• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.187-187
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• 2013

양자점(Quuantum dot, QD)은 0차원 특성을 가지는 구조로 양자 구속 효과로 인하여 bulk와 는 다른 구조적, 광학적, 전기적 특성을 가지고 있다. InAs QD는 size와 barrier의 bandgap 조절을 이용하여 쉽게 bandgap을 바꿀 수 있는 장점이 있어 solar cell, semiconductor laser diode, infrared photodetector 등으로 많은 연구가 이루어지고 있다. 일반적으로 Stranski-Krastanov (SK) mode로 성장한 InAs QD는 보통 GaAs epilayer와의 lattice mismatch (7%)를 이용하여 성장을 하고 이로 인하여 strain을 가지고 있고 QD의 density와 stack이 높을수록 strain이 커진다. 하지만 sub-monolayer (SML) QD 같은 경우 wetting layer가 생기는 지점인 1.7 ML이하에서 성장되는 성장 방식으로 SK-QD보다는 작은 strain을 가지게 된다. 또 QD의 size가 작아 SK-QD보다 큰 bandgap을 가지고 있다. 본 연구에서는 분자선 에피택시(molecular beam epitaxy, MBE)를 이용하여 semi-insulating GaAs substrate 위에 InAs QD를 0.5/1/1.5/1.7/2/2.5 monolayer로 성장을 하였다. GaAs과 InAs의 성장온도와 성장속도는 각각 $590^{\circ}C$, 0.8 ML/s와 $480^{\circ}C$, 0.2 ML/s로 성장을 하였으며 적층사이의 interruption 시간은 10초로 고정하였고 10주기를 성장하였다. Photoluminescence (PL)측정 결과 SML-QD는 size에 따라서 energy가 1.328에서 1.314 eV로 약간 red shift를 하였고 SK-QD의 경우 1.2 eV의 energy정도로 0.1 eV이상 red shift 하였다. 이는 QD size에 의하여 energy shift가 있다고 사료된다. 또 wetting layer의 경우 1.41 eV의 energy를 가지는 것으로 확인 하였다. SML-QD는 SK-QD 보다 반치폭(full width at half maximum, FWHM)이 작은 것은 확인을 하였고 strain field의 감소로 해석된다. 하지만 SML-QD의 경우 SK-QD보다 상대적으로 작은 PL intensity를 가지고 있었다. 이를 개선하기 위해서는 보다 높은 QD density를 요구하게 되는데 growth temperature, V/III ratio, growth rate 등을 변화주어서 연구할 계획이다.

• Journal of Sensor Science and Technology
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• v.30 no.4
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• pp.210-217
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• 2021

Gas sensors based on semiconducting metal oxides have attracted considerable attention for various applications owing to their facile, cheap, and small-scale manufacturing processes. Hematite (α-Fe₂O₃) is widely considered as a promising candidate for a gas-sensing material owing to not only its abundance in the earth's crust and low price but also its chemical stability and suitable bandgap energy. However, only a few studies have been performed in this direction because of the low gas response and sluggish response of hematite-based gas sensors. Nanostructures present a representative solution to both overcome these disadvantages and exploit the desirable features to produce high-performance gas sensors. However, several challenges remain for adopting gas sensors based on metal oxide nanostructures, such as improving cost efficiency and facilitating mass production. This review summarizes the recent studies on gas sensors based on hematite nanostructures. It also provides useful insights into various strategies for enhancing the gas-sensing properties of gas sensors based on hematite nanostructures.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.14 no.2
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• pp.139-144
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• 2001

In this study, we have investigated the photoinduced birefringence of Ag plarized-photodoping in double-layer of Ag doped chalcognide thin films and dependence of polarization states in chalcogenide thin films. Also, we have investigated the polarization dependence of photoinduced birefringence and the anisotropy of absorption in an amorphous As$\sub$40/Ge$\sub$10/Se$\sub$15/S$\sub$35/ chalcogenide thin films using two 632.8nm He-Ne lasers, which have a smaller energy than the optical energy gap (E$\sub$OP/) of the film, i.e., an exposure of sub-bandgap light (hν$\sub$op/). The photoinduced phenomena of Ag polarized-photodooping increasing the linear dichroism(d), about 84% and birefringence(Δn), about 23%. It will offer lots of information for the photodoping mechanism and analysis of chalcogenide thin films.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.298.1-298.1
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• 2016

Two-dimensional materials have been received significant interest after the discovery of graphene due to their fascinating electronic and optical properties for the application of novel devices. However, graphene lack of certain bandgap which is essential requirement to achieve high performance field-effect transistors. Analogous to graphene materials, molybdenum disulfide ($MoS_2$) as one of transition-metal dichalcogenides family presents considerable bandgap and exhibits promising physical, chemical, optical and mechanical properties. Here we studied nonvolatile memory based on $MoS_2$ which is grown by chemical vapor deposition (CVD) method. $MoS_2$ growth was taken on $1.5{\times}1.5cm^2$ $SiO_2$/Si-substrate. The samples were analyzed by Raman spectroscopy, atomic force microscopy and X-ray photoelectron spectroscopy. Current-voltage (I-V) characteristic was carried out HP4156A. The CVD-$MoS_2$ was analyzed as few layers and 2H-$MoS_2$ structure. From I-V measurement for two metal contacts on CVD-$MoS_2$ sample, we found typical resistive switching memory effect. The device structures and the origin of nonvolatile memory effect will be discussed.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.159.2-159.2
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• 2014

간접띠간격(indirect bandgap)을 갖는 층상형 반도체 $MoS_2$는 두께가 줄어들어 단일층이 되면 층간 상호작용의 변화로 인해 ~1.8 eV의 직접띠간격(direct bandgap)을 갖게 된다. 이러한 초박형 $MoS_2$의 발광 특성을 활용하기 위해서는 원자 크기 수준에서 두께와 물성을 조절할 수 있는 화학적 표면개질법에 대한 이해가 필요하다. 최근 아르곤(Ar) 플라즈마를 이용한 $MoS_2$의 층상(layer-by-layer) 식각과 표면제어에 관한 연구결과가 보고되었으나 자세한 반응 메커니즘은 알려져 있지 않다. 본 연구에서는 산소 플라즈마에 의한 단일층 및 복층 $MoS_2$의 산화반응을 원자힘 현미경(AFM), 광전자 분광법(XPS), 라만 및 광발광 분광법을 통해 관찰하고 반응 메커니즘을 이해하고자 한다. 플라즈마로 생성된 산소라디칼과의 반응시간이 증가함에 따라 $E{^1}_{2g}$와 $A_{1g}$-진동모드에서 기인하는 라만 신호, 그리고 A와 B-엑시톤에서 유래하는 광발광의 세기가 감소함을 확인하였다. XPS와 AFM을 통해 반응이 진행됨에 따라 $MoS_2$의 상층이 $MoO_3$로 산화되면서 나노입자로 응집되어 표면형태가 변화하는 것을 확인하였다. 이 결과는 플라즈마 산화반응을 이용하여 $MoS_2$ 표면에 구조적 결함(defect)과 층상 식각을 유발하고 광발광 특성 제어를 위해 전자구조를 조절할 수 있다는 가능성을 보여준다.

• Journal of the Korean Chemical Society
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• v.67 no.1
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• pp.33-41
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• 2023

Nanocrystallne WO₃ and MoO₃ with several different sizes and crystal structures were prepared by simple acid precipitation and subsequent heat treatment. The photochromic (PC) properties of these samples were comparatively investigated in powder state by monitoring diffuse reflectance spectral changes after bandgap irradiation. The PC effect of hexagonal WO₃ and monoclinic WO₃ strongly depended upon crystallite size rather than crystal structure. The smaller the crystallite size, the better the PC effect. However, orthorhombic WO·H₂O and MoO₃ having hexagonal and orthorhombic structures did not follow this trend. One consistent result for all WO₃ and MoO₃ samples is that the heat treatment in air, which changes crystallinity, whether it changes the crystal structure or only the crystallite size, reduces the PC effect. Since the thermal treatment reduces the surface oxygen defect sites, we believe that the PC effect of WO₃ and MoO₃ depends critically on the surface oxygen defect sites that serve as deep trap sites for photogenerated electrons and oxygen radical holes. We also found that the proton insertion claimed by double charge injection model is not critical for the PC effect.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.30 no.5
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• pp.294-300
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• 2017

$TeO_x$ thin films were deposited at various $O_2$/Ar gas-flow ratios by a reactive RFmagneton sputtering technique from $TeO_2$ and Te targets. X-ray diffraction (XRD) results revealed that the $TeO_x$ thin films were amorphous. The structure and chemical composition of the $TeO_x$ thin films were investigated by fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The optical characteristics of the $TeO_x$ thin films were investigated by an Ellipsometer and a UV-VIS-NIR spectrophotometer. According to the $O_2$/Ar gas-flow ratios, the atomic composition ratio of $TeO_x$ thin films was divided into two regions(x=1-2, 2-3). Different optical characteristics were shown in each region. With an increasing $O_2$/Ar gas-flow ratio, the refractive index of the $TeO_x$ thin films decreased and the optical bandgap of the films increased.

• The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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• v.67 no.10
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• pp.1370-1374
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• 2018

A heterojunction $SnS_2/p-Si$ photodetector was fabricated by RF magnetron sputtering system. $SnS_2$ was formed with 2-inch $SnS_2$ target. Al was applied as the front and the back metal contacts. Rapid thermal process was conducted at $500^{\circ}C$ to enhance the contact quality. 2D material such as $SnS_2$, MoS2 is very attractive in various fields such as field effect transistors (FET), photovoltaic fields such as photovoltaic devices, optical sensors and gas sensors. 2D material can play a significant role in the development of high performance sensors, especially due to the advantages of large surface area, nanoscale thickness and easy surface treatment. Especially, $SnS_2$ has a indirect bandgap in the single and bulk states and its value is 2 eV-2.6 eV which is considerably larger than that of the other 2D material. The large bandgap of $SnS_2$ offers the advantage for the large on-off current ratio and low leakage current. The $SnS_2/p-Si$ photodetector clearly shows the current rectification when the thickness of $SnS_2$ is 80 nm compared to when it is 135 nm. The highest photocurrent is $19.73{\mu}A$ at the wavelength of 740 nm with $SnS_2$ thickness of 80 nm. The combination of 2D materials with Si may enhance the Si photoelectric device performance with controlling the thickness of 2D layer.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.457-457
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• 2014

오존발생방법은 다양한 방식으로 구현이 가능하나 대용량 장치를 만들기 위해서는 DBD (Dielectric barrier discharge) 구조의 형태의 가지고 있다. 이러한, DBD는 반도체의 MOS (Metal On Semiconductor)의 반대 구조를 가진 SOM (Semiconductor On Metal)의 형태를 가지고 있으며 대부분이 Oxidation 산화물을 가지고 구현한다. 오존발생기는 반도체 공정, 환경 및 정화 등 다양한 분야에 사용이 되고 있는 상황으로 성능개선을 위한 연구가 필요한 상황이다. 대표적으로 사용되는 물질인 $SiO_2$를 가지고 있는 상황이며 Silicon은 에너지 Bandgap이 1.1 eV로 금속위에 증착되어 통상적으로 사용되는 문턱전압은 0.7 V에 해당이 된다. 현재 점차적으로 연구가 진행되고 있는 $Al_2O_3$는 8.8 eV의 bandgap을 가지고 있으며 유전 상수가 9로 $SiO_2$인 3.9보다 높은 유전률 특징을 가지고 있다. 따라서, 본 연구는 오존 발생장치에 사용되는 방전관을 기존의 $SiO_2$에서 $Al_2O_3$ 방식으로 대체하므로써 실제적인 유전율의 값의 차이와 오존 발생시 오존변화율 증대에 관하여 연구하였다. $SiO_2$ 방전관은 Fe 메탈위에 약 3 mm정도의 두께를 binding시켜 N4L사의 PSM1700 모델 LCR meter를 사용하여 1.3 kHz시 7.2 pF의 유전율 확인 할 수 있으며 동일한 조건의 금속 메탈위에 $Al_2O_3$를 binding 시켜 측정한 결과 1.07 kHz시 10.7 pF의 유전율을 가지게 되어 40% 이상 높은 유전율을 가지게 되는 것을 확인 할 수 있다. 오존발생을 위하여 가변 주파수형 트랜스 드라이버를 통한 공진 주파수를 생성하여 방전 증폭을 위한 Amplifier를 통하여 변환률을 높이는 방식을 적용하여 MIDAC사의 I1801모델 적외선 분광기(FT-IR)를 통한 오존발생량을 측정하여 기존의 $SiO_2$의 방전관은 시간당 54 g의 오존 발생률 가지게 된다. $Al_2O_3$는 시간당 70 g 정도의 오존 발생률 가지므로 기존의 $SiO_2$ 보다 발생률 높은 것을 확인 할 수 있다.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.30 no.8
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• pp.525-529
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• 2017

Molybdenum oxide ($MoO_3$) offers pivotal advantages for high optical transparency and low light reflection. Considering device fabrication, n-type $MoO_3$ semiconductor can spontaneously establish a junction with p-type Si. Since the energy bandgap of Si is 1.12 eV, a maximum photon wavelength of around 1,100 nm is required to initiate effective photoelectric reaction. However, the utilization of infrared photons is very limited for Si photonics. Hence, to enhance the Si photoelectric devices, we applied the wide energy bandgap $MoO_3$ (3.7 eV) top-layer onto Si. Using a large-scale production method, a wafer-scale $MoO_3$ device was fabricated with a highly crystalline structure. The $MoO_3/p-Si$ heterojunction device provides distinct photoresponses for long wavelength photons at 900 nm and 1,100 nm with extremely fast response times: rise time of 65.69 ms and fall time of 71.82 ms. We demonstrate the high-performing $MoO_3/p-Si$ infrared photodetector and provide a design scheme for the extension of Si for the utilization of long-wavelength light.