• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.174-174
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• 2010

Gallium Nitride(GaN) attracts great attention due to their wide band gap energy (3.4eV), high thermal stability to the solid state lighting devices like LED, Laser diode, UV photo detector, spintronic devices, solar cells, sensors etc. Recently, researchers are interested in synthesis of polycrystalline and amorphous GaN which has also attracted towards optoelectronic device applications significantly. One of the alternatives to deposit GaN at low temperature is to use Single Source Molecular Percursor (SSP) which provides preformed Ga-N bonding. Moreover, our group succeeds in hybridization of SSP synthesized GaN with Single wall carbon nanotube which could be applicable in field emitting devices, hybrid LEDs and sensors. In this work, the GaN thin films were deposited on c-axis oriented sapphire substrate by MBE (Molecular Beam Epitaxy) using novel single source precursor of dimethyl gallium azido-tert-butylamine($Me_2Ga(N_3)NH_2C(CH_3)_3$) with additional source of ammonia. The surface morphology, structural and optical properties of GaN thin films were analyzed for the deposition in the temperature range of $600^{\circ}C$ to $750^{\circ}C$. Electrical properties of deposited thin films were carried out by four point probe technique and home made Hall effect measurement. The effect of ammonia on the crystallinity, microstructure and optical properties of as-deposited thin films are discussed briefly. The crystalline quality of GaN thin film was improved with substrate temperature as indicated by XRD rocking curve measurement. Photoluminescence measurement shows broad emission around 350nm-650nm which could be related to impurities or defects.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.204.2-204.2
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• 2013

Wide band gap II-VI semiconductors have attracted the interest of many research groups during the past few years due to the possibility of their applications in light-emitting diodes and laser diodes. Among the II-VI semiconductors, ZnO is an important optoelectronic device material for use in the violet and blue regions because of its wide direct band gap (Eg ~3.37 eV) and large exciton binding energy (60 meV). F-doped ZnO (FZO) and undoped ZnO thin films were grown onto quartz substrate by the sol-gel spin-coating method. The doping level in the solution, designated by F/Zn atomic ratio of was varied from 0 to 5 in 1 steps. To investigate the effects of the structure and optical properties of FZO thin films were investigated using X-ray diffraction (XRD), UV-visible spectroscopy, and photoluminescence (PL). In the XRD, the residual stress, FWHM, bond length, and average grain size were changed with increasing the doping concentration. For the PL spectra, the high INBE/IDLE ratio of the FZO thin films doping concentration at 1 at.% than the other samples.

• 한국표면공학회지
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• 제56권3호
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• pp.208-218
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• 2023

Photocatalysts are advanced materials which accelerate the photoreaction by providing ordinary reactions with other pathways. The catalysts have various advantages, such as low-cost, low operating temperature and pressure, and long-term use. They are applied to environmental and energy field, including the air and water purification, water splitting for hydrogen production, sterilization and self-cleaning surfaces. However, commercial photocatalysts only absorb ultraviolet light between 100 and 400 nm of wavelength which comprises only 5% in sunlight due to the wide band gap. In addition, rapid recombination of electron-hole pairs reduces the photocatalytic performance. Recently, studies on blackening photocatalysts by laser, thermal, and plasma treatments have been conducted to enhance the absorption of visible light and photocatalytic activity. The disordered structures could yield mid-gap states and vacancies could cause charge carrier trapping. Herein, liquid phase plasma (LPP) is adopted to synthesize Ag-doped black ZnO for the utilization of visible-light. The physical and chemical characteristics of the synthesized photocatalysts are analyzed by SEM/EDS, XRD, XPS and the optical properties of them are investigated using UV/Vis DRS and PL analyses. Lastly, the photocatalytic activity was evaluated using methylene blue as a pollutant.

• Current Optics and Photonics
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• 제7권6호
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• pp.721-731
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• 2023

This paper studies various roughness parameters, besides waviness, texture, and nonlinear parameters of Bismarck brown Y (BBY)-doped Poly(methyl methacrylate) (PMMA) films based on the computed values of optical limiting (OL) threshold power and nonlinear refractive index. The films' morphology, grain size, and absorption spectra were investigated using atomic force microscopy in conjunction with ultraviolet-visible (UV-Vis) spectrophotometer. The particle size of the films ranged between 4.11-4.51 mm and polymer films showed good homogeneity and medium roughness, ranging from 1.11-4.58 mm. A polymer film's third-order nonlinear optical features were carried out using the Z-scan methodology. The measurements were obtained by a continuous wave produced from a solid-state laser with a 532 nm wavelength. According to the results, BBY has a nonlinear refractive index of 10^-6 cm²/W that is significantly negative and nonlinear. The optical limiting thresholds are roughly 10.29, 13.52, and 18.71 mW, respectively. The shift of nonlinear optical features with the film's concentration was found throughout the experiment Additionally, we found that the polymer samples have outstanding capabilities for restricting the amount of optical power that may be transmitted through them. We propose that these films have the potential to be used in a wide variety of optoelectronic applications, including optical photodetectors and optical switching.

• 센서학회지
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• 제6권3호
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• pp.214-220
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• 1997

본 연구에서는 생화학 물질을 정량적으로 분석하기 위하여 소산장(Evanescent field) 흡수를 이용한 박막 광도파로형 칼륨이온센서를 제작하였다. 도파로는 Pyrex glass($26{\times}19{\times}1mm$, $n_{1}=1.485$ at 514nm, Ar laer ; Coherent 사 M532) 기판위에 RF sputtering법으로 Coming-7059 glass($n_{2}=1.588$, at 514nm, Ar laer ; Coherent사 M532) 2 종류의 박막 광도파로를 형성하였으며, 그 두께는 프리즘 결합법으로 측정한 결과 각각 $T_{1}=1.04{\mu}m$ 와 $T_{2}=1.41{\mu}m$ 였다. 칼륨이온 선택성의 이온감지막은 변색성 이온감응물질인 ETH 5294와 중성이온감응물질인 valinomycin을 poly(vinyl chloride-co-vinyl acetate-co-vinyl alcohol) ( 91 : 3 : 6 ) 공중합체 막내에 포괄법으로 고정화한 후 도파로 위에 스핀코팅법으로 제조하였다. 그리고, 센서의 특성을 평가하기 위해 감지막의 작용길이, 도파로의 두께 및 변색성 이온감응물질의 조성비 변화에 따른 감도 의존성을 조사하였다. 본 센서는 약 $1{\times}10^{-6}M\;{\sim}1.0\;M$의 넓은 측정범위를 가지며, 90%의 응답시간은 약 1분 이내의 빠른 응답특성을 나타내었다. 또한 분광분석법에 의한 투과광도법 및 광섬유를 이용한 optode형 센서를 제작하여 본 센서와 그 특성을 비교한 결과, 본 센서의 우수성을 알 수 있었다. 따라서 본 센서는 생화학 및 의용, 환경감시 분야 등에 응용 가능할 것으로 사료된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.104.1-104.1
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• 2011

가볍고, 유연성(flexibility)을 갖는 박막(thin film)형 플랙서블 태양전지(flexible solar cell)는 상황에 따른 형태의 변형이 가능하여, 휴대가 간편하고, 기존 혹은 신규 구조물의 지붕(rooftop)등에 설치가 용이하여, 차세대 성장 동력 분야에서 각광받고 있다. 그러나 아직까지 플랙서블 태양전지는 제작시 열에 의한 기판의 변형, 기판 이송시 너울 현상, 대면적 패터닝(patterning) 기술 등 많은 어려움 등으로 웨이퍼나 글라스 기판에 제조된 태양전지 대비 낮은 광전환 효율을 갖는다. 따라서 본 연구에서는 플랙서플 태양전지 성능개선을 위해 3.5세대급 ($450{\times}450cm^2$) 스퍼터(sputter), 금속유기 화학기상장치 (MOCVD), 플라즈마 화학기상장치 (PECVD), 레이저 가공장치 (Laser scriber)를 이용하여 a-Si:H/a-SiGe:H 이중접합(tandem)을 갖는 태양전지를 제작하였고, 광 변환효율 특성을 평가하였다. 전도도(conductivity), 라만(Raman)분광 및 UV/Visible 분광 분석을 통하여 박막의 전기적, 구조적, 광학적 물성을 평가하여 단위박막의 물성을 최적화 했다. 또한 제작된 태양전지는 쏠라 시뮬레이터 (Solar Simulator)를 이용하여 성능 평가를 수행하였고, 상/하부층의 전류 정합 (current matching)을 위해 외부양자효율 (external quantum efficiency) 분석을 수행하였다. 제작된 이중접합 접이식 태양전지로 소면적($0.25cm^2$)에서 8.7%, 대면적($360cm^2$ 이상) 8.0% 이상의 효율을 확보하였으며, 성능 개선을 위해 대면적 패턴 기술 향상 및 공정 기술 개선을 수행 중이다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.117-117
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• 1999

최근 광소자와 더불어 발전과 더불어 고효율의 새로운 광소자에 대한 수요가 증가되고 있다. ZnO는 이러한 특성을 가진 재료중에 한가지로서 최근 들어 그 가능성에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 특히 상온에서 exciton binding energy가 다른 재료보다 큰 60meV로 고효율의 blue, UV 발광이 가능한 재료로 알려져 있다. 본 연구에서도 광소자로서 ZnO를 활용하기 위해서 RF magnetron sputtering법을 이용하기 위하여 광특성의 향상에 목적을 두고 연구하였다. ZnO 박막은 RF magnetron sputtering법을 이용하여 sapphire (0001) 기판위에 성장시켰다. RF power는 60W에서 120W까지 변화시켰고 박막의 성장온도는 55$0^{\circ}C$와 $600^{\circ}C$로 변화시켰으며, 박막의 성장시간은 60분, ZnO target과 기판과의 거리는 4.5cm로 하여 성장시켰다. 성장된 ZnO 박막은 XRD $\theta$-rocking scan 측정을 통해서 박막의 C-축 배향성과 RBS channeling를 이용하여 ZnO 박막의 epitaxial 성장 정도를 측정하였다. 박막의 상온 발광 특성은 He-Cd laser를 사용한 photoluminescence spectra로 측정하였다. 또한 표면의 morphology는 atomic force microscope(AFM)를 이용하여 관찰하였으며 transmission electron microscopy(TEM)을 사용하여 ZnO박막의 단면적을 관찰함으로서 grain의 성장과 광특성 및 결정성과의 영향에 대해서 연구하였다. ZnO 박막의 성장온도 55$0^{\circ}C$에서 RF power를 60W에서 120W까지 변화시킬 경우 XRD $\theta$-rocking peak의 반치폭이 0.157$^{\circ}$에서 0.436$^{\circ}$까지 변화하였고 80W에서 최소값을 가졌으며 in-plain에 대한 XRD 측정 결과 ZnO 박막의 성장은 sapphire 기판에 대해서 30$^{\circ}$회전되어 성장된 것으로 알 수 있었으며 이는 ZnO [100]∥ Al2O3[110]의 관계를 갖는다는 것을 나타낸다. 광특성의 측정 결과인 PL peak의 반치폭은 133.67meV에서 89.5meV까지 변화함을 알 수 있었고 80W에서 최대값을 가졌으며 이는 RF power의 변화에 따른 결정성의 변화와는 반대되는 현상임을 알 수 있었다. 그러나 성장온도 $600^{\circ}C$일때에는 XRD $\theta$-rocking peak의 반치폭이 0.129$^{\circ}$로 결정성이 우수한 박막임을 확인할 수 있었고 PL peak의 반치폭 또한 Ar과 O2의 비율에 따라 76.32meV에서 98.77meV로 광특성도 우수한 것으로 나타났다. RBS channeling 결과 55$0^{\circ}C$에서는 $\chi$min값이 50~60%였으나 $600^{\circ}C$일 때에는 $\chi$min값이 4~5%로 박막이 epitaxial 성장을 하였다는 것을 알 수 있었다. 결정성과 광특성과의 연관성을 알아보기 위해 TEM을 이용한 박막의 cross section image를 관찰한 결과 광특성이 우수한 시편일수록 grain의 크기가 큰 것으로 나타났고 결정성이 우수한 시편의 경우에서는 XRD분석 결과에서처럼 C-축배향성이 우수한 것을 확인할 수 있었다. 이상의 결과로부터 RF magnetron sputtering 법으로 광특성이 우수한 양질의 ZnO박막 성장이 가능하였다는 것을 알 수 있었으며 광소자로써의 가능성을 확인 할 수 있었다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2005년도 춘계종합학술대회
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• pp.1034-1037
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• 2005

Si (111) 기판 상에 전자빔 증착법으로 Ni, Cr 금속 패턴을 형성시킨 후, 그 금속 패턴 위에 대기 중에서 열 증착법으로 Zn powder를 사용하여 ZnO 나노 구조를 형성시켰다. 형성 시 기판의 온도는 500 ${\sim}$ 700 $^{\circ}$C의 범위에서 설정하였다. 금속 촉매 상에 형성된 ZnO 나노 구조와, Si 기판 상에 형성된 ZnO 나노 구조에서 각각의 형성된 나노 구조의 형상과 이에 따른 나노 구조의 특성 변화를 관찰하였다. 형성된 시료의 발광 특성은 실온에서 He-Cd laser (325 nm)를 이용하여 조사하였고, 금속 패턴 상에 형성된 나노 구조와 Si 기판 상에 형성된 나노 구조의 형상 차이를 광학 현미경과 Scanning Electron Microscope (SEM)을 이용하여 관찰하였다. 그 결과 기판의 온도가 비교적 저온일 때에는 촉매에 의한 영향을 관찰할 수 없었으나 성장 온도가 700 $^{\circ}$ 이상의 고온에서는 금속 촉매가 발광 특성 및 나노 구조의 형상에 영향을 주는 것을 알 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제62권1호
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• pp.105-111
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• 2024

SLA (Stereo Lithography Apparatus) 방식은 액체 상태의 광경화성 레진(Resin)이 자외선 레이저에 닿으면 고체가 되는 원리를 활용한 3D 프린팅 방식으로 다양한 분야에서의 활용도가 증가하고 있다. 본 연구에서는 이 SLA 3D 프린팅 출력물의 표면 특성 중 소수성과 투명도를 개선하여 미세 유체 시스템의 제작에 활용하기 위한 기초 연구를 수행하였다. SLA 출력물은 소수성 코팅 방법을 이용해 표면 소수성의 특성을 개선할 수 있었으나, 소수성 코팅 방법의 종류에 따라 다양한 환경에서의 코팅 유지력은 차이를 보였다. 또한, 미세 유체 시스템의 제작에 요구되는 충분한 투명도와 소수성의 특성을 함께 확보하기 위해 선행된 연구에서 제안한 투명도 확보 방법에 소수성 코팅을 적용하여 접촉각의 변화를 비교하였다. Teflon 코팅법이 이산화 티타늄 코팅법과 비교하여 우수한 투명도의 확보가 가능하며, 다양한 환경에 노출되었을 때 높은 코팅의 유지력을 가져 미세 유체 시스템의 제작에 활용되기에 적합한 소수성 코팅법으로 제안되었다. 마지막으로 본 연구를 통해 제안된 미세 유체 시스템의 제작에 적합한 소수성 코팅 방법인 Teflon 코팅법 중 Fluoropel 800을 이용하여 디지털 미세 유체 시스템 중 하나인 액적 접촉 충전 현상(Electrophoresis of Charged Droplet, ECD) 칩을 SLA 3D 프린팅으로 제작, 액적의 조작을 성공적으로 시연함으로써 SLA 3D 프린팅 기술의 미세 유체 시스템의 제작에 활용 가능성을 확인하였다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제9권4호
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• pp.207-217
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• 2011

UV-Vis 분광광도법과 시간분해 레이저 유도 형광분광법(TRLFS)을 이용하여 흄산의 모사 리간드로 사용한 2,6-Dihydroxybenzoate(DHB)와 U(VI)의 착물형성반응을 조사하였다. U(VI)-DHB 착물 고유의 전하이동 흡수 스펙트럼을 분석한 결과, 착물형성반응은 우라늄-리간드 비가 1:1 또는 1:2 착물을 형성하는 이중 평형반응이며, 산도에 따라 착물종의 분포가 변한다는 것을 밝혔다. 계산된 착물형성상수 (log $K_1$ and log $K_2$)는 $12.4{\pm}0.1$과 $11.4{\pm}0.1$이다. 이에 더하여, TRLFS 방법으로 조사한 결과, DHB는 U(VI) 화학종들의 형광 소광제(quencher)로서 역할을 한다는 것을 확인하였다. 특히, 확인된 U(VI) 화학종 모두(${UO_2}^{2+}$, $(UO_2)_2{(OH)_2}^{2+}$과 $(UO_2)_3(OH)_5{^+})$에서 정적 (static) 및 동적 (dynamic) 소광작용이 공존하는 것으로 관찰되었다. 시간분해 형광 스펙트럼으로부터 리간드 농도에 따른 U(VI) 화학종의 형광세기와 형광수명을 측정하였으며, Stern-Volmer 식을 이용하여 분석하였다. 결정된 정적소광계수(KS)는 ${UO_2}^{2+}$, $(UO_2)_2{(OH)_2}^{2+}$ 과 $(UO_2)_3(OH)_5+$에 대하여 각각 $4.2{\pm}0.1$, $4.3{\pm}0.1$ 과 $4.34{\pm}0.08$이다. Stern-Volmer 식을 이용한 분석 결과, 단일 또는 이중 배위자 구조(mono- and bi-dentate)의 U(VI)-DHB 착물이 모두 정적소광효과에 관여하는 바닥상태 착물임을 확인하였다.