• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제14권4호
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• pp.388-396
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• 2023

Photoelectrochemical (PEC) water splitting is a vital source of clean and sustainable hydrogen energy. Moreover, the large-scale H₂ production is currently necessary, while long-term stability and high PEC activity still remain important issues. In this study, a GaN-based photoelectrode was modified by an additional NH₃ treatment (900℃ for 10 min) and its PEC behavior was monitored. The bare GaN exhibited a highly crystalline wurtzite structure with the (002) plane and the optical bandgap was approximately 3.2 eV. In comparison, the NH₃-treated GaN film exhibited slightly reduced crystallinity and a small improvement in light absorption, resulting from the lattice stress or cracks induced by the excessive N supply. The minor surface nanotexturing created more surface area, providing electroactive reacting sites. From the surface XPS analysis, the formation of an N-Ga-O phase on the surface region of the GaN film was confirmed, which suppressed the charge recombination process and the positive shift of E_FB. Therefore, these effects boosted the PEC activity of the NH₃-treated GaN film, with J values of approximately 0.35 and 0.78 mA·cm^-2 at 0.0 and 1.23 V_RHE, respectively, and an onset potential (V_on) of -0.24 V_RHE. In addition, there was an approximate 50% improvement in the J value within the highly applied potential region with a positive shift of V_on. This result could be explained by the increased nanotexturing on the surface structure, the newly formed defect/trap states correlated to the positive V_on shift, and the formation of a GaO_xN_1-x phase, which partially blocked the charge recombination reaction.

• 전자공학회논문지A
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• 제33A권2호
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• pp.96-113
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• 1996

고농도로 붕소가 도핑된 실리콘층 내에 존재하는 부정합 전위는 웨이퍼 가장자리에서 발생됨을 알았으며, 이 층을 도핑되지 않은 영역으로 둘러쌓음으로써 부정합 전위가 억제된 고농도로 붕소가 도핑된 실리콘층을 형성할 수 있었다. 이를 이용하여 부정합 전위가 없는 고농도로 붕소가 도핑된 실리콘 멤브레인을 제작하였으며, 이 멤브레인의 표면 거칠기 및 파괴 강도 그리고 잔류 인장 응력을 각각 20$\AA$ 1.39${\times}10^{10}dyn/cm^{2}$ 그리고 2.7${\times}10^{9}dyn/cm^{2}$로 측정되었다. 반면에 부정합 전위를 포함하는 기존 멤브레인은 각각 500$\AA$ 8.27${\times}10^{9}dyn/cm^{2}$ 그리고 9.3${\times}10^{8}dyn/cm^{2}$로 측정되었으며, 두 멤브레인의 이러한 차이는 부정합 전위에서 기인함을 알았다. 측정된 두 멤브레인의 Young's 모듈러스는 1.45${\times}10^{12}dyn/cm^{2}$로 동일하게 나타났다. 또, 도핑 농도 1.3${\times}10^{12}dyn/cm^{3}$에 대한 고농도로 붕소가 도핑된 실리콘의 유효 격자 상수 및 기존 멤브레인의 평면적 격자 상수 그리고 기존 멤브레인 내의 부정합 전위의 밀도는 각각 5.424$\AA$ 5.426$\AA$ 그리고 2.3${\times}10^{4}$/cm 로 추출되었으며, 붕소가 도핑된 실리콘의 부정합 계수는 1.04${\times}10^{23}$/atom으로 추출되었다. 한편 별도의 추가적인 공정없이 일반적인 에피 성장법을 사용하여 고농도로 붕소가 도핑된 실리콘층 위에 부정합 전위가 없는 에피 실리콘을 성장시켰으며, 이 에피 실리콘의 결정성은 매우 양호한 것으로 밝혀졌다. 또 부정합 전위가 없는 에피 실리콘에 n+/p 게이트 다이오드를 제작하고 그 전압-전류 특성을 측정한 결과 5V의 역 바이어스에서 0.6nA/$cm^{2}$의 작은 누설 전류값을 나타내었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.172-173
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• 2012

Currently GaN based LED is known to show high internal or external efficiency at low current range. However, this LED operation occurs at high current range and in this range, a significant performance degradation known as 'efficiency droop' occurs. Auger process, carrier leakage process, field effect due to lattice mismatch and thermal effects have been discussed as the causes of loss of efficiency, and these phenomena are major hindrance in LED performance. In order to investigate the main effects of efficiency loss and overcome such effects, it is essential to obtain relative proportion of measurements of internal quantum efficiency (IQE) and various radiative and nonradiative recombination processes. Also, it is very important to obtain radiative and non-radiative recombination times in LEDs. In this research, we measured the IQE of InGaN/GaN multiple quantum wells (MQWs) LEDs with PSS and Planar substrate using modified ABC equation, and investigated the physical mechanism behind by analyzing the emission energy, full-width half maximum (FWHM) of the emission spectra, and carrier recombination dynamic by time-resolved electroluminescence (TREL) measurement using pulse current generator. The LED layer structures were grown on a c-plane sapphire substrate and the active region consists of five 30 ${\AA}$ thick In0.15Ga0.85N QWs. The dimension of the fabricated LED chip was $800um{\times}300um$. Fig. 1. is shown external quantum efficiency (EQE) of both samples. Peak efficiency of LED with PSS is 92% and peak efficiency of LED with planar substrate is 82%. We also confirm that droop of PSS sample is slightly larger than planar substrate sample. Fig. 2 is shown that analysis of relation between IQE and decay time with increasing current using TREL method.

• 한국결정성장학회지
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• 제9권1호
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• pp.126-131
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• 1999

Hot-wall epitaxy법으로 $Cd_{1-x}Mn_xTe$박막을 GaAs (100) 기판위에 성장시켰다. XRD 측정으로부터 CdTe/GaAs(100) 박막은 기판과 같은 (100)면의 단결정 박막으로, $Cd_{1-x}Mn_xTe$박막은 Mn의 조성비 x가 증가함에따라 다결정 박막으로 성장되었으며, 박막의 격자상수는 x의 증가에 따라 덩어리 결정의 경우와 비슷한 기울기로 감소함을 확인하였다. x의 변화에 대한 $Cd_{1-x}Mn_xTe$ 박막의 PL 측정으로부터 받개와 퍼텐셜 요동에 의하여 포획된 엑시톤의 재결합 피크인 $L_1$과 $L_2$를 관측하였으며, $L_1$피크는 x=0.09 시료에서만 관측되었고 x값이 증가하면 사라졌다. x $\ge$0.2의 경우에는 $L_2$피크가 강하게 나타나고 x$\ge$ 0.4에서는 $Mn^{2+}$이온의 intra 천이에 의한 2.0eV 근처의 피크가 강하게 나타났다. x>0.4에서 $Mn^{2+}$이온에 의한 2.0eV 피크는 pinning이 일어나 변화가 거의 없이 일정하였다.

• 한국광물학회지
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• 제28권2호
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• pp.127-133
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• 2015

리튬-함유 백운모는 삼팔면체 레피돌라이트(lepidolite)와 함께 화강암 페그마타이트 주변에서 발견되는 대표적인 리튬광물 중 하나이다. 백운모 결정구조를 고려하면 $Li^+$ 이온은 층간 $K^+$ 자리(Int)에 위치하거나 $Al^{3+}$ 팔면체층의 원자 빈자리(Sub)에 위치할 수 있지만, 실험만으로 백운모의 리튬 함유기작을 규명하는데 어려움이 있다. 이번 연구에서는 밀도범함수(density functional theory, DFT)를 사용하여 백운모 결정구조 내에 $Li^+$이 함유되는 위치와 이에 따른 미시적 구조 및 에너지 변화를 조사하였다. $Li^+$이 Int 또는 Sub에 위치할 경우, 운모의 결정상수, ab 면과 가지는 수산기의 각, 층간 거리 등 상당한 차이를 보여주었다. 뿐만 아니라, DFT 에너지 계산은 순수 백운모 구조에서는 $Li^+$이 $K^+$를 대신하여 Int에 위치하는 것이 Sub에 위치하는 것보다 더 낮은 에너지를 보여주었다. 그러나 팔면체층에 $Fe^{2+}$ 치환이 일어난 경우에는, $Li^+$이 Sub에 위치하는 것이 오히려 더 낮은 에너지를 보여주었다. 이번 DFT 연구결과는 기존의 $Li^-$함유 백운모 화학분석으로부터 발견한 $Fe^{2+}$와 $Li^+$의 상관관계를 설명해 줄 수 있으며, 백운모의 $Li^+$ 함유기작에서 팔면체층의 양이온 치환의 중요한 역할을 제시한다.

• 한국재료학회지
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• 제21권2호
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• pp.111-114
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• 2011

As a growth-template of ZnO nanorods (NR), a hexagonal $\beta-Ni(OH)_2$ nanosheet (NS) was synthesized with the low temperature hydrothermal process and its microstructure was investigated using a high resolution scanning electron microscope and transmission electron microscope. Zinc nitrate hexahydrate was hydrolyzed by hexamethylenetetramine with the same mole ratio and various temperatures, growth times and total concentrations. The optimum hydrothermal processing condition for the best crystallinity of hexagonal $\beta-Ni(OH)_2$ NS was determined to be with 3.5 mM at $95^{\circ}C$ for 2 h. The prepared $Ni(OH)_2$ NSs were two dimensionally arrayed on a substrate using an air-water interface tapping method, and the quality of the array was evaluated using an X-ray diffractometer. Because of the similarity of the lattice parameter of the (0001) plane between ZnO (wurzite a = 0.325 nm, c = 0.521 nm) and hexagonal $\beta-Ni(OH)_2$ (brucite a = 0.313 nm, c = 0.461 nm) on the synthesized hexagonal $\beta-Ni(OH)_2$ NS, ZnO NRs were successfully grown without seeds. At 35 mM of divalent Zn ion, the entire hexagonal $\beta-Ni(OH)_2$ NSs were covered with ZnO NRs, and this result implies the possibility that ZnO NR can be grown epitaxially on hexagonal $\beta-Ni(OH)_2$ NS by a soluble process. After the thermal annealing process, $\beta-Ni(OH)_2$ changed into NiO, which has the property of a p-type semiconductor, and then ZnO and NiO formed a p-n junction for a large area light emitting diode.

• 한국결정성장학회지
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• 제24권6호
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• pp.237-241
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• 2014

본 연구에서는 상용화되는 AlN 웨이퍼(wafer)를 이용하여 molten KOH/NaOH 화학적 습식 에칭(Wet Chemical Etching)에 따른 표면변화 특성 및 최적의 에칭 조건을 조사하였다. AlN 웨이퍼를 $350^{\circ}C$에서 5분간 에칭 시 Al-face, N-face는 서로 다른 관찰되었다. 특히, Al-face는 에치핏의 형상을 파악하여 결함특성을 관찰하였고, 이로부터 결함 밀도를 계산하여 $2{\times}10^6/cm^2{\sim}10^{10}/cm^2$의 결과를 얻었다. N-face의 경우 육각 뿔(hexagonal pyramids) 형태의 격자결함이 형성되었다. 또한 AlN 웨이퍼의 성장 시 배향을 관찰하기 위해 XRD(X-Ray Diffraction, Rigaku, JAPAN)를 이용하여 분석한 결과 육방정 AlN의 C축 방향에 해당되는 (0002) 및 (0004) 면으로 배향된 상태임을 알 수 있었고, DC-XRD(Double Crystal X-ray Diffraction, bruker, Germany)를 이용하여 rocking curve의 위치에 따라 곡률 반경을 측정했을 때 1.6~17 m의 곡률을 가지고 있는 것으로 나타났다.

• 한국자기학회지
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• 제13권2호
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• pp.64-69
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• 2003

Si 기판 위에 $\alpha$-Fe$_2$O$_3$을 하지층으로 하는 Ba-ferrite 박막을 pulsed laser deposition system으로 제조하여 결정학적 및 자기적 성질을 X선 회절, SEM, Mossbauer 분광법 및 VSM을 사용하여 연구하였다. $\alpha$-Fe$_2$O$_3$박막은 Si 기판위에 PLD를 이용하여 기판온도 400 $^{\circ}C$, 산소압력 0.1 Torr로 5분간 증착 하였고 그 위에 두께를 달리하여 Ba-ferrite 박막을 제조하였다. Ba-ferrite 결정은 가늘고 긴 모양의 결정립들로 형성되었으며 두께에 따라 그 모양과 상태가 변화하였다. Mossbauer 분광법으로부터 Ba-ferrite 결정내의 Fe 원자의 스핀 방향은 두께가 얇을수록 하지층의 영향으로 기판에 수직으로 정렬하려는 경향을 보이고 있음을 확인하였다. 자기이력곡선의 각형비 역시 두께가 얇을수록 더 크며 이러한 특성은 수평에 비하여 수직의 경우가 더 강하게 나타났다. 보자력 역시 같은 경향을 보이나 포화자화의 값은 수평의 경우에 더 큰 값을 나타내었다. 결정구조는 Magnetoplumbite로서 두께가 작아질수록 결정상수 $\alpha$는 감소하고 c는 증가하는 경향을 보였다.

• 한국초등수학교육학회지
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• 제13권1호
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• pp.115-140
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• 2009

Freudenthal은 수학화를 핵심 개념으로 하는 현실주의 수학 교육론을 주창하였다. 수학화란 현실 안에 있는 여러 현상들을 수학적인 수단을 사용하여 조직함으로써 현실에 질서를 부여하는 활동을 말한다. 본 연구에서는 Freudenthal의 수학화 이론을 바탕으로 제 7차 초등 수학 교과서 5-가 단계의 넓이 단원을 재구성하여 실험적인 지도만을 작성한 다음, 이를 통하여 교수 실험을 실시함으로써, 수학화를 통한 넓이의 지도 방안의 효과와 더불어 학생들의 넓이 개념과 공식에 대한 이해 실태를 분석하였다. 그 결과, 넓이의 개념 이해 측면에서는 실험반 학생들이 우수하였으나, 넓이의 계산 측면에서는 유의미한 차이가 없는 것으로 나타났다.

• 한국결정성장학회지
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• 제10권6호
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• pp.418-424
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• 2000

sol-gel 방법으로 순수한 $TiO_2$와 Pb가 10 mol % 첨가된 $TiO_2(Pb_xTi_{1-x}O_2$(x = 0.1)) 분말과 박막을 제조하였다. $TiO_2$제조에는 titanium isopropoxide와 ethanol이 $Pb_xT_{1-x}O_2$(x = 0.1) 제조에는 lead acetate trihydrate와 titanium triisopropoxide monoacethylacetonate이 사용되었다. P-type Si(100) wafer, ITO glass 기판 위에 sol-gel spin-coating방법으로 박막을 형성시켰으며 상(phase)의 형성과 결정화를 위해서 400~$800^{\circ}C$에서 열처리하였다 준비된 분말 및 박막의 특성은 TGA/DTA, XRD, SEM, UV-visible spectrometer를 이용하여 검토하였다. XBD 측정 결과 A(101)면으로 우선 배향된 다결정성 anatase 형의 분말 및 박막을 얻을 수 있었고 Pb가 첨가된 박막에 대한 d-값의 작은 변화가 관측되었는데 이는 Pb가 $TiO_2$살창으로 들어왔음을 의미한다. UV-visible투과 스펙트럼측정 결과에 의하면 Pb가 첨가된 박막에서 투과 스펙트럼의 흡수파장이 장파장쪽으로 이동하는데 이는 Pb가 첨가되면 밴드 갭의 축소가 일어남을 의미한다.