• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.253-253
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• 2016

최근 세계적으로 대체 에너지는 중요한 이슈가 되고 있으며 그 중 열전 재료는 유망한 에너지 기술로서 주목 받고 있다. 특히 고 직접화 전자 소자의 발열 문제를 해결하기 위해, 소형화와 정밀 온도 제어가 가능한 박막형 열전 소자에 연구가 주목 받고 있다. 박막형 열전소자 중 산화물 반도체계에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 이러한 산화물 반도체계 중 In2O3는 BiTe, PbTe 등의 기존의 재료에 비해 독성이 낮을 뿐만 아니라 내 산화성 및 고온에서 열적 안정성이 우수하여 고온에서 적용 불가능한 금속계 열전 재료의 한계를 극복 할 수 있다는 장점을 가진다. 우수한 성능 가장 낮은 캐리어 밀도를 가지기 때문에 의 열전 재료는 높은 전기 전도도 및 제백 계수 그리고 낮은 열전도도 특성을 가져야만 한다. IZO:Sn(Zn 10 wt.%, Sn 800 ppm) 박막의 경우, 높은 전기 전도성을 가지면서 비정질 구조를 가진다. 이와 같이 비정질 구조를 가지는 박막 열전 재료는 격자에 의한 열 전도도가 낮기 때문에 결정질 구조에 비해 전체 열 전도도 값이 낮을 것으로 기대된다. 따라서 높은 전기 전도도를 가지면서 동시에 낮은 열 전도도를 가지게 되어 우수한 열전 특성을 가질 것이라 예상된다. 이러한 특성을 바탕으로 본 연구에서는 비정질 구조를 갖는 Zn와 미량의 Sn을 동시에 첨가한 In2O3박막의 전기적 특성및 열전 특성을 관찰하고자 한다. 본 연구에서는 magnetron sputtering법으로 IZO:Sn(Zn 10 wt.%, Sn 800 ppm) 타깃을 이용하여 기판 가열없이 DC Power 70 W, 작업 압력 0.7 Pa으로 SiO2 기판 위에 $400{\pm}20nm$ 두께의 박막을 증착하였다. 이러한 공정으로 만들어진 박막은 대기 중 후 열처리를 각각의 200, 300, 400, 500, $600^{\circ}C$ 온도에서 진행하였다. 박막의 미세 구조는 XRD를 통해 관찰하였다. 그리고 박막의 전기적 특성은 Hall effect measurement을 통해 측정하였고, 열전 특성은 Seebeck 상수의 측정을 통하여 평가하였다. XRD 확인 결과 RT에서 증착한 박막과 후 열처리 200, 300, 400, $500^{\circ}C$ 결과 비정질 구조를 보였고, 후열처리 $600^{\circ}C$에서는 결정의 회절 피크를 보였다. 전기적 특성의 경우, 후 열처리 온도가 증가함에 따라 전기 전도도는 감소한다. 이는 공기중의 산소가 박막에 침투하여 oxygen vacancy를 막아 캐리어 밀도가 감소한것에 기인 된 것으로 판단된다. 열전 특성의 경우 제백상수는 후 열처리 $600^{\circ}C$에서 가장 높은 제백상수를 나타낸다. 제백 상수는 수식에 따라 캐리어 밀도의 -2/3승에 비례하게 된다. 수식에 따라 후 열처리 $600^{\circ}C$에서 가장 낮은 캐리어 밀도를 가지기 때문에 가장 높은 제백 상수를 가지게 된다. 열전 성능 척도인 Power factor는 제백 상수의 제곱과 전기전도도의 곱으로 나타내는데, 후 열처리 $200^{\circ}C$에서 가장 높은 Power factor를 보인다. 이는 캐리어 밀도 감소에 따라 전기 전도도는 감소하였지만 이로 인해 제백상수는 증가하였고, 또한 캐리어 밀도 감소에 따라 이온화 불순물 산란의 감소에 의해 이동도의 증가에 의한 것으로 판단된다. 박막의 경우 기판의 영향으로 인해 열 전도도 측정이 어려워 열전 성능 지수(ZT)를 계산을 할 수 없지만, 마그네트론 스퍼터링법으로 증착한 IZO:Sn 박막은 비정질 구조를 가지므로 격자진동에 의한 열 전도도가 낮아 전체 열 전도도가 결정질에 비해 낮을 것이며 이는 높은 열전 성능 지수를 가질 것으로 예상된다.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.19 no.5
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• pp.457-460
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• 2006

Y doped zinc oxide (YZO) thin films were deposited on F doped $SnO_2$ (FTO) glass substrate by sol-gel method using the spin-coating system. A homogeneous and stable solution was prepared by dissolving acetate in the solution added diethanolamine as sol-gel stabilizer. YZO films were obtained after preheated on the hot-plate for 5minute before each coating; the number of coating was 3 times. After the coating of last step, annealing of YZO films performed at $450^{\circ}C$ for 30 minute. In order to confirming of a ultraviolet ray interruption and down-conversion effects, optical properties of YZO films, transmission spectrum and fluorescent spectrum were used. Also, for understanding the obtained results by experiment, the elestronic state of YZO was calculated using the density functional theory The results obtained by experiment were compared with calculated structure. The detail of electronic structure was obtained by the discrete variational Xa (DV-Xa) method, which is a sort of molecular orbital full potential method. The density of state and energy levels of dopant element were shown and discussed in association with optical properties.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.231-231
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• 2011

본 연구에서는 co-sputtering 시스템을 이용하여 아나타세 TiO2의 도핑 농도 변화에 따른 다성분계 TiO2-ITO (TITO) 박막의 전기적, 광학적, 구조적 특성 변화 및 급속 열처리(RTA) 공정에 따른 전기적, 광학적 특성 변화를 분석하였다. 실험을 위해 아나타세 TiO2 타겟과 ITO 타겟(10 wt% $SnO_2$ doped $In_2O_3$)이 tilted cathode에 장착되었으며, ITO 타겟의 인가전류를 120 W로 고정한 채 아나타세 TiO2 타겟의 인가전류를 증가시킴으로써 도핑 농도를 변화하였다. 제작된 TITO 투명 전극의 전기적, 광학적, 구조적 특성 평가를 위해 four-point probe measurement, Hall effect measurement, UV/Vis. spectrometry, scanning electron microscopy (SEM) 이용하여 각각의 특성을 분석하였다. 상온에서 제작된 TITO의 경우 최적화된 $TiO_2$ 인가전류 100W에서 460.8 ohm/sq. 의 전기적 특성과 가시광선 영역 400~550 nm에서 85% 이상의 광학적 투과율을 확보할 수 있었다. 뿐만 아니라 상온에서 최적화된 TITO 투명 전극의 급속 열처리 시 600$^{\circ}C$ 급속 열처리 조건에서 매우 낮은 25.94 ohm/sq.면저항, $5.1{\times}10^{-4}$ ohm-cm 비저항과 81% 투과율을 확보할 수 있었다. 아나타세 $TiO_2$가 도핑된 TITO 투명 전극의 급속 열처리 공정에도 불구하고 매우 평탄한 표면을 나타냄을 SEM 이미지를 통하여 확인할 수 있었다. 이러한 TITO 투명 전극의 우수한 전기적, 광학적, 구조적 특성은 indium saving 투명 전극으로써 고가 ITO 박막의 대치가능성을 나타낸다.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.39 no.4
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• pp.394-400
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• 2002

Tin oxide thin films doped with silicon as anodes for lithium secondary battery were fabricated by R. F. magnetron sputtering technique. The electrochemical results for lithium secondary battery anodes showed that addition of silicon decreases the oxidic state of tin, and, hence, reduced the irreversible capacity during the first discharge/charge cycle. The (110),(101),(211) planes were grown with increasing substrate temperatures. The reversible capacity of thin films fabricated in conditions of $300^{\circ}C$ substrate temperature and 7:3 $Ar:O_2$ ratio was 700 mAh/g.

• Journal of the Korean Physical Society
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• v.73 no.10
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• pp.1437-1443
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• 2018

In this work, $SnO_2$ modified with reduced graphene oxide (rGO) and carbon nanotubes (CNTs) separately and combined sensitized by using the co-precipitation method and their sensing behavior toward ethanol vapor at room temperature were investigated. An interdigitated electrode (IDE) gold substrate is very expensive compared to a fluorine doped tin oxide (FTO) substrate; hence, we used the latter to reduce the fabrication cost. The structure and the morphology of the studied materials were characterized by using differential thermal analyses (DTA) and thermogravimetric analysis (TGA), transmission electron microscope (TEM), X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, Brunauer-Emmett-Teller surface area and Barrett-Joyner-Halenda (BJH) pore size measurements. The studied composites were subjected to ethanol in its gas phase at concentrations from 10 to 200 ppm. The present composites showed high-performance sensitivity for many reasons: the incorporation of $SnO_2$ and CNTs which prevents the agglomeration of rGO sheets, the formation of a 3D mesopourus structure and an increase in the surface area. The decoration with rGO and CNTs led to more active sites, such as vacancies, which increased the adsorption of ethanol gas. In addition, the mesopore structure and the nano size of the $SnO_2$ particles allowed an efficient diffusion of gases to the active sites. Based on these results, the present composites should be considered as efficient and low-cost sensors for alcohol.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2005.07a
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• pp.361-362
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• 2005

Antimony doped tin oxide(ATO) nano powders have been synthesized by homogeneous precipitation method using $SnCl_4\cdot5H_2O$ for precursor, $SbCl_3$ as doped material and urea. The hydrolysis of urea and conductive mechanism and Heat treatment was performed at the temperature from $500^{\circ}C$ to $700^{\circ}C$ in air. The ATO nano powders are characterized by means of Thermogravimetry differential thermal analyzer (TG-DTA), X-ray diffraction (XRD), Brunauer, Emmett, and Teller adsorption (BET), Scanning electron microscopy (SEM) ATO nano powders with an average size of nm and the highest surface area 129 $m^2g^{-1}$ are obtained.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.53 no.4
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• pp.463-467
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• 2016

$Si^{4+}-N^{3-}$ was incorporated into $Ce^{3+}-doped$ lutetium aluminum garnet ($Lu_{2.965}Ce_{0.035}Al_5O_{12}$, $LuAG:Ce^{3+}$) lattices, resulting in the formation of $Lu_{2.965}Ce_{0.035}Al_{5-x}Si_xO_{12-x}N_x$ [(Lu,Ce)AG:xSN]. For x = 0-0.25, the synthesized powders consisted of the LuAG single phase, and the lattice constant decreased owing to the smaller $Si^{4+}$ ions. However, for x > 0.25, a small amount of unknown impurity phases was observed, and the lattice constant increased. Under 450 nm excitation, the PL spectrum of $LuAG:Ce^{3+}$ exhibited the green band, peaking at 505 nm. The incorporation of $Si^{4+}-N^{3-}$ into the $Al^{3+}-O^{2-}$ sites of $LuAG:Ce^{3+}$ led to a red-shift of the emission peak wavelength from 505 to 570 nm with increasing x. Corresponding CIE chromaticity coordinates varied from the green to yellow regions. These behaviors were discussed based on the modification of the $5d^1$ split levels and crystal field surroundings of $Ce^{3+}$, which arose from the Ce-(O,N)8 bonds.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.278.2-278.2
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• 2014

We have investigated the highly flexible and transparent Si-doped $In_2O_3$(ISO)/Ag/ISO multilayer grown on polyethylene terephthalate (PET) substrates using a roll-to-roll sputtering system. The electrical and optical properties of ISO/Ag/ISO multilayer electrodes depended on the insertion of a nano-size Ag layer. Due to the high conductivity of a nano-size Ag layer, the optimized ISO/Ag/ISO multilayer electrodes showed the lowest resistivity of $3.679{\times}10^{-5}Ohm-cm$, even though the ISO/Ag/ISO multilayer electrodes was sputtered at room temperature. Furthermore, the ISO/Ag/ISO multilayer electrodes exhibited a high transmittance of 86.33%, because of the anti-reflection effect, comparable to Sn-doped $In_2O_3$ (ITO) electrodes. In addition, the ISO/Ag/ISO multilayer electrodes had a very smooth surface morphology without surface defects and showed good flexibility. The flexible OSCs fabricated on ISO(30nm)/Ag(8nm)/ISO(30nm) multilayer electrode showed a power conversion efficiency of 3.272%. This result indicates that the ISO/Ag/ISO multilayer is a promising transparent conducting electrode for flexible OSCs.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.34 no.1
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• pp.1-7
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• 2024

β-Ga₂O₃ is a material with a wide band gap of ~4.8 eV and a high breakdown-voltage of 8 MV/cm, and is attracting much attention in the field of power device applications. In addition, compared to representative WBG semiconductor materials such as SiC, GaN and Diamond, it has the advantage of enabling single crystal growth with high growth rate and low manufacturing cost [1-4]. In this study, we succeeded in growing a 10 mm thick β-Ga₂O₃ single crystal doped with 0.3 mol% SnO₂ through the EFG (Edge-defined Film-fed Growth) method using multi-slit structure. The growth direction and growth plane were set to [010]/(010), respectively, and the growth speed was about 12 mm/h. The grown β-Ga₂O₃ single crystal was cut into various crystal planes (010, 001, 100, ${\bar{2}}01$) and surface processed. The processed samples were compared for characteristics according to crystal plane through analysis such as XRD, UV/VIS/NIR/Spec., Mercury Probe, AFM and Etching. This research is expected to contribute to the development of power semiconductor technology in high-voltage and high-temperature applications, and selecting a substrate with better characteristics will play an important role in improving device performance and reliability.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.256-256
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• 2010

투명전극부터 디스플레이 산업에 이르기까지 광범위하게 응용되어지고 있고 개발되어지고 있는 투명전도산화물(TCO)은 ZnO, In2O3, SnO2 등을 기본으로 하는 n-type 재료가 대부분이다. 그러나 투명전도 산화물을 이용한 light emitting diode(LED), 투명한 태양전지, p-형 TFT와 같은 투명전자소자의 개발을 위해서는 p-type 소재가 필수적이다. p-type TCO 소재는 비교적 연구 개발 실적이 매우 부진한 실정이었다. 1997년 넓은 밴드갭을 가지는 ABO2(delafossite) 산화물이 p-type으로서 안정적이라는 것을 보고함에 따라 이에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 현재 ABO2 형태를 가진 Delafossite구조 산화물이 가장 유망한 p-type 투명전도체 소재로 거론되고 있다. Delafossite 구조가 p-type 투명전도체에 적합한 결정구조인 이유는 밴드갭이 넓고 공유결합에 유리하기 때문이다. Delafossite구조는 상온에서 2종류의 polytype(상온에서 Rhombohedaral구조와 hexagonal 구조)이 존재하며 이들은 각각 3R 및 2H의 결정 구조를 가지고 있다. ABO2의 delafossite구조에서 Cu+의 배열은 c-축을 따라 Cu-O-Cr-O-Cu의 연속적인 층 구조로서 2차원연결로 보여 진다. 보고된 Cu- base delafossite구조를 가지는 재료들은 CuAlO2, CuGaO2, CuInO2 등 여러가지가 있다. 본 연구에서는 PLD를 이용하여 c-plane 사파이어 기판위에 성장된 delafossite구조인 CuCrO2박막의 특성을 알아보았다. p-type 특성을 위하여 CuCrO2에 Zn를 첨가하였으며 그에 따른 구조적 전기적 특성을 조사하였다. 성장온도와 산소분압을 $500{\sim}700^{\circ}C$, 0~10mTorr로 변화시켜 특성을 연구하였다. 성장온도 $700^{\circ}C$, 산소분압 10mTorr에서 c-plane 사파이어 기판위에 c-축 배향의 에피성장된 CuCrO2:Zn 박막을 얻을 수 있었다. Mg를 도핑함에 따른 p-type 특성보다 현저히 떨어지는 것을 확인하였다. 또한 동일한 조건임에도 특정한 이차상의 존재를 통해 도핑된 Zn의 위치를 추측할 수 있었다. 온도와 분압에 따른 결정성과 표면상태를 SEM을 통해서 확인하였다.