• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1996.02a
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• pp.35-35
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• 1996

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 1999.05a
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• pp.73-73
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• 1999

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 1993.05a
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• pp.23-23
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• 1993

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 1998.11a
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• pp.51-51
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• 1998

• Korean Journal of Materials Research
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• v.31 no.8
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• pp.445-449
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• 2021

Zintl compound Mg₃Sb₂ is a promising candidate for efficient thermoelectric material due to its small band gap energy and characteristic electron-crystal phonon-glass behavior. Furthermore, this compound enables fine tuning of carrier concentration via chemical doping for optimizing thermoelectric performance. In this study, nominal compositions of Mg_3.8Sb_2-xTe_x (0 ≤ x ≤ 0.03) are synthesized through controlled melting and subsequent vacuum hot pressing method. X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) are carried out to investigate phase development and surface morphology during the process. It should be noted that 16 at. % of excessive Mg must be added to the system to compensate for the loss of Mg during melting process. Herein, thermoelectric properties such as Seebeck coefficient, electrical conductivity, and thermal conductivity are evaluated from low to high temperature regimes. The results show that Te substitution at Sb sites effectively tunes the majority carriers from holes to electrons, resulting in a transition from p to n-type. At 873 K, a peak ZT value of 0.27 is found for the specimen Mg_3.8Sb_1.99Te_0.01, indicating an improved ZT value over the intrinsic value.

• Proceedings of the Korea Association of Crystal Growth Conference
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• 1996.06b
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• pp.311-352
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• 1996

Peltier 효과를 이용한 열전소자는 열응담 감도가 좋고 선택적 냉각이 가능하며 무소음, 무진동 및 소형화의 장점으로 각종 전자부품의 국부냉각소자로 응용되고 있다. 또한 최근 냉매의 사용없이 냉각이 가능한 열전재료를 이용한 자동차나 가정용 에어컨 및 냉장고 등의 각종 냉방시스템의 개발도 크게 주목을 받고 있다. 기존의 Bi2Te3계 단결정 열전재료는 성능지수는 우수하나, 기계적 취약성에 기인하여 소자가공시 수율 저하가 가장 큰 문제점으로 지적되고 있다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 최근 단결정에 비해 기계적 강도가 우수한 다결정 열전재료의 제조공정에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있으며, 그 일환으로 기계적 합금화법을 이용한 열전재료의 제조공정이 연구되고 있다. 원료금속이 고 에너지 볼-밀 내에서의 연쇄적인 파괴와 압접에 의해 합금분말로 변화되는 기계적 합금화 공정은 상온공정으로 이를 사용하여 다결정 열전재료를 제조시 기존의 다결정 열전재료의 제조공정인 "용해 및 분쇄법'과 비교하여 제조단가를 낮출 수 있는 장점이 있다. 본 연구에서는 전자냉각소자용 열전재료로서 상온부근에서 성능지수가 가장 우수한 p형 (Bi,Sb)2Te3 및 n형 Bi2(Te,Se)3 합금분말을 기계적 합금화 공정으로 제조하여 분말 특성을 분석하였으며, 가압소결 후 열전특성의 변화거동을 연구하였다. 순도 99.99% 이상인 Bi, Sb, Te, Se granule을 (Bi1-xSbx)2Te3 및 Bi2(Te1-ySey)3 조성에 맞게 칭량하여 불과 분말의 무게비 5:1로 강구와 함께 공구강 vial에 장입 후, Spex mixer/mill을 이용하여 기계적 합금화 하였다. 기계적 합금화 공정으로 제조한 분말에 대한 X-선 회절분석과 시차 열분석으로 합금화 정도를 분석하였다. (Bi1-xSbx)2Te3 및 Bi2(Te1-ySey)3 합금분말을 10-5 torr의 진공중에서 300℃∼550℃의 온도로 30분간 가압소결하였다. 가압소결체의 파단면에서의 미세구조를 주사전자현미경으로 관찰하였으며, 상온에서 가압소결체의 열전특성을 측정하였다. (Bi1-xSbx)2Te3의 기계적 합금화에 요구되는 공정시간은 Sb2Te3 함량에 따라 증가하여 x=0.5 조성에서는 4 시간 45분, x=0.75 조성에서는 5 시간, x=1 조성에서는 6 시간 45분의 vibro 밀링이 요구되었다. n형 Bi2(Te1-ySey)3 합금분말의 제조에 요구되는 밀링시간 역시 Bi2Se3 함량 증가에 따라 증가하였으며 Bi2(Te0.95Se0.05)3 합금분말의 제조에는 2시간, Bi2(Te0.9Se0.1)3 및 Bi2(Te0.85Se0.15)3 합금분말의 형성에는 3시간의 bivro 밀링이 요구되었다. 기계적 합금화로 제조한 p형 (Bi0.2Sb0.8)2Te3 및 n형 Bi2(Te0.9Se0.1)3 가압 소결체는 각기 2.9x10-3/K 및 2.1x10-3/K 의 우수한 성능지수를 나타내었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2009.06a
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• pp.212-212
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• 2009

Thermoelectric devices were used to wide range of application. At present, increasing the efficiency of these devices, in particular, through the preparation of materials showing a high thermoelectric figure of merit, Z, $Bi_2Te_3$ and $Sb_2Te_3$ thin films on Si substrates are deposited by flash evaporation method for thermopile sensor applications. In order to enhance the thermoelectric properties of the thin film, annealing in high vacuum is carried out in the temperature range from 200 to $350^{\circ}C$. The microstructure of the film is investigated by XRD and SEM. The resistivity and Seebeck coefficient of the films are measured by Van der Pauw method and hot probe method respectively. At elevating annealing temperature, the crystallinity and thermoelectrical properties of films are improved by increasing the size of grains. At excessive high annealing temperatures, it is shown that Seebeck coefficient of films is decreased because of Te evaporation. By optimizing the annealing conditions, it is possible to obtain a high performance thin film with a thermoelectric properties.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.32 no.6
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• pp.448-453
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• 2019

This work reports the electrical characteristics of and temperature distribution in chalcogenide phase change memory (PCM) devices that have a self-aligned structure. GST (Ge-Sb-Te) chalcogenide alloy films were formed in a self-aligned manner by interdiffusion between sputter-deposited Ge and $Sb_2Te_3$ films during thermal annealing. A transmission electron microscopy-energy dispersive X-ray spectroscopy (TEM-EDS) analysis demonstrated that the local composition of the GST alloy differed significantly and that a $Ge_2Sb_2Te_5$ intermediate layer was formed near the $Ge/Sb_2Te_3$ interface. The programming current and threshold switching voltage of the PCM device were much smaller than those of a control device; this implies that a phase transition occurred only in the $Ge_2Sb_2Te_5$ intermediate layer and not in the entire thickness of the GST alloy. It was confirmed by computer simulation, that the localized phase transition and heat loss suppression of the GST alloy promoted a temperature rise in the PCM device.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2009.06a
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• pp.70-70
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• 2009

Si 도핑한 $Ge_2Sb_2Te_5$ 박막은 비정질상에서의 열적 안정성증가, fcc에서 hex상으로의 상전이 억제, 활성화 에너지 증가 등의 특성을 보인다. 본 연구에서는 Si 도핑에 의한 $Ge_2Sb_2Te_5$ 박막의 전기적 그리고 구조적인 특성에 관한 실험을 진행하였다. 실험에 사용된 Si 도핑 $Ge_2Sb_2Te_5$ 박막은 Si 기판 위에 radio frequency power supply를 사용해 Si과 $Ge_2Sb_2Te_5$ 타겟을 co-sputtering하여 증착하였다. Si의 sputtering 파워를 달리하여 실리콘의 농도를 다르게 증착 하였고 X-ray photoelectron spectroscopy (XPS)를 사용하여 박막의 Si 농도를 측정하였다. 증착된 박막은 질소 분위기 하에서 $5\;^{\circ}C$/min으로 열처리 하여 여러 온도와 Si 농도에서의 박막의 특성을 측정하였다. 열처리 전, 후의 박막은 X-ray diffraction (XRD) 분석을 통하여 각각의 온도에서의 구조적 특성을 분석하였다. 열처리 온도에 따르는 필름의 전기적 특성 파악을 위해서 four-point probe를 이용하여 박막의 면저항을 측정하였고 그 값은 3 회 이상 측정하여 평균값을 사용하였다. Nano-pulse scanner를 사용하여 다양한 파워범위와 펄스폭 범위에서의 박막의 상변화에 따른 반사도 차이를 측정하여 각 조성에서의 비정질-결정질상 변화속도를 분석하였다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.11 no.1
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• pp.28-34
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• 2002

Thin films of $Sb_{2-x}Bi_xTe_3$ (x = 0.0, 0.5, and 1.0) are grown by vacuum evaporation. XRD analysis shows the amorphous nature of the films, and the composition studies confirm the stoichiometry of the films. Microstructural parameters of the films have been calculated and used to explain the electrical and optical properties of the films. It is observed that the carrier type has changed from p- to n-type at higher concentration (x = 1.0) of Bi. The resistivity of the films decreases rapidly with the increase of Bi concentration. However, the refractive index and optical band gap of the films increase with the Bi concentration.