• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.312.1-312.1
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• 2014

Chalcopyrite계 화합물 반도체인 $Cu(InGa)Se_2$ (CIGS)는 직접천이형 에너지 밴드갭과 전파장 영역에 대하여 높은 광흡수계수($1{\times}$[10]^5/cm)를 가지므로 두께 $1{\sim}2{\mu}m$인 박막형태으로 고효율의 태양전지 제조가 가능하다. 또한, 박막공정의 저가 가능성을 나타내면서 전세계적으로 많은 연구와 관심을 받고 있고, 현재 상용화되어 있는 결정질실리콘 태양전지를 대체할만한 재료로 주목 받고 있다. 일반적으로, CIGS박막형 태양전지 구성은는 유리를 기판으로 하여 5개의 단위 박막인 Mo 후면전극, p형 반도체 CIGS 광흡수층, n형 반도체 CdS 버퍼층, doped-ZnO 상부 투명전극, $MgF_2$ 반사방지막으로 이루어진다. 이들 중에서 태양전지의 에너지 변환효율에 결정적인 영향을 미치는 구성된다. CIGS 광흡수층의 제조는 크게 진공법과 비진공방법으로 나뉜다. 현재까지 보고된 문헌에 따르면 CIGS 박막형 태양전지의 경우에 동시증발법으로 20.3%의 에너지 변환효율을 보였지만,는데, 이는 진공장비 특성상 공정단가가 높고 대면적화가 어렵다는 단점을 가진다. 따라서, 비진공법을 이용하여 광흡수층 제작하는 것이 기술적으로 진보할 여지가 크다고 볼 수 있다. 반면 현재 상용화되어 있는 결정질실리콘 태양전지를 대체할만한 방법으로 주목 받고 있는 비진공을 이용한 저가공정은 최근 15.5%의 에너지 변환효율이 보고 되었다. 비진공법에는 전계를 이용한 증착법 및 스프레이법으로 나뉘며, 이들 광흡수층 재료의 화학적 합성은 III족 원소인 In, Ga의 함량비에 따라 광흡수층의 에너지 밴드갭(1.04~1.5 eV) 조절이 가능하다. 따라서, 본 연구에서는 비진공법에 사용되는 CIGS재료의 화학적 합성조건을 변화시켜 III족 원소의 조성비 조절을 시도하였다. CIGS 분말 시료의 입자 형태와 크기를 FE-SEM을 이용하여 관찰하였고, 화합물의 성분비를 EDX 및 XRD 분석을 통해 Ga 함량에 따른 구조적 차이를 비교해 보았다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.318-318
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• 2010

전기로를 이용하여 셀렌화한 $CuInSe_2$ (CIS)박막에 대해 연구한 결과를 발표하고자 한다. 화석연료의 과도한 사용으로 지구온난화의 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 흡수층으로 하는 CIS 박막 태양전지이다. CIS 박막은 태양전지의 흡수층으로 사용되는데 직접천이형 밴드구조를 가지고 있고, 약 $10^5\;cm^{-1}$의 높은 광흡수계수를 가지고 있어 태양전지의 흡수층으로 적합한 물질로 각광받고 있다. 에너지 밴드갭이 1eV로 실리콘과 유사한 밴드갬을 가지고 있으나 이는 Ga, Al을 In 대신 치환함으로 조절할 할 수 있다. 무엇보다도 유리와 같은 저가의 기판위에 스퍼터와 같은 장치로 대면적 CIS 태양전지를 만들수 있다는 것이 산업적인면에서의 장점으로 알려져 있다. 본 연구에서는 $50mm{\times}50mm$ 넓이의 sodalime 유리판을 기판으로 하여 CIS 박막을 제조하고 연구하였다. 스퍼터를 이용하여 유리기판 위에 Mo (Molybdenum) 을 증착하고 그 위에 Cu-In막을 증착하였다. Cu-In/Mo/유리기판 시료는 전기로에 도입되어 셀렌화 처리 하였다. 전기로는 $10^{-1}$ Torr 정도의 진공을 수분간 유지하여 반응할 수 있는 공기(산소)를 제거하였다. 진공 혹은 5N의 고순도 질소를 흘려주며 열을 가하여 셀렌화를 하였다. 전기로에는 1g의 셀레늄(Se)이 Cu-In/Mo/유리기판 시료와 함께 도입되었다. Se이 Cu-In 막과 높은 반응성을 갖도록 Se과 Cu-In 시료는 그라파이드 상자에 함께 넣었고, 그라파이트 상자는 전기로에 넣어 셀렌화하였다. 셀렌화 온도는 $400^{\circ}C{\sim}500^{\circ}C$까지 변화시켜 가며 CIS 박막을 제조하였으며 그 물성도 조사하였다. 물성 조사는 사진, 현미경, SEM, EDX, XRD, Hall effects를 이용하였다. 셀렌화 온도가 $450^{\circ}C$ 이상에서는 CIS 박막의 흡착성이 낮아 CIS 박막이 Mo 표면에서 떨어짐을 알 수 있었다. 셀렌화 후 박막에 함유된 Se은 48%~49% 정도있었다. 제조된 CIS 박막시료를 SEM으로 확인한 결과 생성된 CIS/Mo 사이에 계면층이 생겼있음 알 수 있었다. 이러한 계면층은 $MoSe^2$층으로 사료되고, 셀렌화 온도가 높으면 계면층의 두께도 증가되는 경향을 보였다. 셀렌화 온도가 높아질수록 많은 양의 산소가 CIS 박막에 들어가는 것도 알 수 있었다. 학술회의에서 보다 깊은 조사결과를 발표하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.353.1-353.1
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• 2016

다공성 물질은 동공의 크기에 따라 미세동공(Micropore), 메조동공(Mesopore), 거대동공(Macropore)으로 나누어 분류한다. 다공성 재료의 장점은 높은 비표면적으로써, 촉매, 센서, 연료전지 전극, 에너지 저장장치 등으로의 이용 가능성을 보여주는 연구가 활발히 보고되고 있다. 종래의 연구는 두 가지 이상의 원소로 구성된 박막을 제작한 후 전기화학적 분해법, 선택적 용해법 등 습식공정을 통해 다공성 구조체를 제작하였다. 하지만 본 연구에서는 Au, Ag 타겟과 $CH_4$ gas를 이용해 ICP-assisted reactive magnetron sputtering 장비를 활용하여 450 nm 두께의 Au-C, Ag-C 박막을 제작하였다. 이후 연속적으로 RF 250 W를 ICP antenna 에 인가하여 $O_2$ plasma dealloying 공정을 통해 탄소(Carbon) 만을 선택적으로 제거함으로써, 건식 공정만으로 Si wafer ($10{\times}10mm^2$) 기판 위에 250 ~ 300 nm 두께의 다공성 Au, Ag 박막을 제작하였다. SEM (Scanning Electron Microscopy)를 활용하여 표면, 단면 형상을 관찰해 다공성 구조를 확인하였으며, AES (Auger Electron Spectroscopy)를 통해 plasma dealloying 전 후 박막의 조성변화를 관찰하였다. 따라서 plasma dealloying 공정으로 제작된 다공성 Au, Ag 박막은 기존의 습식 공정 대비 청결하고 신속한 공정이 가능하며 높은 재현성을 통해 위의 적용분야에 보다 쉽게 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Journal of the Korean Chemical Society
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• v.44 no.5
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• pp.453-459
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• 2000

FED has deserved an intensive attentioD as a new flat panel display. The present investigationaims at undemtanding the photoluminescence and cathodoluminescent properties of hGaO$_3$: $Eu^{3+}$ phosphor bytaking into account the possibility that this phosphor could be applied for FED. In onler to investigate on.sucha detailed behavior; 8everM experimental skil18 Je conducted to the LaGaO$_3$:$Eu^{3+}$ phosphoL The excimtion srectrum artd emission spectmn were rnezsured in the UV range and then decay curve of $^5D_0$+$^7F_j$transitions\vas examined. The decay behavior of $^5D_0$ emission was anMyzed by a newly Iuoposed cross-relaxation mech-ani8In in asswiation with inteFwnter di1ffision (or migration). The cross-mlaxation from $^5D_0$ to CTB (Cha'geTransfer Band) wuld be a quite retsonable by considering the excitation spectrum. It could be also found thatthe quenching type was changed from ditfrsion controlled process to the direct quenching process -s inJeasing $Eu^{3+}$ oncntration.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.166-166
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• 2010

Recently, TFTs based on amorphous oxide semiconductors (AOSs) such as ZnO, InZnO, ZnSnO, GaZnO, TiOx, InGaZnO(IGZO), SnGaZnO, etc. have been attracting a grate deal of attention as potential alternatives to existing TFT technology to meet emerging technological demands where Si-based or organic electronics cannot provide a solution. Since, in 2003, Masuda et al. and Nomura et al. have reported on transparent TFTs using ZnO and IGZO as active layers, respectively, much efforts have been devoted to develop oxide TFTs using aforementioned amorphous oxide semiconductors as their active layers. In this thesis, I report on the performance of thin-film transistors using amorphous indium gallium zinc oxides for an active channel layer at room temperature. $SiO_2$ was employed as the gate dielectric oxide. The amorphous indium gallium zinc oxides were deposited by RF magnetron sputtering. The carrier concentration of amorphous indium gallium zinc oxide was controlled by oxygen pressure in the sputtering ambient. Devices are realized that display a threshold voltage of 1.5V and an on/off ration of > $10^9$ operated as an n-type enhancement mode with saturation mobility with $9.06\;cm^2/V{\cdot}s$. The devices show optical transmittance above 80% in the visible range. In conclusion, the fabrication and characterization of thin-film transistors using amorphous indium gallium zinc oxides for an active channel layer were reported. The operation of the devices was an n-type enhancement mode with good saturation characteristics.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.34 no.4
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• pp.221-230
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• 2021

This paper proposes full waveform inversion (FWI) for estimating the physical properties of a layered half-space. An FWI solution is obtained using a genetic algorithm (GA), which is a well-known global optimization approach. The dynamic responses of a layered half-space subjected to a harmonic vertical disk load are measured and compared with those calculated using the estimated physical properties. The responses are calculated using the thin-layer method, which is accurate and efficient for layered media. Subsequently, a numerical model is constructed for a layered half-space using mid-point integrated finite elements and perfectly matched discrete layers. An objective function of the global optimization problem is defined as the L2-norm of the difference between the observed and estimated responses. A GA is used to minimize the objective function and obtain a solution for the FWI. The accuracy of the proposed approach is applied to various problems involving layered half-spaces. The results verify that the proposed FWI based on a GA is suitable for estimating the material properties of a layered half-space, even when the measured responses include measurement noise.

• Journal of Adhesion and Interface
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• v.24 no.3
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• pp.100-104
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• 2023

Van der Waals heterostructures have garnered significant attention in recent research due to their excellent electronic characteristics arising from the absence of dangling bonds and the exclusive reliance on Van der Waals forces for interlayer coupling. However, most studies have been confined to fundamental research employing the Scotch tape (mechanical exfoliation) method. We fabricated Van der Waals vertical heterojunction transistors to advance this field using materials exclusively grown via chemical vapor deposition (CVD). CVDgrown graphene was patterned through photolithography to serve as electrodes, while CVD-grown MoSe₂ was employed as the pickup/transfer material, resulting in the realization of Van der Waals heterojunction transistors with interlayer charge transfer effects. The electrical characteristics of the fabricated devices were thoroughly examined. Additionally, we observed variations in the transistor's performance based on the presence of defects in MoSe₂ layer.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 1995.05a
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• pp.58-61
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• 1995

Instead of using CCl$_4$CCl$_2$F$_2$ gases, we used a alternative reaction gas of CFCs which we have developed, for the experiment of laser induced dry etching of laser induced dry etching of GaAs, and compared with the etch profile of a usual reation gas. Laser powers(power density) on the sample surface were varied from 100 mW(12.7 MW/$\textrm{cm}^2$) to 210mW(27 MW/$\textrm{cm}^2$) The laser beam was scanned over the sample by moving the cell with a speed raging from 8.3$\mu\textrm{m}$/sec and the gas pressure also was varied form 260 Torr to 760 Torr, High etching rates up to 136 $\mu\textrm{m}$/sec and an aspect ratio of 2.6 have been achieved by single scan of laser beam. The chemical compositions of the reaction products deposited on the etched groove were measured by Auger electron spectroscopy(AES) Etch profiles, including depth and width were observed by scanning electron microscopy(SEM)

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.675-675
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• 2013

CIGS thin films have received a great attention as a promising material for solar cells due to their high absorption coefficient, appropriate bandgap, long-term stability, and low cost production. CIGS thin films have been deposited by various methods such as co-evaporation, sputtering, spray pyrolysis and electro-deposition. In this study, Cu(In,Ga)Se2(CIGS) thin films were prepared using a single quaternary target by rf magnetron sputtering. The effect of sulfurization on the structural, compositional and electrical properties of the films was examined in order to develop the deposition process. An optimal sulfurization process will be selected for the preparation of CIGS thin films with good structural, optical and electrical properties by applying various sulfurization processes. In addition, the electrical properties of CIGS thin films were investigated by post-deposition annealing process. The carrier concentration of CIG(SSe) thin films after sulfurization was increased from $10^{14}cm^{-3}$ to $10^{16}cm^{-3}$ and the resistivity was increased from 10 ${\Omega}cm$ to $10^3$ ${\Omega}cm$. It is confirmed that CIG(SSe) thin films prepared at optimal deposition condition have similar atomic ratio to the target value after sulfurization.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2009.05a
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• pp.187-187
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• 2009

GAZO 박막의 증착은 $Ga_{2}O_{3}$의 첨가량 (6.65wt%) GZO 타겟과 $Al_{2}O_{3}$의 첨가량 (2.0wt%) AZO 타겟이 각각 장착된 2개의 캐소드를 이용한 DC 마그네트론 동시방전법에 의하여 non-alkali glass 기판위에 다양한 조건(파워, 기판온도, $H_2$ 참가량)에서 행하였다. GAZO박막의 전기적 특성은 Hall Effect measurements를 사용하여 측정 하였으며, 구조적 특성, 박막의 화학적 조성 및 광학적 특성은 XRD(X-ray diffraction), FESEM(Filed Emission Scanning Electron Microscope) 및 UV-Vis Spectrophotometer를 사용하여 평가 하였다. Al을 도입함으로써 캐리어밀도의 증가에 의해 GZO 박막의 특성은 개선됨을 확인 할 수 있었다.