• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.101-101
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• 2011

투명전도성산화물(transparent conducting oxides, TCOs) 박막으로써 널리 쓰이는 산화인듐주석(indium tin oxide, ITO)은 전기 전도성과 광 투과성이 우수하여 주로 유기발광다이오드(organic light-emitting diode, OLED)의 전극, 발광다이오드(light-emitting diode, LED)의 current spreading 층 및 태양전지(solar cell)의 윈도우층(window layer) 등의 광전자 소자로 응용되고 있으나, 고가의 indium 가격과 인체에 유해한 독성 등이 문제점으로 지적되고 있다. 따라서 indium의 함량을 저감한 새로운 조성의 TCO 또는 indium을 함유하지 않은 친환경적인 TCO 대체 재료 개발의 필요성이 증대되고 있다. 이러한 재료 중 하나인 AZO (Al-doped zinc oxide, $Al_2O_3$: 2 wt.%)는 3.82eV의 넓은 에너지 밴드갭을 가지며, 가시광선 및 근 적외선 파장 영역에 대하여 90% 이상의 높은 투과율을 나타낸다. 또한, 습식식각이 가능하며, 매우 풍부하여 원가가 매우 저렴하고, 독성이 없다. 본 연구에서는 박막 증착율이 높고, 제작과정의 조정이 용이한 RF magnetron 스퍼터를 이용하여 glass 기판 위에 AZO 박막을 성장하고, $N_2$ 분위기에서 다양한 온도 조건에서 열처리(rapid thermal annealing, RTA)하여 전기 및 광학적 특성에 대하여 비교 분석하였다. 또한, 이후에 기존의 성장방법과 달리 고가의 진공 장비를 사용하지 않고, 저온에서도 간단한 구조의 장비를 이용하여 균일한 나노구조를 성장시킬 수 있는 전기화학증착법(electrochemical deposition)으로 AZO 박막위에 ZnO 나노로드를 다양한 성장조건에 따라 성장시켜 광학적 특성을 비교 분석하였다.

• Industry Promotion Research
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• v.1 no.2
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• pp.7-11
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• 2016

$SnO_2$ films were annealed in a vacuum atmosphere conditions to research the temperature dependency of current-voltage characteristics, crystal structure and chemical properties. The $SnO_2$ film annealed in a vacuum became an amorphous structure, but the degree of amorphous structure changed in accordance with the content of oxygen vacancy, which increased at film annealed at $100^{\circ}C$ and then decreased over the sample at annealed at $150^{\circ}C$. Because the crystallinity was affected the content of oxygen vacancy. The oxygen vacancy as carriers disappeared with increasing the annealing temperatures, and the depletion layer increased. Therefore the content of exiton as optical properties increased with becoming the amorphous structure. So the intensity of PL spectra increased with increasing the annealing temperature.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.89-90
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• 2010

최근 우리는 InGaAs 위에 성장한 InAs 양자점에 GaAs를 얇게 덮음으로써 양자고리를 성장하고, 그 광학적 특성을 분석하였다. [1] 이번 연구에서는 이 양자고리 구조의 전자 구조 및 광학적 특성을 전산모사를 통해 계산하였고, GaAs가 구조의 응력, 압전 포텐셜 및 light-hole 분율에 미치는 영향을 분석하였다. 이론적인 분석을 위해, valence force field 방법을 이용하여 이종 물질간의 격자상수 차이에 의한 격자 변형 및 압전 포텐셜의 변화를 계산하였고, 양자고리 내 전자의 양자화 에너지 및 파동함수를 k p 방법을 통해 얻을 수 있었다. 또한 광학적인 특성 등의 다체 효과를 예측하기 위해 configuration interaction 방법을 사용하였다. 이 연구에서 우리는, GaAs가 InAs에 강한 압축 응력을 가할 것이라는 일반적인 예측과 달리, InGaAs 매트릭스 안에서는 격자상수가 작은 GaAs가 InAs 양자고리에 효과적인 압축 응력을 가할 수 없음을 보였다. 특히 GaAs 층의 두께가 얇을 경우, InGaAs 매트릭스에 의해 인장 응력을 받는 GaAs가 InAs의 응력을 해소하기 충분한 공간을 제공하여, 오히려 InAs의 압축 응력을 약화시키는 것을 알 수 있었다. 이 연구 결과는 응력 분포가 단순한 양자우물 등의 2차원 구조와 달리, 응력 분포가 복잡한 3차원 나노 구조에서는 단순히 격자상수만으로 파장 변화 경향을 예측할 수 없음을 나타낸다. 또한 우리는, GaAs의 큰 negative 이방 응력과 InAs의 작은 positive 이방 응력에 의해 전자와 heavy-hole은 InAs에, light-hole은 GaAs에 구속됨을 보였다. 즉, InAs보다 밴드갭이 큰 GaAs가 전자와 heavy-hole에 대해서는 강한 포텐셜 배리어로 작용하지만 light-hole에 대해서는 포텐셜 우물로 작용하는, 반 우물-반 배리어 특성을 가짐을 알 수 있었다. 이로 인해 GaAs가 있는 양자고리의 light-hole 분율이 GaAs가 없을 경우에 비해 2배에서 8배가량 증가함을 보일 수 있었다. 비슷한 특성이 hole에 대해서는 InP나 InGaAsP 위에 성장한 GaAs 층에서 보고된 바가 있으나, 전자는 InAs로, hole은 GaAs로 분리할 수 있는 3차원 나노 구조에 대한 연구는 이 연구가 처음이다. [2]

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.49 no.3
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• pp.357-360
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• 2011

N-doped ZnO nanofilms were prepared by plasma enhanced atomic layer deposition method. $Zn(C_{2}H_{5})_{2}$, $O_{2}$ and $N_{2}$ were used as Zn, O and N sources, respectively, for N-doped ZnO films under variation of radio frequency (rf) power from 50-300W. Structural, optical and electrical properties of as-grown ZnO films were investigated with Xray diffraction(XRD), photoluminescence(PL) and Hall-effect measurements, respectively. Nitrogen content and p-type conductivity in ZnO nanofilms increased with the rf power.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.311-311
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• 2010

본 논문은 직류전원에 펄스주파수를 인가함으로써 AZO 박막이 미치는 영향에 대해 알아보기 위해 기존과는 다른 형태인 원통형의 회전(Cylindrical rotatable)하는 방식을 가진 DC magnetron sputter를 이용하였다. 인가되는 전력과 압력, 온도 그리고 거리는 각각 고정하였고 펄스 주파수 가변을 통해 박막의 전기적, 광학적, 구조적 그리고 SEM등의 다양한 특성에 대해 확인하였다. 박막의 광학적 특성인 투과도를 알아보기 위해 UV-Vis를 이용하여 측정하였고 가변 범위에 관계없이 550 nm의 파장 길이에서 약 90%의 투과도를 보였다. 그리고 펄스주파수가 증가할수록 XRD의 Intensity는 오히려 감소되는 경향을 보였고, 홀 측정을 통해 비저항의 증가와 전자농도 증가, 감소된 홀 이동도를 통해 증가된 펄스 주파수가 박막의 구조적, 전기적 특성이 얼마나 많은 영향을 끼치는지 또한 알 수 있었다. 그리고 펄스주파수는 면저항과 홀 이동도의 감소 요인이며 이것은 XRD의 결과로 확인하였다. 펄스주파수가 향후 박막 태양전지 및 TFT와 NVM 등의 소자를 적용하는데 있어 중요한 요소 중의 하나로 판단할 수 있다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.290.2-290.2
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• 2014

본 연구에서는 스핀코팅방법으로 증착된 ZnO 박막의 Zn-seed 층 열처리에 따른 구조적 광학적 특성에 관한 연구를 수행하였다. ZnO 박막을 증착하기 전, Quartz 기판에 열증착법으로 Zn-seed층을 증착하였고, furnace에서 300, 350, 400, $450^{\circ}C$의 온도로 1시간 동안 열처리하였다. ZnO 박막은 스핀코팅방법으로 5층을 증착한 후, $600^{\circ}C$에서 1시간 동안 후열처리를 하였다. X-ray diffractometer, UV-visible spectrometer, Photoluminescence를 이용하여 ZnO 박막의 구조적, 광학적 특성을 분석하였다. 모든 ZnO 박막 시료에서 c-축 배향성을 나타내는 강한 ZnO(002)피크와 ZnO(100), ZnO(101) 회절피크가 나타났고, wurtzite 형태의 ZnO 박막이 관찰되었다. Zn-seed층을 $350^{\circ}C$에서 열처리함에 따라 deep-level emission 피크에 대한 near-band-edge emission 피크의 발광세기 비율이 증가하였으나, 온도가 증가함에 따라 점점 감소하였다. 또한, Zn-seed층을 $350^{\circ}C$에서 열처리 하였을 때 가장 높은 광 투과도를 나타내었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.06a
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• pp.159-159
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• 2009

RF 스퍼터링법을 이용하여 유리기판위에 ZnO:Al 박막을 증착하고 다양한 조건 하에서 후 열처리를 실시하여 이에 따른 박막의 구조적, 전기적 및 광학적 특성과 HCl 습식 식각 후의 표면형상 변화를 조사하였다. ZnO:Al 투명전도막은 우수한 전기적, 광학적 특성, 수소 플라즈마 안정성 및 저 비용 등으로 실리콘 박막 태양전지 전면 전극용으로 많은 관심을 받고 있다. 기존의 비정질 실리콘 박막 태양전지용으로 많이 사용되고 있는 상용 Asahi-U형 ($SnO_2:F$) 투명전도막의 경우는 수소 플라즈마에 대한 안정성이 낮고 입사광의 장파장 대역에서의 낮은 산란특성으로 인하여 실리콘 박막 태양전지의 고효율화를 위한 적용에 한계를 나타내고 있다. 이를 개선하기 위하여 스퍼터링법으로 우수한 전기적 특성을 갖는 ZnO:Al 박막을 제조한 후 습식 식각을 통한 표면형상 변화를 통하여 입사광의 산란특성을 향상시키는 방법이 개발되어 많은 연구가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 2.5 wt%의 $Al_2O_3$가 함유된 ZnO 타겟을 이용하여 ZnO:Al 박막을 RF 스퍼터링으로 증착한 후 $N_2$ 분위기와 진공 분위기 하에서 다양한 시간과 온도에 따라 후열처리를 하여 열처리 전 박막과의 물질 특성을 상호 비교하고 1%로 희석된 HCl로 습식 식각하여 열처리 전 박막의 구조적 특성이 습식 식각 후의 박막 표면형상 변화에 미치는 영향을 조사하였다. 이로부터 후열처리를 통한 ZnO:Al 투명전도막의 특성을 최적화하고 Asahi-U형 투명전도막과의 특성 비교를 통하여 실리콘 박막 태양전지용 전면전극으로의 적용 가능성을 조사하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2010.06a
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• pp.217-217
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• 2010

산화물유전체/금속/산화물유전체(D/M/D) 구조의 투명전극은 우수한 통전성과 투광성을 갖는 동시에 근적외선 및 전자파 차폐가 가능하여 각종 디스플레이 장치로의 응용을 위해 많은 연구가 진행 중이다. 이러한 구조의 다층막의 경우 금속층과 산화물층간 계면에서의 산소확산으로 인한 광학적, 전기적 특성 저하가 문제가 되고 있다. 본 연구에서는 층간 산소확산방지를 통해 다층막의 전기적 특성을 개선하기 위해 $TiO_2$/Ag/$TiO_2$, $TiO_2$/ZnS/Ag/ZnS/$TiO_2$ 구조의 다층막을 DC/RF 마그네트론 스퍼터를 이용하여 제조하여 ZnS 박막이 다층막의 특성에 미치는 영향을 비교 평가하였다. 제조된 박막의 전기적, 광학적, 계면 특성을 4-point probe, Spctrophotometer, AES을 이용하여 분석하였으며 PDP필터용 전극으로의 적용 가능성을 평가하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.204-204
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• 2010

본 연구에서는 RF 마그네트론 스퍼터링법으로 RF파워의 변화에 따라 증착한 a-IGZO 박막의 n-형 반도체 활용 특성과 관련된 구조적, 광학적, 전기적 특성 변화를 연구하였다. 기판은 corning 1737 유리 기판을 사용하였고, 유기 클리닝 후 즉시 챔버 내부에 장착되었다. IGZO 타겟은 $In_2O_3$, $Ga_2O_3$, ZnO 분말을 각각 1:1:2mol% 조성비로 혼합하여 소결한 타겟을 사용하였다. 박막 증착 조건으로 초기 압력 $2.0{\times}10^{-6}\;Torr$, 증착압력 $2.0{\times}10^{-2}\;Torr$, 반응가스 Ar 50sccm, 증착온도는 실온으로 고정하였으며, 공정변수로 RF 파워를 25W, 50W, 75W, 100W로 변화시키며 시편을 제작하였다. AFM 분석결과 RF 파워가 증가함에 따라 거칠기가 증가하였으며, XRD 분석결과 Bragg's 법칙을 만족하는 피크가 나타나지 않는 비정질 구조임을 확인할 수 있었다. Hall측정 결과 100W에서 $10cm^2/V^{-1}s^{-1}$이상의 우수한 이동도 특성을 보였으며, 가시광선 투과 특성은 RF 파워가 50W일때 85% 이상으로 양호하였다. XPS 분석결과 RF 파워가 증가할수록 밴드갭이 감소하는 현상은 박막내 산소 이탈 증가현상에 의한 산소 공공의 밀도가 높아지는 것과 연관성이 있음을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.215-215
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• 2010

평판디스플레이 산업의 성장에 따른 ITO 타겟의 수요가 급증하고 있는 것에 반해 고가의 인듐자원은 그 매장량이 매우 적어 고갈 위기에 처해 있다. 따라서 인듐을 절감하는 투명전극 연구가 활발히 진행되어 오고 있다. 본 연구에서는 IZTO($In_2O_3$:ZnO:$SnO_2$=80:10:10 wt.%)의 In량을 절감한 조성의 타겟을 제조하였다. 그리고 유리기판 위에 IZTO 박막을 펄스 DC 마그네트론 스퍼터링을 이용하여 기판의 온도를 변화시키며 증착하였다. 기판 온도의 변화는 플렉시블디스플레이 소자에 응용이 가능한 $RT{\sim}200^{\circ}C$ 범위에서 제어하였으며, 증착한 박막은 전기적, 광학적 및 구조적 특성 등을 조사하였다. 유리기판 위에 성장된 IZTO 박막은 기판의 온도가 증가함에 따라 전기적 특성이 향상되었지만 $200^{\circ}C$ 이상에서 결정화가 되어 전기적 특성이 급격히 떨어지는 것을 알 수 있었다. 기판 온도 $150^{\circ}C$에서 비저항은 $3.87{\times}10^{-4}\;({\Omega}{\cdot}cm)$로 가장 낮게 나타났고, 이동도는 $42.11(cm^{-2}/Vs)$, 캐리어 농도는 $3.82{\times}10^{20}(cm^{-3})$를 나타내어 가장 우수한 전기적 특성을 보였다. 박막의 투과율을 측정한 결과 평균 85% (400nm~800nm)이상의 우수한 광학적 특성을 보였다. 또한 이 IZTO 박막을 이용하여 OLED 소자를 제작하여 그 특성을 조사하였다. 조사 결과 IZTO 박막은 인듐 절감효과와 $150^{\circ}C$ 미만의 공정온도 확보로 플렉시블 디스플레이에 적용이 가능한 투명전극 물질로 가능성을 보여주었다.