• Applied Science and Convergence Technology
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• 제26권4호
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• pp.79-85
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• 2017

The crack-free AlGaN template has been successfully grown by using selective area growth with triangular GaN facet. The triangular GaN stripe structure was obtained by vertical growth rate enhanced mode with low growth temperature of $950^{\circ}C$ and high growth pressure of 500 torr. The lateral growth rate enhanced mode of AlGaN for crack-free and flat surface was also investigated. Low pressure of 30 torr and high V/III ratio of 4400 were favorable for lateral growth of AlGaN. It was confirmed that the $4{\mu}m$ -thick $Al_{0.2}Ga_{0.8}N$ was crack-free over entire 2-inch wafer. The dislocation density of $Al_{0.2}Ga_{0.8}N$ was as low as ${\sim}7.6{\times}10^8/cm^2$ measured by cathodoluminescence. Based on the high quality AlGaN with low dislocation density, the ultraviolet laser diode epitaxy with cladding, waveguide and GaN/AlGaN multiple quantum well (MQW) was grown by metalorganic chemical vapor deposition. The stimulated emission at 349 nm with full width at half maximum of 1.8 nm from the MQW was observed through optical pumping experiment with 193 nm KrF laser. We also have fabricated the deep ridge type ultraviolet laser diode (UV-LD) with $5{\mu}m-wide$ and $700{\mu}m-long$ cavity for electrical properties. The turn on voltage was below 5 V and the resistance was ${\sim}55{\Omega}$ at applied voltage of 10 V. The amplified spontaneous emission spectrum of UV-LD was also observed from pulsed current injection.

• 한국진공학회지
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• 제20권5호
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• pp.339-344
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• 2011

C-plane 사파이어 기판 위에 펄스 레이저 증착법으로 증착시킨 n-type ZnO 박막에 대한 Ti/Au 금속의 Ohmic 접합특성을 TLM (transfer length method) 패턴 전극을 통하여 연구하였다. 여기서, Ti와 Au 금속박막은 전자빔 증착기와 열 증착기로 각각 35 nm와 90 nm 두께로 증착하였으며, TLM패턴은 광 리소그래피 법으로 면적이 $100{\times}100{\mu}m^2$인 전극패턴을 6~61 ${\mu}m$ 간격으로 형성하였다. Ti/Au 금속박막과 ZnO 반도체 사이의 전기적인 성질을 개선하고 응력과 계면 결함을 감소시키기 위해, 산소 가스 분위기로 $100{\sim}500^{\circ}C$ 온도에서 각각 1분간 급속열처리를 하였다. $300^{\circ}C$의 온도에서 열처리한 시료에서 $1.1{\times}10^{-4}{\Omega}{\cdot}cm^2$의 가장 낮은 비저항 값을 보였는데, 이것은 열처리 동안 티타늄 산화막 형성과정에서 ZnO 박막 표면 근처에 산소빈자리가 형성됨으로써 나타나는 전자농도의 증가가 주된 원인으로 고려되었다.

• 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.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제45권7호
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• pp.32-36
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• 2008

본 연구에서는 펄스 레이저 법으로 200 mTorr 의 산소 분압에서 기판 온도를 $200^{\circ}C$ 에서 $600^{\circ}C$ 까지 변화시켜 가며, quartz 기판 위에 $In_2O_3-ZnO$ 박막을 제작하여 광학적 및 전기적 특성을 조사하였다. XRD 측정을 통해 $In_2O_3-ZnO$ 박막이 다결정 상태인 것을 알 수 있었으며, 기판 온도가 $500^{\circ}C$로 증가함에 따라 $35.5^{\circ}$ 부근의 $In_2O_3$ (400) 피크는 감소한 반면 $30.6^{\circ}$ 부근의 $In_2O_3$ (222) 피크는 증가했다. 박막의 표면을 AFM 으로 조사한 결과, round type 의 결정립들이 관찰되었으며 표면 거칠기 값은 $500^{\circ}C$에서 제작한 박막에서 가장 낮은 값 (6.15 nm) 을 나타내었다. 모든 $In_2O_3-ZnO$ 박막이 가시광 영역에서 평균 82% 이상의 투과율을 보였다. 또, $500^{\circ}C$에서 제작한 $In_2O_3-ZnO$ 박막에서 가장 높은 캐리어 농도 ($2.46{\times}10^{20}cm^{-3}$) 값과 가장 낮은 비저항 ($1.36{\times}10^{-3}{\Omega}cm$) 값을 나타내었다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제44권5호
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• pp.15-20
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• 2007

펄스 레이저 증착법을 이용하여 ZnO 박막을 quartz 기판 위에 증착하였으며, 기판 온도에 따른 박막의 구조적 및 광학적 특성을 조사하였다. 기판 온도 변화에 관계없이 모든 박막이 (002) 방향으로 성장하였으며, 400 $^{\circ}C$ 에서 반가폭은 0.24$^{\circ}$로 가장 우수한 결정성을 갖는 박막이 제작되었다. 또, 박막의 발광 특성을 조사한 결과, 모든 박막에서 UV 발광 피크와 deep-level 발광 피크가 관찰되었으며, 기판 온도에 따른 발광 피크의 변화가 관찰되었다. 가장 우수한 UV 발광 특성은 400 $^{\circ}C$ 에서 관찰되었으며, 반가폭은 14 nm 였다. 기판 온도에 무관하게 가시광 영역에서 약 85 % 정도의 투과도를 나타내었다. 투과도 측정을 통하여 얻은 광학 밴드갭 에너지와 UV 발광 중심 값을 비교한 결과, 두가지 결과 값들이 서로 유사한 값을 나타냈다. 이로부터 UV 발광 중심 값이 ZnO 의 near band edge emission 을 나타낸다는 사실을 알 수 있었다.

• 공업화학
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• 제19권3호
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• pp.270-276
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• 2008

$TiO_2$의 가장 큰 특징은 광촉매적 특성을 들 수 있으나 순수한 $TiO_2$는 자외선 영역에서만 활성을 보이는 단점이 있다. 단점을 보완하고자 본 연구에서는 초고온, 고활성을 이용한 열플라즈마 공정으로 질소가 도핑된 $TiO_2$를 합성하여 $TiO_2$의 광촉매적 특성을 높이고자 하였다. 직류 플라즈마 제트를 이용하여 비금속이온인 질소와 반응 가스인 산소를 $TiCl_4$와 함께 플라즈마 반응기 안에서 반응시켜 질소가 도핑된 $TiO_2$ 나노 분말을 합성하였다. 합성 조건으로 질소의 유량을 변화하였다. 합성 변수에 따른 입자의 상조성, 크기를 분석하였고 아세트알데히드와 곰팡이를 광분해하는 실험을 통해 광촉매 활성을 살펴보았다. 한편 $TiO_2$의 분말 상태와 코팅된 상태의 광촉매 특성을 비교하고자 합성한 분말의 스핀 코팅과 PLD (Pulsed Laser Deposition)을 통해 $TiO_2$를 코팅하였다. 아세트알데히드 분해 실험의 결과 질소가 도핑된 $TiO_2$ 분말의 경우가 순수한 $TiO_2$ 분말에 비해 가시영역에서의 광촉매 활성이 두 배 이상 뛰어난 것을 확인하였으며, 곰팡이 분해 실험 결과 역시 질소가 도핑된 $TiO_2$ 분말에 곰팡이가 분해되는 것을 확인하였다. 분말과 필름을 제조하여 메틸렌블루 광분해 실험한 결과 분말의 경우 100% $TiO_2$입자가 메틸렌블루 분해에 이용되며, 반면 스핀 코팅의 경우 바인더의 함량 때문에 20~30%의 $TiO_2$만이 분해에 이용되기 때문에, 분말의 경우 초기 30 mL 메틸렌블루를 한번에 분해할 수 있었다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2011년도 추계학술발표대회
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• pp.35.1-35.1
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• 2011

New photovoltaic (PV) materials and manufacturing approaches are needed for meeting the demand for lower-cost solar cells. The prototypal thin-film photovoltaic absorbers (CdTe and $Cu(In,Ga)Se_2$) can achieve solar conversion efficiencies of up to 20% and are now commercially available, but the presence of toxic (Cd,Se) and expensive elemental components (In, Te) is a real issue as the demand for photovoltaics rapidly increases. To overcome these limitations, there has been substantial interest in developing viable alternative materials, such as $Cu_2ZnSnS_4$ (CZTS) is an emerging solar absorber that is structurally similar to CIGS, but contains only earth abundant, non-toxic elements and has a near optimal direct band gap energy of 1.4~1.6 ev and a large absorption coefficient of ${\sim}10^4\;cm^{-1}$. The CZTS absorber layers are grown and investigated by various fabrication methods, such as thermal evaporation, e-beam evaporation with a post sulfurization, sputtering, non-vacuum sol-gel, pulsed laser, spray-pyrolysis method and electrodeposition technique. In the present work, we report an alternative method for large area deposition of CZTS thin films that is potentially high throughput and inexpensive when used to produce monolithically integrated solar panel modules. Specifically, we have developed an aqueous chemical approach based on chemical bath deposition (CBD) with a subsequent sulfurization heat treatment. Samples produced by our method were analyzed by scanning electron microscopy, X-ray diffraction, transmission electron microscopy, absorbance and photoluminescence. The results show that this inexpensive and relatively benign process produces thin films of CZTS exhibiting uniform composition, kesterite crystal structure, and good optical properties. A preliminary solar cell device was fabricated to demonstrate rectifying and photovoltaic behavior.

• 한국초전도ㆍ저온공학회논문지
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• 제13권1호
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• pp.6-11
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• 2011

The $BaHfO_3$ (BHO) buffer layer on the IBAD MgO template was turned to be effective for a successful fabrication of $GdBa_2Cu_3O_{7-{\delta}}$ (GdBCO) films with high critical current density ($J_c$). Both the BHO buffer layers and GdBCO films were prepared by pulsed laser deposition (PLD). The effects of the PLD conditions, including substrate temperature ($T_s$), oxygen partial pressure ($PO_2$), and deposition time on the in-plane texture, surface roughness, and microstructures of the BHO buffer layers on the IBAD MgO template were systematically studied for processing optimization. The c-axis oriented growth of BHO layers was insensitive to the deposition temperature and the film thickness, while the in-plane texture and surface roughness of those were improved with increasing $T_s$ from 700 to $800^{\circ}C$. On the optimally processed BHO buffer layer, the highest $J_c$ value (77 K, self-field) of 3.68 $MA/cm^2$ could be obtained from GdBCO film deposited at $780^{\circ}C$, representing that BHO is a strong candidate for the buffer layer on the IBAD MgO template.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.684-685
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• 2013

p-형 반도체인 Cu(In,Ga)$Se_2$ (CIGS) 광 흡수 층은 이보다 에너지 밴드 간격이 큰 n-형 반도체와 이종 접합을 형성한다. 흡수층과 윈도우층 사이의 결정구조 차이와 밴드갭 에너지 차이를 완화시키기 위해 버퍼층이 필요하다. 버퍼층을 형성하는 물질로 화학적 용액 성장법(Chemical Bath deposition)을 사용한 CdS가 많이 적용되어 왔으나 Cd의 유해성 및 습식 공정으로 인한 연속공정에 대한 어려움이 있다. 따라서 버퍼층을 Cd을 포함하지 않는 ZnS, $In_2S_3$, (Zn, Mg)O 등과 같은 물질로 대체하여 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition), 펄스레이져증착법(Pulsed Laser Deposition), 스퍼터링(sputtering) 등과 같은 건식으로 성장시키는 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 $ZnO_{1-x}S_x$ ($0.2{\leq}x{\leq}0.4$)를 반응성 스퍼터링으로 증착하여 큰 밴드갭 에너지와 높은 광투과율를 갖는 버퍼층을 제작하였다. CIGS 박막의 손상을 줄여주기 위하여 RF 파워는 240, 200, 150, 100 W로 변화시켰다. CIGS 태양전지의 I-V 측정 결과, RF 파워가 150 W일 때 10.7%의 가장 높은 변환 효율을 보였고, 150 W 이상에서는 파워가 증가할 때 단락전류는 감소하였으며 개방전압은 다소 증가하였다. 반면 100 W에서 단락전류는 다소 증가하는 것에 반해 개방 전압이 급격히 낮아졌다. 이것은 파워에 따라 결합되는 산소의 양이 다르기 때문으로 생각된다.

• 한국초전도학회:학술대회논문집
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• 한국초전도학회 1999년도 High Temperature Superconductivity Vol.IX
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• pp.392-396
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• 1999

Superconducting YBa$_2Cu_3O_{7-{\delta}}$(YBCO) thin films were grown on Hastelloy(Ni-Cr-Mo alloys) with CeO$_2$ buffer layer in-situ by pulsed laser deposition in a multi-target processing chamber. To apply superconducting property on power transmission line, we have deposited YBCO thin film on flexible metallic substrate. However, it is difficult to grow the YBCO films on flexible metallic substrates due to both interdiffusion problem between metallic substrate and superconducting overlayers and non-crystallization of YBCO on amorphous substrate. It is necessary to use a buffer layer to overcome the difficulties. We have chosen CeO$_2$ as a buffer layer which has cubic structure of 5.41 ${\AA}$ lattice parameter and only 0.2% of lattice mismatch with 3.82 ${\AA}$ of a-axis lattice parameter of YBCO on [110] direction of CeO$_2$ In order to enhance the crystallization of YBCO films on metallic substrates, we deposited CeO$_2$ buffer layers with varying temperature and 02 pressure. By XRD, it is observed that dominated film orientation is strongly depending on the deposition temperature of CeO$_2$ layer. The dominated orientation of CeO$_2$ buffer layer is changed from (200) to(111) by increasing the deposition temperature and this transition affects the crystallization of YBCO superconducting film on CeO$_2$ buffered Hastelloy.