• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.35 no.6
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• pp.619-625
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• 1998

Mn doped {{{{ {Zn {Ga }_{2 }O }_{4 } }} thin film phosphors were prepared on Si(100) wafers and ITO coated glass substrates by rf magnetron sputtering technique and the effects of the substrates dopant and the sputtering paramet-ers were analyzed, Changes of the oreintation were observed after annealine tratment. The grain size of {{{{ {Zn {Ga }_{2 }O }_{4 } }} : Mn thin film deposited on Si wafer was smaller than that on ITO/glass substrate which resulted in higher PL intensity. The PL spectra of Mn doped {{{{ {Zn {Ga }_{2 }O }_{4 } }} thin films showed sharp green luminescence spec-trum. According to CL spectrum it could be concluded that Mn ions acted as an actuator for green emission by substituting Zn atom sites.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2011.10a
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• pp.41.1-41.1
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• 2011

본 연구에서는 MOCVD법으로 사파이어 기판위에 u-GaN를 성장한 후 Mg을 도핑시켜 p-GaN를 성장하고, RF 스퍼터를 이용하여 n-ZnO를 도포하여 n-ZnO/p-GaN 이종접합을 형성한 후 진공증착기를 이용하여 Au/Ni를 증착시켜 발광다이오드(LED)를 제작하고 전기 광학적 특성을 조사하였다. 두께가 500 nm인 u-GaN 위에 성장된 p-GaN의 운반자 농도는 $1.68{\times}10^{17}\;cm^{-3}$ 이었다. 그리고 150, 300 nm 두께의 p-GaN에 대하여 측정된 DXRD 반치폭은 각각 450 arcsec, 396 arcsec 이었고, 상온에서 2.8~3.0 eV 영역에서 Mg 억셉터와 관련된 광루미네센스가 검출되었다. RF 스퍼터링에 의해 0.7 nm/min의 속도로 증착된 n-ZnO 박막은 증착 두께에 따라 비저항이 27.7 $m{\Omega}{\cdot}cm$ 에서 6.85 $m{\Omega}{\cdot}cm$ 까지 감소하였다. 그리고 n-ZnO 박막은 (0002)면으로 우선 배향되었으며, 상온에서 에너지갭 관련된 광루미네센스가 3.25 eV 부근에서 주되게 검출되었다. n-ZnO/p-GaN 이종접합 LED의 전류전압 특성곡선은 다이오드 방정식에 만족하는 특성을 나타내었다. 다이오드 지수는 3 V 이하 영역에서 1.64, 3~5 V 영역에서 0.85이었다. 그리고 5 V 이상 영역에서 공간전하의 제한을 받았으며, 다이오드 지수는 3.36이었다. 한편, 역방향 전류전압 특성은 p-GaN 박막의 두께에 영향을 받았으며, p-GaN 박막의 두께가 150, 300 nm 일 때 각각의 누설 전류는 $1.3{\times}10^{-3}$ mA와 $8.6{\times}10^{-5}$ mA 이었다. 상온에서 측정된 EL 스펙트럼의 주된 발광피크는 430 nm이었고, 반치폭은 49.5 nm이었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.201-201
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• 2010

본 연구에서는 RF magnetron co-sputtering을 이용하여 Zn-O-Ga 구성비에 따른 광투과도 및 전기적 특성을 연구하였다. 타겟으로 ZnO 및 $Ga_2O_3$ 소결체를 이용하였으며, 두 개의 RF magnetron sputter의 RF power를 동시에 조절하여 타겟의 구성비를 조절하였으며, 기판과 타겟의 거리를 25 mm~75 mm 범위 내에 조절하여 거리에 따른 Zn-O-Ga 박막의 광투과 특성 및 전기적 특성을 관찰하였다. $Ga_2O_3$ 소결체의 magnetron sputter의 RF power를 30 watt에서 100 watt로 증가함에 따라 박막내의 Ga 성분은 0.5%에서 7.4%로 증가하였으며 Zn 성분은 46.3%에서 40.9%로 O성분은 53.2%에서 51.6%로 각각 줄어들었다. 이에 따라 ZnO의 우선방위 (002) 결정각($2{\theta}$)은 34.24에서 33.87로 줄어들었으며, 이동도 $5.5\;cm^2/Vs$ 에서 $1.99\;cm^2/Vs$ 정도로 감소하는 경향을 보였다. 광투과도는 가시광선 영역에서 85% 이상 보였으며, carrier 밀도는 $0.5\;{\sim}\;4.0^*10^{20}/cm^3$로 증가함에 따라 이동도는 $1.5{\sim}5.5\;cm^2/Vs$로 투명전도막의 특성을 보였다.

• Journal of Powder Materials
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• v.28 no.3
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• pp.259-266
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• 2021

The (Ga_1-xZn_x)(N_1-xO_x) solid solution is attracting extensive attention for photocatalytic water splitting and wastewater treatment owing to its narrow and controllable band gap. To optimize the photocatalytic performance of the solid solution, the key points are to decrease its band gap and recombination rate. In this study, (Ga_1-xZn_x)(N_1-xO_x) nanofibers with various Zn fractions are prepared by electrospinning followed by calcination and nitridation. The effect of the composition and crystallinity of electrospun oxide nanofibers on the morphology and optical properties of the obtained solid-solution nanofibers are systematically investigated. The results show that the final shape of the (Ga_1-xZn_x) (N_1-xO_x) material is greatly affected by the crystallinity of the oxide nanofibers before nitridation. The photocatalytic properties of (Ga_1-xZn_x)(N_1-xO_x) with different Ga:Zn atomic ratios are investigated by studying the degradation of rhodamine B under visible light irradiation.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.25 no.12
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• pp.984-989
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• 2012

We have investigated the structural, electrical and optical properties of Ga-doped ZnO (GZO) thin films prepared by RF magnetron sputtering with laboratory-made ZnO targets containing 1, 3, 5, 7 wt% of $Ga_2O_3$ powder as a doping source. The GZO thin films show the typical crystallographic orientation with c-axis regardless of $Ga_2O_3$ content in the targets. The $3,000{\AA}$ thick GZO thin films with the lowest resistivity of $7{\times}10^{-4}{\Omega}{\cdot}cm$ are obtained by using the GZO ($Ga_2O_3$= 5 wt%) target. Optical transmittance of all films shows higher than 80% at the visible region. The optical energy band gap for GZO films increases as the carrier concentration ($n_e$) in the film increases.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2009.05a
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• pp.173-174
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• 2009

증착 온도를 변화시켜 성장시킨 Ga-doped ZnO 박막을 수소 열처리를 통해 구조적 전기적 광학적 성질을 기존의 투명 전극으로 사용되는 ITO (indium tin oxide) 물질을 대체할 수 있는 가능성을 확인하였다. 열처리 전 Ga-doped ZnO 박막의 증착온도가 증가함에 따라 전기적 성질이 향상되었지만 423 K 이상의 온도에서는 과잉 dopant인 Ga 으로 인한 기여도가 커져 $ZnGa_{2}O_{4}$와 $Ga_{2}O_{3}$ 상으로 인해 박막의 질이 저하되는 것을 확인할 수 있었다. 수소 열처리 후 과잉 dopant Ga 으로 인하여 상온에서 올린 박막만 전기적 성질이 향상되었지만 나머지 증착 온도 변화를 둔 박막에서는 큰 변화가 없었다.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• v.15 no.5
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• pp.262-264
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• 2014

Pristine ZnO, 3 wt.% Ga-doped (3GZO) and 3 wt.% Ag-doped (3SZO) ZnO nanowires (NWs) were grown using the hot-walled pulse laser deposition (HW-PLD) technique. The doping of Ga and Ag in ZnO NWs was observed by analyzing the optical and chemical properties. We optimized the synthesis conditions, including processing temperature, time, gas flow, and distance between target and substrate for the growth of pristine and doped ZnO NWs. The diameter and length of pristine and doped ZnO NWs were controlled under 200 nm and several ${\mu}m$, respectively. Low temperature photoluminescence (PL) was performed to observe the optical property of doped NWs. We clearly observed the shift of the near band edge (NBE) emission by using low temperature PL. In the case of 3GZO and 3SZO NWs, the center photon energy of the NBE emissions shifted to low energy direction using the Burstein Moss effect. A strong donor-bound exciton peak was found in 3 GZO NWs, while an acceptor-bound exciton peak was found in 3SZO NWs. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) also indicated that the shift of binding energy was mainly attributed to the interaction between the metal ion and ZnO NWs.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2011.05a
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• pp.61.2-61.2
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• 2011

넓은 밴드갭을 가지고 있어 가시광에서 투명하며 높은 이동도를 가진 산화물 반도체는 기존의 Si 기반 TFT 소자를 대체할 차세대 디스플레이의 핵심 소재기술로 관심이 높아지고 있다. 그러나 대표적인 산화물 반도체인 In-Ga-Zn-O (IGZO)에 포함된 인듐의 수요 증가에 따른 가격 급등 문제로 이를 대체할 수 있는 새로운 산화물 반도체 재료에 대한 연구의 필요성이 대두되고 있다. 이에 비교적 저가의 물질로 구성된 Zn-Sn-O계 산화물 소재에 대한 연구가 진행된 바 있으나, 높은 수준의 캐리어 농도를 가지고 있어 TFT 채널용 반도체소재로 적용되기 위해서는 이를 $10^{17}\;cm^{-3}$ 이하로 조절할 수 있는 기술개발이 요구된다. 본 연구는 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 증착된 Ga-Zn-Sn-O (GZTO) 박막의 갈륨 첨가에 따른 특성변화를 조사하였다. GZO ($Ga_2O_3$ 5wt%)와 $SnO_2$ 타켓의 인가 파워를 고정한 상태에서 $Ga_2O_3$ 타켓의 인가 파워를 0~100W로 조절하여 박막 내 Ga 함량을 증가시켰다. 제조된 모든 GZTO 박막은 Ga함량에 관계없이 비정질 구조를 가지며 가시광 영역에서 약 78%의 우수한 투과율을 나타낸다. Ga 함량에 따라 박막의 구조적, 광학적 특성은 크게 변하지 않지만 전기적 특성은 뚜렷한 변화를 나타냈다. $Ga_2O_3$ 파워가 증가할수록 박막 내 캐리어 농도와 이동도의 감소로 비저항이 크게 증가하는데 특히 캐리어 농도는 $Ga_2O_3$ 파워가 0에서 100W로 증가할 때 $2{\times}10^{18}$에서 $8{\times}10^{14}\;cm^{-3}$으로 감소하였다. 이는 Ga-O의 화학적 결합 에너지가 다른 원소들(Zn 또는 In)에 비해 커서 박막 내 산소공공의 감소가 야기되었기 때문이다. 이러한 전기물성의 변화를 이해하기 위해 XPS 분석을 수행하였다. 제조된 GZTO 박막은 $Ga_2O_3$ 파워가 증가함에 따라 O 1s peak에서 산소공공과 관련된 530.8 eV peak의 intensity가 감소한다. 따라서 Ga을 첨가에 따른 캐리어 농도의 감소는 산소공공의 발생억제로 기인한 것으로 판단되며, 본 연구결과는 ZTO계 비정질 산화물 반도체의 활용가능성을 제시하였다.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 2010.05a
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• pp.693-694
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• 2010

• Journal of Powder Materials
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• v.28 no.2
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• pp.143-149
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• 2021

In this study, (GaN)_1-x(ZnO)_x solid solution nanoparticles with a high zinc content are prepared by ultrasonic spray pyrolysis and subsequent nitridation. The structure and morphology of the samples are investigated by X-ray diffraction (XRD), field-emission scanning electron microscopy, and energy-dispersive X-ray spectroscopy. The characterization results show a phase transition from the Zn and Ga-based oxides (ZnO or ZnGa₂O₄) to a (GaN)_1-x(ZnO)_x solid solution under an NH3 atmosphere. The effect of the precursor solution concentration and nitridation temperature on the final products are systematically investigated to obtain (GaN)_1-x(ZnO)_x nanoparticles with a high Zn concentration. It is confirmed that the powder synthesized from the solution in which the ratio of Zn and Ga was set to 0.8:0.2, as the initial precursor composition was composed of about 0.8-mole fraction of Zn, similar to the initially set one, through nitriding treatment at 700℃. Besides, the synthesized nanoparticles exhibited the typical XRD pattern of (GaN)_1-x(ZnO)_x, and a strong absorption of visible light with a bandgap energy of approximately 2.78 eV, confirming their potential use as a hydrogen production photocatalyst.