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마그네트론 스퍼터링에 의해 phosphorous 도핑된 ZnO 박막의 전기적, 광학적, 구조적 특성의 연관성 (Correlationship of the electrical, optical and structural properties of P-doped ZnO films grown by magnetron sputtering)

  • 안철현;김영이;강시우;공보현;한윈석;조형균
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2007년도 하계학술대회 논문집 Vol.8
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    • pp.177-177
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    • 2007
  • ZnO는 3.36eV의 넓은 밴드캡을 가지는 II-IV족 반도체로써 태양전지, LED와 같은 광학적 소자로 이용이 기대가 되는 물질이다. 더욱이, 상온에서의 60meV에 해당하는 큰 엑시톤 에너지와 밴드캡 에지니어링이 가능하다는 장점 때문에 광학적 소자로 널리 이용되고 있는 GaN을 대체할 수 있는 물질로 주목을 받고 있다. 하지만, p-type ZnO는 형성이 어렵고 낮은 이동도와 케리어 농도의 특성을 보이고, 대기 중에 장시간 노출할 경우 n-type ZnO의 특성으로 돌아가는 불안정성을 보이고 있다. 최근에 몇몇의 연구자들에 의해 V족의 원소인 P(phosphorous), N(nitrogen), As(arsenic))를 도핑하여 p-type ZnO의 형성에 대한 논문이 발표되고 있다. 또한, V족 원소 중에 P는 p-type ZnO 형성에 효과적인 도핑 물질로 보고되 고 있다. 본 연구는 마그네트론 스퍼터링을 이용하여 다양한 온도에서 성장된 P도핑 ZnO 박막의 특성에 대해 연구하였다. P도핑된 ZnO 박막은 사파이어 기판에 buffer층을 사용한 Insulator 특성의 ZnO박막위에 400, 500, 600, $700^{\circ}C$에서 성장되 었다. 박막의 특성 분석에는 325nm의 파장을 가지는 He-Cd의 레이져 광원을 사용하여 10K의 저온 PL과 0.5T의 자기장을 사용한 van der Pauw configuration에 의한 Hall effect측정, 그리고 결정성 분석에는 XRD와 TEM을 이용하였다. 상온 Hall-effect 측정 결과, $400{\sim}600^{\circ}C$ 에서 성장된 박막은 n-type의 특성을 보였고, $700^{\circ}C$에서 성장된 Phosphorous 도핑 ZnO박막은 $1.19{\times}10^{17}$의 캐리어 농도를 가지는 p-type의 특성을 보였다. 그리고 XRD분석과 TEM분석을 통하여 박막의 성장온도가 증가 할수록 P도핑된 ZnO박막의 결정성이 향상되는 것을 알 수 있었다. 또한 10K의 저온 PL분석을 통해 p도핑에 의한 액셉터에 관련된 피크들을 관찰할 수 있었다.

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산화분해촉매를 함유한 rPP/ZnO 나노컴포지트 유연식품포장필름 제조 및 물성 특성 연구 (Designed of rPP/d2w®/ZnO Nanocomposite Flexible Film for Food Packaging and Characterization on Mechanical and Antimicrobial Properties)

  • 이진경;길보민;이동진;이익모
    • 한국포장학회지
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    • 제24권1호
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    • pp.1-11
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    • 2018
  • 본 연구에서는 수출 가능한 식품포장재로 pro-oxidant($d2w^{(R)}$)함유 rPP/ZnO 나노컴포지트 유연필름을 제조하였고, 이 산화분해 필름의 기계적 특성과 항균기능을 조사하였다. 산화분해필름은 일정조건의 열과 자외선 처리를 거친 후 특성분석으로 FT_IR, SEM, UTM, GPC를 측정하여 물성변화를 관찰하였다. 카보닐지수와 하이드록실지수에서 열과 자외선에 노출율이 많아질수록 수치는 상승하였다. 표면분석에서는 rPP/$d2w^{(R)}$/ZnO나노컴포지트 필름의 경우 표면이미지가 매끈하여 ZnO의 첨가가 고분자의 상용성을 향상시켰고, 열과 자외선차단효과로 분해를 감소시키는 효과로 작용하였다. 항균력시험에서는 그람음성균은 대장균으로 그람양성균은 황색포도상구균으로 항균력을 측정하였다. 결과로는, ZnO는 시험에 사용한 농도에서 3로그 이상의 미생물 감소율을 나타내었다. 그러나 유연 필름용으로는 ZnO의 농도가 높아질수록 투명도가 떨어지므로 사용에 제한이 있었다. rPP/$d2w^{(R)}$/ZnO가 함유한 시편에서 인장강도는 40% 상승하였고, 신율은 30% 감소되었다. ZnO를 첨가한 경우 기계적 물성상승과 열 안전성과 자외선차단성을 나타내었다. 산화분해능은 열 노출 $70^{\circ}C$ 온도에서 480시간 경과한 후, 자외선 조사로 72시간 노출 이후 시점의 분자량은 수평균분자량이 1,294 g/mol, 무게평균분자량이 5,920 g/mol로 분해되는 결과를 얻었다. 이것으로 UAE 5009:2009, ASTM 6954의 기준에 준한 필름을 제조할 수 있었다. 비교시편과 본 연구에서 제조한 산화분해필름의 분자량이 80.7%와 75.6% 감소한 결과를 얻음으로서, 자연 산화분해됨을 확인하였다. 식품포장재로서 안전성분석에서는 국내법 중 식품접촉플라스틱 폴리프로필렌의 기준에 적합하였다.

Ni0.5Zn0.4Cu0.1Fe2O4 Complex Ferrite Nanoparticles Synthesized by Chemical Coprecipitation Predicted by Thermodynamic Modeling

  • Kang, Bo-Sun;Park, Joo-Seok;Ahn, Jong-Pil;Kim, Kwang-Hyun;Tae, Ki-Sik;Lee, Hyun-Ju;Kim, Do-Kyung
    • 한국세라믹학회지
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    • 제50권3호
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    • pp.231-237
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    • 2013
  • Thermodynamic modeling of the $Ni_{0.5}Zn_{0.4}Cu_{0.1}Fe_2O_4$ complex ferrite system has been adopted as a rational approach to establish routes to better synthesis conditions for pure phase $Ni_{0.5}Zn_{0.4}Cu_{0.1}Fe_2O_4$ complex ferrite. Quantitative analysis of the different reaction equilibria involved in the precipitation of $Ni_{0.5}Zn_{0.4}Cu_{0.1}Fe_2O_4$ from aqueous solutions has been used to determine the optimum synthesis conditions. The spinel ferrites, such as magnetite and substitutes for magnetite, with the general formula $MFe_2O_4$, where M= $Fe^{2+}$, $Co^{2+}$, and $Ni^{2+}$ are prepared by coprecipitation of $Fe^{3+}$ and $M^{2+}$ ions with a stoichiometry of $M^{2+}/Fe^{3+}$= 0.5. The average particle size of the as synthesized $Ni_{0.5}Zn_{0.4}Cu_{0.1}Fe_2O_4$, measured by transmission electron microscopy (TEM), is 14.2 nm, with a standard deviation of 3.5 nm the size when calculated using X-ray diffraction (XRD) is 16 nm. When $Ni_{0.5}Zn_{0.4}Cu_{0.1}Fe_2O_4$ ferrite is annealed at elevated temperature, larger grains are formed by the necking and mass transport between the $Ni_{0.5}Zn_{0.4}Cu_{0.1}Fe_2O_4$ ferrite nanoparticles. Thus, the grain sizes of the $Ni_{0.5}Zn_{0.4}Cu_{0.1}Fe_2O_4$ gradually increase as heat treatment temperature increases. Based on the results of Thermogravimetric Analysis (TGA) and Differential Scanning Calorimeter (DSC) analysis, it is found that the hydroxyl groups on the surface of the as synthesized ferrite nanoparticles finally decompose to $Ni_{0.5}Zn_{0.4}Cu_{0.1}Fe_2O_4$ crystal with heat treatment. The results of XRD and TEM confirmed the nanoscale dimensions and spinel structure of the samples.

Performance of Quantitative Real-Time PCR for Detection of Tuberculosis in Granulomatous Lymphadenitis Using Formalin-Fixed Paraffin-Embedded Tissue

  • Munkhdelger, Jijgee;Mia-Jan, Khalilullah;Lee, Dongsup;Park, Sangjung;Kim, Sunghyun;Choi, Yeonim;Wang, Hye-Young;Jeon, Bo-Young;Lee, Hyeyoung;Park, Kwang Hwa
    • 대한의생명과학회지
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    • 제19권2호
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    • pp.153-157
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    • 2013
  • Although culture is the gold standard method to identify mycobacteria, its use in tuberculous lymphadenitis (TBL) is limited due to formalin fixation of the submitted specimens. We evaluated the performance of quantitative real-time PCR (q-PCR) for Mycobacterium Tuberculosis (MTB) in granulomatous lymphadenitis using formalin-fixed paraffin-embedded (FFPE) tissues. From 2000 to 2010, a total number of 117 cases of lymph node samples with granulomatous inflammation which were surgically removed and fixed in formalin were studied. Hematoxylin & Eosin (H&E) and Ziehl-Neelsen-stained (ZN) slides were reviewed. qPCR using Real TB-Taq$^{(R)}$ was performed for all cases to identify Mycobacterium tuberculosis. Thirteen non-tuberculous lymphadenopathy cases were used as negative control. Cervical lymph nodes were more frequently affected (60%, 70/117) than other sites. ZN stain for acid fast bacilli was positive in 19 (16.24%) cases. qPCR for tuberculosis was positive in 92 (78.63%) cases. Caseous necrosis was found in 103 (88.03%) cases. While the ZN stain and qPCR were both negative in all control cases, the qPCR showed a significantly higher positive rate (78.63% vs. 16.24%) compared to ZN stain in histologically diagnosed TBL. Quantitative real-time PCR proves to be more sensitive than ZN stain for diagnosis of tuberculous lymphadenitis.

제강분진을 활용한 고온발색 청색무기안료 합성 및 특성에 관한 연구 (Synthesis and Characteristics of Blue Ceramic Pigments Using Electric Arc Furnace Dust)

  • 손보람;김진호;한규성;조우석;황광택
    • 한국세라믹학회지
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    • 제51권3호
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    • pp.184-189
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    • 2014
  • Electric arc furnace dust (EAFD) is a solid waste generated by the steel-scrap recycling process. It mainly consists of zinc oxides (ZnO), alumina ($Al_2O_3$), iron oxides ($Fe_2O_3$), and silica ($SiO_2$). Here we report the preparation and characterization of blue ceramic pigments using EAFD powder as a starting material. $(Zn(EAFD),Co)Al_2O_4$ blue ceramic pigment was prepared by the solid-state reaction method. The color characteristics of the pigment obtained were compared with those of pure $CoAl_2O_4$. The new pigment was characterized using XRD, CIE-$L^*a^*b^*$ color-measurements, SEM, and EDX. The XRD analysis revealed that the $(Zn(EAFD),Co)Al_2O_4$ pigment was composed of mainly the spinel phase of $(Zn,Co)Al_2O_4$. The $Zn(EAFD)_{0.25}Co_{0.75}Al_2O_4$ pigments showed a vivid blue color with a $b^*$ value of -28.64 and a good glaze stability with a transparent glaze.

Structural and Magnetic Properties of Ni0.6Zn0.4Fe2O4 Ferrite Prepared by Solid State Reaction and Sol-gel

  • Kwon, Yoon Mi;Lee, Min-Young;Mustaqima, Millaty;Liu, Chunli;Lee, Bo Wha
    • Journal of Magnetics
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    • 제19권1호
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    • pp.64-67
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    • 2014
  • $Ni_{0.6}Zn_{0.4}Fe_2O_4$ prepared using solid state reaction and sol-gel methods were compared for their structural and magnetic properties. Due to the much higher annealing temperature used in solid state reaction, the crystalline size was much larger than that of the nanoparticles prepared by sol-gel. The saturation magnetization of sol-gel nanoparticles was higher, and the coercivity was about 2 times larger, compared to the solid state reaction sample. By analyzing the integration intensity of x-ray diffraction peaks (220) and (222), we proposed that the difference in the saturation magnetization might be due to the inversion of cation distribution caused by the different preparation techniques used.

우르짜이트 단결정 MgZnO 씨앗층을 이용한 산화아연계 나노와이어의 수직

  • 김동찬;공보현;안철현;배영숙;조형균
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2009년도 하계학술대회 논문집
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    • pp.48-48
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    • 2009
  • 최근 나노광전소자 응용에 큰 관심을 받는 물질인 산화물 나노선은 앞으로 불어 올 나노소재 시대를 여는 선두 물질이다. 이러한 산화물 나노선 가운데 가장 큰 관심을 받는 물질로는 산화아연 나노선을 들 수 있다. 삼화아연 나노선은 상온에서 큰 엑시톤 결합에너지 및 큰 밴드갭을 가지고 있으며 투명성 및 소자구동시 안정성을 지니고 있어 그 응용이 기대된다. 하지만 이러한 나노선을 이용한 광전소자 응용은 bottom-up 방식을 기초로 한 대면적 소자제작이 어렵다. 이러한 bottom-up 방식의 나노소자 제작에서 필요한 나노선 성장기술은 금속 catalyst 없이 대면적 성장, 나노선 수직어레이, 나노선의 고온성장, 기판 사이에 발생하는 자발적 계면층 제거 등으로 대표된다. 또한 나노선의 결정성 및 광특성 향상을 위해서는 고온성장이 불가피한데, 실리콘 기판과 같이 격자상수 불일치도가 큰 기판에서는 나노선 성장이 이루어지지 않고 다시 탈착되어 구조물이 성장되지 않는다. 본 연구에서는 선택적 삼원계 단결정 씨앗층을 이용하여 길이/직경 비가 매우 향상된 MgZnO 나노와이어를 interfacial layer 없이 수직으로 고온에서 성장하여 산화물 전계방출 에미터로서의 가능성을 확인하였다.

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기계화학적 방법으로 합성한 Cu2Zn(Sn,Ge)S4 나노결정과 이를 이용하여 제조한 태양전지 (Mechanochemically Synthesized Cu2Zn(Sn,Ge)S4 Nanocrystals and Their Application to Solar Cells)

  • 박보인;이승용;이도권
    • Current Photovoltaic Research
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    • 제4권3호
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    • pp.114-118
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    • 2016
  • $Cu_{1.8}Zn_{1.2}(Sn_{1-x}Ge_x)S_4$ (CZTGeS) nanocrystals were mechanochemically synthesized from elemental precursor powders without using any organic solvents and any additives. The composition of CZTGeS nanocrystals were systematically varied with different Ge mole fraction (x) from 0.1 to 0.9. The XRD, Raman spectroscopy, high-resolution TEM, and diffuse reflectance studies show that the as-synthesized CZTGeS nanocrystals exhibited consistent changes in various structural and optical properties as a function of x, such as lattice parameters, wave numbers for $A_1$ Raman vibration mode, interplanar distances (d-spacing), and optical bandgap energies. The bandgap energy of the synthesized CZTGeS nanocrystals gradually increases from 1.40 to 1.61 eV with increasing x from 0.1 to 0.9, demonstrating that Ge-doping is useful means to tune the bandgap of mechanochemically synthesized nanocrystals-based kesterite thin-film solar cells. The preliminary solar cell performance is presented with an efficiency of 3.66%.

Electrical and Optical Properties of Al, Si, and Ti-doped ZnO films for transparent conductive oxides(TCOs)

  • 배강;서성보;지승훈;류성원;손선영;김화민
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2008년도 추계학술대회 논문집 Vol.21
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    • pp.26-27
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    • 2008
  • 본 연구는 투명전도성전극(TCO)인 ITO를 대체하기 위해 ZnO에 $Al_2O_3$, $SiO_2$, $TiO_2$의 불순물을 도핑하여 박막의 전기적 및 광학적 특성에 관한 연구를 하였다. 불순물 도핑은 2wt.%로 진행 하였고, 동일한 전압과 두께로 그 특성을 비교 하였으며, 특성으로는 UV-Vis를 이용한 광투과율 측정과 광투과율을 이용한 박막의 광학적 밴드갭과 굴절률을 계산 하였다. 전기적 특성으로는 4-Point Probe로 면저항과 비저항값을 측정하였다.

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