• The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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• v.15 no.4
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• pp.665-670
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• 2020

Buffer layer in CIGS thin-film solar cells improves energy conversion efficiency through band alignment between the absorption layer and the window layer. ZnS is a non-toxic II-VI compound semiconductor with direct-transition band gaps and n-conductivity as well as with excellent lattice matching for CIGS absorbent layers. In this study, the structural and optical properties of ZnS thin films, deposited by RF magnetron sputtering method and subsequently performed by the rapid thermal annealing treatment, were investigated for the buffer layer. The zincblende cubic structures along (111), (220), and (311) were shown in all specimens. The rapid thermal annealed specimens at the relatively low temperatures were polycrystalline structure with the wurtzite hexagonal structures along (002). Rapid thermal annealing at high temperatures changed the polycrystalline structure to the single crystal of the zincblende cubic structures. Through the chemical analysis, the zincblende cubic structure was obtained in the specimen with the ratio of Zn/S near stoichiometry. ZnS thin film showed the shifted absorption edge towards the lower wavelength as annealing temperature increased, and the mean optical transmittance in the visible light range increased to 80.40% under 500℃ conditions.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.123-123
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• 2010

3족 질화물계 물질은 발광다이오드와 같은 광전자소자적용에 있어서 매우 우수한물 질이다.일반적으로, GaN 에피 성장에 있어서 저온 중간층을 삽입한 2 단계 성장 방법은 낮은 결함밀도와 균일한 표면을 얻기 위해 도입된 기술이다. 특히 AlN 중간층은 GaN 중간층과 비교하였을 때 결정성뿐만 아니라 높은 온도에서의 열적안정성, GaN 기반의 자외선 검출기서의빛 흡수 감소 등의 장점을 가지고 있다. 또한 패턴 사파이어 기판위 GaN 에피 성장은 측면성장 효과를 통해 결함 밀도 감소와 광 추출 효율을 향상시키는 것으로 알려져 있다.또한 열응력으로 인한 기판의 휨 현상은 박막성장중 기판의 온도 분포를 불균일하게 만드는 원인이 되며 이는 결국 박막 조성 및 결정성의 열화를 유도하게 되고 최종적으로 소자특성을 떨어 뜨리는 원인이 되는데 AlN 중간층의 도입으로 이것을 완화시킬 수 있는 효과가 있다. 하지만, AlN 중간층이 패턴된 기판 위에 성장시킨 GaN 에피층에 미치는 영향은 명확하지 않다. 본 연구팀은 일반적인 c-plane 사파이어 기판과 플라즈마 건식 에칭을 통한 렌즈 모양의 패턴된 사파이어 기판을 이용해서 AlN 중간층과 GaN 에피층을 유기금속 화학기상증착법으로 성장하였다. 특히, 렌즈 모양의 패턴된 사파이어 기판은 패턴 모양과 패턴 밀도가 성장에 미치는 영향을 연구하기 위해 두가지 패턴의 사파이어 기판을 이용하였다. AlN 중간층 두께를 조절함으로써 최적화된 GaN 에피층을 90분까지 4단계로 시간 변화를 주어 성장 양상을 관찰한 결과, GaN 에피박막의 성장은 패턴 기판의 trench 부분에서 시작하여 기판의 패턴부분을 덮는 측면 성장을 보이고있다. 또한 TEM과 CL을 통해 GaN 에피박막의 관통 전위를 분석해 본 결과 측면 성장과정에서 성장 방향을 따라 옆으로 휘게 됨으로 표면까지 도달하는 결정결함의 수가 획기적으로 줄어드는 것을 확인함으로써 고품질의 GaN 에피층을 성장시킬 수 있었다. 그리고 패턴밀도가 높고 모양이 볼록할수록 측면 성장 효과로 인한 결정성 향상과 난반사 증가를 통한 임계각 증가로 광추출 효율이 향상 되는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 결과를 바탕으로 최적화된 AlN 중간층을 이용하여 패턴 기판위에서 고품질의 GaN 에피층을 성장시킬 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.125-125
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• 2010

극성 [0001] 방향으로 성장된 질화물 기반의 LED (light emitting diode) 는 분극현상에 의해 발생하는 강한 내부 전기장의 영향을 받게 된다. 이러한 내부 전기장은 양자우물 내의 전자와 정공의 공간적 분리를 야기하고 quantum confined Stark effect (QCSE)에 의한 발광 파장의 적색 편이가 발생하며 양자효율의 저하를 가져오게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 InGaN/GaN이나 AlGaN/GaN 양자 우물구조를 GaN의 m-plane (1$\bar{1}$00) 이나 a-plane (11$\bar{2}$0) 등 비극성면 위에 성장하려는 시도를 하고 있다. 그러나 비극성 면의 비등방성 (anisotropy) 으로 인하여 결정성이 높은 비극성 GaN을 성장하는 데에는 많은 어려움이 있다. GaN 층의 표면을 평탄화하고 결정성을 향상시키기 위해서 저온 GaN 또는 AlN 버퍼층을 성장하는 2단계 방법이나 고온 버퍼층을 이용하여 성장하는 연구들이 많이 진행되고 있다. 본 연구에서는 고온 GaN 버퍼층을 이용하여 기존의 2단계 성장과정을 단순화한 비극성 a-plane GaN을 r-plane 사파이어 기판위에 유기금속 화학증착법 (MOCVD)으로 성장하였다. 사파이어 기판위에 AlN 층을 형성하기 위한 nitridation 과정 후 1030 도에서 두께 45 ~ 800 nm의 고온 GaN 버퍼층을 성장하고 총 박막 두께가 2.7 ~ 3 um 가 되도록 a-plane GaN을 성장하여 표면 양상의 변화와 결정성을 확인하였다. 또한 a-plane GaN 박막 성장 시에 성장 압력을 100 ~ 300 torr 로 조절하며 박막 성장의 변화 양상을 관찰하였다. 고온 GaN 버퍼층 성장 두께가 감소함에 따라 결정성은 증가하였으나 표면의 삼각형 형태의 pit 밀도가 증가함을 확인하였다. 또한 성장 압력이 감소함에 따라 표면 pit은 감소하였으나 결정성도 감소하는 것을 확인하였다. 성장 압력과 버퍼층 성장 두께를 조절하여 표면에 삼각형 형태의 pit이 존재하지 않는 RMS roughness 0.99 nm, 관통전위밀도 $1.78\;{\times}\;10^{10}/cm^2$, XRD 반가폭이 [0001], [1$\bar{1}$00] 방향으로 각 798, 1909 arcsec 인 a-plane GaN을 성장하였다. 이 연구를 통해 고온 GaN 버퍼 성장방법을 이용하여 간소화된 공정으로 LED 소자 제작에 사용할 수 있는 결정성 높은 a-plane GaN을 성장할 수 있는 가능성을 확인하였다.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.32 no.2
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• pp.45-50
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• 2022

Ga₂O₃ thin films were grown on n-type Si substrates at various growth temperatures of 500, 550, 600, 650 and 700℃. The Ga₂O₃ thin films grown at 500℃ and 550℃ were characterized as featureless flat surface. Grown at higher temperatures (600, 650, and 700℃) showed very rough surface morphology. To figure out the annealing effect on the thin films grown at relatively low temperatures (500, 550, 600, 650 and 700℃), the Ga₂O₃ films were thermally treated at 900℃ for 10 minutes. Crystal structure of the Ga₂O₃ films grown at 500 and 550℃ were changed from amorphous to polycrystalline structure with flat surface. Ga₂O₃ film grown at 550℃ was chosen for the fabrication of a Schottky barrier diode (SBD). Electrical properties of the SBDs depend on the thermal treatment were evaluated. A MSM type photodetector was made on the low temperature grown Ga₂O₃ thin film. The photocurrent for the illumination of 266 nm wavelength showed 5.32 times higher than dark current at the operating voltage of 10 V.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.425-426
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• 2013

IIIN계 물질 기반의 광 반도체는 직접 천이형 넓은 밴드갭 구조를 갖고 있기 때문에 적외선부터 가시광선 및 자외선까지를 포함한 폭 넓은 발광파장 조절이 가능하여 조명 및 디스플레이 관련 차세대 광원으로 많은 관심을 받고 있다. 일반적인 청색 및 녹색 발광영역의 활성층으로는 InGaN/GaN 다중양자우물구조를 사용하고 있으나, 장파장의 녹색 발광을 얻기 위해서는 인듐의 함유량이 증가하여야 한다. 하지만, 인듐의 함유량이 증가함에 따라서 InGaN/GaN 다중양자우물 구조내에서 인듐의 편석현상의 발생이 용이하게 되어 계면 특성을 저하할 뿐 아니라, 비발광 센터를 증가하여 발광 효율을 급격히 감소시키는 원인이 되고 있다. 또한, InGaN과 GaN의 큰 성장온도의 차이에 따라 800도 부근의 저온 영역에서 성장된 InGaN층이 1,000도 이상의 고온 영역에서 GaN층이 성장시 InGaN층의 열화 현상이 급격히 발생되고 있다. 이를 억제하기 위해서 금속유기화학증착법의 성장 변수 최적화, 응력제어, 도핑 등의 편석 억제기술 및 보호층이 사용되고 있다. 본 연구에서는 인듐함유량이 증가된 녹색 InGaN/GaN 다중양자우물구조에서 InGaN 우물층 상하부에 도입된 GaN 보호층에 따라 발생되는 양자우물구조의 광학 및 결정학적 특성 분석을 통해 GaN 보호층의 역할을 분석하고자 한다. 본 연구에서는 금속유기화학증착장치를 이용하여 사파이어 기판위에 GaN 템플릿을 성장하고, n-형 GaN, InGaN/GaN 다중양자우물구조 및 p-형 층을 성장하였다. 앞선 언급하였듯이, InGaN/GaN 다중양자우물구조내에 GaN 보호층의 역할을 규명하기 위하여 샘플 A의 경우는 보호층이 전혀 없는 구조이고, 샘플 B의 경우는 InGaN 우물층의 상단부에만, 샘플 C의 경우에는 우물층 상부 및 하단부 모두에 약 2.0 nm 두께의 GaN 보호층을 형성하였다. 이 보호층의 유무에 따른 다중양자우물구조의 계면 특성을 확인하기 위한 X-선 회절을 이용하였고, 광학적 특성을 확인하고 상온 포토루미네선스법을 이용하여 녹색 발광 파장의 변화 및 발광세기를 관찰하였다. 우선적으로, 상온 포토루미네선스법을 이용하여 각 샘플의 발광특성을 확인한 바 상하부 모두에 GaN 보호층이 존재하는 샘플 C의 경우 약 510 nm 부근에서 발광이 관찰되었지만, 상단부에 GaN 보호층이 존재하는 샘플 B는 약 495 nm영역에 발광이 확인되었다. 특히, 전혀 보호층이 존재하지 않는 샘플 A의 경우 약 440 nm에서 발광하는 현상을 관찰하였다. 이는 우물층 상단부 및 하단부에 존재하는 GaN 보호층이 In의 확산을 억제하는 것으로 판단된다. 또한, 발광파장 및 세기를 확인한 바, 보호층의 존재하지 않을수록 단파장화가 발생함에도 불구하고 발광세기는 급격히 약해지는 것으로 보아 계면특성이 저하되어 비발광센터가 증가되는 것으로 판단된다. 이를 구조적으로 확인하기 위하여 X-선 회절법을 통한 ${\omega}$/$2{\Theta}$ 스캔의 결과는 In의 0차 피크가 GaN 보호층이 없을 경우 GaN의 피크 방향으로 이동하는 것으로 보아 GaN 보호층은 우물층 성장 후 GaN 장벽층을 성장하기 위해 온도를 증가시키는 과정에서 In의 확산되는 것으로 판단된다. 또한, 하부 GaN 보호층의 경우 GaN 장벽층 성장 후 온도를 감소시키는 과정에서 성장되므로, 우물층으로부터 In의 탈착현상이 아닌 장벽층과의 상호 확산으로 판단된다. 또한, 계면특성을 확인하기 위해 InGaN의 X-선 위성 피크를 확인한 바 샘플 A의 경우 매우 넓고 약한 피크가 관찰된 반면, 보호층이 존재하는 샘플 B와 C의 경우 강하고 얇은 피크가 확인되었다. 이는 GaN 보호층의 도입으로 인해 계면특성이 향상되는 것으로 판단된다. 따라서, 우리는 InGaN/GaN 다중양자우물구조에서 GaN 보호층은 상부의 열화 억제 뿐아니라, 하부의 장벽층 및 우물층 사이의 상호확산을 억제하는 GaN 보호층의 도입을 통하여 우수한 계면 특성 및 비발광센터의 억제를 얻을 수 있을 것으로 생각되며, 이는 향후 GaN계 발광다이오드의 전계 발광특성을 증가하여 우수한 발광소자를 개발할 수 있을 것으로 기대된다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.17 no.4
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• pp.359-364
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• 2008

We have investigated optical and structural properties of $Al_{0.3}Ga_{0.7}N$/GaN and $Al_{0.3}Ga_{0.7}N/GaN/Al_{0.15}Ga_{0.85}N/GaN$ heterostructures (HSs) grown by metal-organic chemical vapor deposition, by means of Hall measurement, high-resolution X-ray diffraction, and temperature- and excitation power-dependent photoluminescence (PL) spectroscopy. A strong GaN band edge emission and its longitudinal optical phonon replicas were observed for all the samples. At 10 K, a 2DEG-related PL peak located at ${\sim}\;3.445\;eV$ was observed for $Al_{0.3}Ga_{0.7}N$/GaN HS, while two 2DEG peaks at ${\sim}\;3.42$ and ${\sim}\;3.445\;eV$ were observed for $Al_{0.3}Ga_{0.7}N/GaN/Al_{0.15}Ga_{0.85}N/GaN$ HS due to the additional $Al_{0.15}Ga_{0.85}N$ layers. Moreover, the emission intensity of the 2DEG peak was higher in $Al_{0.3}Ga_{0.7}N/GaN/Al_{0.15}Ga_{0.85}N/GaN$ HS than in $Al_{0.3}Ga_{0.7}N$/GaN HS probably due to an effective confinement of the photo-excited holes by the additional $Al_{0.15}Ga_{0.85}N$ layers. The 2DEG-related emission intensity decreased with increasing temperature and disappeared at temperatures above 150 K. To investigate the origin of the new 2DEG peaks, the energy-band structure for multiple AlGaN/GaN HSs were simulated and compared with the experimental data. As a result, the observed high- and low-energy peaks of 2DEG can be attributed to the spatially-separated 2DEG emissions formed at different AlGaN/GaN heterointerfaces.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.29 no.9
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• pp.1027-1034
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• 2007

This research was focused on the selective separation of $CO_2$ or $CH_4$ from mixture of these gases, by controlling the size of pore or pore gate. Pitch based activated carbon fibers(ACF) were used as adsorbents. The size of pore gate was controlled by the molecule having similar size to that of pore opening. After the adsorption of adsorbate on pore surface, planar molecules such as benzene and naphthalene covered the pore gate. The slow release of adsorbate from the pores covered by planar molecules makes apertures between planar molecules covering pore gate and this structure can be fixed by rapid pyrolysis. The control of pore gate using benzene as covering molecules could not accomplished due to the simultaneous volatilization of benzene and adsorbate$(CO_2)$ caused by similar temperatures of benzene volatilization and adsorbate desorption. Therefore we replaced benzene with naphthalene looking for the stability at a $CO_2$ desorption temperature. The naphthalene molecule was adsorbed on the ACF up to 15% of ACF weight and showed no desorption until $100^{\circ}C$, indicating that the molecule could be used as a good cover molecule. Naphthalene could cover almost all the pore gate, reducing BET surface area from 753 $m^2/g$ to 0.7 $m^2/g$. A mixed gas$(CO_2:CH_4=50:50)$ was adsorbed on the naphthalene treated OG-7A ACF. The amount of $CO_2$ adsorption increased with total pressure, whileas thai of $CH_4$ was not so much influenced on the pressure, indicating that $CO_2$ made more compounds on the ACF surface along with total pressure increase. The most $CO_2$ and the least $CH_4$ were adsorbed in the condition of 0.4 atm, resulting in the highly pure $CH_4$ left in ACF.

• KOREAN JOURNAL OF PACKAGING SCIENCE & TECHNOLOGY
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• v.20 no.3
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• pp.103-111
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• 2014

This study analyzed effects of packaging materials and storage temperature on the shelf-life of Korean grinded yam. For experimental measurement, experimental groups were used $PET(12{\mu}m)/Al(9{\mu}m)/LLDPE(60{\mu}m)$ as opaque barrier packaging material and $PET(12{\mu}m)/PE(20{\mu}m)/VM-PET(12{\mu}m)/PE(25{\mu}m$) and barrier $NY(15{\mu}m)/LLDPE(60{\mu}m$) as transparent barrier packaging material. Control group were used normal $NY(15{\mu}m)/LLDPE(65{\mu}m)$. The grinded yam stored at refrigeration temperature ($5^{\circ}C$) and room temperature ($20^{\circ}C$C) for 8 days. Changes in color, pH, viscosity, microorganisms and sensory characteristics were measured. In the grinded yam L and ${\Delta}E$ value were not changed rapidly at refrigeration temperature. However L and ${\Delta}E$ were rapidly changed in all of packaging materials at room temperature. In two temperature condition, pH and viscosity were decreased during storage but pH was increased at $5^{\circ}C$ after 4 days. PET/Al/LLDPE and PET/PE/VM-PET/PE inhibited the growth of microorganisms effectively. PET/AL/LLDPE which is a high barrier packaging material showed the best in two temperature condition.

• Journal of Biomedical Engineering Research
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• v.25 no.2
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• pp.157-163
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• 2004

Nitrogen ion implantation and ion plating techniques were applied for improvement of the wear resistance of metallic implant materials. In this work, the wear dissolution behaviour of a nitrogen ion implanted super stainless steel (S.S.S, 22Cr-20Ni-6Mo-0.25N) was compared with those of S.S.S, 316L SS and TiN coated 316L SS. The amounts of Cr and Ni ions worn-out from the specimens were Investigated using an electrothermal atomic absorption spectrometry. Furthermore, the Ti(Grade 2) disks were coated with TiN, ZrN and TiCN by use of low temperature arc vapor deposition and the wear resistance of the coating layers was compared with that of titanium. The chemical compositions of the nitrogen ion implanted and nitride coated layers were examined with a scanting auger electron spectroscopy. It wat observed that the metal ions released from the nitrogen ion implanted S.S.S surface were significantly reduced. From the results obtained, it was shown that the nitrogen ion implanted zone obtained with 100 KeV ion energy was easily removed within 200,000 revolutions from a wear dissolution testing under a similar load condition when applied to artificial hip joint. The remarkable improvement in wear resistance weir confirmed by the nitrides coated Ti materials and the wear properties differ greatly according to the chemical composition of the coating layers. for specimens with the same coating thickness of about 3$\mu\textrm{m}$, TiCN coated Ti showed the highest wear resistance. However, after removing the coating layers, the wear rates of all nitrides coated Ti reverted to their normal rates of below 10,000 revolutions from Ti-disk-on-disk wear testing under the same load condition. From the results obtained, it is suggested that the insufficient depth of the 100 Kel N$\^$＋/ ion implanted zone and of the nitrides coated layers of 3$\mu\textrm{m}$ are subject to restriction when used as frictional parts of load bearing implants.

• Journal of the Korean Magnetics Society
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• v.19 no.3
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• pp.89-93
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• 2009

Amorphous $Ge_{1-x}Mn_x$ semiconductor thin films grown by low temperature vapor deposition were annealed, and their electrical and magnetic properties have been studied. The amorphous thin films were $1,000{\sim}5,000\;{\AA}$ thick. Amorphous $Ge_{1-x}Mn_x$ thin films were annealed at $300^{\circ}C$, $400^{\circ}C$, $500^{\circ}C$, $600^{\circ}C$ and $700^{\circ}C$ for 3 minutes in high vacuum chamber. X-ray diffraction analysis reveals that as-grown $Ge_{1-x}Mn_x$ semiconductor thin films are amorphous and are crystallized by annealing. Crystallization temperature of amorphous $Ge_{1-x}Mn_x$ semiconductor thin films varies with Mn concentration. Amorphous $Ge_{1-x}Mn_x$ thin films have p-type carriers and the carrier type is not changed during annealing, but the electrical resistivity increases with annealing temperature. Magnetization characteristics show that the as-grown amorphous $Ge_{1-x}Mn_x$ thin films are ferromagnetic and the Curie temperatures are around 130 K. Curie temperature and saturation magnetization of annealed $Ge_{1-x}Mn_x$ thin films increase with annealing temperature. Magnetization behavior and X-ray analysis implies that formation of ferromagnetic $Ge_3Mn_5$ phase causes the change of magnetic and electrical properties of annealed $Ge_{1-x}Mn_x$ thin films.