• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.572-572
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• 2012

Growth of metal oxides on graphene may lead to a better understanding of delicate effects of their growth habits on their underlying physics. The vanadium dioxide ($VO_2$) is well known for its metal-to-insulator transition accompanied by a reversible first order structural phase transition at 340 K. This transition makes $VO_2$ a potentially useful material for applications in electrical and optical devices. We report a successful growth of $VO_2$ nanostructures on a graphene substrate via a vapor-solid transport route. As-grown $VO_2$ nanostructures on graphene were systematically characterized by field emission scanning electron microscopy, x-ray diffraction, Raman spectroscopy, FT-IR spectroscopy and high resolution transmission electron microscopy. These results indicate that the strain between $VO_2$ and graphene layers may be easily controlled by the number of underlying graphene layer. We also found that the strain in-between $VO_2$ and graphene layer affected its metal-to-insulator transition characteristics. This study demonstrates a new way for synthesizing $VO_2$ in a desired phase on the transparent conducting graphene substrate and an easy pathway for controlling metal-to-insulator phase transition via strain.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.380-381
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• 2007

This paper reports on the deposition conditions and properties of ITO films used as electrode layer in a organic light emitting diodes on a PET substrate. The deposition technique employed was specially designed roll-to-roll sputtering. The oxide was deposited at room temperature in an argon and oxygen plasma on a transparent conducting ITO layer on a PET film. The influence of deposition parameters such as DC power, working pressure and oxygen partial pressure has been investigated, in order to obtain the best compromise between a high deposition rate and adequate electro-optical properties. Electrical and optical properties of ITO films were analyzed by Hall measurement examinations with van der pauw geometry at room temperature and UV/Vis spectrometer analysis, respectively. In addition, the structural properties and surface smoothness were measured by x-ray diffraction and scaning electron microscopy, respectively. From optimized ITO films grown by roll-to-roll sputter system, good electrical$(6.44{\times}10^{-4}\;{\Omega}-cm)$ and optical(above 86 % at 550 nm) properties were obtained. Also, the ITO films exhibited amorphous structure and very flat surface beacause of low deposition temperature.

• 한국진공학회지
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• 제20권5호
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• pp.356-360
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• 2011

유리 기판 위에 RF와 DC 마그네트론 스퍼터링 방법으로 100 nm 두께의 $In_2O_3$ 단층 박막과 $In_2O_3$ 100 nm/Cu 3 nm의 두께를 갖는 적층박막을 증착하고, 구리 기저 층 증착에 따른 상부 $In_2O_3$ 박막의 광학적, 전기적 특성의 변화를 연구하였다. 상온에서 증착 된 $In_2O_3$ 박막의 가시광 투과도와 면 저항은 79%와 2,300 ${\Omega}/{\square}$이었다. 구리 기저 층의 광 흡수에 의하여, $In_2O_3$/Cu 적층박막의 가시광 투과도는 71%로 감소하였으나, 면 저항은 110 ${\Omega}/{\square}$로 측정되어 상대적으로 우수한 전기적 특성을 구할 수 있었다. 본 연구에서 Figure of Merit 분석을 통하여 구리 기저 층이 상부 $In_2O_3$ 투명전극의 전기적, 광학적 특성을 개선 할 수 있음을 확인하였다.

• 공업화학
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• 제25권5호
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• pp.447-454
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• 2014

유기태양전지는 제조비용이 저렴하고 플렉서블 전자소자에 적용이 가능하다는 장점들로 인해 최근 많은 연구가 진행되고 있다. 일반적인 정구조의 태양전지(conventional structured solar cell)의 경우 10%대의 향상된 발전 효율을 보이고 있으나, 여전히 기타 Si 및 CIGS 등과 같은 태양전지에 비해 낮은 효율과 짧은 수명은 상용화의 걸림돌로 작용하고 있다. 일반적으로 유기태양전지의 짧은 수명은 유기물의 광산화뿐만 아니라 수분 및 산소에 의한 음극, 양극 소재의 부식으로 인한 소재/소자 열화 문제로 설명되어지고 있다. 한편 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 새로운 소자 구조(역구조 태양 전지; Inverted structured solar cell)가 제안되었으며 전자 수송층 및 기능성 계면 소재 연구를 통한 발전 효율 및 수명 향상에 관한 연구가 꾸준히 되고 있다. 그 결과 최근 2D/3D 산화 아연(ZnO) 소재를 역구조 태양전지의 전자 수송층으로 적용하고 건,습식 표면 후처리를 통해 약 9% 수준의 발전효율을 달성하였다. 본 총설에서는 ZnO를 기반으로 하는 전자 수송층 소재의 연구 동향 및 역구조 태양전지의 효율 향상 기술에 관한 최신 연구 동향을 소개하고자 한다.

• Current Photovoltaic Research
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• 제8권3호
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• pp.102-106
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• 2020

In this paper, the effect of MoSe₂ on the contact resistance (R_C) of the transparent conducting oxide (TCO) and Mo junction in the scribed P2 region of the Cu(In,Ga)Se₂ (CIGS) solar module was analyzed. The CIGS/Mo junction becomes ohmic-contact by MoSe₂, so the formation of the MoSe₂ layer is essential. However, the CIGS solar module has a TCO/MoSe₂/Mo junction in the P2 region due to structural differences from the cell. The contact resistance (R_C) of the P2 region was calculated using the transmission line method, and MoSe₂ was confirmed to increase R_C of the TCO/Mo junction. B doped ZnO (BZO) was used as TCO, and when BZO/MoSe₂ junction was formed, conduction band offset (CBO) of 0.6 eV was generated due to the difference in their electron affinities. It is expected that this CBO acts as a carrier transport barrier that disturbs the flow of current, resulting in increased R_C. In order to reduce the R_C caused by CBO, MoSe₂ must be made thin in a CIGS solar module.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 추계학술대회 논문집 Vol.21
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• pp.424-424
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• 2008

Dye-sensitized Solar Cell (DSC) is a new type of solar cell by using photocatalytic properties of $TiO_2$. The electric potential distribution in DSCs has played a major role in the operation of such cells. Models based on a built-in electric field which sets the upper limit for the open circuit voltage(Voc) and/or the possibility of a Schottky barrier at the interface between the mesoporous wide band gap semiconductor and the transparent conducting substrate have been presented. $TiO_2$ thin films were deposited on the FTO substrate by Nd:YAG Pulsed Laser Deposition(PLD) at room temperature and post-deposition annealing at $500^{\circ}C$ in flowing $O_2$ atmosphere for 1 hour. The structural properties of $TiO_2$ thin films have investigated by X-ray diffraction(XRD) and atomic force microscope(AFM). Thickness of $TiO_2$ thin films were controlled deference deposition time and measurement by scanning electron microscope(SEM). Then we manufactured a DSC unit cells and I-V and efficiency were tested using solar simulator.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.297-300
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• 2007

In this study, we have attempted a new method to enhance the coloring of dye on the $TiO_2$ surface in the dye sensitized solar cell. In the conventional coloring process in a dye sensitized solar cells, dye is absorbed by the covalent bond between TiO2 and dye molecule while the photo-electrode coated with $TiO_2$ layer is soaked in dye solution for about 12-24 hours. But this process takes long time, so we have researched more effective and faster way than the conventional process by applying electric field. Three kinds of electric power such as direct voltage, alternating voltage and pulse voltage were applied to the transparent conducting oxide during the coloring process. As a result, we achieved improved power, fill factor and efficiency of dye-sensitized solar cell in case of applying direct voltage and pulse voltage. In contrast, alternating voltage tend to reduce the dye adsorption on the $TiO_2$ surface and hence the efficiency. We measured the absorption spectra of dye by UV-VIS spectrophotometer before and after soaking the $TiO_2$ in the dye and found no characteristic change in the dye was observed. In this study, we researched on shortening time of coloring process which spent much time in the whole process.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.591-591
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• 2012

본 연구는 Transparent conducting oxide (TCO, 산화물투명전극)를 이용한 박막태양전지 효율향상에 관한 것으로, 이중의 TCO층(Double-stacked TCO layer)의 효과적인 광학 및 전기적 설계에 관한 것이다. 기존 박막 태양전지에서는 투명전극 TCO layer로서, ITO (Indium-Tin-Oxide), FTO (Fluorine- Tin-Oxide), 및 AZO(Aluminum-doped Zinc Oxide) 등을 사용해 왔다. 각 TCO layer마다 장점이 있지만 단점 또한 존재한다. ITO의 경우 높은 전기적 특성을 가지는 반면 수소 플라즈마에 취약하고 기계적 강도에 취약해 ITO 단일층만으로 박막 태양전지에 적용하는 것에 제한을 받는다. 한편, AZO의 경우 전기적 특성도 우수할 뿐만 아니라 수소 플라즈마에도 내구성이 강한 장점이 있지만, 일함수가 p형 반도체보다 낮아 Schottky junction이 되어, 높은 전위장벽이 형성된다. 이는 정공의 이동을 방해하고, 정공의 축적이 일어나서 순방향 전압을 인가할 때 많은 전류의 감소를 가져온다. 또한, AZO와 p형 반도체 사이의 높은 직렬저항으로 인해 광전압(Voc, Open circuit voltage)와 충실률 (FF, Fill factor)가 떨어진다는 단점이 있다. 본 실험에서는 ITO/AZO 2중구조의 TCO층을 적용하여 상기의 문제점을 해결하고자 한다. 이중 구조 TCO층은 Magnetron sputter system을 이용하여, 단계적으로 증착되었다. 빛이 입사하는 유리에 ITO를 제1전도층으로 증착하였는데, ITO는 입사광의 투과도와 전기전도성이 우수하다. 제2전도층으로는 AZO층을 이용하였으며, 실리콘 반도체층과 접하게 된다. AZO는 실리콘 증착시 발생하는 수소 플라즈마에 안정적이고, 물리적 강도 또한 우수한 장점이 있다. 이중 구조층위에 실리콘 광흡수층(Si absorber)을 증착하였으며, pin 구조를 가진다. 기존, 단일막 TCO층과 2중구조 TCO층을 이용하여, 실리콘 박막 태양전지를 구성하였다. 이때, ITO/AZO의 2중구조를 적용하였을 때 태양 전지 특성이 크게 향상된 결과를 얻을 수가 있었다. 특히, 전류밀도의 경우 ITO, FTO, AZO 각각 14.5 mA/cm2, 11.2 mA/cm2, 8.18 mA/cm2를 나타낸 반면 ITO/AZO 2중구조의 경우 약 17mA/cm2 로 크게 향상 되었고, 태양전지 변환 효율도 각각 7.5%, 6.9%, 4%에서 ITO/AZO 2중 구조의 경우 8.05%로 크게 향상되었다. 본 발표에서는 2중구조 TCO를 이용한 현공정에 적용 가능한 박막태양전지 효율향상 기법에 대해 논의하고자 한다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제30권3호
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• pp.94-101
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• 2023

투명 전도성 산화물(TCO)를 대체할 수 있는 대표적인 물질로 알려진 ZnO는 3.37 eV의 bandgap과 60 meV의 exciton binding energy를 가진 반도체 물질이다. 본 연구에서는 투명 전극으로 사용하기 위한 높은 전기적 특성을 확보하기 위해 원자층 증착법을 기반으로 양이온과 음이온의 단일 및 이중 도핑에 따라 성장한 ZnO 박막을 제작하였다. 3가 양이온 Al, Ga과 음이온 F이 단일 및 이중 도핑된 ZnO 박막의 구조적, 광학적 특성 및 전기적 특성을 확인하였다. 단일 도핑의 경우, ZnO에 donor로 작용하는 Al, Ga, F에 의해 캐리어 농도가 도핑 전에 비해 증가하였고 근자외선 영역에서의 band-edge absorption이 증가하는 것을 확인하였다. 단일 도핑 중에서는 F이 ZnO 내 산소 공공 자리에 passivation 되면서 높은 mobility와 함께 가장 높은 전도도를 보였다. 이중 도핑의 경우, 각 원소들의 도핑 효과가 더해지면서 단일 도핑에 비해 높은 전기적 특성을 보였다. 결과적으로 Ga-F에 비해 Al-F 도핑 시 ionic radius 차이에 의한 lattice distortion 감소 및 delocalized 된 전자 상태의 증가로 가장 낮은 비저항 값을 보였으며 PDOS 분석을 통한 시뮬레이션 데이터로 측정 값과 일치하는 결과를 확인했다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.87-87
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• 2010

Photoelectrochemical (PEC) systems are promising methods of producing H2 gas using solar energy in an aqueous solution. The photoelectrochemical properties of numerous metal oxides have been studied. Among them, the PEC systems based on TiO2 have been extensively studied. However, the drawback of a PEC system with TiO2 is that only ultraviolet (UV) light can be absorbed because of its large band gap (3.2 - 3.4 eV). Two approaches have been introduced in order to use PEC cells in the visible light region. The first method includes doping impurities, such as nitrogen, into TiO2, and this technique has been extensively studied in an attempt to narrow the band gap. In comparison, research on the second method, which includes visible light water splitting in molecular photosystems, has been slow. Mallouk et al. recently developed electrochemical water-splitting cells using the Ru(II) complex as the visible light photosensitizer. the dye-sensitized PEC cell consisted of a dye-sensitized TiO2 layer, a Pt counter electrode, and an aqueous solution between them. Under a visible light (< 3 eV) illumination, only the dye molecule absorbed the light and became excited because TiO2 had the wide band gap. The light absorption of the dye was followed by the transfer of an electron from the excited state (S*) of the dye to the conduction band (CB) of TiO2 and its subsequent transfer to the transparent conducting oxide (TCO). The electrons moved through the wire to the Pt, where the water reduction (or H2 evolution) occurred. The oxidized dye molecules caused the water oxidation because their HOMO level was below the H2O/O2 level. Organic dyes have been developed as metal-free alternatives to the Ru(II) complexes because of their tunable optical and electronic properties and low-cost manufacturing. Recently, organic dye molecules containing multi-branched, multi-anchoring groups have received a great deal of interest. In this work, tri-branched tri-anchoring organic dyes (Dye 2) were designed and applied to visible light water-splitting cells based on dye-sensitized TiO2 electrodes. Dye 2 had a molecular structure containing one donor (D) and three acceptor (A) groups, and each ended with an anchoring functionality. In comparison, mono-anchoring dyes (Dye 1) were also synthesized. The PEC response of the Dye 2-sensitized TiO2 film was much better than the Dye 1-sensitized or unsensitized TiO2 films.