• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.306.1-306.1
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• 2016

ZnO semiconductor material has been widely utilized in various applications in semiconductor device technology owing to its unique electrical and optical features. It is a promising as solar cell material, because of its low cost, n-type conductivity and wide direct band gap. In this work ZnO/Si heterojunctions were fabricated by using pulsed laser deposition. Vacuum chamber was evacuated to a base pressure of approximately $2{\times}10^{-6}Torr$. ZnO thin films were grown on p-Si (100) substrate at oxygen partial pressure from 5mTorr to 40mTorr. Growth temperature of ZnO thin films was set to 773K. A pulsed (10 Hz) Nd:YAG laser operating at a wavelength of 266 nm was used to produce a plasma plume from an ablated a ZnO target, whose density of laser energy was $10J/cm^2$. Thickness of all the thin films of ZnO was about 300nm. The optical property was characterized by photoluminescence and crystallinity of ZnO was analyzed by X-ray diffraction. For fabrication ZnO/Si heterojunction diodes, indium metal and Al grid patterns were deposited on back and front side of the solar cells by using thermal evaporator, respectively. Finally, current-voltage characteristics of the ZnO/Si structure were studied by using Keithly 2600. Under Air Mass 1.5 Global solar simulator with an irradiation intensity of $100mW/cm^2$, the electrical properties of ZnO/Si heterojunction photovoltaic devices were analyzed.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.141-141
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• 2010

The effect of thermal anneal on the characteristics of structural properties and the enhancement of luminescence and photovoltaic (PV) characteristics of silicon-rich silicon-nitride films were investigated. By using an ultra high vacuum ion beam sputtering deposition, B-doped silicon-rich silicon-nitride (SRSN) thin films, with excess silicon content of 15 at. %, on P-doped (n-type) Si substrate was fabricated, sputtering a highly B doped Si wafer with a BN chip by N plasma. In order to examine the influence of thermal anneal, films were then annealed at different temperature up to $1100^{\circ}C$ under $N_2$ environment. Raman, X-ray diffraction, and X-ray photoemission spectroscopy did not show any reliable evidence of amorphous or crystalline Si clusters allowing us concluding that nearly no Si nano-cluster could be formed through the precipitation of excess Si from SRSN matrix during thermal anneal. Instead, results of Fourier transform infrared and X-ray photoemission spectroscopy clearly indicated that defective, amorphous Si-N matrix of films was changed to be well-ordered thanks to high temperature anneal. The measurement of spectral ellipsometry in UV-visible range was carried out and we found that the optical absorption edge of film was shifted to higher energy as the anneal temperature increased as the results of thermal anneal induced formation of $Si_3N_4$-like matrix. These are consistent with the observation that higher visible photoluminescence, which is likely due to the presence of Si-N bonds, from anneals at higher temperature. Based on these films, PV cells were fabricated by the formation of front/back metal electrodes. For all cells, typical I-V characteristic of p-n diode junction was observed. We also tried to measure PV properties using a solar-simulator and confirmed successful operation of PV devices. Carrier transport mechanism depending on anneal temperature and the implication of PV cells based on SRSN films were also discussed.

• 한국컴퓨터산업교육학회:학술대회논문집
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• 한국컴퓨터산업교육학회 2003년도 제4회 종합학술대회 논문집
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• pp.95-98
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• 2003

Power semiconductors are being currently used as a application of intelligent power inverters to a refrigerator, a washing machine and a vacuum cleaner as well as core parts of industrial system. The rating of semiconductor devices is an important factor in decision on the field of application and the forward blocking voltage is one of factors in decision of the rating. The Power MOS device has a merit of high input impedance, short switching time, and stability in temperature as well known. Power MOS devices are mainly used as switches in the field of power electronics, especially the on-state resistance and breakdown voltage are regarded as the most important parameters. Power MOS devices that enable a small size, a light weight, high-integration and relatively high voltage are required these days. In this paper, we proposed the new lateral power MOS which has forward blocking voltage of 250V and contains trench electrodes and verified manufactural possibility by using TSUPREM-4 that is process simulator.

• 반도체디스플레이기술학회지
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• 제19권2호
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• pp.55-59
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• 2020

Copper Oxide (CuO) films were deposited on the n-type silicon wafer by rf magnetron sputtering for heterojunction solar cells. And then the samples were treated as a function of the annealing temperature (300-600℃) in a vacuum. Their electrical, optical and structural properties of the fabricated heterojunction solar cells were then investigated and the power conversion efficiencies (PCE) of the fabricated p-type copper oxide/n-type Si heterojunction cells were measured using solar simulator. After being treated at temperature of 500℃, the solar cells with CuO film have PCE of 0.43%, Current density of 5.37mA/㎠, Fill Factor of 39.82%.

• 한국진공학회지
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• 제17권5호
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• pp.408-418
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• 2008

본 논문에서는 집속이온빔의 플라즈마원을 위한 간단한 직육면체형태의 공진 공동을 설계하고 특성연구를 수행하였다. 공진에 최적인 공동 구조는 HFSS(High Frequency Structure Simulator)를 이용한 전기장 분포를 통해 구체적으로 계산하였다. 공진 공동은 내부 석영관 및 플라즈마 등의 유전체의 영향을 받기 때문에 공동의 한축 길이를 변화시킬 수 있는 구조로 설계되었다. 실험적으로 관찰되는 마이크로웨이브 방전시작전압을 통해 방전에 최적인 공동 길이를 측정하여 HFSS 계산된 값과 비교하였다. 공동은 석영관으로 인한 내부 유효유전율의 변화에 의해 석영관을 고려하지 않았던 길이에 비해 10cm가 감소된 길이에서 최적화됨을 공통적으로 확인할 수 있었다. 또한 압력변화에 따른 방전시작전압은 Paschen Curve와 유사한 결과를 나타내었다. 방전이 발생한 후에는 입력전력에 따라 플라즈마 밀도가 증가하였고 플라즈마의 영향으로 감소한 유효유전율에 의해 10cm가 증가한 길이에서 최적화가 되었다. 하지만 300W이상의 높은 입력 전력에서는 마이크로웨이브가 투과할 수 없는 고밀도 플라즈마 경계층(cut off layer)이 확장하여 더 이상 공동길이 조절을 통한 공동 최적화가 불가능함을 확인하였다. 따라서 고밀도 플라즈마를 만들기 위한 마이크로웨이브 공동의 정확한 설계를 위해 마이크로웨이브가 통과할 수 없는 고밀도 플라즈마 영역을 도체로 가정하고 그 외의 저밀도 플라즈마 영역을 밀도에 고유한 특정 유전율을 가지는 유전체로 설정하여 공동 내부의 전기장 분포를 해석하는 과정이 꼭 필요하다.

• 대한토목학회논문집
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• 제39권2호
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• pp.327-333
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• 2019

달 탐사에 필요한 모든 자원을 지구에서 이송하는 것은 천문학적인 비용이 들기 때문에 지속가능한 달 탐사를 위해서는 현지에서 필요한 자원을 조달해야 한다. 이것을 가능하게 하는 기술이 현지자원활용 기술이다. 지구에서는 개발된 현지자원활용 기술을 검증할 수 없기 때문에 기술검증을 위한 달 표면 환경 모사 시설이 요구된다. 달 표면은 대기가 없으며, 표면의 평균온도는 낮에는 $107^{\circ}C$, 밤에는 $-153^{\circ}C$에 달한다. 또한 달 지표는 미세하고 거친 토양으로 덮여 있으며, 태양복사와 태양풍으로 인해 정전기적으로 대전되어 있다. 본 연구는 월면토를 포함한 고진공 환경과 정전기적으로 충전된 토양 모사에 대한 내용을 다루었다. 진공챔버의 감압속도 조절 실험을 통해서 지반 교란없이 토양을 포함한 진공환경을 성공적으로 구축하였고, 달 먼지의 대전 현상 이론 고찰을 통해 달 토양 대전 환경 구현을 위한 실험 방향을 제안하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.179-179
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• 2012

국내에는 나노 분말 제조를 위한 RF 열플라즈마 시스템 제조 기술이 확보되어 있지 않고, 또한 나노 파우더 제조를 위한 공정 기술 역시 외국 업체에 전적으로 의존하고 있다. 본 연구에서는 나노 분말 제조를 위한 RF 열 플라즈마 토치 시스템 개발과 고품질의 나노 파우더 합성 공정 기술을 확립하여 필요 기관에 제공하는데 있다. 80 kW RF Plasma torch system의 설계 및 제작을 위해 플라즈마 Simulator인 CFD-ACE+를 이용하여 플라즈마 토치 및 반응로 내의 온도 분포, 유체 유동, 열전달 등의 해석을 통해 플라즈마 토치 및 반응로의 반경 및 길이, 구조의 설계 값을 도출하여 반응로를 설계하여 RF 파워, RF 플라즈마 토치(Torch), 반응기(Reactor), 사이클론(Cyclone), 포집부(Collector), 열교환기 및 진공배기 시스템으로 구성하였다. Si 나노 소재의 경우, 이차전지 음극재에 적용이 가능한 대표적인 소재로서 높음 비용량과 충/방전시 부피팽창을 감소시킬 수 있어 이차전지의 고용량 구현을 위해서는 가장 중요한 소재중 하나로 많은 관심 재료로 평가 받고 있다. 따라서 본 연구에서는 상용화된 Si 원료 powder를 사용하여 고상 분체 공급 장치를 통하여 고온의 플라즈마를 통과시켜 기상화 및 결정화과정을 통해 Si 나노분말을 제조하였다. 공정 변수로서 공정압력 및 플라즈마 power, Gas의 변화량에 따른 나노 분말의 제조 특성에 대한 실험을 진행한 후 제조된 나노 분말을 비표면적측정(BET) 및 SEM 측정 결과 분석을 통하여 시스템 특성을 파악하였으며 제조된 Si 나노 파우더는 이차전지 음극재로서 770 mAh/g의 용량과 93%@50 cycle 수준의 유지율을 나타내었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.247.1-247.1
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• 2016

Low-cost, high efficiency solar cells are tremendous interests for the realization of a renewable and clean energy source. ZnTe based solar cells have a possibility of high efficiency with formation of an intermediated energy band structure by impurity doping. In this work, ZnO/ZnTe:Cr and ZnO/i-ZnTe structures were fabricated by pulsed laser deposition (PLD) technique. A pulsed (10 Hz) Nd:YAG laser operating at a wavelength of 266 nm was used to produce a plasma plume from an ablated a ZnTe target, whose density of laser energy was 10 J/cm2. The base pressure of the chamber was kept at approximately $4{\times}10-7Torr$. ZnTe:Cr and i-ZnTe thin films with thickness of 210 nm were grown on p-Si substrate, respectively, and then ZnO thin films with thickness of 150 nm were grown on ZnTe:Cr layer under oxygen partial pressure of 3 mTorr. Growth temperature of all the films was set to $250^{\circ}C$. For fabricating ZnO/i-ZnTe and ZnO/ZnTe:Cr solar cells, indium metal and Ti/Au grid patterns were deposited on back and front side of the solar cells by using thermal evaporator, respectively. From the fabricated ZnO/ZnTe:Cr and ZnO/i-ZnTe solar cell, dark currents were measured by using Keithley 2600. Solar cell parameters were obtained under Air Mass 1.5 Global solar simulator with an irradiation intensity of 100 mW/cm2, and then the photoelectric conversion efficiency values of ZnO/ZnTe:Cr and ZnO/i-ZnTe solar cells were measured at 1.5 % and 0.3 %, respectively.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.157.1-157.1
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• 2016

In this work, we experimentally investigated the solar absorption performance of Cu-based scalable nanostructured surfaces and compared their performance with the conventional TiNOX. We fabricated Cu-based nanostructured surfaces with a controlled chemical oxidation process applicable to a large area or complex geometry. We optimized the process parameters including the chemical compounds, dipping time and process temperature. We conducted both lab-scale and outdoor experiments to characterize the conversion efficiency of each absorber surfaces with single and double glazing setup. Lab-scale experiment was conducted with $50mm{\times}50mm$ absorber sample with 1-sun condition (1kW/m2) using a solar simulator (PEC-L01) with measuring the temperature at the absorber plate, cover glass, air gap and ambient. From the lab-scale experiment, we obtained ${\sim}91^{\circ}C$ and $94^{\circ}C$ for CuO and TiNOX surfaces after 1 hr of solar illumination at single glazing, respectively. To measure the absorber performance at actual operating condition, outdoor experiment was also conducted using $110mm{\times}110mm$ absorber sample. We measured the solar flux with thermopile detector (919P-040-50). From outdoor experiment, we observed ${\sim}123^{\circ}C$ and $131^{\circ}C$ for CuO and TiNOX with 0.6 kW/m2 insolation at double glazing, respectively. We showed that the suggested nanostructured CuO solar absorber has near-equivalent collection efficiency compared with the state-of-the-art TiNOX surfaces even with much simpler manufacturing process that does not require an expensive equipment.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.412-412
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• 2016

염료감응 태양전지(dye-sensitized solar cells, DSSCs)는 식물의 광합성원리와 매우 유사한 작동원리를 갖고 있는 전지이며, 간단한 구조, 저렴한 제조단가, 친환경성 등의 등의 장점으로 인하여 많은 관심을 모으고 있다. 이러한 염료감응 태양전지는 빛을 받아들인 염료분자가 전자-홀 쌍을 생성하며 전자는 반도체 산화물을 통해 이동되고 전해질의 산화환원 과정을 통해 염료 분자가 다시 환원되는 순환메커니즘을 따르고 있다. 일반적으로 염료감응 태양전지는 밴드 갭 에너지가 큰 반도체 산화물을 포함하는 작업전극, 산화환원 반응을 통해 전자를 염료로 보내는 전해질, 환원 촉매역할을 하는 상대전극으로 구성되어 있다. 특히, 상대전극으로는 우수한 촉매특성과 높은 전도성을 갖는 백금이 가장 많이 이용되고 있지만 가격이 비싸고 요오드에 취약하기 때문에 상용화에 큰 장애물이다. 따라서, 백금을 대체하기 위해 저가의 탄소나 고분자에 대한 연구가 활발히 진행되고 있고, 그 중 탄소나노섬유(carbon nanofiber, CNFs)는 높은 표면적과 뛰어난 화학적 안정성으로 촉매효율을 증대시킬 수 있어 촉매물질로서 관심이 높아지고 있다. 본 연구에서는 상대전극에 탄소나노섬유기반 복합체를 합성하였고, 성공적으로 저가격 및 고성능의 염료감응 태양전지를 제작하였다. 이때, 지지체인 탄소나노섬유는 전기방사법을 통해 합성하였으며, 수열합성법을 이용하여 금속산화물을 담지하였다. 이렇게 제작된 탄소나노섬유-Fe2O3 복합체는 scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, X-ray diffraction, 그리고 X-ray photoelectron spectroscopy 통해 구조적, 화학적 특성을 평가하였으며 전기화학적 특성 및 광전변환 효율을 분석하기 위해 cyclic voltammetry, electrochemical impedance spectroscopy, 그리고 solar simulator를 사용하였다. 본 학회에서 위와 관련된 더 자세한 사항에 대해 논의할 것이다.