인듐주석산화막/폴리에틸렌 테레프탈레이트(ITO/PET: indium tin oxide/polyethylene terephthalate) 유연 기판 위에 성장된 산화아연(ZnO) 나노로드(nanorods)를 이용하여 형성된 은(Ag) 입자의 광학적 특성 및 소수성 표면에 대해 조사하였다. 시료를 준비하기 위해 스퍼터링법(sputtering)으로 코팅된 산화아연 씨드층(seed layer)을 이용하여 전기화학증착법(electrochemical deposition)으로 산화아연 나노로드를 성장시킨 후, 열증발증착법(thermal evaporation)을 사용하여 은을 증착하였다. 산화아연 나노로드의 불연속적인 표면 특성 때문에 은이 증착되면서 나노크기를 갖는 입자로 형성되었다. 비교를 위해 같은 조건으로 은을 평평한 ITO/PET에 증착하여 시료를 준비하였으며, 증착되는 은의 양을 조절하기 위해 100초에서 600초까지 열증발증착시간을 변화시켰다. 은 증착시간이 증가할수록 산화아연 나노로드 표면에 형성되는 은 입자의 크기와 양이 증가하였으며, 또한 빛의 흡수율이 가시광 영역에서 크게 증가하는 것을 확인하였다. 이는 은 입자의 국소표면플라즈몬공명(localized surface plasmon resonance)에서 기인된 것으로 짐작한다. 또한 물방울 테스트실험에서 평평한 ITO/PET에 증착된 은에서의 접촉각(contact angle)보다 산화아연 나노로드에 증착된 은 입자에서의 접촉각이 크게 증가함을 보여, 개선된 소수성 표면을 가질 수 있음을 확인하였다. 이러한 광학적 특성과 소수성 표면 결과는 산화아연 나노로드의 기반의 염료감응형 태양전지 또는 자정효과(self-cleaning)를 갖는 표면구조로 유연소자에 유용하게 응용할 수 있을 것으로 기대된다.
ZnO은 hexagonal wurtzite 구조를 갖는 직접 천이형 화합물 반도체로서, 상온에서 3.37 eV 정도의 wide band gap energy를 가지고 있으며, 60 meV의 큰 엑시톤 결합 에너지(exciton binding energy)를 갖는다. 또한 동종 기판이 존재하고 열, 화학적으로 안정한 상태이며 습식 식각이 가능한 장점으로 인해 각광받고 있다. 또한, ZnO 박막은 우수한 전기 전도성을 나타내며 광학적 투명도가 우수하기 때문에 투명전극으로 많이 이용되어 왔고, 태양 전지(solar cell), 가스 센서, 압전소자 등 많은 분야에서 사용되고 있다. 이와 같은 ZnO박막을 안정적인 쇼트키 다이오드 특성을 얻기 위해서는 쇼트키 배리어 장벽의 형성이 필수적이다. Mg을 ZnO에 첨가하여 MgZnO 박막을 형성할 경우, 금속의 일함수와 MgZnO의 전자친화력 차이가 증가하여 더 큰 쇼트키 장벽 형성이 가능하며, 금속의 일함수가 큰 물질을 사용해야 한다. 또한, 박막의 결함이 적은 박막을 형성해야 하는 에피탁셜 박막이 필요하다. SiC는 높은 포화 전자 드리프트 속도(${\sim}2.7{\times}107$ cm/s), 높은 절연 파괴전압(~3 MV/cm)과 높은 열전도율(~5.0W/cm) 특징을 가지고 있으며, MgZnO/Al2O3의 격자 불일치는 ~19%인 반면에 MgZnO/SiC의 격자 불일치는 ~6%를 가진다. 금속의 일함수가 큰 Ag 금속은 열처리가 될 경우 AgOx가 될 경우 더욱 안정적인 쇼트키 장벽을 형성될 수 있을 것으로 판단된다. 본 연구에서는 쇼트키 접합을 형성하기 위해 금속의 일함수가 큰 Ag 금속을 사용하였으며, Al2O3 기판과 6H-SiC 기판위에 MgZnO(30 at.%) 박막을 증착하였다. 증착 후에 Ag를 증착 한 뒤 급속 열처리를 하였다. 열처리된 MgZnO의 경우 열처리 하지않은 소자보다 약 $10^5$ 이상의 우수한 on/off 특성을 보였다.
In recent years, there has been keen interest in developing flat panel detectors for all modalities of radiology, including gerneral radiology, fluoroscopy, electronic portal imaging, and mammography. In this paper, we report the new hybrid x-ray detector consisted of ZnS(Ag) photoemission layer and a-Se photoconductor layer to resolve problem of conventional x-ray detector such as the direct detector and the indirect detector. To design the structure of ZnS(Ag)/a-Se detector, the penetrated energy spectrum and absorption fraction was estimated using MCNP 4C code. Also, we carried out the experiment to demonstrate the result of MCNP 4C code. Experimental results showed that the absorption fraction of $500{\mu}m$-ZnS(Ag) film was above 87%, 75% at 60 and 80 kVp. As a results, we can determined the thickness of suitable phosphor and the thickness of photoconductor.
Recent advances in technology using ultra-thin noble metal film in oxide/metal/oxide structures have attracted attention because this material is a promising alternative to meet the needs of transparent conduction electrodes (TCE). AZO/Ag/AZO multilayer films are prepared by magnetron sputtering for Cu2ZnSn(S,Se)4 (CZTSSe) of kesterite solar cells. It is shown that the electrical and optical properties of the AZO/Ag/AZO multilayer films can be improved by the very low resistivity and surface plasmon effects due to the deposition of different thicknesses of Ag layer between oxide layers fixed at AZO 30 nm. The AZO/Ag/AZO multilayer films of Ag 15 nm show high mobility of 26.4 ㎠/Vs and low resistivity and sheet resistance of 3.58⁎10-5 Ωcm and 5.0 Ω/sq. Also, the AZO/Ag (15 nm)/AZO multilayer film shows relatively high transmittance of more than 65 % in the visible region. Through this, we fabricated CZTSSe thin film solar cells with 7.51 % efficiency by improving the short-circuit current density and fill factor to 27.7 mV/㎠ and 62 %, respectively.
공명각과 비공명각에서 각각 표면 플라즈몬의 전기장 분포를 계산하고 두 경우를 비교하였다. 표면 플라즈몬 공명의 응용으로서 (1) 은박막 위에 덧증착한 얇은 ZnS 박막의 광학 상수를 두께가 증가함에 따라 측정하였고, (2) 발산하는 입사파를 이용하여 은박막 위에 덧증착한 두께가 서로 다른 SiO 박막에 의한 4개의 표면 플라즈몬 공명을 한 화면에서 관측하였으며 (3) 평행광을 이용하여 은박막 위에 덧증착한 격자 모양의 SiO박막과 문자 "가" 모양의 SiO 박막의 형상을 측정하였다.
This thesis described the optical and electrical properties of the alternating current powder electroluminescent device based on Ag nanowire as a transparent electrode. The Ag nanowire electrode showed the morphology of 20 nm in diameter and 15 ㎛ in length. The transparent electroluminescent devices that were fabricated using the nanomilled ZnS : Cu, Mn phosphor by bar-coating process showed the transmittance of 67%. In order to improve the luminous efficiency, it is necessary to apply the transparent dielectric layer and increase the amount of the nanophosphor while maintaining the transmittance.
Silver nanowire (AgNW) networks have been adopted as a front electrode in Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) thin film solar cells due to their low cost and compatibility with the solution process. When an AgNW network is applied to a CIGS thin film solar cell, reflection loss can increase because the CdS layer, with a relatively high refractive index (n ~ 2.5 at 550 nm), is exposed to air. To resolve the issue, we apply solution-processed ZnO nanorods to the AgNW network as an anti-reflective coating. To obtain high performance of the optical and electrical properties of the ZnO nanorod and AgNW network composite, we optimize the process parameters - the spin coating of AgNWs and the concentration of zinc nitrate and hexamethylene tetramine (HMT - to fabricate ZnO nanorods. We verify that 10 mM of zinc nitrate and HMT show the lowest reflectance and 10% cell efficiency increase when applied to CIGS thin film solar cells.
We design and demonstrate the controlled morphologies of Ag-dpped ZnO nanowires (NWs) adopting self-contrived hot-walled pulsed laser deposition (HW-PLD). p-type Ag-doping is ensuired by low temperature photoluminescence (PL) spectrum to find the AoX peak at 3.349 eV. Morphology of grown NWs are controlled by changing the kinetic energy and flux of the ablated particles with adjusting the target - substrate (T-S) distance. The analysis on the resultant NWs is presented.
The silver nanowires (AgNWs) were synthesized by the conventional polyol process, which revealed 25 ㎛ and 30 nm of average length and diameter, respectively. The synthesized AgNWs were applied to the CdSe/CdZnS quantum dot (QD) based transparent light-emitting device (LED). The device using a randomly networked AgNWs electrode had some problems such as the high threshold voltage (for operating the device) due to the random pores from the networked AgNWs. As a method of improvement, a composite electrode was formed by overlaying the ZnO:Ga on the AgNWs network. The device used the composite electrode revealed a low threshold voltage (4.4 Vth) and high current density compared to the AgNWs only electrode device. The brightness and current density of the device using composite electrode were 55.57 cd/㎡ and 41.54 mA/㎠ at the operating voltage of 12.8 V, respectively, while the brightness and current density of the device using (single) AgNWs only were 1.71 cd/㎡ and 2.05 mA/㎠ at the same operating voltage. The transmittance of the device revealed 65 % in a range of visible light. Besides the reliability of the devices was confirmed that the device using the composite electrode revealed 2 times longer lifetime than that of the AgNWs only electrode device.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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