• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2005.05a
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• pp.330-330
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• 2005

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.259-259
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• 2010

Periodically polarity inverted (PPI) ZnO structures on (0001) Al2O3 substrates are demonstrated by plasmas assisted molecular beam epitaxy. The patterning and re-growth methods are used to realize the PPI ZnO by employing the polarity controlling method. For the in-situ polarity controlling of ZnO films, Cr-compound buffer layers are used.[1, 2] The region with the CrN intermediate layer and the region with the Cr2O3 and Al2O3 substrate were used to grow the Zn- and O-polar ZnO films, respectively. The growth behaviors with anisotropic properties of PPI ZnO heterostructures are investigated. The periodical polarity inversion is evaluated by contrast images of piezo-response microscopy. Structural and optical interface properties of PPI ZnO are investigated by the transmission electron microcopy (TEM) and micro photoluminescence ($\mu$-PL). The inversion domain boundaries (IDBs) between the Zn and the O-polar ZnO regions were clearly observed by TEM. Moreover, the investigation of spatially resolved local photoluminescence characteristics of PPI ZnO revealed stronger excitonic emission at the interfacial region with the IDBs compared to the Zn-polar or the O-polar ZnO region. The possible mechanisms will be discussed with the consideration of the atomic configuration, carrier life time, and geometrical effects. The successful realization of PPI structures with nanometer scale period indicates the possibility for the application to the photonic band-gap structures or waveguide fabrication. The details of application and results will be discussed.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.189-189
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• 2010

ZnO nanorods 구조는 광소자 및 태양광 소자의 성능을 향상시키기 위해서 무반사계수, 광추출효율, 전기적, 열적 전도도를 개선시킬 수 있어, 매우 큰 관심을 가지고 왔다. 또한 Ag 나노입자는 표면 플라즈몬 효과를 이용하여 LED나 태양전지에 응용하여 소자의 성능이 향상됨을 이론적, 실험적으로 증명되어 왔으며, 현재에도 활발한 연구가 진행되고 있다. 이러한 ZnO nanorods 특성과 Ag 나노입자의 표면 플라즈몬 효과를 이용하기 위해서, 본 연구에서는 Ag 나노 입자를 형성된 ZnO seed층에 ZnO nanorods를 성장시켰다. 시료를 제작을 위해서 비교적 성장이 간단하고 저온성장이 가능한 화학적 합성방법을 이용하였다. Ag 나노입자가 형성된 ZnO seed층 제작을 위해서 먼저 Si 기판위에 RF magnetron 스퍼터를 이용하여 고진공, $N_2$ 분위기에서 일정한 두께로 증착을 하였으며, 이후 Ag 박막을 thermal evaporator로 10 nm 두께로 증착하였다. 그 다음, 크기가 다른 Ag 나노입자를 형성을 위해서 rapid thermal annealing (RTA)을 여러 가지 온도에서 수행하였다. 그리고 이러한 시료들를 이용하여, ZnO nanorods를 성장하기 위하여, $90-95^{\circ}$의 온도에서 zinc nitrate $Zn(NO_3)_2{\cdot}6H_2O$과 hexamethylentetramines (HMT)으로 혼합된 용액에 담가두어 ZnO nanorods를 성장시켰다. Ag 나노입자의 크기에 따라 ZnO nanorods의 구조와 형태에 대하여 어떠한 영향을 주는지를 관찰하기 위해 field emission scanning electron microscopy (FE-SEM)을 이용하여 측정하였으며, Ag와 ZnO의 성분분석과 결정성을 조사하기 위해 X-ray diffraction (XRD)을 이용하여 분석하였다. 그리고 표면 플라즈몬에 의한 영향에 대하여 조사하기 위해, ZnO nanorods와 Ag 나노입자가 형성된 ZnO nanorods를 UV-Vis-NIR spectrophotometer을 이용하여 흡수계수와 반사계수를 비교하여 측정하였으며. 태양전지의 성능향상을 수 있음을 이론적으로 계산하였다. 그리고 또한 photoluminescence (PL) 분석을 수행하여 ZnO nanorods의 구조에 대하여 Ag 나노입자의 영향에 대한 광특성을 측정하였다.

• Proceedings of the Korean Ceranic Society Conference
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• 2002.10a
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• pp.194.2-194
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• 2002

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.24 no.8
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• pp.636-640
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• 2011

The lead-free $0.98(Na_{0.5},K_{0.5})NbO_3-0.02Ba(Zr_{0.52},Ti_{0.48})O_3$-(hereafter NKN-BZT) CuO, ZnO-doped ceramics were prepared using a conventional mixed oxide method. NKN-BZT ceramics doped CuO, ZnO have superior structural and electrical properties than pure NKN-BZT ceramics. For the NKN-BZT-ZnO ceramics sintered at $1,120^{\circ}C$, piezoelectric constant ($d_{33}$) of sample showed the optimum values of 172 pC/N. The $0.98(Na_{0.5},K_{0.5})NbO_3-0.02Ba(Zr_{0.52},Ti_{0.48})O_3$-ZnO ceramics are a promising candidate for lead-free piezoelectric materials.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 1994.11a
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• pp.17-20
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• 1994

Electrical Chracteristics of ZnO doped with Al$_2$O$_3$were investigated using complexe impedence measurements. The electrical conductivity of ZnO samples increased whithin 0.5mol% of Al$_2$O$_3$ doping, but decreased abode 0.5mol%. The increase and decrease of electrical conductivity seem to be the effect of Al$_2$O$_3$ doner doping and increasement of the number of grain boundary ZnO, respectively.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• v.12 no.2
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• pp.60-63
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• 2011

We investigated the etching characteristics of zinc oxide (ZnO) and the effect of additive gases in a $Cl_2$-based inductively coupled plasma. The inert gases were argon, nitrogen, and helium. The maximum etch rates were 44.3, 39.9, and 37.9 nm/min for $Cl_2$(75%)/Ar(25%), $Cl_2$(50%)/$N_2$(50%), and $Cl_2$(75%)/He(25%) gas mixtures, 600 W radiofrequency power, 150 W bias power, and 2 Pa process pressure. We obtained the maximum etch rate by a combination of chemical reaction and physical bombardment. A volatile compound of Zn-Cl. achieved the chemical reaction on the surface of the ZnO thin films. The physical etching was performed by inert gas ion bombardment that broke the Zn-O bonds. The highly oriented (002) peak was determined on samples, and the (013) peak of $Zn_2SiO_4$ was observed in the ZnO thin film sample based on x-ray diffraction spectroscopy patterns. In addition, the sample of $Cl_2$/He chemistry showed a high full-width at half-maximum value. The root-mean-square roughness of ZnO thin films decreased to 1.33 nm from 5.88 nm at $Cl_2$(50%)/$N_2$(50%) plasma chemistry.

• Korean Journal of Crystallography
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• v.15 no.2
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• pp.78-82
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• 2004

The solvothermal reaction of zinc(H) nitrate $(Zn(NO_3)_2\;{\cdot}\;6H_2O)$ with $ATP(2-aminoterephthalate,\;H_2N-C_6H_3-1,4-(COO)_2)$ in a mixture of solvents of DMF and ethanol, in the presence of benzene, gave a 2 dimensional zinc polymer [Zn(ATP) (DMF)] (1). X-ray structure determination revealed that two zinc metals and four ATP ligands form the paddle-wheel SBUs, which are linked by the ATP ligands to give a 2-D square-grid network. Each square grid has approximate dimensions of $11.1\times11.1\;{\AA}$ based on Zn metals. Benzene was required to produce high-quality crystals of polymer 1.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.11a
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• pp.49.2-49.2
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• 2009

투명전극은 디스플레이, 태양전지와 같은 광전자 소자에 필수적이며, 지금까지 개발된 재료 중에는 ITO가 가장 투명하면서 전기전도도가 높고 생산성도 좋기 때문에 투명전극의 재료로 사용하고 있다. ITO는 낮은 비저항(${\sim}10^{-4}{\Omega}cm$) 과 높은 투과율 (~85 %), 상대적으로 넓은 밴드갭 에너지 (3.5 eV) 의특성과 같이 뛰어난 전기적 광학적 특성에 반해서 높은 원자재 가격, 불안정한 공급량 등으로 인한 문제점이꾸준히 제기되고 있다. 따라서 $In_2O_3$:Sn, ZnO:Al, ZnO:Ga, ZnO:F, ZnO:B, TiN 등과 같은 물질들로대체하려는 연구가 활발하게 진행되고 있다. ZnO는 ITO보다원자재의 수급이 원활하기 때문에 원가가 낮으며, 상대적으로 낮은 온도에서도 제작이 가능하다. 또한 화학적으로 안정적이므로 ZnO에 Al, Ga 등의 3족 원소를 도핑함으로써 낮은 비저항의 박막 제작이 가능하고, ITO 박막과 비교하여 etching이 쉬우며 기판과의 접착성이 좋으며, sputtering 공정시 plasma 분위기에서의 안정성이 뛰어나고 박막증착율이 높기 때문에 투명전극으로 적합한 재료이다. 본 연구에서는 cylindrical type의 Aldoping된 ZnO single target을 사용하여 박막 증착 압력의 변화를 주어 유리기판 위에 DC sputtering을 하였다. Fieldemission scanning electron microscope (FESEM)을 통해 ZnO:Al 박막의 표면의 형상과 두께를 확인하였으며, X-ray diffraction (XRD) 분석을 통해 박막의 결정학적 특성을 관찰하였다. 투명전극용 물질로서 ZnO:Al 박막의 적합성 여부를 확인하기 위하여 Van der Pauw 방법을 이용하여 박막의 비저항, 전자 이동도, 캐리어 농도를 측정하였으며, 박막의 기계적 성질 및 표면 접착성을 확인하기 위하여 nano-indentaion 분석을 하였다. 또한 UV-vis spectrophotometer를 이용하여 ZnO:Al 박막의 투과율을 분석하여 투명전극으로의 응용 가능성을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.298-299
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• 2010

Cu(In, Ga)Se2 (CIGS) 박막 태양전지는 Soda lime glass/Mo/CIGS/CdS/ZnO/ITO/Al 의 구조를 가지고 있다. CIGS 화합물은 direct bandgap 구조를 하고 있으며, 광흡수율이 다른 어떤 물질들 보다 뛰어나 박막으로도 충분히 태양광을 흡수할 수 있다. 또한 Ga의 도핑 농도에 따른 밴드갭 조절도 가능하다. 이러한 성질들로 인해 현재 박막태양전지로서 20.1%의 최고효율을 가지고 있다.[1] CIGS 박막 태양전지에서 p-CIGS layer와 스퍼터링으로 증착되는 n-ZnO layer사이의 buffer 층으로 chemical bath deposition (CBD)-CdS 박막을 주로 사용한다. CBD-CdS 박막은 n-ZnO 스퍼터로 증착 시킬 때, CIGS 층의 손상을 최소화하고, 이 두 층 사이에서의 격자상수와 밴드갭의 차이를 줄여주어 CIGS 박막태양전지의 효율을 증가 시키는 역할을 한다. 하지만, Cd (카드뮴)의 심각한 독성과 낮은 밴드갭(2.4eV)으로 인해 CIGS 층에서의 광흡수율을 줄여, CdS를 대체할 새로운 buffer 층의 필요성이 대두되었다.[2] 그 대안으로 ZnS, Zn(O, S, OH), (Zn, Mg)O, In2S3 같은 물질이 연구되고 있다. 현재 CBD-ZnS를 buffer 층으로 사용한 CIGS 박막태양전지의 효율은 최고 18.6%로 CBD-CdS의 최고효율보다는 약 1.5% 낮지만, ZnS가 높은 밴드갭(3.7~3.8eV)과 Cd-free 물질이라는 점에서 CdS를 대체할 물질로 각광받고 있다. 본 연구에서는 기존의 CdS 박막을 제조하는 방법과 같은 방법인 CBD를 이용하여 ZnS 박막을 제조하였다. ZnS 박막을 제조하기 위해서는 Zinc sulfate, Thiourea, 암모니아가 사용된다. 암모니아의 mol 농도에 따른 CBD-ZnS/CIGS 박막태양전지의 효율 변화를 관찰하기 위해 암모니아의 mol 농도는 1 mol, 2 mol, 3 mol, 4 mol, 5 mol, 6 mol, 그 이상의 과량을 사용하여 실험하였다. 실험 결과, 암모니아농도 5 mol에서 효율 13.82%를 확인할 수 있었다. 최고효율을 보인 조건인 암모니아 농도가 5 mol 일 때, Voc는 0.602V, Jsc는 33.109mA/cm2, FF는 69.4%를 나타내었다.