• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.18 no.5
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• pp.384-389
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• 2009

ZnO, a wurtzite lattice structure, has attracted much attention as a promising material for light-emitting diodes (LEDs) due to highly efficient UV emission resulting from its large band gap of 3.37 eV, large exciton binding energy of 60 meV, and low power threshold for optical pumping at room temperature. For the realization of LEDs, both n-type ZnO and p-type ZnO are required. Now, n-type ZnO for practical applications is available; however, p-type ZnO still has many drawbacks. In this study, ZnO films were grown on glass substrates by using atomic layer deposition (ALD) and the ZnO films were irradiated by nitrogen ion beams (20 keV, $10^{13}{\sim}10^{15}ions/cm^2$). The effects of nitrogen-beam irradiation on the ZnO structure as well as the electrical property were investigated by using fieldemission scanning electron microscopy (FESEM) and Hall-effect measurement.

• Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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• v.14 no.3
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• pp.691-698
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• 2010

In this study Al-doped ZnO (AZO) thin films have been fabricated on Eagle 2000 glass substrates at various substrate temperature ($100{\sim}500^{\circ}C$) and working pressure (10 ~ 40 mTorr) by RF magnetron sputtering in order to investigate the structural, electrical, and optical properties of the AZO thin films. The obtained films were polycrystalline with a hexagonal wurtzite structure and preferentially oriented in the (002) crystallographic direction. The AZO thin films, which were deposited at $T=300^{\circ}C$ for 10 mTorr, shows the highest (002) orientation, and the full width at half maximum (FWHM) of the (002) diffraction peak is $0.42^{\circ}$. The lowest resistivity ($2.64{\times}10^{-3}\;{\Omega}cm$) with the highest cartier concentration ($5.29{\times}10^{20}\;cm^{-3}$) and a Hall mobility of ($6.23\;cm^2/Vs$) are obtained in the AZO thin films deposited at $T=300^{\circ}C$ for 10 mTorr. The optical transmittance in the visible region is approximately 80%, regardless of process conditions. The optical band-gap depends on the Al doping level as the substrate temperature increases and the working pressure decrease. The optical band-gap widening is proportional to cartier concentration due to the Burstein-Moss effect.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.310-310
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• 2014

ZnO박막은 넓은 밴드갭 (3.37 eV), 높은 여기 결합 에너지 (60 meV)를 가지는 육방정계 우르자이트(hexagonal wurtzite) 결정구조를 가지는 II-VI족 화합물 반도체로, 가시광선 영역에서의 높은 광학적 투과도 특성과 자외선 파장에서 발광이 가능한 장점을 가진다. 최근, ZnO박막 성장 기술이 상당히 발전하였지만, 아직까지도 p-형 ZnO박막 성장 기술은 충분히 발전하지 못하여 ZnO의 동종접합 LED는 아직 상용화되지 않고 있는 실정이다. 따라서, 많은 연구 그룹에서 p-GaN, p-SiC, p-diamond, p-Si 등과 같은 p-type 물질 위에 n-type ZnO를 성장시킨 이종접합 다이오드가 연구되고 있다. 특히, p-GaN의 경우 ZnO와의 격자 불일치 정도가 1.8 % 정도로 작다는 장점이 있어 많은 연구가 이루어 지고 있다. 일반적으로 c-축을 기반으로 한 극성ZnO 발광다이오드에서는 자발 분극과 압전 분극 현상에 의해 밴드 휨 현상이 발생하고, 이로 인해 전자와 정공의 공간적 분리가 발생하게 되어 발광 재결합 효율이 제한되고 있다는 문제가 발생한다. 따라서, 본 연구에서는 극성 (0001) 및 비극성 (10-10) n-ZnO/p-GaN 발광다이오드의 성장 및 발광 소자의 전기 및 광학적 특성에 대한 비교 연구를 진행하였다. 금속유기 화학증착법을 이용하여 c-면과 m-면 위에 각각 극성 (0001) 및 반극성 (11-22) GaN박막을 $2.0{\mu}m$ 성장시킨 후 Mg 도핑을 한 p-GaN을 $0.4{\mu}m$ 성장시켜 각각 극성 (0001) 및 반극성 (11-22) p-GaN템플릿을 준비하였다. 이후, N2분위기 $700^{\circ}C$에서 3분동안 열처리를 통하여 Mg 도펀트를 활성화시킨 후 원자층 증착법을 이용하여 동시에 극성 및 반극성 p-GaN의 위에 n-ZnO를 $0.11{\mu}m$ 성장시켜 이종접합구조의 발광소자를 형성하였다. 이때, 극성 (0001) p-GaN 위에는 극성의 n-ZnO 박막이 성장되는 반면, 반극성 (11-22) p-GaN 위에는 비극성 (10-10) n-ZnO 박막이 성장됨을 HR-XRD로 확인하였다. 극성 (0001) n-ZnO/p-GaN이종접합 발광다이오드의 전계 발광 스펙트럼에서는 430 nm 와 550 nm의 두 피크가 동시에 관찰되었다. 430 nm 대역의 파장은 p-GaN의 깊은 준위에서 발광하는 것으로 판단되며, 550 nm 피크 영역은 ZnO의 깊은 준위에서 발광되는 것으로 판단된다. 특히, 10 mA 이하의 저전류 주입시 550 nm의 피크는 430 nm 영역보다 더 큰 발광세기를 나타내고 있다. 하지만, 10 mA 이상의 전류주입 하에서는 550 nm의 영역보다 430 nm의 발광세기가 더욱 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 이것은 ZnO의 밴드갭이 3.37 eV로 GaN의 밴드갭인 3.4 eV다 작기 때문에 우선적으로 ZnO의 깊은 준위에서 발광하는 550 nm가 더욱 우세하지만, 지속적으로 전류주입 증가에 따른 캐리어 증가시 n-ZnO에서 p-GaN로 전자가 넘어가며 p-GaN의 깊은 준위인 430 nm에서의 피크가 우세해지는 것으로 판단된다. 반면에, 비극성 (10-10) n-ZnO/반극성 (11-22) p-GaN 구조의 이종접합 발광다이오드로 전계 발광 스펙트럼에서는 극성 (0001) n-ZnO/p-GaN에 비하여 매우 낮은 전계 발광 세기를 나타내고 있다. 이는, 극성 n-ZnO/p-GaN에 비하여 비극성 n-ZnO/반극성 p-GaN의 결정성이 상대적으로 낮기 때문으로 판단된다. 또한, 20 mA 영역에서도 510 nm의 깊은 준위와 430 nm의 발광이 관찰되었다. 동일한 20 mA하에서 두 피크의 발광세기를 비교하면 430 nm의 영역은 극성 n-ZnO/p-GaN에 비하여 매우 낮은 값을 나타내고 있다. 이는 반극성 (11-22) p-GaN의 경우 극성 (0001) p-GaN에 비하여 우수한 p-형 특성에 기인한 것으로 판단된다.

• Journal of the Mineralogical Society of Korea
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• v.16 no.4
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• pp.333-339
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• 2003

A new mineral, Zn analogue of rancieite (Chimooite), has been discovered at the Dongnam mine, Korea. It occurs as compact subparallel fine­grained flaky or acicular aggregates in the massive manganese oxide ores which were formed by supergene oxidation of rhodochrosite­sulfide ores in the hydrothermal veins trending NS­N25E and cutting the Pungchon limestone of the Cambrian age. The flakes of chimooite are 0.2 mm for the largest one, but usually less than 0.05 mm. The acicular crystals are elongated parallel to and flattened on (001). This mineral shows gradation to rancieite constituting its marginal part, thus both minerals are found in one and the same flake. Color is bluish black, with dull luster and brown streak in globular or massive aggregates. Cleavage is perfect in one direction. The hardness ranges from 2.5 to 4. Under reflected light it is anisotropic and bireflectant. It shows reddish brown internal reflection. Chemical analyses of different parts of both minerals suggest that rancieite and chimooite constitute a continuous solid solution series by cationic substitution. The empirical chemical formula for chimooite has been calculated following the general formula, $R_2_{x}$ M $n^{4+}$$_{9­x}$ $O_{18}$ $.$n$H_2O$ for the 7 $\AA$ phyllomanganate minerals, where x varies from 0.81 to 1.28 in so far studied samples, thus averaging to 1.0. Therefore, the formula of Zn­rancieite is close to the well­known strochiometric formula $_Mn_4^{4+}$ $O_{9}$ $.$4$H_2O$. The mineral has the formula (Z $n_{0.78}$N $a_{0.15}$C $a_{0.08}$M $g_{0.01}$ $K_{0.01}$)(M $n^{4+}$$_{3.98}$F $e^{3+}$$_{0.02}$)$_{4.00}$ $O_{9}$ $.$3.85$H_2O$, thus the ideal formula is (Zn,Ca)M $n^{4+}$$_4$ $O_{9}$ $.$3.85$H_2O$. The mineral has a hexagonal unit ceil with a=2.840 $\AA$ c=7.486 $\AA$ and a : c = 1 : 2.636. The DTA curve shows endothermic peaks at 65, 180, 690 and 102$0^{\circ}C$. The IR absorption spectrum shows absorption bands at 445, 500, 1630 and 3400 c $m^{1}$. The mineral name Chimooite has been named in honour of late Prof, Chi Moo Son of Seoul National University.ity.versity.ity.y.

• Journal of Sensor Science and Technology
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• v.2 no.1
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• pp.101-108
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• 1993

$TiO_{2}$/Se : Te heterojunction for color sensor has been fabricated by RF reactive sputtering and thermal evaporation methods onto glass substrate. The optimum deposition condition of $TiO_{2}$ films was such that RF power was 120 W, substrate temperature was $100^{\circ}C$, oxygen concentration was 50%, working pressure was 50 mTorr for the $TiO_{2}$ film thickness of $1000{\AA}$. In this case, the optical transmittance of $TiO_{2}$ film at 550 nm-wavelength was 85%, resistivity was $2{\times}10^9{\Omega}{\cdot}cm$, refractive index was 2.3, and optical bandgap was 3.58 eV. The composition ratio of 0 to Ti by AES analysis was 1.7. When $TiO_{2}$ films were annealed at $400^{\circ}C$ for 30 min. in $O_{2}$ ambient, the optical transmittance of $TiO_{2}$ films at the wavelength range of $300{\sim}580$ nm was improved from 0 to 25%. When Se : Te films were annealed at $190^{\circ}C$ for 1 min., photosensitivity under illumination of 1000 lux was 0.75. The optical bandgap of Se : Te films was 1.7 eV. The structures of Se : Te films were the hexagonal with (100) and (110) orientation. The spectral response of a-Se was improved by the addition of Te, especially in the long wavelength region. The $TiO_{2}$/Se : Te heterojunction showed wide spectral response, and more improved one than that of a-Si film in the blue light region.