• 분석과학
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• 제27권6호
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• pp.308-313
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• 2014

염료감응형 태양전지의 광전극 및 상대전극에 탄소나노튜브를 도입하여 전지의 광전기적 특성 변화를 EIS, J-V 특성곡선 및 UV-Vis 분광기를 이용하여 분석하였다. $TiO_2$ 광전극의 전기전도도 및 광전효율을 향상시키기 위해 전자전달 촉진자 역할을 하는 multi-wall carbon nanotube (MWCNT)를 $TiO_2$와 혼합하여 $TiO_2$-MWCNT 복합체를 sol-gel 연소 복합공정을 통해 제조하여 조사한 결과 0.1 wt% MWCNT를 첨가한 경우, $TiO_2$만을 사용한 경우에 비해 약 12.5%의 향상된 효율을 보였다. $TiO_2$-MWCNT 복합체에서 MWCNT가 $TiO_2$ 층의 전자이동을 향상시켜 저항을 감소하고 염료와 전자의 재결합을 감소시킨 결과로 생각된다. 그러나 0.1 wt%보다 많은 MWCNT를 첨가할 경우 광투과도 및 염료의 흡착량을 감소시켜 효율이 감소하였다. 또한 상대전극에 MWCNT와 MWCNT-Pt를 적용하였을 경우 각각의 효율은 1.2%와 4.1%로 MWCNT만 적용할 때 보다 백금이 담지된 MWCNT를 사용하였을 경우에 백금과 비슷한 효율을 보였다.

• 전기화학회지
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• 제3권1호
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• pp.15-18
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• 2000

태양전지의 전극 기판으로 사용되는 전도성 투명 산화주석 박막의 제조 방법에 대하여 연구하였다. 졸겔법을 이용하여 산화 주석 박막을 제조하는 경우에 저가의 공정으로 대면적의 박막을 얻을 수 있는 장점이 있다. 본 연구에서는 공정 조건의 확립과 전구체의 설정에 중점을 두었다. 전구체 용액을 isopropyl 알코올에 tin isopropoxide를 용해한 용액을 사용하였으며 수화 반응을 억제하기 위하여 triethanolamine(TEA)을 첨가하였다. Corning유리 위에 spinning과 dipping방법을 이용하여 코팅을 하였으며 이후 열처리하여 최종 산화주석 박막을 제조하였다. 이렇게 제조된 박막은 가시광선 영역에서 $90\%$ 이상의 투과도를 보였으며 $0.01\Omega{\cdot}cm$ 이하의 비저항을 나타냈다

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.432-432
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• 2013

현대에 이르러 직접방식 엑스선 검출기에서는 기존의 a-Se을 주로 이용하였지만, 고전압 인가에 따른 회로 손상과 짧은 수명, 그리고 누설전류에 따른 안전의 문제 등으로 낮은 에너지 밴드갭과 높은 흡수효율, 비저항 등에 의거한 다양한 대체 물질에 대한 연구가 활발하게 이루어져가고 있다. 본 논문에서는 직접방식 엑스선 검출물질로 전기이동도와 흡수효율이 뛰어나고, 밴드갭이 낮아 태양전지분야 뿐만 아니라 최근 엑스선 검출물질로 각광받고 있는 CdTe를 선정하였다. 연구의 목적은 PVD (Physical Vapor Deposition)방식의 CdTe 검출 물질의 제작과정에서 CdTe가 기화되어 하부전극 기판에 증착될 시, 하부전극 기판 온도에 따른 CdTe의 박막형성과 전기적 측정을 실시하여 그에 따른 최적의 증착조건을 선정하는 것이다. 하부전극 기판으로는 Au/glass를 사용하였으며 증착 시, $200^{\circ}C$, $300^{\circ}C$, $400^{\circ}C$로 나누어 특성을 평가하였다. 시료는 파우더형태의 다결정CdTe를 120 g를 사용하여 증착완료 시, 약 $100{\mu}m$의 박막두께를 구현하였다. PVD증착의 조건으로는 Mo재질의 보트를 사용하였으며, 증착 시 진공도는 $5{\times}10^{-6}$ Torr, 보트온도는 약 $350^{\circ}C$ 소요시간은 5시간이었다. 증착이 완료된 CdTe의 표면구조와 전기적 특성평가를 위해 SEM촬영을 실시하였고, 전기적 특성 평가를 위해 CdTe표면에 Au를 PVD방식으로 증착하였다. 실험 결과 SEM촬영을 이용한 표면특성에서는 하부전극 기판의 온도가 높아질수록 표면 결정입자가 증가하는 것을 확인할 수 있었으며, 전기적 특성에서도 하부전극 기판의 온도가 증가할수록 RQA-5 조건의 70 kVp, 100 mA, 0.03 sec 엑스선에 대한 우수한 민감도와 암전류 값을 확인하였다. 이러한 결과는 증착과정에서 온도에 따른 다결정 CdTe의 표면결정 크기 증가는 동일한 면적에서 표면결정 수의 감소를 뜻한다. 이는 결정간의 경계에서 트랩 되어지는 전자가 감소하고, 전자의 이동도 또한 높은 효율을 나타냄을 확인할 수 있었다. 따라서 본 연구를 통하여 CdTe기반의 직접방식 엑스선 검출기 제작과정에서 증착 시 하부전극기판 온도가 증가할수록 결정의 크기가 증가하여 최적의 전기적 특성을 나타냄을 검증할 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.263-263
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• 2010

투명도전막(indium tin oxide; ITO)은 투명하면서도 전기 전도도가 높기 때문에, 액정표시소자(LCD; Liquid Crystal Display), 전자발광소자(ELD; Electroluminescent Display) 및 전자 크로믹 소자(Electrochromic Display)를 포함하는 평판형 표시 소자(FPD; Flat Panel Display)와 태양전지 등에 이용되고 있다. 낮은 비저항과 높은 투과율의 ITO 박막은 $300^{\circ}C$ 이상의 고온에서 코팅해야 하는 것으로 알려져 있다. 그러나 최근 플라스틱과 같은 연성 소자가 전자부품에 널리 이용되면서 ITO를 저온에서 증착해야할 필요성이 대두되고 있다. 본 연구에서는 ITO를 플라스틱에 적용하기 위한 저온 코팅 공정 및 시편의 전 후처리공정을 개발하여 박막의 특성을 알아보고자 한다. 실험에 사용된 기판은 고투과율의 고분자(polyethylene terephthalate; PET) 필름이며 $5\;{\times}\;10\;cm^2$의 크기로 절단하여 알코올로 초음파 세척을 실시하였고, 진공 용기에 장입한 후 펄스전원을 이용하여 3분간 in-situ 청정을 실시하였다. ITO 코팅은 마그네트론 스퍼터링을 이용하였으며, 코팅시간, 전처리, 후처리, 기판온도, 산소유량 등 코팅 조건에 따른 박막의 특성을 조사하였다. ITO 박막의 코팅 조건에 따른 박막의 결정구조 분석은 x-선 회절(x-ray diffraction; XRD)을 이용하였고, 박막의 표면형상과 두께 보정 및 단면의 미세조직과 결정 성장 여부 등은 투과전자 현미경(transmission electron microscope; TEM)을 이용하여 분석하였다. 또한 ITO 박막의 면저항과 분광특성은 four-point Probe (CMP-100MP, Advanced Instrument Technology), spectrophotometer (UV-1601, SHIMADZU)를 이용하여 측정하였다. ITO 박막의 광학특성 분석 결과 전광선 투과율은 두께에 따라 변화 하였지만, 색차와 Haze 값은 증착 조건에 따라 큰 차이는 보이지 않았다. 그리고 박막의 결정화에 영향을 주는 가장 중요한 인자는 기판온도이지만, 기판온도를 높이지 못할 경우 비평형 마그네트론(unbalanced-magnetron; UBM)에 의해서 플라즈마 밀도를 높이는 방법으로 유사한 효과를 얻을 수 있음을 확인하였다.

• 전기화학회지
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• 제23권3호
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• pp.57-65
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• 2020

리튬이온전지의 열적 열화 메커니즘을 이해하는 것은 전지의 안전성을 향상시키기 위한 필수적인 과정이다. 본 논문에서는 대표적인 양극물질의 하나인 리튬코발트산화물(LiCoO₂, LCO)이 고온에서 작동할 때 형성되는 표면 필름에 의한 전기화학적 성능 열화를 조사하였다. 먼저 25℃와 60℃ 각각의 온도에서 사이클 테스트를 진행한 결과, 60℃에서 25℃에 비해 저하된 사이클 수명을 보였다. 이후 처음 5사이클을 25℃, 60℃에서 구동시킨 LCO 양극을 각각 25-LCO, 60-LCO라 명명하였으며, 이후 임피던스 및 출력 특성 분석은 25℃에서 진행하였다. 이때 두 샘플 모두 저속에서의 초기 용량은 비슷함에도 불구하고 60-LCO가 25-LCO에 비해 높은 임피던스와 낮은 출력 특성을 보였다. X-선 광전자분광 (XPS)분석 결과 60-LCO 샘플에서 cathode-electrolyte interphase의 성분 중 하나인 절연성의 수산화 리튬 (LiOH) 성분이 다량 검출되었으며, 이는 고온에서 과도한 표면 필름 형성이 양극의 표면 저항 증가 및 속도/수명 특성 저하를 가져왔음을 보여준다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.210-210
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• 2013

그래핀은 뛰어난 기계적, 화학적, 광학적, 전기적 특성을 가지고 있는 2차원 물질로, 대면적 합성법과 전사 공정을 통해 다양한 기판에서의 사용이 가능해지면서 차세대 전자 소자로 활용하기위한 활발한 연구가 이루어지고 있다. 디스플레이, 태양전지의 전극과 전계 효과 트랜지스터의 채널로 적용한 연구에서 우수한 결과들을 보이고 있다. 특히, 금속/금속 산화물 전극은 염료 감응형 태양전지와 유기 발광 다이오드 구조에서 화학적으로 불안정할 뿐 아니라 일함수가 고정되어 쇼트키 접촉이 형성되면 저항을 낮추기 어렵지만, 그래핀은 금속/금속 산화물 전극보다 화학적으로 안정하고 일함수의 조절이 가능해 옴 접촉 형성에 용이하다. 그래핀의 일함수를 조절하는 연구는 크게 공유결합과 비공유 결합을 이용한 방법이 시도된다. 공유 결합을 이용한 방법은 합성과정에서 그래핀의 구조에 내재된 결함 혹은 새로운 결함을 형성하여 다른 원소를 첨가하는 방법이다. 이러한 방법은 그래핀의 결함 영역에서 작용하기 때문에 그래핀 전자 구조의 높은 수준 조절을 위해선 그래핀 구조의 파괴가 동반된다. 반면, 비공유 결합을 이용한 방법은 전하 이동 도핑 효과를 이용해 그래핀의 전자 구조를 제어하는 방법으로, 금속/금속산화물/기능기와 그래핀의 적층으로 복합 구조를 형성하는 방법이다. 금속/금속 산화물과의 복합구조는 안정적인 p-형 도핑이 보고되었지만, n-형 도핑은 대기중의 수분, 산소 그리고 기판과의 상호작용에 의해 대기중에서 불안정해 추가적인 피막공정이 요구된다. 기능기를 이용한 적층 구조는 그래핀과 기판사이의 상호작용 혹은 그래핀 전자 구조를 다양한 기능기를 이용해 제어하는 것으로, 이극성을 가진 자기정렬 단일층(self-assembled monolayers)이 대표적인 방법이다. 공간기(spacer)의 길이나 말단기(end group)의 종류로 p-형과 n-형의 도핑 수준을 제어할 수 있지만, 흡착기(chemisorbing groups)의 반응성이 기판의 화학적, 물리적 표면상태에 의존하기때문에 기판 선택이 제약되며 전처리 공정이 요구될 수 있는 한계가 있다. 본 연구에서는 다양한 기판에 적용가능한 용액 공정을 이용해 그래핀과 고분자를 적층하였고, 안정적이고 효과적으로 일함수를 낮추는 구조를 확인하였다.

• 전기화학회지
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• 제12권1호
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• pp.81-87
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• 2009

리튬 이차전지의 양극 활물질인 스피넬 망간산화물(${LiMn_2}{O_4}$, LMO) 표면에 ITO(indium tin oxide)를 코팅하여, 고온($55^{\circ}C$)에서 사이클 수명과 속도특성을 조사하였다. 정전류 정전압 충방전 실험의 결과, ITO가 코팅되지 않은 LMO 전극의 표면에서 고온 고전압 조건에서 전해질이 분해하여 피막이 형성되고, 이 피막의 저항으로 인하여 분극현상(polarization)이 심하게 발생하였다. 그러나, ITO가 2 mol% 이상 코팅된 LMO의 경우 양극 활물질과 전해질과의 직접적인 접촉 면적이 줄어들어, 전해질의 분해가 감소하였고 내부저항에 의한 분극 현상 또한 현저히 감소하였다. 이러한 결과, ITO가 코팅된 전극의 충방전에 따른 가역성이 코팅되지 않은 LMO에 비해 크게 향상되었다. 적외선 분광기를 이용하여 ITO가 코팅된 LMO 표면에서 피막형성이 감소함을 확인하였다. ITO의 코팅으로 LMO 전극의 속도특성도 크게 향상되었는데, 이는 저항이 큰 피막형성이 억제된다는 점과 ITO의 전기전도도가 크다는 사실로 설명할 수 있다.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제14권5호
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• pp.438-443
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• 2021

본 논문은 multiplex deposition sputter system을 사용하였고 ITO 유리기판 위에 CdS 박막을 증착하여 투과율을 향상시키고 제작비용을 절감하는데 목적을 두었다. CdS 박막을 제작할 때 열처리시간을 변화시켜 태양전지를 제작할 때 우수한 조건을 찾고자 하였다. 열처리 시간 변화에 따른 두께와 면 저항은 큰 차이가 없는 것으로 관찰되었다. 비저항은 최소값 6.68에서 최대값 6.98로 측정되었다. 열처리 시간이 20분 이상하였을 때 투과율은 75% 이상으로 측정되었다. 열처리시간이 10분일 때 밴드갭은 3.665 eV이고 20분 이상은 3.713 eV로 똑같은 결과로 측정되었다. XRD를 분석한 결과 CdS의 구조는 hexagonal로 나왔으며 다른 불순물이 없이 CdS 박막 만 증착되었다. 반치폭 (FWHM)을 계산한 결과는 열처리시간을 20분으로 하였을 때 0.142로 최대값으로 측정되었고 40분일 때 0.133으로 최소값으로 측정되어 열처리 시간을 변화 주었을 때 반치폭은 큰 차이가 없었다. 입자 크기를 측정한 것으로는 열처리시간을 40분으로 하였을 때 11.65 Å으로 최대값이고 20분일 때 10.93 Å으로 최소값으로 측정되었다.

• 태양에너지
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• 제20권2호
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• pp.43-54
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• 2000

동시 진공증발법을 이용하여 coming glass, soda-lime glass, Mo가 증착된 soda-lime glass 위에 $Cu(In_{1-x}Ga_x)Se_2$ 박막을 증착하였다. Soda-lime glass 위에서 제조된 $Cu(In_{0.5}Ga_{0.5})Se_2$ 박막의 전기비저항값과 정공농도는Cu/(In+Ga)비에 큰 영향을 받지 않았다. Soda-lime glass위에서의 $Cu(In_{1-x}Ga_x)Se_2$ 박막내부와 표면에는 Na이 검출되었고, 표면의 Na는 산소와 결합하고 있었으며, Cu가 부족한 조성에서 이차상이 형성되었다. Ga/(In+Ga)비가 증가할수록 $Cu(In_{1-x}Ga_x)Se_2$ 박막은 회절 peak들의 큰 회절각으로 이동, 초격자 peak등의 분리, 결정립 크기의 감소가 관찰되었다. $Cu_{0.91}(In_{1-x}Ga_x)Se_2$ 박막은 Ga/(In+Ga)비에 무관하게 전기적으로 p-type을 나타내었다. Ag/n-ZnO /i-Zno/CdS/$Cu_{0.91}(In_{0.7}Ga_{0.3})Se_2$/Mo/glass구조의 태양전지를 제조하였으며, 태양전지변환효율(Eff.) = 14.48%, 단락전류밀도(Jsc) = $34.88mA/cm^2$, 개방전압(Voc) =581.5 mV, 충실도(F.F) = 0.714을 나타내었다.

• 전기화학회지
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• 제6권2호
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• pp.103-112
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• 2003

리튬이차전지 음극활물질로 사용되는 합성흑연입자에 여러종류금속을 코팅하여 그 전기화학적특성을 조사하였으며, 구체적인 코팅방법으로는 가스분산스프레이 코팅법을 적용하였다. 본 연구범위내에서 금속을 코팅한 입자로 제조된 전극은 충방전시 형성되는 계면저항을 감소시킴으로서 결과적으로 원시료에 비해서 높은 방전용량을 나타내었다. CV실험을 통해서 은과 주석은 리튬과의 합금반응을 확인할 수 있었으나, 2.5 중량$\%$ 이하의 낮은 코팅량을 고려했을 때, 높은 분산도를 지닌 금속 물질의 코팅을 통한 전극 활물질 표면의 균일한 전도도의 증가가 주요원인인 것으로 사료되었다. 단일계 금속으로 코팅하였을 경우 은코팅한 전극활물질이 가장 높은 방전용량과 사이클특성을 나타내었고, 은을 기본으로 하는 이성분계에서는 은-니켈전극이 가장 높은 고율특성을 나타내었다.