• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.18 no.2
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• pp.81-86
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• 2008

ZnO nanowires were synthesized by the thermal evaporation method and their growth mechanisms were confirmed by the characterization of the structural features depending on the growth conditions. The increase of vaporization temperature accelerates the growth rate and morphologies of ZnO nanowires were drastically changed at the temperature over 1000$^{\circ}C$, because of changed $CO/CO_2$ partial pressure. Au particles play their role on growth of ZnO nanowire as catalyst at growth temperature over 700$^{\circ}C$. The synthesized ZnO nanowires exhibit blue emission at 380 nm.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2005.07a
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• pp.13-14
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• 2005

ZnO 단일 나노선 field effect transistor (FET) 소자의 2단자 전류-전압 특성을 조사해 보면 n-type 반도체 특성이 나타남을 알 수 있다. 그러나 2단자로 측정 할 경우 반도체 나노선과 금속 전극사이에 존재하는 접촉저항의 영향이 필연적으로 포함된다. 따라서 측정한 결과가 나노선에 의해서 나타나는 고유한 특성인지 접촉저항의 원인이 되는 에너지 장벽의 성질인지 명확히 밝힐 필요가 있다. 그래서 이번 연구에서는 4단자 측정방법을 이용하여 접촉저항 성분을 배제한 소자의 고유한 성질을 밝혀낼 뿐만 아니라, 이것을 2단자의 결과와 비교함으로써 접촉점에서 나타나는 에너지 장벽의 특징도 파악해 낼 수 있었다. 실험에서 사용된 ZnO FET 소자의 경우, 접촉점에서 생기는 에너지 장벽을 터널링을 통해 극복하는 것으로 분석되었고 이는 온도 변화에 따른 4 단자 및 2 단자 전류-전압 측정을 통해 확인될 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.313-313
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• 2011

최근, 산화물 반도체를 통한 나노선 연구가 활발히 진행되고 있다. 1차원 나노선은 넓은 표면적을 가지며 다양한 특성을 지녀 미래 nanodevice로의 중요한 building block 소자로의 활용이 가능하다. 본 연구에서는 이종의 나노선을 합성하여 hierarchical nanojunction structure를 제작, 특성을 확인하였다. 이러한 구조는 나노선이 가지는 넓은 표면적의 특성과 동시에, multi-component fuctional nanodevice를 구현하는데에 적합한 구조이다. 본 연구는 텅스텐 기판 위에 고온의 열증착 방식을 이용하여 텅스텐 산화물 나노선을 제작시켜 그 위에 저온의 수열합성을 통한 산화아연 나노선을 제작한 후 향상된 field emission emitter로서의 특성을 살펴보았다. 합성된 텅스텐 산화물 나노선은 quasi-allign된 구조를 가지며, 이러한 구조 위에 ZnO를 스퍼터링하여 seed layer를 형성시키고, 암모니아수와 아연염을 이용한 수열합성법을 통하여 합성된 나노선 위에 nanobranch의 산화아연 나노선을 형성하였다. 이러한 성장특성은 SEM, TEM을 통하여 확인하였고 각각의 특성과 계면을 살펴보았다. 또한 이러한 구조를 이용하여 전계방출특성을 확인하였는데, 약 5.7 eV의 일함수를 갖는 텅스텐 산화물 나노선 위에 더 작은 값의 일함수를 갖는 산화아연 나노선을 합성하여 전계방출특성을 보았으며, 더 향상된 결과를 얻을 수 있었다. 또한 산화아연의 합성방법에 따른 전계방출 특성의 차이도 비교하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2009.06a
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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.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2007.07a
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• pp.1279-1280
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• 2007

$Al_{2}O_{3}$ 절연막을 전하포획층으로 이용하여 Top 게이트 ZnO 나노선 전계효과트랜지스터를 제작하였고, 메모리 효과를 관찰하였다. $Al_{2}O_{3}$ 층을 게이트 절연막과 전하포획층으로 사용하였다. 대표적인 Top 게이트 ZnO 나노선 전계효과트랜지스터에 대하여 게이트 전압을 Double sweep 하였을 때의 드레인 전류-게이트 전압 특성이 반시계 방향의 히스테리시스와 문턱전압변화를 나타냈다. 펄스 형태의 게이트 전압을 1초 동안 인가한 후에, 드레인 전류-게이트 전압 특성의 문턱전압 변화가 0.3 V에서 0.8 V로 증가하였다. 이러한 특성은 게이트 전극에서 음전하 캐리어가 음의 게이트 전압에 대하여 $Al_{2}O_{3}$ 층에 충전되고, 양의 게이트 전압에 대하여 방전되는 것을 나타낸다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.18 no.4
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• pp.259-265
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• 2009

We fabricated the field effect transistor using single crystalline ZnO nanowires synthesized by a conventional thermal evaporation method and investigated their basic properties under the various conditions such as ultraviolet irradiation, reducing gas and electrolyte. The typical carrier concentration and mobility of the single crystalline ZnO nanowire with a diameter of 100 nm and length of 5 um were $1.30{\times}10^{18}cm^{-3}$ and $15.6cm^2V^{-1}s^{-1}$, respectively. The current of ZnO nanowire under ultraviolet irradiation significantly increased about 400 times higher as compared to in the darkness. In addition, the ZnO nanowire showed typical sensing characteristics for $H_2$ and CO due to well-known surface reactions and typical current-voltage characteristics under the 0.1 M NaCl electrolyte.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.378-379
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• 2012

ITO 만큼 높은 전도성과 광학적 투과성을 갖는 Al-doped ZnO (AZO) 박막을 DC-Pulse magnetron sputtering을 이용하여 40 nm 두께로 증착 후 리소그라피 공정을 통해 $30{\mu}m$ 간격으로 패터닝 하였다. 간격 30 ${\mu}m$로 배열된 AZO를 촉매층으로 하는 수열합성법을 리사이클 공정을 반복하여 수행하여 ZnO 나노선을 성장시켰다. 이와 같이 AZO 전극 사이에 길이 $30{\mu}m$의 ZnO 나노선이 래터럴 구조로 연결된 소자의 $NH_3$ 가스감지 특성을 조사하였다. 합성된 나노선의 전기적, 광학적, 구조적인 특성을 분석하여 높은 가스 감지도를 예상할 수 있는 특성을 확인하였다. 제작된 가스센서를 진공 챔버에 설치 후 양 전극간에 동작전압(Operating voltage)을 1 V로 인가하여 고정한 후에 $NH_3$를 주입(Injection)과 퍼지(Purge)를 반복하며 그 주입량(10 ppm, 20 ppm, 40 ppm, 60 ppm)에 변화를 주었고, 그에 따른 전류변화를 관찰하여 $NH_3$ 가스감지특성을 평가하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.384-384
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• 2011

양자점 감응형 태양전지는 염료감응형 태양전지와 비슷한 구조를 가지지만, 유기물 염료를 대신하여 무기물 양자점을 사용함으로서 기존 유기물 염료가 가지는 한계점을 극복할 수 있다. 양자점을 광감응 염료로 사용하는 경우 양자제한효과(quantum confinement effect)에 의해 양자점의 사이즈조절만으로 밴드갭을 조절할 수 있어 광학적 특성 조절이 용이하며, 유기물 염료보다 광흡수 능력도 뛰어나다. 더불어, 하나의 광자를 흡수하여 두개 이상의 전자-정공쌍을 만들 수 있는(multiple exciton generation) 가능성이 있어 기존 태양전지가 가지는 이론적 한계효율(Shockley-Queisser limit)을 뛰어넘을 수 있다. 본 연구에서는 고효율의 양자점 감응형 태양전지 개발을 위해, ZnO 나노선 구조에 CdS, CdSe 양자점을 증착한 CdSe/CdS/ZnO 나노선 헤테로구조를 수열합성법으로 합성하였다. 증착한 CdSe/CdS 양자점이 태양광의 가시광 전 영역을 흡수하여 전자-정공을 생성하며, 세 물질 간의 밴드구조를 통해 양자점에서 생성된 전자가 ZnO 나노선으로 포집되고, 바닥전극으로 직접연결이 되어있는 1차원의 나노선 구조를 통해 전자를 효율적으로 운반할 수 있다.

• Clean Technology
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• v.16 no.4
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• pp.292-296
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• 2010

We fabricated quantum dot sensitized solar cells(QDSSC) using PbS as a sensitizer and measured the solar energy conversion efficiency. After growing ZnO nanowires on the substrate by low temperature ammonia solution reaction, PbS QDs were deposited on ZnO nanowires by SILAR(Successive ionic layer adsorption and reaction) method. The morphology and crystallinity of PbS/ZnO nanowires were studied by SEM and XRD. In this study, the maximum conversion efficiency of QDSSC using PbS was 0.075% at one sun, which was lower than that of QDSSC using other sensitizers. The reasons it showed relatively low efficiency are i) the probability of type-I band gap arrangement between ZnO and PbS, ii) disturbance of electron migration by the various-sized PbS band gap, iii) stability dip by the chemical reaction of PbS QDs with electrolyte. To solve these problems, researches about controlling the size distribution of PbS and new type electrolyte would be needed.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.405-405
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• 2012

에너지 갭의 크기가 큰 ZnO는 큰 여기자 결합과 높은 화학적 안정도를 가지고 있기 때문에 전자소자 및 광소자로 많이 응용되고 있다. ZnO는 광학적 및 전기적 성질의 여러 가지 장점 때문에 메모리, 나노발전기, 트랜지스터, 태양전지, 광탐지기 및 레이저와 같은 여러 분야에 많이 사용되고 있다. Zn와 쉘 구조가 비슷한 Cu 불순물은 우수한 luminescence activator이고 다양한 불순물 레벨을 만들기 때문에 전기적 및 광학적 특성을 변화하는데 좋은 도핑 물질이다. Cu가 도핑된 ZnO 나노구조를 전기화학적 증착법을 이용하여 형성하고, 형성시간의 변화에 따른 구조적 및 광학적 성질에 대한 관찰하였다. ITO 코팅된 유리 기판에 전기화학증착법을 이용하여 Cu 도핑된 ZnO를 성장하였다. Sputtering, pulsed laser vapor deposition, 화학기상증착, atomic layer epitaxy, 전자빔증발법 등으로 Cu 도핑된 ZnO 나노구조를 형성하지만 본 연구에서는 낮은 온도와 간단한 공정으로, 속도가 빠르고 가격이 낮아 경제적인 면에서 효율적인 전기 화학증착법으로 성장하였다. 반복실험을 통하여 Cu의 도핑 농도는 Zn과 Cu의 비율이 97:3이 되도록, ITO 양극과 Pt 음극의 전위차가 -0.75V로 실험조건을 고정하였고, 성장시간을 각각 5분, 10분, 20분으로 변화하였다. 주사전자현미경 사진에서 Cu 도핑된 ZnO는 성장 시간이 증가함에 따라 나노세선 형태에서 나노로드 형태로 변하였다. X-선 회절 측정결과에서 성장시간이 변화함에 따라 피크 위치의 변화를 관찰하였다. 광루미네센스 측정 결과는 Oxygen 공핍의 증가로 보이는 500~600 nm 대의 파장에서 나타난 피크의 위치가 에너지가 큰 쪽으로 증가하였다. 위 결과로부터 성장 시간에 따른 Cu 도핑된 ZnO의 구조적 및 광학적 특성변화를 관찰하였고, 이 연구 결과는 Cu 도핑된 ZnO 나노구조 기반 전자소자 및 광소자에 응용 가능성을 보여주고 있다.