• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.336.1-336.1
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• 2014

대표적인 TCO 물질인 ITO는 디스플레이 패널이나 태양 전지 등과 같은 소자에 널리 사용되고 있다. 최근에는 대량생산 및 대면적화, 그리고 유연 디스플레이 응용을 위해 롤투롤 스퍼터링(roll to roll sputtering) 공정을 이용하여 플라스틱 기판에 ITO박막을 증착하여 ITO 필름을 제작하고 있다. 롤투롤 방식으로 ITO 필름의 제작 시 공정 변수에 따라 ITO 박막의 전기적 광학적 물성 변화가 매우 크기 때문에, 공정 변수에 따른 ITO 박막의 전기적, 광학적 특성 변화에 대한 연구의 필요성이 매우 높아지고 있다. 따라서 본 연구에서는 롤투롤 스퍼터링 방법으로 PET 기판 위에 다양한 조건으로 ITO 박막을 증착하여 공정변수에 따른 ITO 박막의 물성을 조사 하였다. 이를 위해 ITO (In/Sn=95/5 wt.%) 타겟을 사용하여 DC 파워와 산소 분압비, 열처리 온도 등을 변화시켜 낮은 면저항과 높은 광투과도를 가지는 최적의 ITO 증착 조건을 찾은 후 ITO 박막을 PET 기판 위에 두께 별로 증착 하였다. ITO 박막의 두께와 열처리 온도에 따른 전기적 특성은 면저항 측정기와 홀 측정 장치를 이용하여 분석하였고, 분광광도계와 탁도 측정기를 이용하여 광학적 특성을 관찰하였다. 또한, GIXD를 이용하여 이들 박막의 구조와 결정성에 대한 조사를 수행하였다. 이 결과들로부터 산소 분압비에 따른 ITO/PET 박막의 저항 특성 변화와 ITO 박막의 두께와 열처리 온도에 따른 구조적, 전기적, 광학적 특성을 조사하여, 롤투롤 스퍼터링법에서 공정 조건에 따른 ITO/PET 필름의 물성변화를 보고하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.208-208
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• 2010

본 연구에서는 투명전도성산화막으로 적용 가능한 Ga이 도핑된 ZnO(GZO)의 성장 및 후처리 과정에 따른 구조적, 전기적, 광학적 특성을 관찰하였다. GZO 박막은 상온과 $200^{\circ}C$, 50~250 mTorr (50 mTorr 단계)에서 RF 마그네트론 스퍼터법으로 증착하였다. 이와 같은 조건에서 성장 된 박막의 특성을 분석하여 최적의 온도 및 작업압력에서 RF power를 변화시켜 박막을 성장한 후 질소 및 수소를 이용한 후처리 공정을 통하여 GZO 박막을 제작, 각 조건에 따른 구조적, 전기적 및 광학적 특성 변화를 조사하였다. XRD 측정에서, 열처리 전 시료에서는 GZO (002) 상의 Bragg-Angle 위치가 호스트 물질 ZnO의 기준위치보다 낮은 각도 쪽에서 나타났으며, 이는 Ga이 Zn와 치환되지 못하고 격자 내에 침입형태로 존재함에 따른 것으로 판단된다. 열처리 이후 전반적으로 분위기 가스의 종류에 관계없이 결정성, 광투과율 및 전기적 특성이 향상되는 것이 관측되었다. 질소 분위기에서 열처리된 GZO 박막의 경우, 전반적으로 박막 증착 시 초기 작업압력의 증가에 따라 비저항이 증가하는 현상이 관측되었다. 반면, 수소 분위기에서 열처리된 박막에서는 박막 증착 초기 작업 압력이 증가함에 따라 비저항이 감소하는 경향이 관측되었다. 이러한 결과는 XPS(X-Ray Photoelectron Spectroscopy)로 분석한 결과, 질소 분위기에서 열처리된 GZO 박막은 O-H 결합이 Zn-O 결합에 비해 과도하지 않은 반면, 수소화 처리된 GZO 박막에서 Zn-O 결합에 비해 과도한 O-H 결합이 존재하기 때문으로 관측되었다. 그러한 이유는 O-H 결합이 GZO 박막 내 산소 결공($V_o$)과 밀접한 관계가 있기 때문이며, O-H 결합의 증가는 $V_o$-H 결합체의 증가를 의미하기 때문이다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.291.2-291.2
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• 2014

ZnO 박막(thin film)은 씨앗층(seed layer)의 종류, 두께, 증착 조건 등에 따라 그 특성이 달라지는 것으로 알려져 있다. 이에 본 연구에서는 씨앗층의 종류에 따른 박막의 특성변화를 알아 보기 위해, 졸겔 스핀코팅(sol-gel spin-coating) 방법으로 4가지 종류의 씨앗층(Al-ZnO, Co-ZnO, Cu-ZnO, In-ZnO) 위에 ZnO 박막을 성장 한 후 성장된 ZnO 박막의 구조적, 광학적 특성을 field emission scanning electron microscope, X-ray diffractometer, UV-visible spectrometer를 통해 조사하였다. ZnO 박막의 표면구조는 씨앗층의 종류에 따라 변하였으며, 씨앗층 위에 성장된 ZnO 박막들의 c축 배향성과 결정성이 씨앗층 없이 성장된 ZnO 박막보다 더 우수하게 나타났다. 투과도(transmittance) 측정값을 통해 계산된 광학적 밴드갭(optical bandgap)과 Urbach 에너지는 씨앗층에 따라 다른 값을 나타내었다. 광학적 밴드갭은 Al-ZnO 씨앗층 위에 성장된 ZnO 박막에서 가장 크게 나타났으며, Urbach 에너지는 Co-ZnO 씨앗층 위에 성장된 ZnO 박막에서 가장 낮았다. 따라서 ZnO박막 성장 시 용도에 맞게 적절한 씨앗층을 사용하는 것은 소자의 성능을 향상시키는데 매우 중요한 역할을 할 수 있다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.378-379
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• 2012

ITO 만큼 높은 전도성과 광학적 투과성을 갖는 Al-doped ZnO (AZO) 박막을 DC-Pulse magnetron sputtering을 이용하여 40 nm 두께로 증착 후 리소그라피 공정을 통해 $30{\mu}m$ 간격으로 패터닝 하였다. 간격 30 ${\mu}m$로 배열된 AZO를 촉매층으로 하는 수열합성법을 리사이클 공정을 반복하여 수행하여 ZnO 나노선을 성장시켰다. 이와 같이 AZO 전극 사이에 길이 $30{\mu}m$의 ZnO 나노선이 래터럴 구조로 연결된 소자의 $NH_3$ 가스감지 특성을 조사하였다. 합성된 나노선의 전기적, 광학적, 구조적인 특성을 분석하여 높은 가스 감지도를 예상할 수 있는 특성을 확인하였다. 제작된 가스센서를 진공 챔버에 설치 후 양 전극간에 동작전압(Operating voltage)을 1 V로 인가하여 고정한 후에 $NH_3$를 주입(Injection)과 퍼지(Purge)를 반복하며 그 주입량(10 ppm, 20 ppm, 40 ppm, 60 ppm)에 변화를 주었고, 그에 따른 전류변화를 관찰하여 $NH_3$ 가스감지특성을 평가하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.277.2-277.2
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• 2016

현재 화합물 반도체 나노구조는 광학적, 전기적 특성을 기반으로 하는 단전자 트랜지스터, 적외선 검출기, 레이저, 태양전지와 같은 분야에 응용하기 위한 많은 연구가 진행되고 있다. 특히 양자점은 3차원으로 구속되어 있는 상태 밀도를 갖고 있어 레이저 응용 시 낮은 문턱 전류 밀도, 높은 이득, 높은 열적 안정성을 기대되고 있지만 양자점의 운반자 수집과 열적 안정성의 한계가 여전히 존재한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 다양한 방법이 연구되고 있으며, 그 중 단층 양자점에 비해 운반자 수집과 열적 안정성이 뛰어난 다층 양자점이 결합된 구조에 대한 연구가 활발히 이루어지고, 다층으로 성장된 양자점 구조는 양자점의 크기 분포 조절이 용이하고 양자점 층간의 전기적 결합력이 강한 특성이 있다. 본 연구에서는 분자 선속 에피 성장법(Molecular Beam Epitaxy; MBE)과 원자 층 교대 성장법(Atomic Layer Epitaxy; ALE)으로 CdTe/ZnTe 다층 양자점을 ZnTe 장벽층의 두께를 변화하면서 성장 후 광학적 특성을 연구하였다. 저온 광루미네센스 측정(Photoluminescence; PL)을 통하여 ZnTe 장벽층 두께가 증가할수록 양자점의 PL 피크가 높은 에너지로 이동함을 알 수 있었는데, 이는 ZnTe 장벽층의 두께가 증가할수록 양자점 층간의 결합력이 감소하면서 양자점의 크기가 작아졌기 때문이다. 그리고 ZnTe 장벽층의 두께가 증가할수록 PL 세기가 커지는 것을 알 수 있었는데, 이는 ZnTe 장벽층의 두께가 증가할수록 더 많은 운반자가 양자점으로 구속되기 때문이다. 또한 온도 의존 광루미네센스 측정 결과 ZnTe 장벽층의 두께가 증가할수록 열적 활성화 에너지가 커지는 것을 관찰하였고, 시분해 광루미네센스 측정을 통해 ZnTe 장벽층의 두께에 따른 운반자 동역학에 대해 연구하였다. 이와 같은 결과 CdTe/ZnTe 다층 양자점 구조에서 장벽층의 두께에 따른 광학적 특성에 대해 이해 할 수 있었다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2012.05a
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• pp.109.1-109.1
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• 2012

본 연구에서는 co-sputtering을 통한 $WO_3$와 $In_2O_3$ 타겟을 사용하여 $WO_3$ 파워에 따른 Tungsten(W)-doped $In_2O_3$ (IWO) 투명 전극의 전기적, 광학적, 구조적 특성을 연구하고 이를 활용한 유기태양전지(Organic Photovoltaics; OPVs)의 특성을 분석하였다. Tungsten의 doping 농도는 $WO_3$에 인가되는 Radio-frequency (RF) power를 5~30 W 까지 변화시켜 조절하였으며, Rapid Thermal Annealing (RTA) 후 열처리 공정을 통해 IWO 박막의 전기적, 광학적, 구조적 특성을 분석하였다. Hall measurement 및 UV/Vis spectrometry 분석을 통하여 가시광선 영역에서 80% 이상의 높은 투과율, $48\;cm^2\;V^{-1}\;s^{-1}$의 홀 이동도, 20 ${\Omega}/{\Box}$ 이하의 낮은 면저항과 $3.2{\times}10^{-4}\;{\Omega}-cm$의 비저항 값을 나타내었다. 최적화된 IWO 박막을 이용한 OPV 셀 특성은 fill factor(FF): 61.59 %, short circuit current($J_{SC}$): 8.84 $mA/cm^2$, open circuit voltage($V_{OC}$): 0.60 V, efficiency(PCE): 3.27 %로 ITO로 제작된 OPV 샘플과 비교하였을 때 ITO를 대체할 수 있는 고이동도의 새로운 투명 전극 재료로서의 가능성을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2008.02a
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• pp.224-224
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• 2008

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2006.08a
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• pp.146-146
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• 2006

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.406-406
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• 2012

ZnO는 큰 여기자 결합 에너지, 낮은 유전 상수, 높은 화학적 안정도를 가지고 있기 때문에 전자소자 및 광소자로 많이 응용되고 있다. 여러 가지 불순물을 주입하여 ZnO의 전기적 및 광학적 성질을 향상시키기 위한 연구가 진행되고 있다. 여러 가지 불순물 중에 Zn와 물리적 및 화학적 성질이 유사한 Cu를 도핑하여 전기화학적성장(electrochemical deposition) 방법으로 ITO가 코팅된 유리 기판 위에 ZnO 박막을 성장하였다. Cu를 도핑하여 ZnO박막을 성장한 결과 구조적으로 ZnO 박막이 나노로드 형태에서 부분적으로 나노세선 또는 나노로드 형태로 변화함을 확인하였다. 광류미네센스 측정 결과는 벌크 ZnO 박막과 비교하여 Cu를 도핑함으로써 ZnO 나노세선이 3.37 eV의 에너지를 가지는 파장의 크기가 줄어들었고 여러 방향으로 ZnO 나노세선이 형성됨을 알 수 있었다. Cu를 도핑함으로써 ZnO 나노세선의 구조적 변화는 크기 않으나 에너지 밴드갭을 변화할 수 있음을 알 수 있었다. ZnO 나노세선의 광학적 성질을 Cu를 도핑하여 변화할 수 있음을 관측하였으며 불순물을 도핑하여 밴드갭을 변화하여 전자소자 및 광소자를 제작하는 기초지식으로 사용할 수 있다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.20 no.3
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• pp.211-216
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• 2011

In this study, the effects of growth temperature on structural and optical properties of hydrothermally grown ZnO nanorod arrays have been investigated. Zinc nitrate ($Zn(NO_3)_2$) and hexamethylenetetramine were used as precursors. The ZnO buffered Si(100) with a thickness of 40 nm was used as the substrates. The ZnO nanorods were grown on these substrates with the temperature ranging from 55 to $115^{\circ}C$. The results were characterized by scanning electron microscope, X-ray diffraction and room temperature photoluminescence measurements. Well-aligned ZnO nanorods arrays were obtained from all samples. The tips of nanorods were flat when the temperature was less than $95^{\circ}C$, and the sharp-tip nanoneedle-like morphologies were obtained with the temperature of $115^{\circ}C$. In addition, some bundles were on the nanorods arrays with $115^{\circ}C$ due to the non-equilibrium growth. The growth temperature could affect the crystal and optical properties of ZnO. For the effects on crystal properties, the intensity of (002) peak was increased as the temperature was increased to $75^{\circ}C$, then decreased as the temperature was further increased to $115^{\circ}C$. As for the effects on optical properties, the intensity ratio of UV peak to visible peak is increased with the temperature increasing and the strongest UV peak intensity was obtained with the growth temperature of $95^{\circ}C$.