• The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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• v.13 no.6
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• pp.1213-1222
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• 2018

The energy band gaps and the bowing parameters of zincblende $GaAs_{1-x}N_x$ on the variation of temperature and composition are determined by using an empirical pseudo-potential method with another virtual crystal approximation, which includes the disorder effect. The bowing parameter is calculated as 15eV and the energy band gaps are decreasing rapidly in $GaAs_{1-x}N_x$ ($0{\leq}x{\leq}0.05$, 300K). A refractive index n and a function of high-frequency dielectric constant ${\varepsilon}$ are calculated by the results of energy band gaps and the calculation results of energy band gaps are consistent with experimental values.

• The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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• v.14 no.5
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• pp.877-886
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• 2019

The energy band gaps and optical constants of zincblende $In_yGa_{1-y}As_{1-x}N_x$ on the variation of temperature and composition are determined by using band anticrossing method. The energy band gaps are decreasing continuously in $In_yGa_{1-y}As_{1-x}N_x$ ($0{\leq}x{\leq}0.05$, $0{\leq}y{\leq}1.0$, 300K) and the bowing parameter is calculated as 0.522eV. The calculation results of energy band gaps are consistent with those of other studies. A refractive index n and a high-frequency dielectric constant ${\varepsilon}$ are calculated by a proposed modeling equation using the results of energy band gaps.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.565-565
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• 2012

그래핀(Graphene) 기반의 전계효과 트랜지스터(Field effect transistor) 응용에 있어, 가장 핵심적인 도전과제중 하나는 에너지 밴드갭(Energy bandgap)을 갖는 그래핀 채널의 제작이다. 그래핀은 에너지 밴드갭이 존재하지 않는 반금속(semi metal)의 특성을 지니고 있어, 그 본래의 물리적 특성을 지니고서는 소자구현에 어려움이 있다. 그러나 폭이 수~수십 나노미터인 그래핀 나노리본(Graphene nanoribbon)의 경우 양자구속효과(Quantum confinement effect)에 의하여 에너지 밴드갭이 형성되며, 갭의 크기는 리본의 폭에 반비례한다는 연구결과가 보고된 바 있다. 이러한 이유에서, 효과적이며 실현가능한 그래핀 나노리본의 제작은 필수적이다. 본 연구에서는 은 나노 와이어(Ag nanowire)를 기반으로 한 그래핀 나노리본의 합성을 연구하였다. 은 나노와이어를 열화학 기상증착법(Thermal chemical vapor deposition)을 이용, 아세틸렌(Acetylene, C2H2) 가스를 탄소공급원으로 하여 그래핀을 나노와이어 표면에 합성하였다. 합성과정에서 구조에 영향을 미치는 요인인 합성온도와 가스의 비율, 압력 등을 조절하여 최적화된 합성조건을 확립하였다. 합성된 나노리본의 특성을 라만분광법(Raman spectroscopy)과 주사전자 현미경(Scanning electron microscopy), 투과전자현미경(Transmission electron microscopy), 원자힘 현미경(Atomic force microscopy)를 통하여 분석하였다.

• Polymer Science and Technology
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• v.15 no.3
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• pp.317-326
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• 2004

광자 (photon)를 이용하여 정보의 전달, 표시, 감지 그리고 저장이 가능한 다양한 형태의 소자들은 현재 그 주를 이루고 있는 전자 (electron)가 매개인 소자를 대체할 수 있는 가능성을 가지고 활발히 연구되고 있다. 전자의 움직임은 재료 내에 주기적으로 배열되어 있는 원자나 분자의 결정구조에 의해 제어된다. 이는 전도밴드 (conduction band)와 원자가 밴드(valance band) 사이에 존재하는 전자 밴드갭 (electronic band gap)을 조절함으로써 가능하다. 이와 유사한 개념으로 광자의 움직임은 유전체의 주기적인 배열을 통해서 가능함이 제안되었다. 규칙적인 유전체의 결정구조를 가진 재료에 빛이 조사되었을 때, 그 재료를 통과하지 못하는 특정파장이 결정되며 이를 광자 밴드갭 (photonic band gap: PBG)이라 한다. (중략)

• The Journal of the Acoustical Society of Korea
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• v.34 no.5
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• pp.335-342
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• 2015

Phononic crystals are composite materials consisting of a periodic arrangement of scattering inclusions in a host material. One of the most important properties of phononic crystals is the existence of band gaps, i.e., ranges of frequencies at which acoustic waves cannot propagate through the structure. The present study aims to investigate theoretically and experimentally the acoustic band structures in two-dimensional (2D) phononic crystals consisting of periodic square arrays of stainless steel solid cylinders with a diameter of 1 mm and a lattice constant of 1.5 mm in water. The theoretical dispersion relation that depicts the relationship between the frequency and the wave vector was calculated along the ${\Gamma}X$ direction of the first Brillouin zone using the finite element method to predict the band structures in the 2D phononic crystals. The transmission and the reflection coefficients were measured in the 2D phononic crystals with 1, 3, 5, 7, and 9 layers of stainless steel cylinders stacked in the perpendicular direction to propagation at normal incidence. The theoretical dispersion relation exhibited five band gaps at frequencies below 2 MHz, the first gap appearing around a frequency of 0.5 MHz. The location and the width of the band gaps experimentally observed in the transmission and the reflection coefficients appeared to coincide well with those determined from the theoretical dispersion relation.

• Proceeding of EDISON Challenge
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• 2017.03a
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• pp.496-498
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• 2017

$MoS_2$ 단분자층에 SiC 단분자층을 결합하여 헤테로 구조를 만들고 여기에 양축 스트레인을 가하여 분석하였다. 그 결과 1% 이상의 인장 스트레인이 가해질 경우 직접 밴드갭이 유도 되었으며 압축 스트레인에 비하여 인장 스트레인이 가해졌을 때 벤드갭의 변화가 컸다. 따라서 다음 헤테로 구조에 가해지는 인장 스트레인에 따라 변화되는 전자기적 특성은 광학 소자등의 다양한 분야에 활용할 수 있을 것이다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2003.03a
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• pp.41-41
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• 2003

비정질 실리콘 박막은 단결정 실리콘에 비해 저가이고 저온형성이 가능하여, 대면적/고효율의 실리콘 박막 태양전지 제작에 응용되고 있다. 태양전지에 적용하기 위해서는 우수한 암전류 및 광전류 특성을 나타내야 하고, 광학적 밴드 갭 특성 또한 중요하다. 본 연구에서는 HDP(High Density Plasma) PECVD 장비를 이용하여 나노결정립 및 비정질 실리콘 박막을 형성하고, 각 박막의 전기적, 광학적 특성을 측정, 평가하였다. 나노결정립 및 비정질 실리콘 박막의 전기적 특성은 Keithley 4200을 이용하여 암전류를 특성을 측정하였고, Solar Simulator를 이용하여 AM1.5, 100mW/$\textrm{cm}^2$ 조건에서 광전류 특성을 측정하였다. 또한, Spectrometer를 이용하여 박막의 투과율을 측정하여 Tauc Plot을 통해 광학적 밴드 갭을 계산하였다. 본 연구에서 형성된 비정질 실리콘 박막은 -$10^{6}$의 우수한 Photoresponse($\sigma$$_{ph}$ $\sigma$$_{d}$) 특성을 나타내었다. 또한, 비정질 실리콘 박막 내에 나노결정립이 형성됨에 따라 암전류는 증가하고, 광학적 밴드 갭도 증가하는 것을 알 수 있었다. 이렇게 밴드 갭이 증가된 나노결정립 실리콘 박막은 태양전지의 Window 층에 적용하면 효율 증가에 크게 기여할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.145-145
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• 2017

음극재에 사용되는 타이타니아 나노튜브($TiO_2$ nanotubes)는 높은 종횡비를 가지고 있으며, 기계적인 강도가 우수하고 화학적인 안정성이 높다. 그러나 낮은 전기전도도와 상대적으로 넓은 밴드갭(bandgap)은 다양한 활용 분야에 이 물질이 활용되는 것을 제한하고 있는 상황이다. 전기 화학적 분야에서 광화학 반응 또는 과전압에서 밴드갭을 줄이기 위한 타이타니아 나노튜브의 나노 구조 변형에 대한 많은 연구가 있어왔다. 본 연구에서는 산화 몰리브덴(Molybdenum oxide)을 촉매로 사용하여 타이타니아 나노튜브에 전기충격법을 이용하여 도핑했다. 생성된 타이타니아 나노튜브를 $450^{\circ}C$에서 1시간 30분 동안 가열하여 타이타니아 나노구조를 아나타제(anatase) 구조로 변형켰다. 타이타니아 나노튜브의 구조적인 변화를 scanning electron microscopy(SEM), energy-dispersive X-ray spectroscopy(EDS) 등을 통해 측정했고 UV-Visiblespectroscopy를 통해 도핑된 타이타니아 나노튜브의 밴드갭을 측정하였다. 몰리브덴이 도핑된 타이타니아 나노튜브는 기존의 타이타니아 나노튜브가 가지는 밴드갭인 3.0 ~ 3.2eV 범위보다 더 낮아진 2.6 ~ 2.8eV의 범위를 가지는 것을 확인하였다. 몰리브덴이 도핑된 타이타니아 나노튜브는 다양한 광촉매 분야에 적용될 수 있을 것으로 예상된다.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.14 no.3
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• pp.145-151
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• 2011

ZnSe, as a II-VI compound semiconductor which has a wide band gap in the visible region is applicable to the various fields such as laser diode, display and solar cell. By using the electrochemical deposition method, ZnSe thin film was synthesized on the ITO glass substrate. The synthesis of ZnSe grains and their structure having zinc blende shape were verified through the analysis of XRD and SEM. UV spectrophotometric method determined the band gap as the value of 2.76 eV. Applying the DFT (Density Functional Theory) in the molecular dynamics, the band structure of ZnSe grains was analyzed. For ZnSe grains with zinc blende structure, the band structure and its density of state were simulated using LDA (Local Density Approximation), PBE (Perdew Burke Ernzerhof), and B3LYP (Becke, 3-parameter, Lee-Yang-Parr) functionals. Among the calculations of energy band gap upon each functional, the simulated one of 2.65 eV based on the B3LYP functional was mostly near by the experimental measurement.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.222.2-222.2
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• 2016

트랜지스터 응용 등에 관한 연구가 활발해 지면서 에너지 밴드갭이 0 eV에 가까운 그래핀 이외의 밴드 갭 조절이 가능한 MoS2 (molybdenum disulfide), BN (boron nitride), Bi2Te3 (bismuth telluride), WS2 (tungsten disulfide) 등과 같은 이차원 Transition Metal DiChalcogenides (TMDC) 물질이 반도체 물질로 각광받고 있다. 특히 MoS2의 경우 단결정 덩어리 상태에서는 약 1.3 eV의 밴드갭을 가지나 두께가 줄어들어 두 층일 경우에는 약 1.65 eV, 단일층이 되면 약 1.9 eV의 밴드갭을 가져 박막 층수에 따라 에너지 밴드갭 조절이 가능한 것으로 알려져있다. 하지만 두께 조절이 가능하면서 대면적, 고품질을 가지는 MoS2 박막 합성은 아직 제한적이라 할 수 있으며 새로운 방법 및 물질에 대한 연구가 지속적으로 이루어 지고 있다. 따라서 본 연구에서는 다양한 층수를 지니는 MoS2 합성을 위해 나노 두께의 MoS2 박막을 CF4 plasma 를 이용하여 layer etching 진행하고 CF4 plasma 100초 etching 진행한 2 layer 두께의 MoS2를 기준으로 H2S plasma를 이용하여 treatment 진행하였다. 물리적, 화학적 분석은 Raman spectroscopy, XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy), AFM (Atomic Force Microscopy) 등을 이용해 진행하였고 이를 통해 MoS2 layer 감소 및 damage recovery 등을 확인하였다.