• Mass Spectrometry Letters
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• 제12권2호
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• pp.47-52
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• 2021

Evaluating the impurity concentrations in semiconductor thin films using time of flight secondary ion mass spectrometry (ToF-SIMS) is an effective technique. The mass interference between isotopes and matrix element in data interpretation makes the process complex. In this study, we have investigated the doping concentration of phosphorus in, phosphorus doped silicon thin film on glass using ToF-SIMS in the dynamic mode of operation. To overcome the mass interference between phosphorus and silicon isotopes, the quantitative analysis of counts to concentration conversion was done following two routes, standard relative sensitivity factor (RSF) and SIMetric software estimation. Phosphorus doped silicon thin film of 180 nm was grown on glass substrate using hot wire chemical vapor deposition technique for possible applications in optoelectronic devices. Using ToF-SIMS, the phosphorus-31 isotopes were detected in the range of 10¹~10⁴ counts. The silicon isotopes matrix element was measured from p-type silicon wafer from a separate measurement to avoid mass interference. For the both procedures, the phosphorus concentration versus depth profiles were plotted which agree with a percent difference of about 3% at 100 nm depth. The concentration of phosphorus in silicon was determined in the range of 10¹⁹~10²¹ atoms/cm³. The technique will be useful for estimating distributions of various dopants in the silicon thin film grown on glass using ToF-SIMS overcoming the mass interference between isotopes.

• 한국표면공학회지
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• 제55권2호
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• pp.63-69
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• 2022

Preparing various types of thin films of oxide semiconductors is a promising approach to fabricate efficient photoanodes and photocathodes for hydrogen production via photoelectrochemical (PEC) water splitting. In this work, we investigate the feasibility of an efficient photocathode for PEC water reduction of a p-type oxide semiconductor cupric oxide (CuO) thin film prepared via a facile method combined with sputtering Cu metallic film on fluorine-doped thin oxide (FTO) coated glass substrate and subsequent thermal oxidation of the sputtered Cu metallic film in dry air. Characterization of the structural, optical, and PEC properties of the CuO thin film prepared at various Cu sputtering powers reveals that we can obtain an optimum CuO thin film as an efficient PEC photocathode at a Cu sputtering power of 60 W. The photocurrent density and the optimal photocurrent conversion efficiency for the optimum CuO thin film photocathode are found to be -0.3 mA/cm² and 0.09% at 0.35 V vs. RHE, respectively. These results provide a promising route to fabricating earth-abundant copper-oxide-based photoelectrode for sunlight-driven hydrogen generation using a facile method.

• 센서학회지
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• 제6권5호
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• pp.407-413
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• 1997

기판온도 $300^{\circ}C$에서 열증착법에 의해 p형 <100> Si 기판위에 CuPc(Copper Phthalocyanine) 결정 박막을 증착하였다. X선 회절분석으로부터 CuPc 박막은 a-축 방향으로 성장하였음을 알 수 있었다. CuPc분자들이 기판면위에 수직인 CuPc/Si박막의 광전특성을 조사하기 위하여 수직방향의 전류-전압 (I-V) 특성을 기판 Si의 특성과 비교 관찰하였다. 저항성 접촉을 위해 기판인 p형 Si위에 전극으로 Au를 증착시켰다. Au/Si 접합에 빛을 조사한 결과 전류는 증가하지만 광기전력효과는 관찰되지 않았다. p형 반도체인 CuPc 박막과 기판 p-Si의 접합은 장벽을 형성하지 않기 때문에 빛을 조사하지 않았을 때의 I-V 특성은 저항성을 나타낸다. 빛을 조사하였을 때 CuPc/Si 접합의 증가된 광전류는 Si 웨이퍼보다 현저하게 큰 것을 알 수 있다. 따라서 CuPc 층이 600 nm 파장에서의 붉은 빛을 현저하게 흡수하여 광전류에 기여하는 다량의 광캐리어를 형성함을 알 수 있다. CuPc/Si 박막은 $J_{sc}$ (short-circuit photocurrent) $4.29\;mA/cm^{2}$와 $V_{oc}$ (open circuit photovoltage) 12 mV의 광기전력 특성을 보여준다.

• 한국자기학회지
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• 제25권5호
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• pp.156-161
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• 2015

이 연구에서는 X-선 광전자분광법(X-ray photoemission spectroscopy: XPS)을 이용하여 염료감응 태양전지의 전극용 후보 물질에 속하는 $ZnSnO_3$와 $Zn_2SnO_4$의 전자 구조를 연구하였다. 제조된 시료들에 대한 X-선 회절 측정에 의하면 $ZnSnO_3$와 $Zn_2SnO_4$ 시료는 각각 단일상의 ilmenite(IL) 구조와 역스피넬(inverse spinel) 구조를 가지고 있음을 알 수 있었다. Zn 2p와 Sn 3d 내각준위 XPS 측정으로부터 $ZnSnO_3$와 $Zn_2SnO_4$ 두 시료 모두에서 Zn 이온은 2가 (Zn 2+) 상태이며, Sn 이온은 4가 (Sn 4+) 상태임을 알 수 있었다. 한편 얕은 내각준위 XPS 스펙트럼의 측정에서는 $ZnSnO_3$의 Sn 4d와 Zn 3d 내각 준위들의 결합에너지가 $Zn_2SnO_4$에서 보다 다소 작게 관찰되었다. 이 연구로부터 $ZnSnO_3$와 $Zn_2SnO_4$에서의 각 이온의 원자가 상태와 화학적 결합 상태에 대한 정보를 얻을 수 있었다.

• 한국자기학회지
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• 제19권3호
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• pp.89-93
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• 2009

저온 증착법으로 성장시킨 비정질 $Ge_{1-x}Mn_x$ 박막을 열처리하여 전기적, 자기적 특성을 연구하였다. 비정질 박막의 두께는 $1,000{\sim}5,000\;{\AA}$이고 비정질 $Ge_{1-x}Mn_x$ 박막을 고 진공 분위기 하에서 각각 $300^{\circ}C$, $400^{\circ}C$, $500^{\circ}C$, $600^{\circ}C$, $700^{\circ}C$ 온도에서 3분 동안 열처리 하였다. 원 시료의 $Ge_{1-x}Mn_x$ 박막을 X-선 회절로 분석해보면 비정질 구조를 보였지만 열처리를 함으로써 결정화되었다. 비정질 $Ge_{1-x}Mn_x$ 박막에서 결정화가 이루어진 온도는 Mn 농도에 따라 변화하였다. 비정질 $Ge_{1-x}Mn_x$ 박막은 p형 캐리어를 가지고 있고 열처리 동안에도 캐리어 형태는 변하지 않았다. 하지만, 전기 비저항은 열처리 온도가 증가함에 따라 증가하였다. 자기적 특성에서 원 시료의 비정질 $Ge_{1-x}Mn_x$ 박막은 강자성특성을 보이면서 큐리온도는 약 130 K 정도이다. 열처리한 $Ge_{1-x}Mn_x$ 박막의 큐리온도와 포화 자화값은 열처리 온도에 따라 증가한다. 자화거동과 X-선 분석을 통해 열처리한 $Ge_{1-x}Mn_x$ 박막에 전기적, 자기적 특성의 변화는 강자성 $Ge_3Mn_5$ 상이 형성되었음을 나타낸다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제14권6호
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• pp.1375-1381
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• 2010

발광다이오드(Light Emitting Diode; LED)는 p형과 n형의 반도체 접합에서 다이오드양단에 전압을 가하여 정공과 전자가 접합부분에서 결합하면서 그 밴드갭만큼의 에너지가 빛으로 발광되는 현상을 이용한 다이오드 소자의 일종이다. 최근 고휘도 LED소자가 신호등이나 어선의 집어등 등에서 기존의 백열전구를 대체하고 있으며, 또한 디스플레이분야에서도 LCD와 더불어 광범위하게 사용되고 있다. 또한 LCD 디스플레이의 백라이트로 사용되기 시작하면서 새로운 영역으로 응용분야가 개척되고 있다. 한편으로는 가시광영역의 LED 소자의 빛에 디지털 정보를 실어서 보내는 LED 통신기술이 주목을 받게 되면서, 조명이나 디스플레이기능과 동시에 디지털 정보를 전달하는 분야에 적용되는 노력이 이루어지고 있다. 본 논문에서는 이러한 LED통신시스템을 위한 기반 기술들을 살펴보고, LED통신의 응용분야에 대하여 고찰해보고자 한다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2010년도 춘계학술대회
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• pp.226-229
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• 2010

발광다이오드(Light Emitting Diode; LED)는 p형과 n형의 반도체 접합에서 다이오드양단에 전압을 가하여 정공과 전자가 접합부분에서 결합하면서 그 밴드갭만큼의 에너지가 빛으로 발광되는 현상을 이용한 다이오드 소자의 일종이다. 최근 고휘도 LED소자가 신호등이나 어선의 집어등 등에서 기존의 백열전구를 대체하고 있으며, 또한 디스플레이분야에서도 LED와 더불어 광범위하게 사용되고 있다. 또한 LCD 디스플레이의 백라이트로 사용되기 시작하면서 새로운 영역을 개척하고 있다. 한편으로는 가시광영역의 LED 소자의 빛에 디지털 정보를 실어서 보내는 LED 통신기술이 개발되어서, 조명이나 디스플레이기능과 동시에 디지털 정보를 전달하는 분야에 적용되는 노력이 이루어지고 있다. 본 논문에서는 이러한 LED통신시스템을 위한 기반 기술들을 살펴보고, LED통신의 응용분야에 대한 고찰하고자 한다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2006년도 하계학술대회 논문집 Vol.7
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• pp.8-9
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• 2006

Hafnium oxide ($HfO_2$) thin films were deposited on p-type (100) silicon wafers by atomic layer deposition (ALD) using TEMAHf and $O_3$. Prior to the deposition of $HfO_2$ films, a thin Hf ($10\;{\AA}$) metal layer was deposited. Deposition temperature of $HfO_2$ thin film was $350^{\circ}C$ and its thickness was $150\;{\AA}$. Samples were then annealed using furnace heating to temperature ranges from 500 to $900^{\circ}C$. The MOS capacitor of round-type was fabricated on Si substrates. Thermally evaporated $3000\;{\AA}$-thick AI was used as top electrode. In this work, We study the interface characterization of $HfO_2$/Hf/Si MOS capacitor depending on annealing temperature. Through AES(Auger Electron Spectroscopy), capacitance-voltage (C-V) and current-voltage (I-V) analysis, the role of Hf layer for the better $HfO_2$/Si interface property was investigated. We found that Hf meta1 layer in our structure effective1y suppressed the generation of interfacial $SiO_2$ layer between $HfO_2$ film and silicon substrate.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제13권3호
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• pp.248-252
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• 1992

$ZrO_2-dopedYb_2O_3solid$ solutions containing 1, 3, 5, 7 and 9 mol% $ZrO_2were$ synthesized from spectroscopically pure $Yb_2O_3$ and $ZrO_2$ powders and found to be rare earth C-type structure by XRD technique. Electrical conductivities were measured as a function of temperatures from 700 to $1050^{\circ}C$ and oxygen partial pressures from 1${\times}$$10^-5$ to 2${\times}$ $10^-1$atm. The electrical conductivities depend simply on temperature and the activation energies are determined to be 1.56-1.68 $_eV$. The oxygen partial pressure dependence of the electrical conductivity shows that the conductivity increases with increasing oxygen partial pressure, indicating p-type semiconductor. The $PO_2$ dependence of the system is nearly power of 1/4. It is suggested from the linearity of the temperature dependence of electrical conductivity and only one value of 1/n that the solid solutions of the system have single conduction mechanism. From these results, it is concluded that the main defects of the system are negatively doubly charged oxygen interstitial in low. $ZrO_2doping$ level and negatively triply charged cation vacancy in high doping level and the electrical conduction is due to the electronic hole formed by the defect structure.

• 한국재료학회지
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• 제30권10호
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• pp.509-514
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• 2020

The two key variables of an Si solar cell, i.e., emitter (n-type window layer) and base (p-type substrate) doping levels or concentrations, are studied using Medici, a 2-dimensional semiconductor device simulation tool. The substrate is p-type and 150 ㎛ thick, the pn junction is 2 ㎛ from the front surface, and the cell is lit on the front surface. The doping concentration ranges from 1 × 10¹⁰ cm^-3 to 1 × 10²⁰ cm^-3 for both emitter and base, resulting in a matrix of 11 by 11 or a total of 121 data points. With respect to increasing donor concentration (Nd) in the emitter, the open-circuit voltage (Voc) is little affected throughout, and the short-circuit current (Isc) is affected only at a very high levels of Nd, exceeding 1 × 10¹⁹ cm^-3, dropping abruptly by about 12%, i.e., from Isc = 6.05 × 10^-9 A·㎛^-1, at Nd = 1 × 10¹⁹ cm^-3 to Isc = 5.35 × 10^-9 A·㎛^-1 at Nd = 1 × 10²⁰ cm^-3, likely due to minority-carrier, or hole, recombination at the very high doping level. With respect to increasing acceptor concentration (Na) in the base, Isc is little affected throughout, but Voc increases steadily, i.e, from Voc = 0.29 V at Na = 1 × 10¹² cm^-3 to 0.69 V at Na = 1 × 10¹⁸ cm^-3. On average, with an order increase in Na, Voc increases by about 0.07 V, likely due to narrowing of the depletion layer and lowering of the carrier recombination at the pn junction. At the maximum output power (Pmax), a peak value of 3.25 × 10^-2 W·cm^-2 or 32.5 mW·cm^-2 is observed at the doping combination of Nd = 1 × 10¹⁹ cm^-3, a level at which Si is degenerate (being metal-like), and Na = 1 × 10¹⁷ cm^-3, and minimum values of near zero are observed at very low levels of Nd ≤ 1 × 10¹³ cm^-3. This wide variation in Pmax, even within a given kind of solar cell, indicates that selecting an optimal combination of donor and acceptor doping concentrations is likely most important in solar cell engineering.