• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.210.1-210.1
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• 2013

ZnO는 태양전지의 투명전극 및 윈도우 물질로 그 동안 광범위하게 사용되어 왔다. 하지만 태양광의 효율 증가를 위하여서는 가시광 영역뿐만 아니라 자외선 및 적외선 영역을 이용할 필요가 있다. 또한 금속 산화물 반도체 나노 입자는 크기를 조절하여 흡수하는 태양광의 파장 영역을 조절할 수 있고 이를 이용하여 이종구조를 사지는 고효율의 태양전지를 구현할 수 있다. 본 연구에서는 3.4 eV의 에너지 밴드갭을 가지는 ZnO박막내에 밴드갭을 조절 할 수 있는 금속 산화물 나노입자를 삽입하여 광학적, 전기적 특성을 연구하였다. ZnO 박막을 증착하기 전 유리 및 사파이어 기판에 스퍼터를 사용하여 Pt금속전극을 형성한 이후, ZnO 박막을 $1{\times}10^{-10}$ Torr의 기본 진공도를 유지하는 초고진공 스퍼터를 사용하여 100 nm 두께로 증착 하였다. 금속 산화물 나노 입자를 제작 하기 위하여, ZnO 박막에 열증착 장비(thermal evaporator)를 사용하여 In 나노 입자를 10 nm 이하의 크기로 제작 하였다. 그 상부에 초고진공 스퍼터 와 열증착 장비를 사용하여 ZnO 박막 및 In 나노 입자를 순차적으로 증착하여 수백 nm 두께의 ZnO 박막을 제작한다. ZnO 박막 내부에 형성된 In 양자점은 ZnO 증착공정 중에 산화되어 $In_2O_3$ 의 산화물 나노 입자로 형성되며, 내부의 구조는 투과전자 현미경을 사용하여 확인 하였다. 제작된 금속 산화물 나노입자가 포함된 ZnO 박막의 광학적 특성을 photoluminescence, UV-Vis spectroscopy, ellipsometry를 통하여 확인 하였으며, solar simulator와 전류-전압 특정 장비를 사용하여 전기적 특성을 분석 하였다.

• Particle and aerosol research
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• v.6 no.2
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• pp.51-59
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• 2010

ZnO quantum dots embedded in a silica matrix without agglomeration were synthesized from $TEOS:Zn(NO_3)_2$ solutions in one-step process by aerosol-gel method. It was successfully demonstrated that the size of ZnO Q-dots could be controlled from 2 to 7 mm verified by a high resolution transmission electron microscope observation. The line scanning energy dispersive X-ray spectroscopy(EDS) revealed that the Q-dots existed preferentially inside SiO2 sphere when Zn/Si < 0.5. However, the Q-dots distributed homogeneously all over the sphere when Zn/Si > 1.0. Blue-shifted UV/Vis absorption peak observation confirmed the quantum size effect on the optical properties. The photoluminescence(PL) emission peaks of the powders at room temperature were consistent with previous reports in the following aspects: 1) PL characteristics are dominated by two peaks of deep-level defect-related emissions at 2.4 - 2.8 eV, 2) the first defect-related peak at 2.4 eV was blue shifted due to the quantum size effect with decreasing the concentration of $Zn(NO_3)_2$(decreasing the size of ZnO q dots). More interestingly, the existence of surface-exposed ZnO q dots affects greatly the second defect PL peak at 2.8 eV.

• Journal of the Semiconductor & Display Technology
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• v.19 no.4
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• pp.94-98
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• 2020

The core/shell of nanowires (NWs) with Cu-doped CdSe quantum dots were fabricated as an electron transport layer (ETL) for perovskite solar cells, based on ZnO/TiO2 arrays. We presented CdSe with Cu2+ dopants that were synthesized by a colloidal process. An improvement of the recombination barrier, due to shell supplementation with Cu-doped CdSe quantum dots. The enhanced cell steady state was attributable to TiO2 with Cu-doped CdSe QD supplementation. The mechanism of the recombination and electron transport in the perovskite solar cells becoming the basis of ZnO/TiO2 arrays was investigated to represent the merit of core/shell as an electron transport layer in effective devices.

• Journal of Sensor Science and Technology
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• v.29 no.2
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• pp.105-111
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• 2020

Interest and demand for hydrogen sensors are increasing in the field of H₂ leakage detection during storage/transport/use and detection of H₂ dissolved in transformer oil for safety issues as well as in the field of breath analysis for non-invasively diagnosing a number of disease states for a healthy life. In this study, various ZnO-based sensors were synthesized by controlling the reduction in crystallite size, decoration of Pt nanoparticles, doping of electron donating atoms, and doping of various atoms with different ionic radii. The sensing response of the various prepared ZnO-based nanoparticles and quantum dots (QDs) for 10 ppm H₂ was investigated. Among the samples, the smallest-sized (3.5 nm) In³⁺-doped ZnO QDs showed the best sensing response, which is superior to those in previously reported hydrogen sensors based on semiconducting metal oxides. The higher sensing response of In-doped ZnO QDs is attributed to the synergic effects of the increased number of oxygen vacancies, higher optical band gap, and larger specific surface area.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.18 no.7
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• pp.379-383
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• 2008

We report on the light-emitting diode (LED) characteristics of core-shell CdSe/ZnS nanocrystal quantum dots (QDs) embedded in $TiO_2$thin films on a Si substrate. A simple p-n junction could be formed when nanocrystal QDs on a p-type Si substrate were embedded in ${\sim}5\;nm$ thick $TiO_2$ thin film, which is inherently an n-type semiconductor. The $TiO_2$ thin film was deposited over QDs at $200^{\circ}C$ using plasma-enhanced metallorganic chemical vapor deposition. The LED structure of $TiO_2$/QDs/Si showed typical p-n diode currentvoltage and electroluminescence characteristics. The colloidal core-shell CdSe/ZnS QDs were synthesized via pyrolysis in the range of $220-280^{\circ}C$. Pyrolysis conditions were optimized through systematic studies as functions of synthesis temperature, reaction time, and surfactant amount.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.583-583
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• 2012

최근 석유 자원의 고갈로 인한 대체자원의 관심이 커지면서 박막 태양전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 기존의 단일 박막 태양전지는 Shockley-Queisser limit인 40.7%가 변환 효율의 최대값으로 한계가 정해져있다. 이 한계를 넘기기 위하여 현재 여러 층의 박막을 쌓은 tandem 태양전지, 양자점을 이용한 태양전지, 그리고 중간밴드계 태양전지가 제시되고 있다. 중간 밴드계 태양전지는 이론적으로 변환 효율이 63.2%에 달하며 제조 공정이 매우 용이하다는 장점을 가지고 있다. 이중에 ZnSe는 에너지밴드갭이 상온에서 2.7 eV를 가지고 있는 물질로서 파란색 빛을 내는 발광소자로 각광을 받고 있고, 산소를 주입했을 경우에 p형이 되는 성질과 자연적으로 n 형인 성질로 인해 박막 태양전지로 응용성에 대한 관심이 커지고 있다. 산소나 질소를 주입했을 경우 페르미준위 근처에서 중간밴드가 형성되었다는 연구결과들은 ZnTe(O)나 GaNAs를 통하여 확인되었으나, 현재까지 ZnSe를 이용한 중간밴드 태양전지에 대한 연구결과들은 거의 없는 상태이다. 본 연구에서는 ZnSe를 다양한 기판 온도에서 펄스레이저 증착법을 이용하여 성장하였고 성장하는 동안 산소 노출조건을 조절하여 깊은준위 에너지밴드형성에 대한 연구를 진행하였다. 성장온도와 산소 노출량에 따른 깊은준위에 대한 변화를 관찰하기 위하여 photoluminescence 스펙트럼을 분석하였으며, 박막의 품질에 대해 조사하기 위하여 X-ray diffraction을 이용하였다.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.47 no.2
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• pp.189-194
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• 2010

Compared with organic fluorophores, semiconductor quantum dots (QDs) have the better properties such as photostability, narrow emission spectra coupled to tunable photoluminescent emissions and exceptional resistance to both photo bleaching and chemical degradation. In this work, CdSe/ZnS QDs nanobeads were prepared by the incorporation of CdSe/ZnS QDs with mesoporous silica to use as the optical probe for detecting toxic and bio- materials with high sensitivity, CdSe/ZnS core/shell QDs were synthesized from the precursors such as CdO and zinc stearate with the lower toxicity than pyrotic precursors. The QD-nanobeads were characterized by transmission electron microscopy, FL microscopy, UV-Vis and PL spectroscopy, respectively.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.05a
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• pp.29.2-29.2
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• 2009

21세기 제 3의 산업혁명을 가져올 것으로 기대되는 나노기술(NT), 정보기술(IT), 바이오기술(BT)은 전 세계 과학자들의 마음을 사로잡고 있다. 이 가운데 나노기술은 전자산업에 응용 시 그 기대효과는 우리가 상상하는 이상의 것이라 예상하고 있다. 나노기술에 특히 관심을 가지는 이유는 물질이 마이크로미터 크기로 작아져도 벌크물질의 물리적 특성이 그대로 유지되지만, 나노미터 크기가 되면서 우리가 경험하지 못했던 새로운 물리적 특성들이 발현되기 때문이다. 그 특성에는 양자구속효과, Hall-Petch 효과, 자기효과 등이 있다. 나노기술의 구현은 양자점과 같은 영차원 나노입자, 나노와이어, 나노막대, 나노리본 등과 같은 직경이 100nm 이하의 일차원 구조의 나노물질 및 나노박막과 기타 100nm 이하의 나노구조물들이 사용된다. 현재 일차원 구조를 이용한 전자디바이스화 연구는 결정성장을 정확하게 조절하는 합성기술, 합성된 일차원 나노물질의 물리적 특성을 지배하는 각종 파라미터들과 물리적 특성들과의 상관관계 정립, 나노와이어를 이용한 Bottom-up 방식에 의한 조립기술 확보를 위해 활발히 진행 중이다. 하지만 나노구조의 특성을 확인하는 형태의 연구일 뿐, 실제 디바이스 구현에는 여전히 많은 과제를 안고 있다. 본 연구에서는 선택적 삼원계 단결정 씨앗층을 이용한 길이/직경 비가 매우 향상된 MgZnO 나노와이어를 interfacial layer 없이 수직으로 성장하여 산화물 전계방출 에미터로서의 가능성을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.11a
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• pp.3-3
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• 2008

21 세기 제 3의 산업혁명을 가져올 것으로 기대되는 나노기술(NT), 정보기술(IT), 바이오기술(BT)은 전 세계 과학자들의 마음을 사로잡고 있다. 이 가운데 나노기술은 전자산업에 응용시 그 기대효과는 우리가 상상하는 이상의 것이라 예상하고 있다. 나노기술에 특히 관심을 가지는 이유는 물질이 마이크로미터 크기로 작아져도 벌크 물질의 물리적 특성이 그대로 유지되지만, 나노미터 크기가 되면서 우리가 경험하지 못했던 새로운 물리적 특성들이 발현되기 때문이다. 그 특성에는 양자구속효과, Hall-Petch 효과, 자기효과 등이 있다. 나노기술의 구현은 양자점과 같은 영차원 나노입자, 나노와이어, 나노막대, 나노리본 등과 같은 직경이 100nm 이하의 일차원 구조의 나노물질 및 나노박막과 기타 100nm 이하의 나노구조물들이 사용된다. 현재 일차원 구조를 이용한 전자디바이스화 연구는 결정성장을 정확하게 조절하는 합성기술 합성된 일차원 나노물질의 물리적 특성을 지배하는 각종 파라미터들과 물리적 특성들과의 상관관계 정립, 나노와이어를 이용한 Bottom-up 방식에 의한 조립기술 확보를 위해 활발히 진행 중이다. 하지만 나노구조의 특성을 확인하는 형태의 연구일 뿐, 실제 디바이스화에는 여전히 많은 과제를 안고 있다. 본 연구에서는 산화아연을 기반으로 한 고품위 능동형 산화물 나노구조의 다양한 성장방법 및 물성 평가에 대해 연구하였다. 성장장비로는 MOCVD와 스퍼터링을 이용하여 대면적 균일 성장을 이룰 수 있었다. 특히 실제 광전소자에 응용요구에 알맞은 Bottom-up 방식에 의한 수직성장 기술, 길이/직경 비 향상 기술, 결정성 향상 기술, 저온성장 기술, Dimension 조절 기술 Interfacial layer 제거 기술 등을 중점적으로 연구하였다. Dimension 조절 기술로 p-Si 기판위에 성장된 나노 LED에서는 밝은 emission을 관찰하였으며, 세계에서 최초로 스퍼터링을 이용하여 4인치 웨이퍼에 대면적 수직 성장하였다. 최근에는 선택적 삼원계 씨앗층을 이용한 길이/직경 비가 매우 향상된 MgZnO 나노와이어를 Interfacial layer 없이 수직으로 성장하여 산화물 전계방출 에미터로서의 가능성을 확인하였다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.23 no.8
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• pp.430-434
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• 2013

Quantum dots(QDs) with their tunable luminescence properties are uniquely suited for use as lumophores in light emitting device. We investigate the microstructural effect on the electroluminescence(EL). Here we report the use of inorganic semiconductors as robust charge transport layers, and demonstrate devices with light emission. We chose mechanically smooth and compositionally amorphous films to prevent electrical shorts. We grew semiconducting oxide films with low free-carrier concentrations to minimize quenching of the QD EL. The hole transport layer(HTL) and electron transport layer(ETL) were chosen to have carrier concentrations and energy-band offsets similar to the QDs so that electron and hole injection into the QD layer was balanced. For the ETL and the HTL, we selected a 40-nm-thick $ZnSnO_x$ with a resistivity of $10{\Omega}{\cdot}cm$, which show bright and uniform emission at a 10 V applied bias. Light emitting uniformity was improved by reducing the rpm of QD spin coating.At a QD concentration of 15.0 mg/mL, we observed bright and uniform electroluminescence at a 12 V applied bias. The significant decrease in QD luminescence can be attributed to the non-uniform QD layers. This suggests that we should control the interface between QD layers and charge transport layers to improve the electroluminescence.