• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.89-89
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• 2011

a-GIZO(비정질 Ga-In-Zn-O)박막은 유연하며 광학적으로 투명하고 높은 전자의 이동도를 갖는 반도체적 특성을 갖기 때문에 차세대 display분야에서 TFT(Thin-Film-Transistor)의 high speed active-matrix layer로써 각광을 받고 있다. 이 물질의 표면은 환경 및 표면처리에 매우 민감하며 [1,2], 이 표면에 metal이 증착되는 경우에도, 선행 연구에 의하면, 다양한 chemical state가 나타남을 알 수 있었다. 이것은 metal의 증착에 따라 metal과 a-GIZO 사이의 contact 저항이 달라짐을 의미한다. 우리는 a-GIZO 박막 위에 Au를 단계적으로 증착시키면서, Au coverage 증가에 따른 core-level과 valence에서의 x-ray photoelectron spectra의 변화를 살펴봄으로써 a-GIZO박막과 Au의 계면에서 일어나는 chemical state의 변화를 알 수 있었다. 특히, Au deposition의 전 처리과정으로써 Ne ion sputtering을 두 단계로 다르게 하여 a-GIZO의 표면환경에 따른 Au 증착의 영향을 살펴보았다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.163-163
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• 2011

셀레늄(Selenium: Se) cracker cell을 이용하여 셀렌화한 $CuInSe_2$ (CIS)박막에 대해 연구한 결과를 발표하고자 한다. 화석연료의 과도한 사용으로 지구온난화라는 환경문제가 대두되면서 영구적이고 무상의 태양에너지 이용에 대한 필요성이 점차 높아지고 있다. 빛에너지를 전기에너지로 변화시키기 위한 태양전지는 재료에 따라 다양하게 개발되고 있으며 그 중 가장 주목을 받고 있는 것 중의 하나가 $CuInSe_2$을 광흡수층으로 하는 CIS 박막 태양전지이다. CIS 박막은 태양전지의 광흡수층으로 사용되는데 직접천이형 밴드구조를 가지고 있고, 약 $10^5$ $cm^{-1}$의 높은 광흡수계수를 가지고 있어 태양전지 광흡수층으로 적합한 물질로 각광받고 있다. CIS는 에너지 밴드갭이 ~1 eV로 실리콘과 유사한 밴드갭을 가지고 있으나 이는 Ga, Al을 In 대신 치환함으로 조절할 할 수 있다. 무엇보다도 sodalime 유리와 같은 저가의 기판위에 스퍼터와 같은 장치로 대면적 CIS 박막태양전지를 만들 수 있다는 것이 산업적인 면에서 장점으로 알려져 있다. 본 연구에서는 sodalime 유리기판 위에 스퍼터 방법으로 CIS 박막을 증착하고 Se cracker cell로 셀렌화하여 CIS 박막을 제조하는 것을 조사연구 하였다. 스퍼터를 이용하여 유리기판위에 Mo (Molybdenum)을 증착하고 그 위에 Cu-In-Se박막을 증착하였다. Cu-In-Se/Mo/유리기판 시료는 동일 챔버에서 Se cracker cell을 이용하여 셀렌화 처리 하였다. 물성비교를 위하여 Knudson-cell을 이용한 셀렌화도 시행하였다. Se cracker cell은 고체 Se를 가열하는 부분(R-zone)과 Se flux를 cracking 하는 부분(C-zone)으로 나누어져 있으며 C-zone은 700$^{\circ}C$로 고정하였다. 셀렌화 기판 온도는 425$^{\circ}C$로 고정하였고 Se cracker 온도는 330~375$^{\circ}C$까지 변화시켜 가며 CIS 박막을 제조하였다. 제조된 CIS 박막의 물성 조사는 사진, 현미경, SEM, EDX, XRD, Hall effects를 이용하였다. Se cracker cell로 셀렌화한 CIS 박막은 island 구조를 하고 있음을 알 수 있었다. CIS 박막의 island의 크기와 모양은 셀렌화시 R-zone 온도(Cu-In-Se 박막에 조사되는 셀레늄의 량)에 큰 영향을 받았다. 셀렌화시 셀레늄량이 적을 때는 island가 커지며 불균일해지고 셀레늄량이 많을 때 island가 작고 균일해지는 경향을 SEM을 통해 관찰할 수 있었다. X-ray 회절을 통해 셀레늄량이 적을 경우 CIS 결정이외의 결정이 박막내에 형성됨을 알 수 있었다. 학술회의에서 Se cracker cell을 이용한 셀렌화에 관한 보다 깊은 연구결과를 발표하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.257.1-257.1
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• 2015

Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) 박막 태양 전지에서 buffer layer는 CIGS 흡수층과 TCO 사이의 밴드갭 차이에 대한 문제점과 lattice mismatch를 해결하기 위해 필수적이다. 흔히 buffer layer 물질로는 CdS가 가장 많이 사용되고 있으나 Cd의 독성에 관한 문제가 야기되고 있다. 따라서 ZnS(O, OH) buffer layer가 친환경 물질로 기존의 CdS 버퍼 층의 대체 물질로 각광 받고 있으며, 단파장 범위에서 높은 투과율로 인해 wide band gap의 Chalcopyrite 태양 전지에 응용되는 buffer layer로 많은 연구가 이루어지고 있다. 또한 buffer layer를 최적화 하여 carrier lifetime과 양자 효율이 증가시킬 수 있는 특성을 가지고 있다. 이 연구에서는 Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) 박막에 화학습식공정 (CBD) 방법을 이용하여 최적화된 ZnS(O, OH)의 증착 조건을 찾고, 고품질의 buffer layer를 제조하기 위한 실험에 초점을 맞췄다. 또한, buffer layer의 막질을 개선하고 균일한 막을 제조하기 위해 processing parameters인 시약의 농도, 제조 시간 및 온도 등의 다양한 변화를 통해 실험을 진행하였다. 그 후 최적화된 ZnS(O, OH) buffer layer의 특성 분석을 위해 X-ray diffraction(XRD), photoluminescence (PL), scanning electron microscope (SEM) and GD-OES을 이용하였고, 이를 통해 제조된 CIGS 박막 태양전지는 light induced current-voltage (LIV) and external quantum efficiency (EQE)를 통해 특성 분석을 실시 하였다. 결과적으로, 제조된 ZnS(O, OH) buffer layer의 $ZnSO4{\cdot}7H2O$의 농도는 0.16 M, Thiourea는 0.5 M, NH4OH는 7.5 M, 그리고 반응 온도는 77.5 oC의 조건 하에 CIGS 기판 위에 균일하고 균열이 없는 ZnS(O, OH) 박막을 제조하였으며 이때 제조된 태양전지의 소자 특성은 Voc = 0.478 V, Jsc = 35.79 mA/cm2, FF = 47.77%, ${\eta}=8,18 %$이다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2007.11a
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• pp.269-269
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• 2007

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.11a
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• pp.371-372
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• 2009

We have prepared and characterized CIGS nanopowder for absorber layer of photovoltaic. CIGS nanopowder were obtained at $260^{\circ}C$ for 6 hours from the reaction of $CuCl_2$, $InCl_3$, $GaCl_3$ and Se powder in solvent. The CIGS nanopowder were identified to have a typical chalcopyrite tetragonal structure by using X-ray diffraction(XRD), Inductively Coupled Plasma Auger Electron Spectroscopy (AES), Scanning Electron Microscopy(SEM).

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 1992.07b
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• pp.843-846
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• 1992

This thesis was investigated on optical-and ion-induced characteristics in positive(a-$Se_{75}Ge_{25}$) and negative (Ag/a-$Se_{75}Ge_{25}$) resists for focused-ion-beam microlithogaphy. The a-$Se_{75}Ge_{25}$ inorganic thin film shows an increase in optical absorption after exposure to$\sim$$10^{16}$ dose(ions/$cm^{2}$) of Ga ions. The observed shift in the absorption edge toward longer wavelengths is consistent with that in films exposed to band-gap photons ($\sim$$10^{20}$ photons/$cm^{2}$). But, ion induced shift is twice as much as that in film exposed to optical radiation. This result may be related with microstructural rearrangements with in the short range of SeGe network. Due to changes in the short range order, the chemical bonding may be affected, which results in increased chemical dissolution in ion-induced film. Also, this resist exhibits good thermal stability because of its high Tg(~220$^{\circ}C$). The composition of deposited film measured by AES is consistent with that of bulk.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.400-400
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• 2012

산화물 반도체는 넓은 에너지갭을 가지고 높은 이동성과 높은 투명성을 가지기 때문에 초고 속 박막 트랜지스터(Thin film transistor; TFT)에 많이 응용되고 있다. 그러나 ZnO 및 $In_2O_3$ 산화물 반도체를 박막트랜지스터에 사용할 경우 소자가 불안정하여 전기적 성질이 저하되고 문턱전압의 이동이 일어난다. TFT에 사용되는 산화물 반도체로는 GaInZnO, ZrInZnO, HfInZnO 및 GaSnZnO의 전기적 특성에 관한 연구가 많이 되었다. 그러나 titanium-indium-zinc-oxide (TIZO) TFT에 대한 연구는 비교적 적게 수행 되었다. 본 연구에서는 TFTs의 안정성을 향상하기 위하여 TFT의 채널로 사용되는 TiInZnO를 형성하는데 간단한 제조 공정과 낮은 비용의 용액 증착방법을 사용하였다. 졸-겔 전해액은 Titanium (IV) isopropoxide $[Ti(OCH(CH_3)_2)_4]$, 0.1 M Zinc acetate dihydrate $[Zn(CH_3COO)_2{\cdot}2H_2O]$ 그리고 indium nitrate hydrate $[In(NO_3)_3{\cdot}xH_2O]$을 2-methoxyethanol의 용액에 합성하였다. $70^{\circ}C$에서 한 시간 동안 혼합 하였다. Ti의 몰 비율은 10%, 20% 및 40% 로 각각 달리하여 제작하였다. $SiO_2$층 위에 2,500 rpm 속도로 25초 동안 스핀 코팅하여 TFT를 제작하였다. TIZO 박막에 대한 X-선 광전자 스펙트럼 관측 결과는 Ti 몰 비율이 증가함에 따라 Ti 2p1/2피크의 세기가 증가함을 보여주었다. TiZO 박막에 Ti 원자를 첨가하면 $O^{2-}$ 이온이 감소하기 때문에 전하의 농도가 변화하였다. 전하 농도의 변화는 TiZO 채널을 사용하여 제작한 TFT의 문턱전압을 양 방향으로 이동 하였으며 off-전류를 감소하였다. TiZO 채널을 사용하여 제작한 TFT의 드레인 전류-게이트 전압 특성은 on/off비율이 $0.21{\times}107$ 만큼 크며 이것은 TFT 소자로서 우수한 성능을 보여주고 있다.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.25 no.1
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• pp.24-28
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• 2012

In this study, we fabricated an amorphous InGaZnO pseudo-MOS transistor (a-IGZO ${\Psi}$-MOSFET) with a stacked $Si_3N_4/SiO_2$ (NO) gate dielectric and evaluated reliability of the devices with various thicknesses of a $SiO_2$ buffer layer. The roles of a $SiO_2$ buffer layer are improving the interface states and preventing degradation caused by the injection of photo-created holes because of a small valance band offset of amorphous IGZO and $Si_3N_4$. Meanwhile, excellent electrical properties were obtained for a device with 10-nm-thick $SiO_2$ buffer layer of a NO stacked dielectric. The threshold voltage shift of a device, however, was drastically increased because of its thin $SiO_2$ buffer layer which highlighted bias and light-induced hole trapping into the $Si_3N_4$ layer. As a results, the pseudo-MOS transistor with a 20-nm-thick $SiO_2$ buffer layer exhibited improved electrical characteristics and device reliability; field effective mobility(${\mu}_{FE}$) of 12.3 $cm^2/V{\cdot}s$, subthreshold slope (SS) of 148 mV/dec, trap density ($N_t$) of $4.52{\times}1011\;cm^{-2}$, negative bias illumination stress (NBIS) ${\Delta}V_{th}$ of 1.23 V, and negative bias temperature illumination stress (NBTIS) ${\Delta}V_{th}$ of 2.06 V.

• Journal of Sensor Science and Technology
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• v.13 no.2
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• pp.157-167
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• 2004

A stoichiometric mixture of evaporating materials for $CuAlSe_{2}$ single crystal thin films was prepared from horizontal electric furnace. To obtain the single crystal thin films, $CuAlSe_{2}$ mixed crystal was deposited on thoroughly etched semi-insulating GaAs(100) substrate by the hot wall epitaxy (HWE) system. The source and substrate temperatures were $680^{\circ}C$ and $410^{\circ}C$, respectively. The crystalline structure of the single crystal thin films was investigated by the photoluminescence and double crystal X-ray diffraction (DCXD). The carrier density and mobility of $CuAlSe_{2}$ single crystal thin films measured with Hall effect by van der Pauw method are $9.24{\times}10^{16}cm^{-3}$ and $295cm^{2}/V{\codt}s$ at 293 K, respectively. The temperature dependence of the energy band gap of the $CuAlSe_{2}$ obtained from the absorption spectra was well described by the Varshni's relation, $E_{g}(T)$ = 2.8382 eV - ($8.68{\circ}10^{-4}$ eV/K)$T^{2}$/(T + 155 K). The crystal field and the spin-orbit splitting energies for the valence band of the $CuAlSe_{2}$ have been estimated to be 0.2026 eV and 0.2165 eV at 10 K, respectively, by means of the photocurrent spectra and the Hopfield quasicubic model. These results indicate that the splitting of the ${\Delta}so$ definitely exists in the ${\Gamma}_{5}$ states of the valence band of the $CuAlSe_{2}$. The three photocurrent peaks observed at 10 K are ascribed to the $A_{1-}$, $B_{1-}$, and $C_{1-}$ exciton peaks for n = 1.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.440-440
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• 2012

Nanomaterials have emerged as new building blocks to construct light energy harvesting assemblies. Size dependent properties provide the basis for developing new and effective systems with semiconductor nanoparticles, quantized charging effects in metal nanoparticle or their combinations in 2 and 3 dimensions for expanding the possibility of developing new strategies for photovoltaic system. As top-down approach, we developed a simple and effective method for the large scale formation of self-assembled Cu(In,Ga)$Se_2$ (CIGS) nanostructures by ion beam irradiation. The compositional changes and morphological evolution were observed as a function of the irradiation time. As the ion irradiation time increased, the nano-dots were transformed into a nano-ridge structure due to the difference in the sputtering yields and diffusion rates of each element and the competition between sputtering and diffusion processes during irradiation. As bottom-up approach, we developed the growth of CIGS nanowires using thermal-chemical vapor deposition (CVD) method. Vapor-phase synthesis is probably the most extensively explored approach to the formation of 1D nanostructures such as whiskers, nanorods, and nanowires. However, unlike binary or ternary chalcogenides, the synthesis of quaternary CIGS nanostructures is challenging because of the difficulty in controlling the stoichiometry and phase structure. We introduced a method for synthesis of the single crystalline CIGS nanowires in the form of chalcopyrite using thermal-CVD without catalyst. It was confirmed that the CIGS nanowires are epitaxially grown on a sapphire substrate, having a length ranged from 3 to 100 micrometers and a diameter from 30 to 500 nm.