• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2016.02a
• /
• pp.428-428
• /
• 2016

Copper indium sulfide (selenide) (CuIn(S,Se)2,CISSe)는 1.0~1.5 eV의 Direct band gap과 105 cm-1이 넘는 큰 광 흡수 계수를 가지고 있어 박막 태양전지의 흡수층으로써 연구되어 왔다. 최근 대량생산 및 저가 공정에 용이하다는 측면에서 용액 공정 기반 CISSe 태양전지 연구가 크게 주목 받고 있다. 용액공정 기반 중 하이드라진을 사용 한 경우 매우 높은 효율을 기록하였으나, 하이드라진 자체의 유독성과 폭발성 때문에 분위기 제어가 필요하고 여전히 저가화 및 대면적 제작에 한계가 있다. 따라서 알코올 솔젤 기반 CISSe 태양전지 제작 연구가 많이 진행되었으나, 결정립 성장 및 칼코겐 원자를 공급하기 위해 불가피하게 황화/셀렌화 후속 열처리 공정을 요구한다. 후속 열처리 공정은 폭발성의 황화수소/황화셀레늄 기체 분위기 제어와 고가의 장비를 필요로 한다. 본 연구에서는 매우 안정적이며 저가 용매인 물과 아민계 첨가제를 이용하여 Cu, In 전구체와 S, Se 이 포함된 Cu-In-S 잉크와 Se잉크를 제작하였다. 잉크 내에 S, Se을 첨가 함으로써 추가적인 후속공정 없이 비활성 가스 분위기에서 고품질의 CISSe 박막 제작을 가능케 하였다. 또한 Se 잉크 증착 횟수에 따른 결정 구조, 광학적 성질의 차이에 주목하였다. 따라서 수계 잉크를 대기 중에서 스핀코팅으로 박막을 제작한 후, Hot plate에서 건조하여 균일한 박막을 제조하고, 제작된 박막을 tube furnace에서 환원 분위기 및 비활성 가스 분위기에서 열처리 진행하여 $1.3{\mu}m$ 두께의 고품질의 CISSe 흡수층을 제작하였다. 이러한 흡수층에 대해 XRD, SEM, EDS 분석을 진행하여, 결정성, 미세구조, 및 조성을 확인하였으며, 제작된 흡수층 위에 버퍼층/투명전극층을 차례로 증착하여 CISSe 태양전지를 제작하여 셀 성능 및 양자 효율 특성을 파악하였다. 또한 액상 Raman 분석을 통해 결정립 성장 과정 메커니즘을 제시하였다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
• /
• v.16 no.1
• /
• pp.7-14
• /
• 2007

A new horizontal neutron reflectometer has been designed and now under construction at the HANARO, 30 MW research reactor, in Daejon, Korea. We performed simulations of neutron ray-tracing to evaluate the performance of all of the optical components of the instrument with a Monte Carlo technique using McStas. The feasible wavelength of the incident neutron beam is $2.5{\AA}$. It produces a q-range up to $0.126{\AA}^{-1}$ with a supermirror as a deflector. Our studies showed improvement of the performance of the guide tube and monochromators. Although the performance is limited in q-range, it promises to be the first reflectometer in Korea for the study of free surfaces, which is currently in demand.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2007.06a
• /
• pp.250-253
• /
• 2007

An evaporated Ti/Pd/Ag contact system is most widely used to make high-efficiency silicon solar cells, however, the system is not cost effective due to expensive materials and vacuum techniques. Commercial solar cells with screen-printed contacts formed by using Ag paste suffer from a low fill factor and a high shading loss because of high contact resistance and low aspect ratio. Low-cost Ni and Cu metal contacts have been formed by using electroless plating and electroplating techniques to replace the Ti/Pd/Ag and screen-printed Ag contacts. Ni/Cu alloy is plated on a silicon substrate by electro-deposition of the alloy from an acetate electrolyte solution, and nickel-silicide formation at the interface between the silicon and the nickel enhances stability and reduces the contact resistance. It was, therefore, found that nickel-silicide was suitable for high-efficiency solar cell applications. The Ni contact was formed on the front grid pattern by electroless plating followed by anneal ing at $380{\sim}400^{\circ}C$ for $15{\sim}30$ min at $N_{2}$ gas to allow formation of a nickel-silicide in a tube furnace or a rapid thermal processing(RTP) chamber because nickel is transformed to NiSi at $380{\sim}400^{\circ}C$. The Ni plating solution is composed of a mixture of $NiCl_{2}$ as a main nickel source. Cu was electroplated on the Ni layer by using a light induced plating method. The Cu electroplating solution was made up of a commercially available acid sulfate bath and additives to reduce the stress of the copper layer. The Ni/Cu contact was found to be well suited for high-efficiency solar cells and was successfully formed by using electroless plating and electroplating, which are more cost effective than vacuum evaporation. In this paper, we investigated low-cost Ni/Cu contact formation by electroless and electroplating for crystalline silicon solar cells.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2013.02a
• /
• pp.473-473
• /
• 2013

전자종이, 입을 수 있는 디스플레이, 플렉서블 터치 스크린, 투과성 면 등과 같은 차세대 플렉서블 투명 전자소자는 기계적으로 유연하고 광학적으로 투명하며 무게가 가벼운 특성을 지녀야 할 것으로 예상된다. 현재까지는Indium tin oxide (ITO), zinc tin oxide (ZTO), carbon nano tube (CNT)와 polyimide 계열의 물질들이flexible, wearable, and transparent electronics (FWTEs) 소자의 electrode, active channel, dielectric layers로 제안되어 활발히 연구되었다. 최근에는 높은 이동도(~200,000 cm2/Vs) 및 유연성(fracture strain of 30%), 투명도 (97.5% for monolayer)와 같은 특성을 갖는 그래핀에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 그래핀을 차세대 플렉서블 투명 전자소자 구현에 적용하기 위해서는 플렉서블하고 투명한 절연체의 확보 및 그래핀의 진성(intrinsic) 특성 유지 등과 같은 문제점들을 해결해야 한다. 따라서, 본 연구팀에서는 그래핀 기반 플렉서블 투명 전자소자의 게이트 절연층으로 적합한 poly-4-vinylphenol/poly (melamineco-formaldehyde) (PVP/PMF) 물질을 제시하고 이에 대한 전기적 재료적 분석을 수행하였다. 특히 다양한 PVP와 PMF의 비율 및 가열(annealing 혹은 curing) 온도에서 형성된 PVP/PMF 층의 화학 및 전기적 특성을 FT-IR, I-V, 그리고 C-V 측정을 통해 확인하였다. PVP/PMF는 유기절연 물질의 하나로서 높은 유연성과 투명도를 갖고 있을 뿐만 아니라 그래핀에 적용 시 그래핀의 진성 특성을 확보할 수 있다. 이는 PVP/PMF에 존재하는 hydroxyl (-OH) 그룹과 그래핀 상에서 정공(hole)을 공급하는 것으로 알려져 있는 -OH 그룹들간의 cross-linking 메커니즘에 의한 것으로 예상된다. 마지막으로 최적화된 PVP/PMF (낮은 hysteresis 전압)를 게이트 절연층에 적용하여 polyethylene terephthalate (PET) 기판 및 연구원의 손가락 위에 95.8%의 투명도 및 0에 가까운 Dirac point를 갖는 그래핀 기반 플렉서블 투명 전자소자를 성공적으로 집적하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• v.58 no.4
• /
• pp.581-587
• /
• 2020

In this study, a new reaction system is proposed to solve the problems of the existing 2,3-Butanediol (2,3-BDO) dehydration reaction system. It was confirmed that the reaction system did not wok as it should operate properly when using a furnace, which is commonly used in commercial processes, to raise the reactant, 2,3-BDO, to the reaction temperature, 360 ℃, at near atmoshperic pressure. It is because of the substance considered to be oligomers of 2,3-BDO. It can lead to safety problems, such as blockages inside the furnace's tube and explosions, as well as tricky maintenance issues in the reaction system. To solve it, the temperature of reactant can be brought down by using a heat exchanger with High Pressure (HP) steam instead of the furnace, which has a hot spot problem through the vacuum operation and reduce the reaction temperature. It can be seen that the reactor performance is almost similar under the vacuum operation and the lower reaction temperature, 330 ℃, by using a reaction kinetics. This result explains why the new reaction system is proposed.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 1999.07a
• /
• pp.91-91
• /
• 1999

광소자 기술은 정보 전달 및 저장 기술의 지속적인 증가 요구에 따라 발전을 거듭하여 왔다. 특히 광통신 및 저장 기술에서 광원으로 사용되는 레이저 다이오드는 안정되면서 쉽게 제작할 수 있어야 한다. 이온 주입 방법은 반도체 공정에서 광범위하게 사용되는 공정이며 이미 소자측면에서 안정성이 확보되었다고 볼 수 있으나 대부분 메모리 등의 실리콘 반도체에서 이용되어 왔다. 최근에는 화합물 반도체 분야에서도 적용하는 예가 증가되고 있으나 광원으로 사용되는 레이저 다이오드의 경우는 우수한 품질의 반도체 층이 요구되며 따라서 damage가 큰 이온 주입 방법을 이용한 연구는 아직 많이 이루어져 있지 않다. 본 연구에서는 레이저 다이오드 구조의 성장측에 국부적으로 Fe 이온을 주입하여 도파로를 형성하여 광을 구속하여 도파시키는 동시에 전기적으로도 도파로 부분으로만 다이오드가 형성되도록 하고자 한다. 먼저 p층의 전기적 절연에 필요한 조건을 확보하기 위하여 CBE를 사용하여 Fe가 doping 된 SI-InP wafer 위에 p-InP (Be:5x1017 cm-3)층을 1.2$mu extrm{m}$ 성장한 후 ohmic 층으로 p-InGaAs (Be:1x1019 cm-3)을 0.1$\mu\textrm{m}$ 성장한 시료에 고에너지 이온 주입 장치를 사용하여 Fe 이온을 1MeV, 1.6meV의 에너지에 각각 1x1014cm-2, 2x1014cm-2 의 dose로 전면에 implant 하였다. 이 시료를 tube furnace에서 500, 600, $700^{\circ}C$각각 10분씩 annealing 한 후 재성장을 확인하기 위하여 DCXRD을 측정하였다. 그림 1은 DCXRD rocking curve로 annealing 하기 전 후의 In rich에서 side peak의 감소를 확인 할 수 있었는데 이는 damage가 어느 정도 복구되었음을 의미한다. 또한 절연 특성을 확인하기 위하여 ohmic metal을 증착하여 Hall 효과를 측정하였다. 그림 2에 보이는 것과 같이 annealing 온도가 증가함에 따라 면저항이 크게 증가함을 볼 수 있으며 이온 주입하기 전의 시료에 비해 104 이상의 저항을 갖을 수 있다. 향후 이러한 결과를 바탕으로 1.55$\mu\textrm{m}$ LD 구조에서 발진 특성을 관찰할 계획이다.

• Journal of Biosystems Engineering
• /
• v.32 no.6
• /
• pp.448-454
• /
• 2007

This study was conducted to develop a 100 kPa soil tensiometer mainly consisted of a porous ceramic cup, water-holding tube, and a digital vacuum gauge, through theoretical design analysis and experimental performance evaluation. Major findings were as follows. 1. Theoretical analysis showed that air entry value of a porous media decreased as the maximum effective size of the pore increased, and the maximum diameter of the pores was $2.9\;{\mu}m$ for measuring up a 100 kPa of soil-water tension. 2. Property analysis of tensiometer porous cups supplied in Korean domestic market indicated that main components were $SiO_2$ and $Al_2O_3$ with a porosity range of $33.8{\sim}49.3%$. 3. The porous cup selected through sample fabrication and air-permeability tests showed weight ratios of 87% and 11% for $Al_2O_3$ and $SiO_2$. The analysis of SEM (scanning electron microscope) images showed that the sample was sintered at temperatures of about $1150^{\circ}C$, which consisted of pores with sizes of up to 25% of those for commercial porous cups. 4. The prototype soil tensiometer was fabricated using the developed porous cup and a digital vacuum gauge that could measure water tension with a pressure of 85 kPa in air tests. 5. In-soil tests of the prototype conducted during a period of 25-day drying showed that soil-water tension values measured with the prototype and commercial units were not significantly different, and soil-water characteristic curves could be established for different soils, confirming accuracy and stability of the prototype.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2011.02a
• /
• pp.233-233
• /
• 2011

ECR 이온원을 가볍고 작게 하면서 운전을 단순화함으로써 유지보수를 최소화하는 것은 특히 의료용 중입자 가속기에서 매우 중요한 조건 중 하나가 된다. 탄소 다가 이온을 만들어내기 위한 의료용 중입자가속기의 이온원으로 영구자석형 ECR 이온원을 개념 설계하였다. 영구자석은 이온원 입출구에서 강력한 축방향 자장을 만들기 위한 솔레노이드 자석 두 개와 반경방향 자장을 만들어 주기 6극 자석으로 구성된다. 또한 축방향 자장 흐름을 효과적으로 만들어주기 위한 두 개의 링 형 자석을 추가하여 자장의 강도를 높였다. 그러나 영구자석으로만 만들어진 자장 구조는 제작과 동시에 고정이 되어 수정이 불가능하기 때문에 제작 후 매우 제한적인 운전영역을 가질 뿐 만 아니라 최악의 경우에는 운전조건을 찾지 못하는 경우도 발생할 수 있다. 따라서 본 설계에서는 그림과 같이 두 개의 작은 보조 솔레노이드 전자석을 추가하여, 최소한의 운전조건으로 ECR 이온원의 공명영역을 결정하는 최소 자장의 구조뿐만 아니라 축방향 자장의 세기도 각각 능동적으로 제어할 수 있도록 하였다. 또한 마이크로파원으로는 TWT (Traveling Wave Tube)를 사용하여 10 GHz에서 14 GHz 까지 다양한 주파수에서 운전이 가능할 수 있도록 설계하였다. 이러한 설계를 통하여 다양한 운전조건을 가질 수 있는 안정된 ECR 이온원을 부피가 작으면서도 유지보수를 최소화하는 구조로 만들 수 있으며, 본 이온원은 탄소 다가 이온을 만들어내기 위한 목적뿐 만 아니라 다양한 중이온을 작은 규모로 만들어내기 위한 장치에서도 사용될 수 있다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2012.02a
• /
• pp.580-580
• /
• 2012

Heterostructures has unique and important properties, which may be helpful for finding many potential applications in the field of electronic, thermoelectric, and optoelectronic devices. We synthesized CdTe/Te core-shell heterostructures by vapor-solid process at low temperatures using a quartz tube furnace. Two step vapor-solid processes were employed. First, various tellurium structures such as nanowires, nanorods, nanoneedles, microtubes and microrods were synthesized under various deposition conditions. These tellurium nanostructures were then used as substrates in the second step to synthesize the CdTe/Te core-shell heterostructures. Using this method, various sizes, shapes and types of CdTe/Te core-shell structures were fabricated under a range of conditions. These structures were analysed by scanning electron microscopy, high resolution transmission electron microscopy, and energy dispersive x-ray spectroscopy. The vapor phase process at low temperatures appears to be an efficient method for producing a variety of Cd/Te hetero-nanostructures. In addition, the hetero-nanostructures can be tailored to the needs of specific applications by deliberately controlling the synthetic parameters.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2013.02a
• /
• pp.550-551
• /
• 2013

Large-area RF-driven ion source is being developed at Germany for the heating and current drive of ITER plasmas. Negative hydrogen (deuterium) ion sources are major components of neutral beam injection systems in future large-scale fusion experiments such as ITER and DEMO. RF ion sources for the production of positive hydrogen ions have been successfully developed at IPP (Max-Planck- Institute for Plasma Physics, Garching) for ASDEX-U and W7-AS neutral beam injection (NBI) systems. In recent, the first NBI system (NBI-1) has been developed successfully for the KSTAR. The first and second long-pulse ion sources (LPIS-1 and LPIS-2) of NBI-1 system consist of a magnetic bucket plasma generator with multi-pole cusp fields, filament heating structure, and a set of tetrode accelerators with circular apertures. There is a development plan of large-area RF ion source at KAERI to extract the positive ions, which can be used for the second NBI (NBI-2) system of KSTAR, and to extract the negative ions for future fusion devices such as ITER and K-DEMO. The large-area RF ion source consists of a driver region, including a helical antenna (6-turn copper tube with an outer diameter of 6 mm) and a discharge chamber (ceramic and/or quartz tubes with an inner diameter of 200 mm, a height of 150 mm, and a thickness of 8 mm), and an expansion region (magnetic bucket of prototype LPIS in the KAERI). RF power can be transferred up to 10 kW with a fixed frequency of 2 MHz through a matching circuit (auto- and manual-matching apparatus). Argon gas is commonly injected to the initial ignition of RF plasma discharge, and then hydrogen gas instead of argon gas is finally injected for the RF plasma sustainment. The uniformities of plasma density and electron temperature at the lowest area of expansion region (a distance of 300 mm from the driver region) are measured by using two electrostatic probes in the directions of short- and long-dimension of expansion region.