• 한국결정성장학회지
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• 제23권6호
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• pp.283-290
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• 2013

수평 전기로에서 $MgGa_2Se_4$ 다결정을 합성하여 HWE(Hot Wall Epitaxy)방법으로 $MgGa_2Se_4$ 단결정 박막을 반절연성 GaAs(100)기판에 성장시켰다. $MgGa_2Se_4$단결정 박막의 성장 조건은 증발원의 온도 $610^{\circ}C$, 기판의 온도 $400^{\circ}C$였고 성장 속도는 $0.5{\mu}m/hr$였다. 이때 이중결정 X-선 요동곡선(DCRC)의 반폭치(FWHM)도 212 arcsec로 가장 작아 최적 성장 조건임을 알 수 있었다. $MgGa_2Se_4$/SI(Semi-Insulated) GaAs(100) 단결정 박막의 광흡수와 광전류 spectra를 293 K에서 10 K까지 측정하였다. 광흡수 스펙트럼으로부터 band gap Eg(T)는 varshni공식에 따라 계산한 결과 $E_g(T)=2.34 eV-(8.81{\times}10^{-4}eV/K)T^2/(T+251K)$이었으며 광전류 스펙트럼으로부터 Hamilton matrix(Hopfield quasicubic mode)법으로 계산한 결과 crystal field splitting energy ${\Delta}cr$값이 190.6 meV이며 spin-orbit energy ${\Delta}so$값은 118.8 meV임을 확인하였다. 10 K일 때 광전류 봉우리들은 n = 1, 27일때 $A_{1^-}$, $B_{1^-}$와 $C_{27}-exciton$ 봉우리임을 알았다.

• 한국결정성장학회지
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• 제14권6호
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• pp.244-252
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• 2004

$CuISe_2$ 단결정 박막은 수평 전기로에서 합성한 $CuInSe_2$ 다결정을 증발원으로하여, hot wall epitaxy(HWE) 방법으로 증발원과 기판(반절연성-GaAs(100))의 온도를 각각 $620^{\circ}C$, $410^{\circ}C$로 고정하여 단결정 박막을 성장하였다. 이때 단결정 박막의 결정성은 광발광 스펙트럼과 이중결정 선 요동곡선(DCRC) 으로 부터 구하였다. Hall 효과는 van der Pauw 방법에 의해 측정되었으며, 293K에서 운반자 농도와 이동도는 각각 $9.62\times10^{16}/\textrm{cm}^3$, 296 $\textrm{cm}^2$/Vㆍs 였다. $CuAlSe_2$/Si(Semi-Insulated) GaAs(100) 단결정 박막의 광흡수와 광전류 spectra를 293k에서 10K까지 측정하였다. 광흡수 스펙트럼으로부터 band gap $E_g$(T)는 Varshni 공식에 따라 계산한 결과 1.1851 eV-($8.99\times10^{-4} eV/K)T^2$/(T+153k)였다. 광전류 스펙트럼으로 부터 Hamilton matrix(Hopfield quasicubic mode)법으로 계산한 결과 crystal field splitting Δcr값이 0.0087eV이며 spin-orbit Δso값은 0.2329 eV임을 확인하였다. 10K일 때 광전류 봉우리들은 n = 1일때 $A_1-, B_1$-와 $C_1$-exciton봉우리임을 알았다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.189-189
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• 2012

Lead sulfide (PbS) nanocrystal quantum dots (NQDs) are promising materials for various optoelectronic devices, especially solar cells, because of their tunability of the optical band-gap controlled by adjusting the diameter of NQDs. PbS is a IV-VI semiconductor enabling infrared-absorption and it can be synthesized using solution process methods. A wide choice of the diameter of PbS NQDs is also a benefit to achieve the quantum confinement regime due to its large Bohr exciton radius (20 nm). To exploit these desirable properties, many research groups have intensively studied to apply for the photovoltaic devices. There are several essential requirements to fabricate the efficient NQDs-based solar cell. First of all, highly confined PbS QDs should be synthesized resulting in a narrow peak with a small full width-half maximum value at the first exciton transition observed in UV-Vis absorbance and photoluminescence spectra. In other words, the size-uniformity of NQDs ought to secure under 5%. Second, PbS NQDs should be assembled carefully in order to enhance the electronic coupling between adjacent NQDs by controlling the inter-QDs distance. Finally, appropriate structure for the photovoltaic device is the key issue to extract the photo-generated carriers from light-absorbing layer in solar cell. In this step, workfunction and Fermi energy difference could be precisely considered for Schottky and hetero junction device, respectively. In this presentation, we introduce the strategy to obtain high performance solar cell fabricated using PbS NQDs below the size of the Bohr radius. The PbS NQDs with various diameters were synthesized using methods established by Hines with a few modifications. PbS NQDs solids were assembled using layer-by-layer spin-coating method. Subsequent ligand-exchange was carried out using 1,2-ethanedithiol (EDT) to reduce inter-NQDs distance. Finally, Schottky junction solar cells were fabricated on ITO-coated glass and 150 nm-thick Al was deposited on the top of PbS NQDs solids as a top electrode using thermal evaporation technique. To evaluate the solar cell performance, current-voltage (I-V) measurement were performed under AM 1.5G solar spectrum at 1 sun intensity. As a result, we could achieve the power conversion efficiency of 3.33% at Schottky junction solar cell. This result indicates that high performance solar cell is successfully fabricated by optimizing the all steps as mentioned above in this work.

• 한국결정성장학회지
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• 제9권1호
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• pp.126-131
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• 1999

Hot-wall epitaxy법으로 $Cd_{1-x}Mn_xTe$박막을 GaAs (100) 기판위에 성장시켰다. XRD 측정으로부터 CdTe/GaAs(100) 박막은 기판과 같은 (100)면의 단결정 박막으로, $Cd_{1-x}Mn_xTe$박막은 Mn의 조성비 x가 증가함에따라 다결정 박막으로 성장되었으며, 박막의 격자상수는 x의 증가에 따라 덩어리 결정의 경우와 비슷한 기울기로 감소함을 확인하였다. x의 변화에 대한 $Cd_{1-x}Mn_xTe$ 박막의 PL 측정으로부터 받개와 퍼텐셜 요동에 의하여 포획된 엑시톤의 재결합 피크인 $L_1$과 $L_2$를 관측하였으며, $L_1$피크는 x=0.09 시료에서만 관측되었고 x값이 증가하면 사라졌다. x $\ge$0.2의 경우에는 $L_2$피크가 강하게 나타나고 x$\ge$ 0.4에서는 $Mn^{2+}$이온의 intra 천이에 의한 2.0eV 근처의 피크가 강하게 나타났다. x>0.4에서 $Mn^{2+}$이온에 의한 2.0eV 피크는 pinning이 일어나 변화가 거의 없이 일정하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제8권2호
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• pp.211-220
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• 1998

수평 전기로에서 $AgGaS_2$ 다결정을 합성하여 HWE 방법으로 $AgGaS_2$ 단결정 박막을 성장하였다. $AgGaS_2$ 단결정 박막을 성잘할 때 증발원과 기판의 온도를 각각 $590^{\circ}C$, $440^{\circ}C$로 성장하였을 때 이중결정 X-선 요동곡선(double crystal X-ray diffraction rocking curve, DCRC)의 반폭치(FWHM)값이 124 arcsec로 가장 작아 최적 성장조건이었다. 상온에서 $AgGaS_2$ 단결정 박막의 광흡수 특성으로부터 에너지 띠간격이 2.61cV였다. Band edge에 해당하는 광전도도 peak의 온도 의존성은 Varshni 관계식으로 설명되었으며, Vaeshni 관계식의 상수값은 Eg(0) = 2.7284eV, $\alpha$= 8.695$\times$10-4 eV/K, $\beta$= 332K 로 주어졌다. 광발광 봉우리는 20K에서 414.3nm(2.9926eV)와 414.1nm(2.7249eV)는 free exciton(Ex)의 upper polariton과 lower polariton인 {{{{{E}`_{x} ^{u} }}}}와 {{{{{E}`_{x} ^{L} }}}}, 423.6nm(2.9269eV)는 bound exciton emission에 의한 I로 관측되었다. 또한 455nm(2.7249eV)의 peak는 donor-acceptor pair(DAP)에 기인하는 광발광 봉우리로 관측되었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제13권3호
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• pp.132-138
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• 2003

수평 전기로에서 $CdIn_2Te_4$ 다결정을 용응법으로 합성하고 Bridgman법으로 tetragonal structure의 $CdIn_2Te_4$ 단견정을 성장시켰다. c축에 수직한 시료의 광흡수와 광전류 spectra를 293k에서 10K까지 측정하였다. Hall효과는 van der Pauw 방법에 의해 측정되었으며, 온도에 의존하는 운반자 농도와 이동도는 293 K에서 각각 $8.61\times 10^{16}\textrm{cm}^3,\;242\textrm{cm}^$V .s였다. $CdIn_2Te_4$ 단결정의 광흡수와 광전류 spectra를 293k에서 10K까지 측정하였다. 광흡수 스펙트럼으로부터 band gap $E_g$(T)는 Varshni 공식에 따라 계산한 결과 $1.4750ev - (7.69\times10^{-3})\; ev/k)\;T^2$/(T + 2147k)이었다. 광전류 스펙트럼으로부터 Hamilton matrix(Hopfield quasicubic mode)법으로 계산한 결과 crystal field splitting Δcr값이 0.2704 eV이며 spin-orbit $\Delta$so값은 0.1465 eV임을 확인하였다. 10K일 때 광전류 봉우리들은 n : 1일때 $A_\;{1-} B_\;{1-}$와 $C_\;{1-}$-exciton봉우리임을 알았다

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 추계학술대회 논문집 Vol.21
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• pp.11-11
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• 2008

ZnO has a very large exciton binding energy (60 meV) as well as thermal and chemical stability, which are expected to allow efficient excitonic emission, even at room temperature. ZnO based electronic devices have attracted increasing interest as the backplanes for applications in the next-generation displays, such as active-matrix liquid crystal displays (AMLCDs) and active-matrix organic light emitting diodes (AMOLEDs), and in solid state lighting systems as a substitution for GaN based light emitting diodes (LEDs). Most of these electronic devices employ the electrical behavior of n-type semiconducting active oxides due to the difficulty in obtaining a p-type film with long-term stability and high performance. p-type ZnO films can be produced by substituting group V elements (N, P, and As) for the O sites or group I elements (Li, Na, and K) for Zn sites. However, the achievement of p-type ZnO is a difficult task due to self-compensation induced from intrinsic donor defects, such as O vacancies (Vo) and Zn interstitials ($Zn_i$), or an unintentional extrinsic donor such as H. Phosphorus (P) doped ZnO thin films were grown on c-sapphire substrates by radio frequency magnetron sputtering with various Ar/ $O_2$ gas ratios. Control of the electrical types in the P-doped ZnO films was achieved by varying the gas ratio with out post-annealing. The P-doped ZnO films grown at a Ar/ $O_2$ ratio of 3/1 showed p-type conductivity with a hole concentration and hole mobility of $10^{-17}cm^{-3}$ and $2.5cm^2/V{\cdot}s$, respectively. X-ray diffraction showed that the ZnO (0002) peak shifted to lower angle due to the positioning of $p^{3-}$ ions with a smaller ionic radius in the $O^{2-}$ sites. This indicates that a p-type mechanism was due to the substitutional Po. The low-temperature photoluminescence of the p-type ZnO films showed p-type related neutral acceptor-bound exciton emission. The p-ZnO/n-Si heterojunction LEO showed typical rectification behavior, which confirmed the p-type characteristics of the ZnO films in the as-deposited status, despite the deep-level related electroluminescence emission.

• 한국진공학회지
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• 제7권4호
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• pp.348-354
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• 1998

기판에 대한 열에칭이 에피층에 미치는 영향을 조사하기 위하여 ZnTe 에피층을 hot wall epitaxy(HWE)에 의하여 기판 온도 450~$630^{\circ}C$에서 GaAs(100) 기판 위에 성장하여 에 피층에 대한 이중 결정 요동 곡선(DCRC)과 광발광(PL)을 측정하였다. ZnTe 에피층의 DCRC의 반치폭은 GaAs 기판의 열에칭 온도가 $510^{\circ}C$와 $590^{\circ}C$일 때 가장 작았다. 그러나 $550^{\circ}C$근처에서 반치폭 값들은 표면 원자들의 재구성에 의하여 증가하였다. 그리고 $490^{\circ}C$이 하의 열에칭 온도에서는 산화막에 의하여 반치폭은 증가하였고, 또 $610^{\circ}C$이상에서는 표면 결함에 의하여 증가하였다. PL로부터 가벼운 양공 자유엑시톤 S1,lh과 2차 공명 라만선의 반 치폭은 $550^{\circ}C$ 근처에서 증가하였다. 열에칭 온도가 증가함에 따라 Y-band의 세기와 GaAs 위의 산화막에 관련된 산소에 속박된 자유엑시톤(OBE) 피크의 세기는 일반적으로 감소하였 다. 이러한 실험적인 결과로부터 GaAs 기판의 열에칭은 ZnTe 에피층에 영향을 주는 것으 로 확인되었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제17권5호
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• pp.179-186
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• 2007

[ $CdGa_2Se_4$ ] 단결정 박막을 수평 전기로에서 합성한 $CdGa_2Se_4$ 다결정을 증발원으로하여, hot wall epitaxy(HWE) 방법으로 증발원과 기판(반절연성-GaAs(100))의 온도를 각각 $630^{\circ}C,\;420^{\circ}C$로 고정하여 성장하였다. 이때 단결정 박막의 결정성은 광발광 스펙트럼과 이중결정 X-선 요동곡선(DCRC)으로 부터 구하였다. Hall 효과는 van der Pauw 방법에 의해 측정되었으며, 293K에서 운반자 농도와 이동도는 각각 $8.27{\times}10^{17}cm^{-3},\;345cm^2/V{\cdot}s$였다. $CdGa_2Se_4/SI$(Semi-Insulated) GaAs(100) 단결정 박막의 광흡수와 광전류 spectra를 293K에서 10K까지 측정하였다. 광흡수 스펙트럼으로부터 band gap $E_g(T)$는 Varshni 공식에 따라 계산한 결과 $E_g(T)=2.6400eV-(7.721{\times}10^{-4}eV/K)T^2/(T+399K)$였다. 광전류 스펙트럼으로부터 Hamilton matrix(Hopfield quasicubic mode)법으로 계산한 결과 crystal field splitting 에너지 ${\Delta}cr$값이 106.5meV이며 spinorbit 에너지 ${\Delta}so$값은 418.9meV임을 확인하였다. 10K일 때 광전류 세 봉우리들은 $A_{1^-},\;B_{1^-}$와 $C_{11}-exciton$ 봉우리임을 알았다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권6호
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• pp.646-651
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• 2018

최근 태양전지의 Donor/Acceptor 계면에 그래핀 양자점을 완충 층으로 삽입하여 광 전환 효율을 향상시킨 많은 연구 결과들이 보고되었다. 그래핀 양자점은 그래핀 단일 층이 여러 겹 쌓여서 구성된 수 나노미터 크기의 물질로, 양자 제한 효과에 의한 밴드갭 조절이 가능하다는 장점을 가지고 있다. 하지만 대부분의 그래핀 양자점을 활용한 연구에서 레이저 분쇄나 수열 처리 등과 같은 복잡하고 접근성이 떨어지는 용액 공정들이 박막 형성에 사용되고 있다. 본 연구에서는 Indium tin oxide(ITO)/$TiO_2$/Poly(3-hexylthiophene)(P3HT)/Al 구조로 구성된 태양전지의 Donor/Acceptor 계면에 그래핀 양자점을 단순한 초음파 처리를 통해 용매에 분산시켜 박막 공정에 사용하였음에도 불구하고, 단락 전류를 $1.26{\times}10^{-5}A/cm^2$에서 $7.46{\times}10^{-5}A/cm^2$으로, 곡선인자(Fill factor)를 0.27에서 0.42로 향상된 결과를 확인하였다. 이러한 결과를 트랜지스터 구조의 소자를 활용한 전기적 성질 확인과 순환 전압-전류법을 통한 에너지 레벨 분석 및 가시광 흡수 스펙트럼 분석 등을 통하여 고찰하였다. 본 연구 결과를 통해 그래핀 양자점 용액 공정이 복잡한 처리 공정 없이도, 보다 폭넓게 활용 가능할 것으로 예상된다.