• 반도체디스플레이기술학회지
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• 제20권1호
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• pp.113-117
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• 2021

A composite active layer was designed based on graphene quantum dots, which is a low-dimensional structure, and a heterogeneous active layer of graphene quantum dots was applied to the interfacial defect structure to overcome the limitations. Increasing to 1.5~3.5 wt % PVP GQD, Vf changed from 2.16 ~ 2.72 V. When negative deflection is applied to the lower electrode, electrons travel through the HfOx/ITO interface. The Al + ions are reduced and the device dominates at low resistance. In addition, as the PVP GQD concentration increased, the depth of the interfacial defect decreased, and the repetition of appropriate electrical properties was confirmed through Al and HfOx/ITO. The low interfacial defects help electrophoresis of Al+ ions to the PVP GQD layer and the HfOx thin film. A local electric field increase occurred, resulting in the breakage of the conductive filament in the defect.

• 반도체디스플레이기술학회지
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• 제20권1호
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• pp.54-58
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• 2021

The RGO with controllable oxygen functional groups is a novel material as the active layer of resistive switching memory through a reduction process. We designed a nanoscale conductive channel induced by local oxygen ion diffusion in an Au / RGO+GQD / Al resistive switching memory structure. A strong electric field was locally generated around the Al metal channel generated in BIL, and the local formation of a direct conductive low-dimensional channel in the complex RGO graphene quantum dot region was confirmed. The resistive memory design of the complex RGO graphene quantum dot structure can be applied as an effective structure for charge transport, and it has been shown that the resistive switching mechanism based on the movement of oxygen and metal ions is a fundamental alternative to understanding and application of next-generation intelligent semiconductor systems.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.422.1-422.1
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• 2016

Graphene quantum dots (GQDs), a new kind of carbon-based photo luminescent nanomaterial from chemically modified graphene oxide (CMGO) or chemically modified graphene (CMG), has attracted extensive research attention in the last few years due to its outstanding chemical, optical and electrical properties. To further extended its potential applications as optoelectronic devices, solar cells, bio and bio-sensors and so on, intensive research efforts have been devoted to the CMG. However, the CMG, a suspension of aqueous, have problematic since they are prone to agglomeration after drying a solvent. In this study, we synthesized the GQDs from graphite and deposited on silicon substrate by kinetic spray. The photo luminescent properties of deposited GQD films were analyzed and compared with initial GQDs suspension. In addition, its carbon properties were investigated with GQDs solution properties. The properties of deposited GQD films by kinetic spray were similar to that of the GQDs suspension in water. We could provide a pathway for silicon-based silicon based device applications. Finally, the well-adjusted GQD films with photo luminescence effects will show Energy-Down-Shift layer effects on silicon solar cells. The GQD layers deposited at nozzle scan speeds of 40, 30, 20, and 10 mm/s were evaluated after they were used to fabricate crystalline-silicon solar cells; the results indicate that GQDs play an important role in increasing the optical absorptivity of the cells. The short-circuit current density (Jsc) was enhanced by about 2.94 % (0.9 mA/cm2) at 30 mm/s. Compared to a reference device without a GQD energy-down-shift layer, the PCE of p-type silicon solar cells was improved by 2.7% (0.4 percentage points).

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.323-323
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• 2016

솔루션 공정을 이용하여 제작된 유기물 나노 입자를 포함한 유기물 나노 복합재료를 기반으로 제작한 비휘발성 메모리 소자들은 저렴한 가격, 간단한 공정, 저전력 소비의 장점으로 차세대 메모리 소자로서 많은 연구가 진행 되고 있다. 비휘발성 메모리 소자는 poly(3-hexylthiophene) (P3HT) 층과 polymethylsilsesquioxane (PMSSQ)와 graphene quantum dots (GQD)를 혼합한 층을 사용 하여 구성하였다. 세척된 indium-tin-oxide (ITO) 기판 위에 혼합된 PMSSQ/GQD를 스핀코팅 방법으로 증착한 후 열처리 하였다. Chlorobenzene 속에서 혼합된 P3HT를 스핀코팅 방법으로 증착한 후 열처리 하였다. 알루미늄 전극을 상부 전극으로 증착하였다. 제작된 소자의 300 K에서의 전류-전압을 측정 결과는 윈도우 마진이 크게 나오는 것을 알 수 있었다. 누설전류의 감소와 내구성 및 유지성에 대한 성질을 특정한 결과 소자가 안정적으로 동작하는 것을 확인할 수 있었다.

• 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.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.352.1-352.1
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• 2016

양자점은 나노미터 크기의 반도체 결정으로 밴드갭에 따라 광학적, 전기적 성질이 달라지는 독특한 성질을 가지는 형광물질으로 활발히 연구되고 있다. 중금속을 기반으로 한 양자점은 높은 발광효율과 광안전성을 가지며, 가시광선 영역에서 빛을 내는 특징을 가지고 있다. 그러나 중금속을 사용하기 때문에 독성이 있어 인체나 환경에 유해하여 응용 연구에 제한적이다. 반면에, 탄소 기반의 양자점은 중금속 기반의 양자점과 비슷한 성질을 가질 뿐만 아니라, 높은 용해도와 낮은 독성으로 인해 생체적합성이 높다는 장점이 있다. 이를 이용하여 발광다이오드(LEDs), 태양전지, 광촉매 뿐만 아니라 바이오이미징, 바이오센서 등 생물학분야에도 응용 될 수 있다. 본 연구에서는 Bottom-up 합성 방법으로 유기전구체를 이용하여 질소를 함유하고 있는 양친매성 탄소 양자점(N-GQDs)을 합성하였다. 합성에 사용한 유기전구체는 기존에 보고된 유기전구체와 다르게 반응 진행 중에도 pH 측정 결과 중성을 나타내며, 반응 온도($225^{\circ}C$)와 유사한 온도에서도 pH 값은 여전히 6.0 이상의 값을 나타냈다. 중성을 띄는 특징으로 인해 추가적인 산제거 과정이나 표면안정화 과정이 필요 없다는 장점을 가지고 있다. 합성된 N-GQDs는 높은 결정성의 원형구조를 가지며, 원자힘현미경(AFM) 분석을 통해 높이가 ~ 1.5 nm 미만으로 3층 이하의 두께로 형성되었음을 확인하였다. 또한, 적외선 분광법(FT-IR) 분석을 통해 O-H기, 방향족 고리의 C = C (또는 C = N)기 및 C-N기가 각각 ~3250, ~1670과 ~1140 cm-1에서 확인할 수 있다. 합성된 양자점을 유기태양전지의 active layer에 소량(2 wt%) 첨가하여 양자점의 광학적, 전기적 성질을 확인하였다. 비교군 유기태양전지보다 N-GQDs가 첨가된 유기태양전지의 외부양자효율(PCE)이 7.3%에서 8.4%로 약 20%가 증가하는 것을 보였다. 이는 양자점이 상대적으로 흡수가 약한 단파장 영역의 빛을 흡수하고 PL을 내어 active layer로 에너지 트랜스퍼 현상이 일어나 전자전달을 원활하게 해 주기 때문이다. 앞으로 본 연구의 가능성과 추가적인 연구를 통해 더 많은 분야에 응용되기를 기대한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.351.2-351.2
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• 2016

Graphene quantum dots (GQDs) have attracted much attention because of various advantages such as cost-effectiveness of synthesis, low toxicity, and photostability. The origins of photoluminescence (PL) in GQDs were suggested as the intrinsic states for localized sp2 carbon domains and the extrinsic states formed by oxygen-functional groups.[1,2] Nevertheless, it is still unclear to understand the information of electric band structure in GQD. Here, we observed excitation energy induced S-shaped PL behavior. The PL peak energy position shows an S-shaped shift (redshift-blueshift-redshift) as function of the excitation wavelengths. From various samples, we only observed S-shaped PL shift in the GQDs with both luminescent origins of intrinsic and extrinsic states. Therefore, this S-shaped PL shift is related to different weight of intrinsic and extrinsic states in PL spectrum depending on the excitation wavelengths. This would be the key result to understand the electric band structure of the GQDs and its derivatives.

• 반도체디스플레이기술학회지
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• 제21권3호
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• pp.114-118
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• 2022

The stabilized all-solid-state battery structure indicate a fundamental alternative to the development of next-generation energy storage devices. Existing liquid electrolyte structures severely limit battery stability, creating safety concerns due to the growth of Li dendrites during rapid charge/discharge cycles. In this study, a low-dimensional graphene quantum dot layer structure was applied to demonstrate stable operating characteristics based on Li+ ion conductivity and excellent electrochemical performance. Transmission electron microscopy analysis was performed to elucidate the microstructure at the interface. The low-dimensional structure of GQD-based solid electrolytes has provided an important strategy for stable scalable solid-state lithium battery applications at room temperature. This study indicates that the low-dimensional carbon structure of Li-GQDs can be an effective approach for the stabilization of solid-state Li matrix architectures.

• 멤브레인
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• 제30권5호
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• pp.293-306
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• 2020

물 부족을 포함한 기후 변화의 해로운 결과는 효과적인 정수에 대한 관심을 가져왔다. 또한, 수질 오염 수준이 높아지고 환경 파괴 수준이 심해지면서 오염 물질을 제거하려는 방안들이 요구되고 있다. 물을 정화하기 위해 반투막을 통한 삼투압 절차들을 사용할 수 있으며, 최근 연구에 따르면 탄소 양자점(CQD), 그래핀 양자점(GQD) 및 산화 그래핀 양자점(GOQD)을 포함한 나노입자를 복합 박막(TFC)에 합체하면 유사한 수준의 염 거부율을 유지하면서 물흐름을 증가시킬 수 있다. 이러한 효과 외의 여러 가지 효과가 있지만 그 중에서도 친수성을 높이고, 살균 성질을 보이고, 방오 특성으로 인해 박테리아 및 기타 미생물의 축적을 방지하면서 막의 효과가 감소하는 것을 막는 것을 보여준다. 이 보고서는 양자점이 합체된 정수용 복합 막에서 양자점의 제조 과정, 응용, 기능성, 성질 및 역할을 논의한다.