• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.337-337
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• 2014

투명 전도성 산화물(transparent conductive oxide: TCO) 박막은 높은 투과율과 낮은 비저항 덕분에 LCD (liquid crystal display), PDP (plasma display panel), OLED (organic light emitting display) 등 평판 디스플레이에 널리 사용되고 있다. 현재 양산되고 있는 ITO (indium tin oxide)는 90% 이상의 높은 투과율과 우수한 전도성으로 인해 TCO 박막 가운데서 디스플레이 산업에서 가장 널리 쓰이고 있다. 그런데, ITO의 인듐산화물에 의한 간질성 폐렴(interstitial pneumonia)의 유발 위험이 있다든가, 인듐의 매장량이 적어 원자재 가격이 비싼 단점도 가지고 있다. 이에 최근 ITO를 대체할 수 있는 TCO물질로 많은 연구가 이루어지고 있는데, 특히 AZO (aluminum-doped zinc oxide)는 그 중 대표적인 대체물질로서 독성이 없고 가격도 저렴하여 많은 관심이 증폭되고 있다. 현재 AZO는 sol-gel 방법이나 CVD (chemical vapor deposition) 또는 스퍼터링 방법 등으로 증착되고 있다. 본 연구에서는 두 개의 이종타겟(hetero target)을 장착한 대향 타겟 스퍼터링(facing target sputtering: FTS) 장치를 사용하여 AZO 박막을 제작한다. 기존의 여러 증착법과 달리, FTS 장치는 두 타겟 사이에 형성되는 플라즈마 내의 ${\gamma}$-전자를 구속하게 되며, 낮은 가스 압력에서 고밀도 플라즈마가 생성되어 빠른 증착 속도와 안정적인 방전을 유지한 상태에서 박막을 증착할 수가 있다. 또한 기판과 플라즈마가 이격되어 있어 높은 에너지를 갖는 입자들의 기판 충돌을 억제할 수 있는 장점들을 갖는다. 이종 타겟인 ZnO와 Al2O3를 사용하고 각 타겟에 인가되는 파워 변화를 통해 AZO 박막 내 Al2O3의 성분비를 조절하였다. ZnO 타겟의 증착 파워를 100 W로 고정할 경우, Al2O3 타겟의 증착 파워가 (50~90) W으로 실험을 하였으며, Al2O3 타겟의 증착 파워가 70 W일 때 AZO 박막의 Al2O3 성분비는 2.02 wt.%이며 박막의 비저항 값은 $5{\times}10^{-4}{\Omega}{\cdot}cm$로 최소값을 보였다. 이러한 비저항의 변화는 파워에 따른 AZO 박막의 캐리어 이동도(Hall mobility)와 캐리어의 농도(Carrier Concentration)의 변화와 밀접한 관계가 있음을 보여주며, 특히 AZO 박막의 캐리어 농도와 캐리어 이동도는 AZO 박막을 형성하고 있는 결정립의 크기에 의존하는 것이 X-선 회절 패턴과 SEM으로부터 확인되었다. 특히, 본 연구에서는 두 개의 이종 타겟(hetero target) Al2O3와 ZnO를 장착하고 각각의 파워를 변화시켜 도핑 량을 조절할 수는 대향 타겟 스퍼터링(FTS: facing-target sputtering) 방법을 이용하여 제작된 AZO 박막에 대해 전기적, 광학적 및 구조적 특성을 분석하고 ITO의 대체물로서의 가능성을 검토하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.335-335
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• 2014

Over the past several years, transparent conducting oxides have been extensively studied in order to replace indium tin oxide (ITO). Here we report on fluorine doped zinc tin oxide (FZTO) films deposited on glass substrates by radio-frequency (RF) magnetron sputtering using a 30 wt% ZnO with 70 wt% SnO2 ceramic targets. The F-doping was carried out by introducing a mixed gas of pure Ar, CF4, and O2 forming gas into the sputtering chamber while sputtering ZTO target. Annealing temperature affects the structural, electrical and optical properties of FZTO thin films. All the as-deposited FZTO films grown at room temperature are found to be amorphous because of the immiscibility of SnO2 and ZnO. Even after the as-deposited FZTO films were annealed from $300{\sim}500^{\circ}C$, there were no significant changes. However, when the sample is annealed temperature up to $600^{\circ}C$, two distinct diffraction peaks appear in XRD spectra at $2{\Theta}=34.0^{\circ}$ and $52.02^{\circ}$, respectively, which correspond to the (101) and (211) planes of rutile phase SnO2. FZTO thin film annealed at $600^{\circ}C$ resulted in decrease of resistivity $5.47{\times}10^{-3}{\Omega}cm$, carrier concentration ~1019 cm-3, mobility~20 cm2 V-1s-1 and increase of optical band gap from 3.41 to 3.60 eV with increasing the annealing temperatures and well explained by Burstein-Moss effect. Change of work function with the annealing temperature was obtained by ultraviolet photoemission spectroscopy. The increase of annealing temperature leads to increase of work function from ${\phi}=3.80eV$ (as-deposited FZTO) to ${\phi}=4.10eV$ ($600^{\circ}C$ annealed FZTO) which are quite smaller than 4.62 eV for Al-ZnO and 4.74 eV for SnO2. Through X-ray photoelectron spectroscopy, incorporation of F atoms was found at around the binding energy of 684.28 eV in the as-deposited and annealed FZTO up to 400oC, but can't be observed in the annealed FZTO at 500oC. This result indicates that F atoms in FZTO films are loosely bound or probably located in the interstitial sites instead of substitutional sites and thus easily diffused into the vacuum from the films by thermal annealing. The optical transmittance of FZTO films was higher than 80% in all specimens and 2-3% higher than ZTO films. FZTO is a possible potential transparent conducting oxide (TCO) alternative for application in optoelectronics.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.293-293
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• 2014

Over last decade InGaN alloy structures have become the one of the most promising materials among the numerous compound semiconductors for high efficiency light sources because of their direct band-gap and a wide spectral region (ultraviolet to infrared). The primary cause for the high quantum efficiency of the InGaN alloy in spite of high threading dislocation density caused by lattice misfit between GaN and sapphire substrate and severe built-in electric field of a few MV/cm due to the spontaneous and piezoelectric polarizations is generally known as the strong exciton localization trapped by lattice-parameter-scale In-N clusters in the random InGaN alloy. Nonetheless, violet-emitting (390 nm) conventional low-In-content InGaN/GaN multi-quantum wells (MQWs) show the degradation in internal quantum efficiency compared to blue-emitting (450 nm) MQWs owing higher In-content due to the less localization of carrier and the smaller band offset. We expected that an improvement of internal quantum efficiency in the violet region can be achieved by replacing the conventional low-In-content InGaN/GaN MQWs with ultra-thin, high-In-content (UTHI) InGaN/GaN MQWs because of better localization of carriers and smaller quantum-confined Stark effect (QCSE). We successfully obtain the UTHI InGaN/GaN MQWs grown via employing the GI technique by using the metal-organic chemical vapor deposition. In this work, 1 the optical and structural properties of the violet-light-emitting UTHI InGaN/GaN MQWs grown by employing the GI technique in comparison with conventional low-In-content InGaN/GaN MQWs were investigated. Stronger localization of carriers and smaller QCSE were observed in UTHI MQWs as a result of enlarged potential fluctuation and thinner QW thickness compared to those in conventional low-In-content MQWs. We hope that these strong carrier localization and reduced QCSE can turn the UTHI InGaN/GaN MQWs into an attractive candidate for high efficient violet emitter. Detailed structural and optical characteristics of UTHI InGaN/GaN MQWs compared to the conventional InGaN/GaN MQWs will be given.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.26 no.11
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• pp.604-610
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• 2016

We report on the fabrication and characterization of a novel $Cu_2O/CuO$ heterojunction structure with CuO nanorods embedded in $Cu_2O$ thin film as an efficient photocathode for photoelectrochemical (PEC) solar water splitting. A CuO nanorod array was first prepared on an indium-tin-oxide-coated glass substrate via a seed-mediated hydrothermal synthesis method; then, a $Cu_2O$ thin film was electrodeposited onto the CuO nanorod array to form an oxide semiconductor heterostructure. The crystalline phases and morphologies of the heterojunction materials were examined using X-ray diffraction and scanning electron microscopy, as well as Raman scattering. The PEC properties of the fabricated $Cu_2O/CuO$ heterojunction photocathode were evaluated by photocurrent conversion efficiency measurements under white light illumination. From the observed PEC current density versus voltage (J-V) behavior, the $Cu_2O/CuO$ photocathode was found to exhibit negligible dark current and high photocurrent density, e.g. $-1.05mA/cm^2$ at -0.6 V vs. $Hg/HgCl_2$ in $1mM\;Na_2SO_4$ electrolyte, revealing the effective operation of the oxide heterostructure. The photocurrent conversion efficiency of the $Cu_2O/CuO$ photocathode was estimated to be 1.27% at -0.6 V vs. $Hg/HgCl_2$. Moreover, the PEC current density versus time (J-T) profile measured at -0.5 V vs. $Hg/HgCl_2$ on the $Cu_2O/CuO$ photocathode indicated a 3-fold increase in the photocurrent density compared to that of a simple $Cu_2O$ thin film photocathode. The improved PEC performance was attributed to a certain synergistic effect of the bilayer heterostructure on the light absorption and electron-hole recombination processes.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.11 no.4
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• pp.305-311
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• 2001

$PbO-B_2O_3-SiO_2-Al_2O_3$, system was investigated for optical, thermal and electrical properties of transparent dielectric. We also studied the reaction between transparent dielectric and transparent electrode(Indium Tin Oxide, ITO) during firing. For the evaluation of properties, dielectrics were prepared under the conditions fired at 520~58$0^{\circ}C$ with 12$\mu\textrm{m}$ thickness. In the reaction between dielectrics and electrode(ITO), In ions diffused into dielectric layer, while Sn ion diffusion was not observed. The coefficient of thermal expansion, the dielectric constant, the glass transition temperature and the transmittance of the dielectric were greatly dependent on PbO content. The increase of the coefficient of thermal expansion and the dielectric constant were monitored by increasing PbO, while the glass transition temperature and the transmittance were decreased. With the increased $Al_2O_3/B_2O_3$ ratio, the coefficient of thermal expansion and the transmittance were decreased, while the dielectric constant was increased. The glass transition temperature did not change significantly.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.154-155
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• 2010

최근 Stranski-Krastanov (SK) 성장법을 이용한 자발형성 (Self-assembled) InAs/GaAs 양자점 (Quantum Dot) 연구가 기초 물리학뿐만 아니라 응용에 있어 활발하게 진행되고 있다. 그러나 기존 보고에 따르면 SK 성장법을 통한 InAs/GaAs 양자점은 크기, 균일도, 및 밀도 등의 성장거동 제어에 한계가 있다. 예로, 성장속도 및 증착양이 감소하더라도 상대적으로 크기가 큰 InAs/GaAs 클러스터 (Cluster)를 형성하여 크기분포의 불균일 및 결함을 야기하여 결과적으로 전기/광학적 특성을 저해하는 요인이 된다. 이를 개선하기 위한 방안으로 SK 성장법을 변형한 다양한 수정자발형성법이 제안되어 연구되고 있다. 본 논문에서는 기존 SK 성장법과 Arsenic-interruption Technique(AIT), In Pre-deposition (IPD)법을 각각 접목한 수정자발형성법을 이용하여 상대적으로 크기가 큰 InAs/GaAs 양자점 또는 클러스터 형성을 감소시켜 공간적 크기 균일도 및 밀도를 제어한 결과를 보고한다. 성장된 InAs/GaAs 양자점 시료의 구조 및 광학적 특성을 원자력간현미경 (Artomic Force Microscopy, AFM)과 Photoluminescence (PL) 분광법을 이용하여 분석하였다. 기존 SK 성장법을 이용하여 형성한 기준시료의 AFM 이미지에서 InAs/GaAs 양자점과 클러스터의 공간밀도는 각각 6.4*1010/cm2와 1.4*109/cm2로 관찰되었다. 그러나, AIT를 이용한 양자점 시료의 경우 상대적으로 크기가 큰 InAs/GaAs 클러스터는 관찰되어지지 않았고, 양자점 밀도는 8.4*1010/cm2로 SK 양자점에 비하여 30% 정도 개선되었다. 또한, InAs/GaAs 클러스터를 제외한 공간 균일도는 SK-InAs/GaAs 양자점의 15.6%에 비하여 8%로 크게 개선된 결과를 얻었다. AIT 성장법을 이용한 InAs/GaAs 양자점에서 원자의 이동거리 (Migration Length)의 제어로 양자점의 형성특성이 개선된 것으로 설명할 수 있으며, Arsenic 차단 시간이 임계점 이상으로 길어지면 다시 InAs/GaAs 클러스터들이 형성되는 것을 관찰할 수 있었다. InAs/GaAs 양자점과 클러스터 형성 특성이 초기 표면 조건에 어떻게 영향을 받는지 분석하기 위해, InAs 양자점 성장 이전에 V족 물질 공급 없이 Indium의 공급시간을 1초(IPDT1S 시료), 2초 (IPDT2S 시료), 3초 (IPDT1S 시료)로 변화시키면서 증착하고 기존 SK 성장법으로 양자점을 성장하였다 (IPD성장법). 그 결과 IDP1S 양자점 시료의 공간밀도가 10*1010/cm2로 SK InAs/GaAs 양자점 시료에 비해 약 60% 정도 증가하였고, 클러스터도 관찰 할 수 없었다. 그러나 IPD 시간이 증가할수록 다시 InAs/GaAs 클러스터들이 형성되는 것을 관찰할 수 있었다. 이러한 결과는 InAs/GaAs 양자점 성장초기에 InAs 핵생성 사이트 (Nucleation site)의 크기 및 상태를 제어하는 것이 양자점의 밀도 및 균일도를 제어하는 중요한 요소임을 알 수 있다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.40 no.7
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• pp.673-677
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• 2016

Recently, engineering applications have started to adopt solutions inspired by nature. The peculiar adhesive properties of gecko skin are an example, as they allow the animal to move freely on vertical walls and even on ceilings. The high adhesive forces between gecko feet and walls are due to the hierarchical microscopical structure of the skin. In this study, the effect of metal coatings on the adhesive strength of synthetic, hierarchically structured, dry adhesives was investigated. Synthetic dry adhesives were fabricated using PDMS micro-molds prepared by photolithography. Metal coatings on synthetic dry adhesives were formed by plasma sputtering. Adhesive strength was measured by pure shear tests. The highest adhesion strengths were found with coatings composed of 4 nm thick layers of Indium, 8 nm thick layers of Zinc and 6 nm thick layers of Gold, respectively.

• The Korean Journal of Nuclear Medicine
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• v.23 no.2
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• pp.219-223
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• 1989

Inflammation scan using radiolabelled leukocytes has high sensitivity and specificity. Several methods for labelling leukocytes have been evaluated using P-32 diisopropyl fluorophosphate (DFP-32), H-3 thymidine, Cr-51 chromate, Ga-67 citrate and Tc-99m-sulfur colloid. In-111-oxine has proved so far to be the most reliable agent for labelling leukocytes. In-111-oxine is, however, expensive, not easily available when needed, and its radiation dose to leukocytes is relatively high. Moreover, resolution of the resultant image is relatively poor. Tc-99m is still the agent of choice because of, as compared with the indium, its favorable physical characteristics, lower cost and availability. Now the technique for labelling the leukocytes with technetium is successfully obtained using the lipophilic HAPAO with higher efficiency for granulocytes than for other cells. With this technique it is possible to label leukocytes in plasma to improve the viability of the leukocytes. Inflammation scan using Tc-99m-HMPAO has been evaluated in several laboratories, and difference in methods for separation and labelling accounts for difference in efficiency, viability and biodistribution of the labelled leukocytes. We performed inflammation scan using leukocytes labelled with Tc-99m-HMPAO in three dogs 24 hours after inoculation of live E. Coli and A. Aureus in their right abdominal wall. We separated mixed leukocytes by simple sedimentation using 6% hetastarch (HES) and labelled the leukocytes with Tc-99m-HMPAO in 20% cell free plama diluted with phosphate buffer solution(Fig. 1). Uptake was high in the liver and spleen but is was minimal in the lungs on whole body scan. Kidneys and intestine showed minimal activity although it was high in the urinary bladder(Fig. 2). Uptake of labelled leukocytes in the inflammation site was do(mite on 2 hour-postinjection scan and abscess was clearly delineated on 24 hour-delayed scan with high target-to-nontarget ratio(Fig. 3, 4). Inflammation scan using mixed leukocytes labelled with Tc-99m-HMPAO is very sensitive and specific in early detection of inflammation.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.22 no.1
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• pp.37-44
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• 2013

In order to investigate an influence of carrier trap by quantum dots (QDs) on the solar parameters, in this study, the $p^+-QD-n/n^+$ solar cells with InAs/GaAs QD active layers are fabricated, and their characteristics are investigated and compared with those of a GaAs matrix solar cell (MSC). Two different types of QD structures, the Stranski-Krastanow (SK) QD and the quasi-monolayer (QML) QD, have been introduced for the QD solar cells, and the parameters (open-circuit voltage ($V_{OC}$), short-cirucuit current ($I_{SC}$), fill factor (FF), conversion efficiency (CE)) are determined from the current-voltage characteristic curves under a standard solar illumination (AM1.5). In SK-QSC, while FF of 80.0% is similar to that of MSC (80.3%), $V_{OC}$ and $J_{SC}$ are reduced by 0.03 V and $2.6mA/cm^2$, respectively. CE is lowered by 2.6% as results of reduced $V_{OC}$ and $J_{SC}$, which is due to a carrier trap into QDs. Though another alternative structure of QML-QD to be expected to relieve the carrier trap have been firstly tried for QSC in this study, it shows negative results contrary to our expectations.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.591-591
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• 2012

본 연구는 Transparent conducting oxide (TCO, 산화물투명전극)를 이용한 박막태양전지 효율향상에 관한 것으로, 이중의 TCO층(Double-stacked TCO layer)의 효과적인 광학 및 전기적 설계에 관한 것이다. 기존 박막 태양전지에서는 투명전극 TCO layer로서, ITO (Indium-Tin-Oxide), FTO (Fluorine- Tin-Oxide), 및 AZO(Aluminum-doped Zinc Oxide) 등을 사용해 왔다. 각 TCO layer마다 장점이 있지만 단점 또한 존재한다. ITO의 경우 높은 전기적 특성을 가지는 반면 수소 플라즈마에 취약하고 기계적 강도에 취약해 ITO 단일층만으로 박막 태양전지에 적용하는 것에 제한을 받는다. 한편, AZO의 경우 전기적 특성도 우수할 뿐만 아니라 수소 플라즈마에도 내구성이 강한 장점이 있지만, 일함수가 p형 반도체보다 낮아 Schottky junction이 되어, 높은 전위장벽이 형성된다. 이는 정공의 이동을 방해하고, 정공의 축적이 일어나서 순방향 전압을 인가할 때 많은 전류의 감소를 가져온다. 또한, AZO와 p형 반도체 사이의 높은 직렬저항으로 인해 광전압(Voc, Open circuit voltage)와 충실률 (FF, Fill factor)가 떨어진다는 단점이 있다. 본 실험에서는 ITO/AZO 2중구조의 TCO층을 적용하여 상기의 문제점을 해결하고자 한다. 이중 구조 TCO층은 Magnetron sputter system을 이용하여, 단계적으로 증착되었다. 빛이 입사하는 유리에 ITO를 제1전도층으로 증착하였는데, ITO는 입사광의 투과도와 전기전도성이 우수하다. 제2전도층으로는 AZO층을 이용하였으며, 실리콘 반도체층과 접하게 된다. AZO는 실리콘 증착시 발생하는 수소 플라즈마에 안정적이고, 물리적 강도 또한 우수한 장점이 있다. 이중 구조층위에 실리콘 광흡수층(Si absorber)을 증착하였으며, pin 구조를 가진다. 기존, 단일막 TCO층과 2중구조 TCO층을 이용하여, 실리콘 박막 태양전지를 구성하였다. 이때, ITO/AZO의 2중구조를 적용하였을 때 태양 전지 특성이 크게 향상된 결과를 얻을 수가 있었다. 특히, 전류밀도의 경우 ITO, FTO, AZO 각각 14.5 mA/cm2, 11.2 mA/cm2, 8.18 mA/cm2를 나타낸 반면 ITO/AZO 2중구조의 경우 약 17mA/cm2 로 크게 향상 되었고, 태양전지 변환 효율도 각각 7.5%, 6.9%, 4%에서 ITO/AZO 2중 구조의 경우 8.05%로 크게 향상되었다. 본 발표에서는 2중구조 TCO를 이용한 현공정에 적용 가능한 박막태양전지 효율향상 기법에 대해 논의하고자 한다.