• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2012년도 춘계학술발표대회
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• pp.88.1-88.1
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• 2012

Silicon nanowires (SiNWs), due to their unusual quantum-confinement effects that lead to superior electrical and optical properties compared to those of the bulk silicon, have been widely researched as a potential building block in a variety of novel electronic devices. The conventional means for the synthesis of SiNWs has been the vapor-liquid-solid method using chemical vapor deposition; however, this method is time consuming, environmentally unfriendly, and do not support vertical growth. As an alternate, the electroless etching method has been proposed, which uses metal catalysts contained in aqueous hydrofluoric acids (HF) for vertically etching the bulk silicon substrate. This new method can support large-area growth in a short time, and vertically aligned SiNWs with high aspect ratio can be readily synthesized with excellent reproducibility. Nonetheless, there still are rooms for improvement such as the poor surface characteristics that lead to degradation in electrical performance, and non-uniformity of the diameter and shapes of the synthesized SiNWs. Here, we report a facile method of SiNWs synthesis having uniform sizes, diameters, and shapes, which may be other than just cylindrical shapes using a modified nanosphere lithography technique. The diameters of the polystyrene nanospheres can be adjustable through varying the time of O2 plasma treatment, which serve as a mask template for metal deposition on a silicon substrate. After the removal of the nanospheres, SiNWs having the exact same shape as the mask are synthesized using wet etching technique in a solution of HF, hydrogen peroxide, and deionized water. Different electrical and optical characteristics were obtained according to the shapes and sizes of the SiNWs, which implies that they can serve specific purposes according to their types.

• Current Photovoltaic Research
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• 제1권1호
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• pp.63-68
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• 2013

We investigated the effects of Au eutectic reaction on Si thin film growth by hot wire chemical vapor deposition. Small SiC and Si nano-particles fabricated through a wet etching process were coated and biased at 50 V on micro-textured Si p-n junction solar cells. Au thin film of 10 nm and a Si thin film of 100 nm were then deposited by an electron beam evaporator and hot wire chemical vapor deposition, respectively. The Si and SiC nano-particles and the Au thin film were structurally embedded in Si thin films. However, the Au thin film grew and eventually protruded from the Si thin film in the form of Au silicide nano-balls. This is attributed to the low eutectic bonding temperature ($363^{\circ}C$) of Au with Si, and the process was performed with a substrate that was pre-heated at a temperature of $450^{\circ}C$ during HWCVD. The nano-balls and structures showed various formations depending on the deposited metals and Si surface. Furthermore, the samples of Au nano-balls showed low reflectance due to surface plasmon and quantum confinement effects in a spectra range of short wavelength spectra range.

• 융합정보논문지
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• 제7권5호
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• pp.123-128
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• 2017

나노구조를 갖는 물질들은 나노구조물이 갖는 고유의 체적 대비 높은 표면적 비와 양자 갇힘 효과에 기인하는 독특한 전기적, 광학적, 광전기적, 자기적 특성으로 인하여 많은 주목을 받아왔다. 열화학 기상 증착 공정은 나노 구조물의 성장과정에서 다양한 구조를 갖는 나노소재의 합성 능력 때문에 더욱 주목을 받아왔다. 본 연구에서는 두 영역 열화학 기상 증착법과 소스 물질 $TiO_2$ 파우더를 이용하여 VLS 공정으로 Si\$SiO_2$(300 nm)\Pt(5~40 nm) 기판 위에 실리콘 옥사이드 나노와이어를 성장시켰다. 성장된 실리콘 옥사이드 나노와이어의 형상과 결정학적 특성을 전계방출 주사전자현미경과 투과전자현미경으로 분석하였다. 분석결과, 성장된 실리콘 옥사이드 나노와이어의 형상인 지름과 길이는 촉매 박막의 두께에 의존하여 다른 모양을 나타내었다. 또한 성장된 실리콘 옥사이드 나노와이어는 비정질 상을 갖는 것으로 분석되었다.

• 한국표면공학회지
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• 제43권3호
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• pp.121-126
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• 2010

The PS(porous Si) were fabricated with different anodization time and current density. The structural and optical properties of PS were investigated by SEM(scanning electron microscopy), AFM(atomic force microscopy), and PL(photoluminescence). It is found that the pore size and surface roughness of PS are proportional to the current density. The PL spectra show that the PL peak position is red-shifted with increasing anodization time. This behavior corresponds to the change of pore size which is consistent with the quantum confinement model. The FWHM(full width at half maximum) of PL peak is decreased from 97 to 51 nm and the PL peak position is blue-shifted with increasing current density up to 10 mA/$cm^2$. The PL peak intensity of the PS fabricated under 1 mA/$cm^2$ is the highest among samples.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 하계학술대회 논문집 Vol.8
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• pp.11-11
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• 2007

1차원 구조체인 반도체 나노선은 앙자제한효과 (quantum confinement effect) 등을 이용하여 고밀도/고효율의 소자 개발이 기대되고 있다. GaN는 상온에서 3.4 eV의 밴드갭 에너지를 갖는 III-V 족 반도체 재료로써 박막의 경우 광전자 소자로 폭넓게 응용되고 있다. 최근 GaN 나노선의 합성에 성공하면서 발광소자, 고효율의 태양전지, HEMT 등으로의 응용을 위한 많은 연구가 활발히 이루어지고 있다. 하지만, 아직까지 GaN 나노선의 전기적 특성을 제어하는 기술은 확립되지 않고 있다. 본 연구에서는 Vapor solid (VS)법을 이용하여 GaN 나노선을 합성하였으며, GaN 분말과 함께 $Mg_2N_3$ 분말을 첨가하여 (Ga,Mg)N 나노선을 성공적으로 합성하였다. 합성시에 GaN와 Mg 소스간의 거리 변화를 통해 Mg 도핑농도를 제어하고자 하였다. 이 같은 방법으로 합 된 (Ga,Mg)N 나노선의 Mg 도핑농도에 따른 결정학적 특성을 알아보고, (Ga,Mg)N 나노선을 이용하여 소자를 제작한 후 그 전기적 특성을 살펴보고자 한다. X-ray diffraction (XRD)과 high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM), EDX를 이용하여 합성된 나노선의 결정학적 특성과 Mg의 도핑 농도를 확인하였다. Photo lithography와 e-beam lithography법을 이용하여 (Ga,Mg)N 나노선 field-effect transistor (FET)를 제작하고, channel current-drain voltage ($I_{ds}-V_{ds}$) 와 channel current-gate voltage ($I_{ds}-V_g$) 측정을 통해 (Ga,Mg)N 나노선이 도핑 농도에 따라 n형에서 p형으로 전기적 특성이 변화함을 확인하였다.

• 접착 및 계면
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• 제13권4호
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• pp.188-192
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• 2012

in-situ 무유화 유화중합 및 후속 CdS 코팅 공정으로 이루어진 방법을 이용하여 CdS로 코팅된 PMMA 나노입자를 제조하고 그 특성을 분석하였다. 합성된 CdS/PMMA 나노입자의 크기는 201.7 nm 였으며, TGA 및 원소 분석 결과 10.37 wt%의 CdS를 함유하고 있었다. PMMA 입자 표면에 코팅된 CdS 나노결정의 크기는 3.55 nm였으며 주로 (111) 결정면으로 성장되었다. UV-vis 분석 결과 blue-shifting 현상이 관찰되었으며, 이는 CdS/PMMA 하이브리드 입자상태에서의 CdS는 벌크 상태의 CdS가 갖는 2.41 eV의 밴드갭 에너지보다 큰 2.70 eV를 갖기 때문에 발생하는 양자구속효과에 의하여 기인하였다.

• 대한금속재료학회지
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• 제49권9호
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• pp.732-738
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• 2011

Silicon oxide thin films were deposited by using a plasma-enhanced chemical-vapor deposition technique to investigate the light emission properties. The photoluminescence characteristics were divided into two categories along the relative ratio of the flow rates of $SiH_4$ and $N_2O$ source gases, which show light emission in the broad/visible range and a light emission peak at 380 nm. We attribute the broad/visible light emission and the light emission peak to the quantum confinement effect of nanocrystalline silicon and the Si=O defects, respectively. Changes in the photoluminescence spectra were observed after the post-annealing processes. The photoluminescence spectra of the broad light emission in the visible range shifted to the long wavelength and were saturated above an annealing temperature of $900^{\circ}C$ or after 1 hour annealing at $970^{\circ}C$. However, the position of the light emission peak at 380 nm did not change at all after the post-annealing processes. The light emission intensities at 380 nm initially increased, and decreased at annealing temperatures above $700^{\circ}C$ or after 1 hour annealing at $700^{\circ}C$. The photoluminescence behaviors after the annealing processes can be explained bythe size change of the nanocrystalline silicon and the density change of Si=O defect in the films, respectively. These results support the possibility of using a silicon-based light source for Si-optoelectronic integrated circuits and/or display devices.

• 분석과학
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• 제20권5호
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• pp.413-418
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• 2007

방사선 방법에 의해 실리카 나노입자에 CdS 나노입자를 코팅하였다. TEM분석결과, $SiO_2$ 나노입자 표면에 CdS의 입자의 크기는 대략 20 nm임을 확인 하였다. 또한, XRD 분석결과 결정체 화합물임을 확인하였다. PL 분석결과 PVP-CdS 나노입자와 $SiO_2$@CdS 복합체의 경우, 방출특성이 상당히 다르다는 것이 확인되었다. PVP-CdS의 경우, 방출스펙트럼이 550 nm-600 nm 에서 나타나고, $SiO_2$@CdS의 방출스펙트럼의 경우 단파장 이동함을 확인하였다. 또한 새로운 피이크 (450 nm) 나타남을 확인하였는데, 이는 CdS 의 유발양자 제한 효과에 의한 것으로 사료된다.

• 한국재료학회지
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• 제22권4호
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• pp.180-184
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• 2012

Nanostructures of ZnO, such as nanowires, nanorods, nanorings, and nanobelts have been actively studied and applied in electronic or optical devices owing to the increased surface to volume ratio and quantum confinement that they provide. ZnO seed layer (about 40 nm thick) was deposited on Si(100) substrate by RF magnetron sputtering with power of 60 W for 5 min. ZnO nanorods were grown on ZnO seed layer/Si(100) substrate at $95^{\circ}C$ for 5 hr by hydrothermal method with concentrations of $Zn(NO_3)_2{\cdot}6H_2O$ [ZNH] and $(CH_2)_6N_4$ [HMT] precursors ranging from 0.02M to 0.1M. We observed the microstructure, crystal structure, and photoluminescence of the nanorods. The ZnO nanorods grew with hexahedron shape to the c-axis at (002), and increased their diameter and length with the increase of precursor concentration. In 0.06 M and 0.08 M precursors, the mean aspect ratio values of ZnO nanorods were 6.8 and 6.5; also, ZnO nanorods had good crystal quality. Near band edge emission (NBE) and a deep level emission (DLE) were observed in all ZnO nanorod samples. The highest peak of NBE and the lower DLE appeared in 0.06 M precursor; however, the highest peak of DLE and the lower peak of NBE appeared in the 0.02 M precursor. It is possible to explain these phenomena as results of the better crystal quality and homogeneous shape of the nanorods in the precursor solution of 0.06 M, and as resulting from the bed crystal quality and the formation of Zn vacancies in the nanorods due to the lack of $Zn^{++}$ in the 0.02 M precursor.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권1호
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• pp.699-704
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• 2018

일차원 나노구조물은 양자 갇힘 효과 및 나노와이어가 갖는 체적 대비 높은 표면적 비에 기인하는 독특한 전기적, 광학적, 광전기적, 전기화학적 특성으로 인하여 많은 주목을 받아왔다. 특히 수직으로 성장된 나노와이어는 체적 대비 높은 표면적 비의 특성을 나타낸다. VLS(Vapor-Liquid-Soild) 공정은 나노구조물의 성장 과정에서 자기정렬 효과 때문에 더욱 주목을 받는다. 본 연구에서는 두 영역 열화학 기상증착법을 이용하여 Si\$SiO_2$(300 nm)\Pt 기판 위에 수직으로 정렬된 실리콘 옥사이드 나노기둥을 VLS 공정으로 성장시켰다. 성장된 실리콘 옥사이드 나노기둥의 형상과 결정학적 특성을 주사전자현미경 및 투과전자현미경으로 분석하였다. 그 결과 성장된 실리콘 옥사이드 나노기둥의 지름과 길이는 촉매 박막의 두께에 따라 변하였다. 실리콘 옥사이드 나노 기둥의 몸체는 비정질 상을 나타내었으며, Si과 O로 구성되어 있었다. 또한 성장된 실리콘 옥사이드 나노 기둥의 머리는 결정성을 나타내었으며, Si, O, Pt 및 Ti으로 구성되어 있었다. 실리콘 옥사이드 나노 기둥의 수직 정렬은 촉매물질인 Pt/Ti 합금의 결정성 정렬 선호에 기인하는 것으로 판단되며, 수직 성장된 실리콘 옥사이드 나노기둥은 기능성 나노소재로 활용이 가능할 것으로 기대된다.