• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.193.2-193.2
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• 2015

최근 3차원 반도체의 물질적인 한계를 극복하기 위해 2차원 전이금속 칼코게나이드(TMD)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만 TMD 물질의 도핑 방법에 대한 수많은 연구에도 불구하고 대부분이 n채널 물질인 MoS2에 대한 것에 국한되어 있다. 게다가 이전의 TMD 도핑 기술 연구 결과는 채널이 도체화 될 정도의 매우 높은 농도의 도핑 현상만을 보여주었다. 이 연구에서 우리는 WSe2로 만든 p형 채널 트랜지스터에서 Octaecyltrichlorosilane(OTS)층의 농도 조절로 제어가 가능한 약한 농도의 p형 도핑기술을 보여준다. 이 p형 도핑 현상은 OTS의 메틸기(-CH3)그룹에 의한 양성 쌍극자모멘트가 WSe2내의 전자 농도를 낮추는데서 기인한다. 제어가 가능한 p형 도핑은 $2.1{\times}10^{11}cm^{-2}$ 사이에서 $5.2{\times}10^{11}cm^{-2}$로 degenerate되지 않은 정도로 WSe2 기반의 광, 전기적인 소자에서 적절한 농도로 최적화 될 수 있다. (도핑 정도에 따른 문턱전압 상승, 전류 on/off율 상승, 전계효과 이동도 상승, 광응답성 하락, 광검출성 하락) 또한 OTS에서 비롯한 p도핑 효과는 대기중에서 오랜시간이 지나도 작은 성능 변화만을 보여주며(60시간 후 18~34% 문턱전압 감소변화량) $120^{\circ}C$의 열처리를 통하여 저하된 성능이 거의 완벽하게 회복된다. 이 연구는 Raman 분광법과 전기적, 광학적 측정을 통하여 분석되었으며 OTS 도핑현상이 WSe2 박막의 두께와 무관함 또한 확인했다.

• 한국광학회지
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• 제8권3호
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• pp.213-217
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• 1997

n형과 p형 GaAs의 도핑에 따른 형광과 시간 분해 형광특성을 조사하였다. 도핑의 농도가 증가할수록 형광의 피크 위치는 p형은 낮은 에너지 쪽으로, n형은 높은 에너지 쪽으로 이동함을 관찰하였다. 이것은 p형은 띠간격 좁아짐 효과가 우세하게 작용하며, n형은 Burstein-Moss효과가 지배적으로 작용하기 때문인 것으로 해석된다. 또한, 도핑의 농도가 증가하면 형광의 소멸시간과 상승시간이 감소하며, p형의 형광소멸시간과 상승시간이 n형보다 더 빠르게 나타났다. 따라서 도핑된 GaAs에서 형광소멸시간과 상승시간은 다수 운반자의 종류와 농도에 의존함을 알 수 있으며, 운반자-운반자 상호작용이 에너지 이완 과정에 중요한 역할을 함을 알 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.159-159
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• 2010

본 논문은 테라헤르츠 소스로 저온 InGaAs를 대체하기 위한 저온 $In_{0.64}Al_{0.36}Sb$의 실리콘(Si) 도핑 농도에 따른 광학적 특성 변화를 photoluminescence (PL)과 time-resolved PL (TRPL) 측정을 이용하여 분석하였다. $In_{0.64}Al_{0.36}Sb$ 시료는 분자선 엑피탁시 (molecular beam epitaxy)법으로 GaAs 기판 위에 약 $420^{\circ}C$에서 $3.7\;{\mu}m$ 두께 성장하였다. Si은 $In_{0.64}Al_{0.36}Sb$ 시료에서 도핑 농도가 낮을 때는 어셉터(acceptor)로 작용하다가 도핑 농도가 증가함에 따라 도너(donor)로 작용하였다. 본 연구에 사용한 $In_{0.64}Al_{0.36}Sb$ 시료의 Si 도핑 농도는 $4.5{\times}10^{16}\;cm^{-3}$ (n형), $4{\times}10^{16}\;cm^{-3}$ (n형), $8{\times}10^{15}\;cm^{-3}$ (n형), $1{\times}10^{15}\;cm^{-3}$ (p형), $4{\times}10^{14}\;cm^{-3}$ (p형)인 다섯 개의 시료를 사용하였다. Si 도핑한 시료의 PL 피크는 undoped 시료보다 약 100-200 nm 단파장에서 나타나고 PL 세기도 크게 증가하였다. 그러나 Si 도핑 농도가 가장 낮은 n형과 p형 시료의 PL 피크가 가장 짧은 파장 (높은 에너지)에 나타나고 도핑 농도가 증가함에 따라 장파장으로 이동함을 보였다. n형 시료의 도핑 농도가 $8{\times}10^{15}\;cm^{-3}$에서 $4.5{\times}10^{16}\;cm^{-3}$로 증가하였을 때 PL 피크는 1232 nm에서 1288 nm까지 장파장쪽으로 이동하였으며, p형 시료는 도핑 농도가 $4{\times}10^{14}\;cm^{-3}$에서 $1{\times}10^{15}\;cm^{-3}$로 증가하였을 때 PL 피크가 1248 nm에서 1314 nm로 이동함을 보였다. 또한 시료 온도에 따른 PL 결과는 온도가 증가함에 따라 PL 피크는 장파장으로 이동하면서 PL 세기는 급격하게 감소하고 약 100 - 150 K에서 소멸하였다. 그러나 ~1500 nm 이상 장파장 영역에 매우 넓은 새로운 피크가 나타났으며 온도가 증가함에 따라 PL 세기가 증가함을 확인하였다. Si 도핑 농도에 따른 운반자 수명시간 변화를 TRPL을 이용하여 측정하였다. 운반자 수명시간은 double exponential function을 이용하여 얻었다. Si 도핑 시료의 운반자 수명시간이 undoped 시료에 비해 매우 길게 나타났으며, Si 도핑 시료에서는 p형 시료들보다 n형 시료들의 운반자 수명시간이 길게 나타났다. PL 방출파장에 따른 운반자 수명시간은 Si 도핑 농도에 따라 다르게 나타났다. 이러한 PL과 TRPL 결과로부터 $In_{0.64}Al_{0.36}Sb$의 발광 특성 및 운반자 동역학은 Si 도핑에 크게 영향을 받는다는 것을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.202.2-202.2
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• 2015

현재 반도체 산업 전반에 걸쳐 사용되고 있는 실리콘등의 3차원 반도체 물질은 반도체 공정 기술의 발전에 따른 물질적인 한계에 부딪히고 있다. 이러한 물질적인 한계를 극복하기 위하여 Graphene과 같은 2차원 물질 중 전이금속 칼코게나이드 화합물(TMD)의 반도체 특성이 뛰어나 실리콘 등을 대체할 차세대 나노 반도체 물질로 활발한 연구가 이루어지고 있다. 특히 기존 반도체를 도핑시키기 위하여 사용되었던 이온 주입 공정은 TMD의 결정구조에 심각한 손상을 가하여 이를 대체할 새로운 도핑 방법에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 우리는 이번 연구에서 기존에 유기반도체 물질로 연구되었던 pentacene을 도핑층으로 활용하고 Raman 분광법 및 전기 측정 등을 통하여 TMD물질이 금속화 되지 않는 정도의 매우 낮은 p형 도핑 현상을 확인하였다. 또한 시간에 따른 측정을 통하여 pentacene의 p형 도핑현상이 필름 증착 직후에는 미약하지만 시간이 지나면서 점점 강해지는 것을 발견하였다.. 이는 도핑현상이 pentacene의 구조에 의해 주로 일어나는 것으로 시간이 지남에 따라 대기중의 수분에 의해 생성된 pentacene 산화물들이 도핑 현상을 증가 시키는 원인으로 보인다.

• 한국진공학회지
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• 제22권5호
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• pp.270-275
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• 2013

화학 기상 증착법에 의해 제작한 단층 그래핀을 300 nm $SiO_2$/Si와 석영기판 위에 전사한 후 도핑하기 위해 그래핀 표면에 $AuCl_3$ 용액의 농도를 1에서 10 mM까지 변화시키면서 스핀코팅 하였다. 도핑농도에 따른 그래핀의 특성을 여러 구조적, 광학적, 및 전기적 실험기법으로 분석한 결과, 도핑 농도가 증가함에 따라 그래핀의 p형 특성이 더욱 강해진다는 것을 라만 주파수/최고점 세기 비율, 면저항, 일함수, 및 디락점 등의 변화로 확인할 수 있었다. 특히, 그래핀 전계효과 트랜지스터의 드레인 전류-게이트 전압 곡선 측정을 통해 처음으로 도핑농도의 증가에 따라 전하 이동도를 자세히 측정한 결과, 도핑농도가 증가할 때 전자의 이동도는 크게 감소한 것에 비해 정공의 이동도는 매우 적게 변화하였다. 이 결과는 $AuCl_3$가 그래핀의 p형 도핑 불순물로서 매우 우수하다는 것을 의미하여 향후 도핑된 그래핀의 소자활용에 있어 매우 유용할 것으로 전망된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제54권2호
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• pp.274-277
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• 2016

녹색 발광다이오드의 다양자우물층과 전자막이층 사이에 p형 중간층 삽입이 소자의 특성에 미치는 영향이 소자 시뮬레이션을 통하여 연구되었다. 중간층의 Mg 도핑 깊이에 따른 발광다이오드의 전류-전압, 발광파장, 누설전류, 광효율 특성이 분석되었으며 최적의 발광 특성을 나타내는 소자 구조가 제시되었다. 중간층 전 영역이 p형으로 도핑된 구조와 30 nm까지 도핑된 구조는 누설전류 억제를 통하여 녹색 발광다이오드의 가장 큰 문제점 중에 하나인 효율 드룹 현상을 효과적으로 완화하였다. 특히, 30 nm까지 도핑된 구조는 전류-전압 및 발광 특성에 있어서 가장 향상된 결과를 보였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.167-167
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• 2010

반도체는 도핑하지 않으면 대부분 n형을 나타내는 것에 반하여 GaSb는 p형을 보이는 반도체로서, 그 근원은 명확하게 규명되어 있지 않은 상태이다. GaSb의 p형 불순물인 Be은 Ga과 치환 ([$Be_{Ga}$])되므로, p형 전도의 근원으로 추정되는 잔존결함인 [$Ga_{Sb}$]와 그 복합체인 [$Ga_{Sb}-Sb_{Ga}$]와 높은 상관관계를 가질 것으로 예측된다. 본 연구에서는 Be을 도핑한 GaSb:Be 에피층을 MBE 방법으로 성장하여, PL 스펙트럼과 Hall 효과 분석을 통하여 p형 전도의 근원을 조사하였다. 도핑하지 않은 u-GaSb는 DA (deep acceptor)와 함께 A 준위를 나타낸 반면, p-GaSb:Be의 PL 스펙트럼은 Be 도핑농도가 증가함에 따라 FWHM가 줄어들면서 점차 높은 에너지 영역으로 변위하지만 농도가 가장 높은 시료에서는 PL의 FWHM가 증가하면서 에너지는 감소함이 관측되었는데, 이것은 A 피크와 Sb 관련 피크가 경쟁적으로 중첩되어 나타난 현상으로 분석된다. Hall 효과 결과는 유효 전하밀도의 증가에 따라 이동도는 감소하는 전형적인 의존성을 나타내었으며, u-GaSb의 Hall 이동도가 p-GaSb:Be의 값보다 작은 것은 u-GaSb에 잔존하는 DA에 의한 산란 때문으로 해석된다. Gaussian 형태로 분해하여 얻은 A ([$Ga_{Sb}$])와 DA ([$Ga_{Sb}-Sb_{Ga}$]) 및 Be 관련 피크로부터 특정 도핑농도 ($1.2{\times}10^{17}cm^{-3}$)의 시료를 제외한 모든 p-GaSb:Be에는 A 피크가 중첩되고 A와 Be 준위 중간에 Be과의 복합체인 중간상태(intermediate state)인 [$Be^*$]가 존재함이 관측되었는데, 특정 도핑농도에서는 [$Be_{Ga}$]이 우세하지만 더 이상 농도가 증가하면 [$Be_{Ga}$] 준위의 강도는 오히려 감소함을 관측할 수 있었다. 이것은 적정 이상의 Be을 도핑할 경우, A ([$Be_{Ga}$])와 $Be^*([Be_{Ga}-Ga_Sb}])$가 형성 ($A[Ga_{Sb}]+Be{\rightarrow}Be^*[Be_{Ga}-Ga_{Sb}]+[Be_{Ga}]$)됨을 보여 주는 중요한 결과인 것으로 분석된다. A, [Be], [$Be^*$] PL 피크 에너지는 각각 779, 787, 794 meV (오차범위 ${\pm}3\;meV$)이고, [$Be_{Ga}$]의 활성화 에너지는 ($23{\pm}3\;meV$) (20 K)임을 밝혔다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.394.1-394.1
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• 2014

고효율 및 낮은 구동 전압을 가지는 유기 발광소자를 제작하기 위한 많은 연구가 진행되고 있다. 고효율 및 낮은 구동전압을 가지는 p-i-n 유기발광소자는 정공수송층에 p형 무기 도펀트를 도핑하고, 전자수송층에 n형 무기 도펀트를 사용하여 제작하지만, 무기 도펀트는 높은 온도에서 증착하기 때문에 챔버 내의 다른 유기 물질들이 함께 증착되거나 유기 박막에 손상을 가져올 수 있는 단점을 가지고 있기 때문에 유기물 n형 도펀트의 경우는 연구가 필요하다. 본 연구에서는 유기 p형 도펀트인 1,4,5,8,9,11-hexaazatriphenylene hexacarbonitrile과 유기 n형 도펀트인 bis (ethylenedithio)-tetrahiafulene (BEDT-TTF)를 사용하여 p-i-n 구조의 유기 발광소자를 제작하였다. 유기 n형 도펀트인 BEDT-TTF는 전자수송층 사이에서 산화-환원 반응을 통해 많은 전자를 생성하게 되고, 증가한 전자들로 인해서 Al 음극전극과 전자수송층 사이의 에너지장벽이 낮추는 역할을 하게 된다. BEDT-TTF를 도핑하지 않은 유기 발광소자보다 BEDT-TTF를 도핑하였을 때, 100 cd/m2 일때 약 2.4 V 작동 전압의 감소를 관측할 수 있었다. 이 결과는 음극전극으로부터 발광층으로 전자의 주입이 원활하게 되고, 그 결과 낮은 구동전압 및 고효율을 가지는 p-i-n 유기 발광소자를 제작할 수 있다는 것을 보여준다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2017년도 춘계학술대회
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• pp.527-528
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• 2017

터널 전계 효과 트랜지스터(tunnel field effect transistor; TFET)의 게이트를 소스 영역으로 오버랩 시킨 구조에서 가우시안으로 P형 도핑한 경우의 전류특성을 조사했다. 제안된 구조는 채널을 P형 도핑하여 험프를 제거하고 가우시안 도핑하여 드레인 벌크영역에서 나타나는 역방향성(ambipolar) 전류를 최소화시켰다. 소스-채널-드레인을 P-P-N으로 구성된 TFET의 구동전류는 P-I-N TFET와 동일하나 문턱전압 이하 기울기(Subthreshold Swing; SS)에서 5배 높은 효율이 관찰되었으며 차단전류는 가우시안 도핑 결과가 일정한 도핑에 비해 약 10배 감소하였고, 역방향성 전류는 100배 감소하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.424-424
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• 2010

유기발광소자는 전류구동소자로서 소자를 대형화할 때 소모 전력이 급격히 증가하여 다른 디스플레이 제품에 비해 더욱 더 높은 전력효율을 요구한다. 높은 전력효율과 낮은 구동전압을 갖는 유기발광소자를 제작하기 위해서 P-I-N구조의 유기발광소자에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 일함수가 큰 투명 Indium Tin Oxide (ITO) 양극 위에 p 형 불순물인 2,3,5,6-tetrafluoro-7,7,8,8-tetracyano-quinodimethane (F4-TCNQ) 를 4,4',4"-tris(N-(2naphthyl)-N-phenylamino)triphenylamine (2-TNATA)에 도핑하여 정공주입 및 정공수송을 향상하였으며, 그위에 N,N'-bis(1-naphthyl)-N,N'-diphenyl- 1,1'-biphenyl-4,4'-diamine (NPB) 층을 증착 후, tris-(8-hydroxyquinoline) aluminum ($Alq_3$) 발광층과 전자 수송층으로 사용하여 전자와 정공이 재결합을 하여 엑시톤을 형성하여 녹색 빛을 측정하였다. p 형 불순물은 정공 수송층의 에너지 장벽을 감소하며 발광층으로의 정공주입량을 증가하는 역할을 하여 구동전압을 감소하였으나 발광층내에서 전자와 정공의 비를 불균일하게 하여 발광효율은 약간 감소하였다. p형 불순물인 F4-TCNQ의 도핑의 농도에 따라 측정된 발광특성의 변화로부터 정공의 전송 메카니즘을 분석하였으며 이는 p형 불순물 첨가된 녹색 유기발광소자의 전하수송 메카니즘을 이해하는데 중요한 자료를 제공할 것이다.