• 한국태양광발전학회지
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• 제5권1호
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• pp.38-45
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• 2019

건물 일체형 태양광 발전시장의 증가에 따라 미적(Aesthetic) 요소가 결합된 태양광 모듈에 대한 수요가 증가하고 있다. 이런 시장의 요구에 따라 다양한 색상을 가지고 있는 컬러 태양광 모듈에 대한 연구 및 개발이 활발하게 진행되고 있다. 여러 제안된 컬러 태양광 모듈 기술 중 결정질 실리콘(crystalline-silicon) 기반 태양광 모듈에 컬러 유리 혹은 컬러 층을 도입하는 기술은 기존 실리콘 모듈의 장점인 신뢰도와 가격 측면에서 다른 방식 대비 큰 장점이 있다. 결정질 실리콘 모듈에 컬러를 구현하기 위해서는 현재 크게 세가지 방식이 제안되고 있다. 가장 먼저 제안된 방식은 태양전지 전면에 반사 방지막 형성 시 특정 파장만 반사할 수 있는 층이 도입된 컬러 태양전지(color photovoltaic cell)를 이용하여 색상을 구현하는 방식이다. 다른 한 방식은 일반 검정색 태양전지에 반사가 가능한 입자 혹은 박막층을 태양광 모듈 전면에 도입하는 반사형(Reflective) 컬러 태양광 모듈 기술이다. 마지막으로 특정 파장을 흡수하여 다른 파장으로 발광하는 염료 혹은 안료를 이용한 발광형(Luminescent)방식에 대한 연구도 진행 중이다. 본고에서는 각 방식의 동작 특성 및 기술 동향에 대해 논의하고자 한다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2010년도 춘계학술발표대회
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• pp.32.1-32.1
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• 2010

본 연구에서는 질화물계 발광 다이오드의 광추출효율을 향상시키기 위해서 Bi-layer나노 임프린트 리소그래피와 Lift-off 공정을 이용하여 ITO투명전극 층 상부에 TiO2 나노 패턴을 형성하였다. 발광 다이오드의 투명전극 층 상부에 UV 나노 임프린트 리소그래피를 이용하여 주기적인 폴리머 패턴을 형성한 후 폴리머 패턴 상부에 RF magnetron Sputtering 공법을 이용하여 TiO2를 증착하고 Lift-off 공정을 이용하여 TiO2 나노 패턴을 제작하였다. 그 결과를 주사전사 현미경(SEM)으로 확인한 결과 임프린트 스탬프와 동일한 나노 패턴이 질화물 계 발광다이오드 투명 전극층 표면에 주기적으로 형성되었다. TiO2 나노 패턴 형성을 통한 광추출 효율의 향상 효과를 확인하기 위해 Electroluminescence (EL) 측정한 결과 TiO2 나노 패턴이 형성된 발광다이오드 소자의 EL 강도가 나노 패턴이 없는 발광다이오드와 비교하여 12% 정도 향상 되었음을 보였고, 이는 고 굴절율 나노 패턴이 활성층에서 발생된 빛의 산란 효과를 유도하여 빛의 내부 전반사를 감소시킨 결과로 해석된다. 또한 소자의 전기적 특성평가를 위한 I-V 측정결과, TiO2 나노 패턴이 형성된 발광 다이오드의 전기적 성질이 저하되지 않았음을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.195.1-195.1
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• 2014

최근 반자성 물질인 $MoS_2$를 수소 기체 속에서 열처리하게 되면 약한 강자성이 유발된다는 연구가 보고되었다. 본 연구에서는 강자성 발현을 수반하는 물리적 및 화학적 변화를 이해하기 위해서 단일층 $MoS_2$에 대한 라만분광 및 광발광 연구를 수행하였다. 기계적 박리법을 이용하여 $MoS_2$ 결정으로부터 단일층 및 이중층 $MoS_2$를 분리하여 $SiO_2/Si$ 기판에 전사한 후, $200^{\circ}C{\sim}500^{\circ}C$ 영역의 특정 온도에서 1시간 동안 열처리하였다. 배경 기체가 열처리 도중 $MoS_2$에 미치는 영향을 이해하기 위하여 수소 속 반응을 진공 상태와 비교하였다. 라만 스펙트럼에서는 큰 변화가 없었으나, 광발광의 세기는 수소 속 반응 후에 감소하고 진공 속 반응 후에는 증가하는 대조적인 결과를 보였다. AFM 측정으로부터는 열처리 후에 $MoS_2$ 표면에 뚜렷한 변화가 일어나지 않는다는 사실을 확인하였다. 본 발표에서는 수소와 진공 조건에서 관찰된 상이한 광발광 특성과 그래핀/$SiO_2/Si$에서 관찰된 p-형 도핑과의 상관관계를 설명하고자 한다.

• 센서학회지
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• 제11권6호
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• pp.319-326
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• 2002

고상반응법으로 $SrCl_2:Eu^{2+}$ 형광체를 제작하고, 제작한 형광체의 광자극발광과 광발광 특성을 조사하였다. $SrCl_2:Eu^{2+}$ 형광체의 광발광 및 광자극발광은 $Eu^{2+}$의 $5d{\rightarrow}4f$ 천이에 기인되었으며, 355 nm의 광으로 여기시켰을 때 광자극발광과 광발광 스펙트럼의 파장범위는 모두 $380{\sim}440\;nm$이었고, 피이크 파장은 407 nm이었다. $SrCl_2:Eu^{2+}$ 형광체의 선량의존성은 $2.5\;mGy{\sim}200\;mGy$ 영역에서 우수한 선형성을 나타내었으며, 상온에서 광자극발광의 fading은 20분에 60%이었다.

• 전자공학회논문지D
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• 제36D권12호
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• pp.31-36
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• 1999

박막 전계발광소자의 새로운 형광체를 개발하기 위하여 $Mg._5Zn._5SiN_2:Tb$ 및 $Mg._5Zn._5SiN_2:Eu$ 형광체를 합성한 후, 각각 및 발광 및 음극선 발광 특성을 조사하였다. 합성된 각각의 형광체의 빛 발광 스펙트럼과 음극선 발광 스펙트럼은 동일하였으며, Tb 도는 Eu 발광 중심체의 고유한 발광 기구에 의해서 발광하는 것으로 확인되었다. 전자빔 증착 장비로 제작된 $Mg._8Zn._2SiN_2:Eu$ 박막 전계발광소자의 CIE 색 좌표는 x=0.47, y=0.46, 문턱 전압은 47V 및 최대 전압 80V에서의 휘도는 23.5 cd/cm^2$를 나타내었다. 또한 박막 전계발광소자의 capacitance-voltage 특성과 charge-voltage 특성 등의 전기적 특성도 함께 측정되었다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 1994년도 추계 학술발표 강연 및 논문 개요집
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• pp.97-97
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• 1994

Wide gap 반도체 중 하나인 GaN 에너지갭이 실온에서 3.4eV 이고 직접천이형 에너지대 구조를 가지므로 청색 및 자외영역의 파장을 발광하는 발광다이오드와 바도체 레이저 다이오드의 제작에유용한 재료이다. GaN계 III족 질화물반도체가 다파장용 광원으로서 유망함을 보인 것은 1970년대 초방의기초적 연구이다. 이로부터 약 25년이 경고한 현재 청색발광다이오드가 실용화당계에 이르게 되었지만 아직까지 전류주입에 의한 레이저발진은 보고되고있지 않다. 이 논문에서는 ALGaN/GaN이중이종접합(DH) 구조의 광여기에 의한 유도방출과 광학적 이득을 측정하므로서 전류주입에의한 레이저발진의 가능성을 조사하였다. 유기금속기상에피텍셜(MOVPE)법으로 성장한 ALGaN/GaN DH구조의 표면에 수직으로 펄스발진 질소레이저(파장:337.1nm, 주기:10Hz, 폭: 8nsec) 빔의 공출력밀도를 변화시키어 조사하고 시료의단면 혹은 표면으로부터 방출되는 광 스펙트럼을 측정하였다. 입상광밀도가 증가함에 따라 자연방출에 의한 발광피크보다 낮은 에너지에서 발광강도가 큰 유도방출에 의한 피크가 370nm의 파장에서 현저하게 나타났으며 실온에서 유동방출에 필요한 입사공밀도의 임계치는 약 89㎾/$\textrm{cm}^2$이었다. 이는 GaN 단독층에 대한 유동방출의 임계치 700㎾/$\textrm{cm}^2$ 에 비하여 약 1/8정도 낮은 것이며, 이를 전류밀도로 환산하면 약 27㎄/$\textrm{cm}^2$ 정도로서 전류주입에 의하여서도 레이저발진을 실현할 수 있는 현실적인 값이다. 한편 광여기 방법으로 측정한 광학적 이득은 입사광의 밀도가 각각 100㎾/$\textrm{cm}^2$과 200㎾/$\textrm{cm}^2$일 때 34$cm^{-1}$ / 과 160 $cm^{-1}$ / 이었다. 이와 같은 결과는 GaN의밴드단 부근의 파장영역에서 AIGaN 흔정의 굴절율이 GaN의 굴절율보다 작으므로 DH구조의 채택의 의한 광의 몰입이 가능하여 임계치가 저하된 것으로 여겨진다. 또한 광학적 이득의 존재는 이 구조에 의한 극단파장 반도체 레이저다이오드의 실현 가능성을 나타내는 것이다.

• 한국진공학회지
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• 제16권3호
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• pp.192-196
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• 2007

Hot wall epitaxy 방법으로 우물층의 두께를 바꾸어가며 ZnSe/CdSe/ZnSe 단일 양자우물을 성장하였다. 양자우물층의 두께는 TEM을 이용하여 측정하였다. 광발광의 세기와 반치폭의 변화로부터 양자우물층의 임계두께는 약 $9{\AA}$임을 알 수 있었다. 우물층의 두께가 임계두께 보다 작을 때 광발광과 PLE 스펙트럼의 비교로부터 stoke's shift를 확인하였고, 이는 엑시톤 결합 에너지에 의한 것임을 알 수 있었다. 우물층의 두께에 대한 광발광 피크의 에너지 이동은 이론치와 잘 일치하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.418-418
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• 2010

최근 친환경 저전력 차세대 조명소자로 발광다이오드가 각광을 받고 있다. 하지만 종래의 수평형 발광다이오드는 사파이어 기판의 열악한 열전도도 및 전기전도도 특성으로 인하여 효율적인 열방출의 저하가 생기게 되고, 양전극과 음전극의 수평배치에 기인한 심각한 전류쏠림현상 등이 수평형 발광다이오드의 고전력 소자로서의 응용에 걸림돌로 작용하고 있다. 근래에 수평형 발광다이오드의 대안 중 하나로 수직형 발광다이오드에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 수직형 발광다이오드에서는, 수평형 발광다이오드에서의 전류쏠림현상을 향상시키기 위해 얀전극과 음전극을 수직으로 배치시킨다. 그리고 열전도도 및 전기전도도 특성이 떨어지는 사파이어를 제거하기 위해 LLO(Laser Lift Off)공정이 사용된다. LLO공정으로 인해 수직형 발광다이오드의 구조는 수평형 발광다이오드와 달리 n-GaN이 위로 배치되는 특성을 가진다. 본 연구에서는, 수직형 발광다이오드의 광추출 효율을 증가시키기 위해 SiO2 나노입자를 이용한 GaN 표면요철 형성기술을 개발, 적용 하였다. SiO2 나노입자를 n-GaN상에 단일층으로 분산시키기 위해 PR(PhotoResist), 나노입자, IPA(Isopropyl Alcohol)이 혼합된 용액을 스핀코팅시켰고 그 결과를 SEM으로 확인할 수 있었다. GaN 식각을 위해 SiO2 나노입자를 마스크로 사용하였고, BCl3가스를 사용한 건식식각을 진행하였다. 그 결과 조밀하고 균일한 크기의 Cylinderical Trapezoid 식각 형상이 n-GaN표면에 형성되었음을 SEM으로 확인할 수 있었다. 우리는 표면요철이 없는 발광다이오드와 SiO2 나노입자를 이용한 표면요철이 형성된 발광다이오드의 특성을 비교하였다. 그 결과 표면요철이 있을 때 광출력이 증가함을 확인할 수 있었다. 거기에 더하여 표면요철의 높이가 300nm~1000nm로 변화함에 따른 소자의 특성변화 또한 관찰할 수 있었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제6권4호
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• pp.564-570
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• 1996

급속 열산화 없이 다공성 실리콘으로부터 적색 및 청색 발광을 관찰할 수 있었다. 묽은 HF 농도에서, 특히 짧은 양극 산화 북식으로제조한 aged 된 다공성 실리콘은 청색band 의 증가를 나타내었다. 상온에서 측정된 발광 decay 시간은 약 100 ps를 나타내었고 20K에서 측정된 값에 비하여 상당히 빠른 값을 지니고 있었다. 청색 광발광 peak 최대값은 액체질소온도에서 청색전이를 나타내지 않았다. 그러나 적색 광발광 band는 77K 에서 적색으로 전이를 하였고 황색을 나타내었다. 적색 발광의 origin은 Si 결정과 연관이 있는 것으로 사료되어지는 한편 청색 발광은 Si결정과 무관한 것으로 생각되어 진다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.398-398
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• 2012

GaN 기반의 InGaN/GaN 다중양자우물(MQW) 구조의 발광다이오드는 다양한 파장대의 가시광을 방출하는 소자로 교통 신호등, 디스플레이, LCD backlight, 일반 조명까지 넓게 응용되고 있다. 그러나, 이러한 응용을 위해서는 전류 주입 효율, 내부양자효율, 광추출 효율을 개선하는 연구를 통한 발광 다이오드의 광효율을 높이는 연구가 필수적이다. 최근 많은 연구 개발에 의해 내부양자효율은 크게 향상 되었지만, 광추출 효율은 GaN (n=2.4)와 공기 (n=1)의 굴절률 차이에 의해 아직까지 낮은 실정이다. 광추출 효율을 개선하기 위해 반사전극, 전방향 반사전극, 표면 거칠기, Chip 성형 등의 기술이 제안되고 있다. 본 연구는 LED의 광추출 효율을 높이기 위해 다양한 모양의 Hydrothermal 법에 의해 성장된 ZnO 나노 구조 및 나노스피어 리소그라피를 통한 폴리스티렌 나노 구체의 주기적인 배열에 따른 특성을 연구하였다.