• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.13 no.4
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• pp.172-175
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• 2003

We have investigated effects of the lattice mismatch between the LPE films and the substrates. We have grown $La_{2-x}Sr_{x}CuO_{4}$(x=0.1 to 0.15) single crystalline films on single crystalline substrates having different lattice parameter ratio c/a e.g., $La_{2-x}Sr_{x}Cu_{1-y}Zn_{y}O_{4},\;La_{2-x}Ba_{x}CuO_{4},\; LaSrAlO_{4}\;and\;La_{2-x}Sr_{x}Cu_{1-y}Al_{y}O_{4}$ etc., using the IR-LPE technique. The superconducting properties of the grown films were found to vary significantly depending on the lattice mismatch with different substrates.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.06a
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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.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.11a
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• pp.49.2-49.2
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• 2009

투명전극은 디스플레이, 태양전지와 같은 광전자 소자에 필수적이며, 지금까지 개발된 재료 중에는 ITO가 가장 투명하면서 전기전도도가 높고 생산성도 좋기 때문에 투명전극의 재료로 사용하고 있다. ITO는 낮은 비저항(${\sim}10^{-4}{\Omega}cm$) 과 높은 투과율 (~85 %), 상대적으로 넓은 밴드갭 에너지 (3.5 eV) 의특성과 같이 뛰어난 전기적 광학적 특성에 반해서 높은 원자재 가격, 불안정한 공급량 등으로 인한 문제점이꾸준히 제기되고 있다. 따라서 $In_2O_3$:Sn, ZnO:Al, ZnO:Ga, ZnO:F, ZnO:B, TiN 등과 같은 물질들로대체하려는 연구가 활발하게 진행되고 있다. ZnO는 ITO보다원자재의 수급이 원활하기 때문에 원가가 낮으며, 상대적으로 낮은 온도에서도 제작이 가능하다. 또한 화학적으로 안정적이므로 ZnO에 Al, Ga 등의 3족 원소를 도핑함으로써 낮은 비저항의 박막 제작이 가능하고, ITO 박막과 비교하여 etching이 쉬우며 기판과의 접착성이 좋으며, sputtering 공정시 plasma 분위기에서의 안정성이 뛰어나고 박막증착율이 높기 때문에 투명전극으로 적합한 재료이다. 본 연구에서는 cylindrical type의 Aldoping된 ZnO single target을 사용하여 박막 증착 압력의 변화를 주어 유리기판 위에 DC sputtering을 하였다. Fieldemission scanning electron microscope (FESEM)을 통해 ZnO:Al 박막의 표면의 형상과 두께를 확인하였으며, X-ray diffraction (XRD) 분석을 통해 박막의 결정학적 특성을 관찰하였다. 투명전극용 물질로서 ZnO:Al 박막의 적합성 여부를 확인하기 위하여 Van der Pauw 방법을 이용하여 박막의 비저항, 전자 이동도, 캐리어 농도를 측정하였으며, 박막의 기계적 성질 및 표면 접착성을 확인하기 위하여 nano-indentaion 분석을 하였다. 또한 UV-vis spectrophotometer를 이용하여 ZnO:Al 박막의 투과율을 분석하여 투명전극으로의 응용 가능성을 확인하였다.

• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• v.2 no.1
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• pp.97-101
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• 2016

ZnO has nanostructured material because of unique properties suitable for various applications. Amongst all chemical and physics methods of synthesis of ZnO nanostructure, the hydrothermal method is attractive for its simplicity and environment friendly condition. Nanostructure ZnO thin films have been successfully synthesized on fluorine doped tin oxide (FTO) substrate using hydrothermal method. A possible growth mechanism of the various nanostructures ZnO is discussed in schematics. The prepared materials were characterized by standard analytical techniques, i.e., X-ray diffraction (XRD) and Field-emission scanning electron microscopy (SEM). The XRD study showed that the obtained ZnO nanostructure thin films are in crystalline nature with hexagonal wurtzite phase. The SEM image shows substrate surface covered with nanostructure ZnO nanrod. The UV-vis absorption spectrum of the synthesized nanostructure ZnO shows a strong excitonic absorption band at 365 nm which indicate formation nanostructure ZnO thin film. Photoluminescence spectra illustrated two emission peaks, with the first one at 424 nm due to the band edge emission of ZnO and the second broad peak centered around 500 nm possibly due to oxygen vacancies in nanostructure ZnO. The Raman measurements peaks observed at $325cm^{-1}$, $418cm^{-1}$, $518cm^{-1}$ and $584cm^{-1}$ indicated that nanostrusture ZnO thin film is high crystalline quality. We trust that nanostructure ZnO material can be effectively will be used as a highly active and stable phtocatalysis application.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2005.05a
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• pp.239-239
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• 2005

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.06a
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• pp.178-178
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• 2007

II-VI의 넓은 밴드갭 (3.37 eV)을 가지는 ZnO는 solar cells, transparent conductive electrodes, ultraviolet light emitters, and chemical sensors 등에 응용되고 있다. 특히 고효율 ZnO계 발광 소자 구현을 위하여 MgO (7.7eV), CdO (2.0eV) 등의 고용을 통한 밴드갭을 엔지니어링 하며, 단파장 영역의 광원을 확보하기 위하여 MgO 첨가를 통한 밴드갭 에너지를 증가시키는 방향으로의 연구가 활발하다. 그러나 ZnO의 wurtzite 구조와 MgO의 rocksalt 구조의 상이한 결정구조로 인하여 Mg의 고용한계는 4 at. %, 4.1 eV 알려져 있다. 본 실험에서는 p-type Si (100), c-sapphire (0002)과 GaN 기판 위에 MgO (99.999 %)와 ZnO (99.999 %) 두가지 타겟을 사용하여 RF co-스퍼터링법으로 ZnMgO 박막을 증착 하였다. 이때 ZnO 타겟의 power 밀도는 고정 시키고 MgO 타겟의 power 밀도를 변화 시키며 Mg의 함량을 조절하여 그에 따른 광학적 구조적 특성의 변화를 연구 하였다. 성장된 ZnMgO 박막은 MgO 타겟의 power 밀도가 증가할 때 Mg의 함량이 10 at. %까지 증가 하며, 그에 따른 표면의 거칠기 및 입계 크기가 감소하며, 박막의 성장속도 또한 감소함을 SEM과 AFM을 통하여 알 수 있었다. XRD를 동하여 ZnMgO 박막의 (0002) peak의 위치는 $34.50^{\circ}{\sim}34.7^{\circ}$로 오른쪽으로 이동하며, c-축으로 성장하였음을 알 수 있다. PL과 UV룰 동하여, Mg의 함량이 증가 할수록 박막의 밴드갭 에너지는 3.2 eV에서 4.1 eV 로 증가하였다.

• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.13 no.5
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• pp.455-459
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• 2002

The transport and optical properties of $In_2O_3$:Zn(IZO) thin films grown by DC magnetron sputtering deposition have been studied. The deposition temperatures ($T_s$) were varied from room temperature to $400^{\circ}C$ in $50^{\circ}C$ steps. The IZO films are an amorphous phase for $T_s$<$300^{\circ}C$ and polycrystalline phase for $350^{\circ}C$＜$T_s$. In contrast to ordinary films, amorphous IZO films have lower resistivity and higher optical transmittance than polycrystalline IZO films. The resistivity of amorphous IZO was in the range of 0.29~0.4 m$\Omega$cm and that of polycrystalline IZO was in the range of 1~4 m$\Omega$cm. The carrier type for IZO film was found to be n-type, and the carrier density, was $3~5{\times}10^{20}/cm^3$. The Hall mobility, $({\mu}_H)$, was 20~$50\textrm{cm}^2$/V.sec. The predominant scattering mechanisms in both amorphous and polycrystalline IZO films were believed to be ionized impurity scattering and lattice scattering. The visible transmittance of the IZO films, which decreases with an increase of TS, was above 80%.

• Journal of Sensor Science and Technology
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• v.31 no.5
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• pp.337-342
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• 2022

Hydrogen (H₂) gas is widely preferred for use as a renewable energy source owing to its characteristics such as environmental friendliness and a high energy density. However, H₂ can easily reverse or explode due to minor external factors. Therefore, H₂ gas monitoring is crucial, especially when the H₂ concentration is close to the lower explosive limit. In this study, metal oxide materials and their p-n heterojunctions were synthesized by a hydrothermal-assisted dip-coating method. The synthesized thin films were used as sensing materials for H₂ gas. When the H₂ concentration was varied, all metal oxide materials exhibited different gas sensitivities. The performance of the metal oxide gas sensor was analyzed to identify parameters that could improve the performance, such as the choice of the metal oxide material, effect of the p-n heterojunctions, and operating temperature conditions of the gas sensor. The experimental results demonstrated that a CuO/ZnO gas sensor with a p-n heterojunction exhibited a high sensitivity and fast response time (134.9% and 8 s, respectively) to 5% H₂ gas at an operating temperature of 300℃.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.20 no.11
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• pp.623-627
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• 2010

Semiconducting metal oxides have been frequently used as gas sensing materials. While zinc oxide is a popular material for such applications, structures such as nanowires, nanorods and nanotubes, due to their large surface area, are natural candidates for use as gas sensors of higher sensitivity. The compound ZnO has been studied, due to its chemical and thermal stability, for use as an n-type semiconducting gas sensor. ZnO has a large exciton binding energy and a large bandgap energy at room temperature. Also, ZnO is sensitive to toxic and combustible gases. The NO gas properties of zinc oxide-single wall carbon nanotube (ZnO-SWCNT) composites were investigated. Fabrication includes the deposition of porous SWCNTs on thermally oxidized $SiO_2$ substrates followed by sputter deposition of Zn and thermal oxidation at $400^{\circ}C$ in oxygen. The Zn films were controlled to 50 nm thicknesses. The effects of microstructure and gas sensing properties were studied for process optimization through comparison of ZnO-SWCNT composites with ZnO film. The basic sensor response behavior to 10 ppm NO gas were checked at different operation temperatures in the range of $150-300^{\circ}C$. The highest sensor responses were observed at $300^{\circ}C$ in ZnO film and $250^{\circ}C$ in ZnO-SWCNT composites. The ZnO-SWCNT composite sensor showed a sensor response (~1300%) five times higher than that of pure ZnO thin film sensors at an operation temperature of $250^{\circ}C$.

• Advances in nano research
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• v.3 no.3
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• pp.123-131
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• 2015

The unintentionally doped and bismuth (Bi) doped zinc oxide (ZnO) films were prepared by spray pyrolysis at $450^{\circ}C$ with zinc acetate and bismuth nitrate precursor. The n-type conduction with concentration $6.13{\times}10^{16}cm^{-3}$ can be observed for the unintentionally doped ZnO. With the increasing of bismuth nitrate concentration in precursor, the p-type conduction can be observed. The p-type concentration $4.44{\times}10^{17}cm^{-3}$ can be achieved for the film with the Bi/Zn atomic ratio 5% in the precursor. The photoluminescence spectroscopy with HeCd laser light source was studied for films with different Bi doping. The photocatalytic activity for the unintentionally doped and Bi-doped ZnO films was studied through the photodegradation of Congo red under UV light illumination. The effects of different Bi contents on photocatalytic activity are studied and discussed. Results show that appropriate Bi doping in ZnO can increase photocatalytic activity.