타내었다. 또한 887.5nm(1.3970 eV)에서 관측된 봉우리는 DAP(donor-acceptor pair)에 기인하는 광발광 봉우리로 해석되었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제18권3호
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• pp.109-114
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• 2008

새로운 녹색의 $CaZrO_3$ : $HO_{3+}$ 축광성 형광체를 고온의 약한 환원 분위기에서 전통적인 고상 반응법으로 합성하였다. $CaZrO_3$ : $HO_{3+}$ 축광성 형광체에 첨가 된 융제 $H_3BO_3$의 역할과 부활제의 적정농도에 대하여 연구하였으며, 합성한 축광성 형광체의 형광 분석 및 광 발광 분석을 행하였다. 고온의 질소 분위기에서 합성한 $CaZrO_3$ : $HO_{3+}$ 축광성 형광체는 546nm의 발광 피크가 나타남을 확인 하였으며, 장잔광 스펙트럼 또한 폭이 좁은 546 nm의 발광 피크가 나타남에 따라 순수한 녹색의 발광색을 띄고 있음을 확인하였다 녹색의 $CaZrO_3$ : $HO_{3+}$ 축광성 형광체의 발광 지속시간은 254 nm UV lamp로 여기 시킨 후 어두운 곳에서 5시간 이상 발광이 유지되었다. 발광 피크는 $HO_{3+}$ 이온의 $^5F_4$, $^5S_2{\to}^5I_3$ 전이에 의한 것이며, 잔광 특성은 $CaZrO_3$ 격자 내에 trap center가 생성됨 의하여 발생되는 것으로 판단된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.185-185
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• 2012

중공 발광 나노 물질은 특유의 구조적 특성(낮은 밀도, 높은 비표면적, 다공성 물질, 낮은 열팽창계수 등)과 광학적 성질을 이용하여 디스플레이 패널, 광결정, 약물전달체, 바이오 이미징 라벨 등의 다양한 적용이 가능하다. 이러한 적용에 있어 균일한 크기와 형태의 중공 입자는 필수 조건으로 여겨진다. 지금까지 합성된 중공 발광 입자에는 BaMgAl10O17 : Eu2+-Nd3+, Gd2O3 : Eu3+, $EuPO_4{\cdot}H_2O$과 같은 것들이 있으나 크기 조절이 어렵고, 그 균일성이 확보되지 못하였다. 균일한 크기의 중공 발광 입자를 만들기 위해 SiO2나 emulsion을 템플릿으로 이용하여 황화카드뮴, 카드뮴 셀레나이드 중공 입자를 합성한 예가 있으나, 양자점의 독성으로 인하여 바이오분야 응용에는 적합하지 않다. YAG는 모체로써 형광체에서 가장 많이 이용되는 물질로, 화학적 안정성과 낮은 독성, 높은 양자 효율 등 많은 장점을 갖고 있다. 특히 세륨이 도핑된 YAG형광체의 경우 WLED, 신틸레이터, 바이오산업에 적용이 가능하다. 그러나 지금까지 중공 YAG:Ce3+형광체를 합성한 예가 없었다. 본 연구에서는 단분산 수화 알루미늄 (Al(OH)3) 입자 위에 세륨이 도핑 된 이트륨 베이직 카보네이트 ($Y(OH)CO_3$)를 균일하게 코팅한 후 열처리를 하여 균일한 크기의 Y3Al5O12:Ce3+(YAG) 중공 입자를 합성하였다. 열처리 온도에 따른 고분해능 투과 전자 현미경(HRTEM), X-선 회절(XRD), 고분해능 에너지 분광법(HREDX) 분석결과, 중공 YAG: Ce3+입자는 Kirkendall 효과에 의해 형성됨을 확인하였다. 전계방사형 주사 전자 현미경(FE-SEM) 측정을 통해, 열처리 후에도 입자의 크기와 형태가 균일함을 확인하였으며, 공초점 현미경 관찰을 통해 중공 형태를 명확히 확인 할 수 있었다. Photoluminescence (PL) 분광법과 형광 수명 이미징 현미경(FLIM)을 이용한 광 특성 분석결과, 합성된 입자는 400-500 nm에서 흡수 파장 (456 nm에서 최대 강도)과 500-700 nm 범위의 발광 파장(544 nm에서 최대 강도)을 나타냈고, 상용 YAG: Ce3+(70 ns)에 준하는 74 ns의 잔광 시간(decay time)이 측정되었다. 단분산 수화 알루미늄 입자의 크기를 조절하여 최종 합성된 YAG: Ce3+의 크기를 조절할 수 있었다. 지름 약 600 nm의 Al(OH)3를 사용한 경우, $1,300^{\circ}C$에서 열처리를 한 후 평균 지름 590 nm의 중공입자를 합성하였고, 약 170 nm의 Al(OH)3를 이용하여, 더 낮은 온도인 $1,100^{\circ}C$에서의 열처리를 통해 평균지름 140 nm의 중공 YAG: Ce3+입자를 합성하였다. 본 연구를 통하여 합성된 균일한 크기의 YAG 중공입자는 LED와 같은 광전변환 소자 및 다기능성 바이오 이미징 등의 나노바이오 소자 분야에 활용될 수 있음이 기대된다.