• Clean Technology
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• v.13 no.3
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• pp.180-187
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• 2007

The indium tin oxide(ITO) film on PET was prepared by a wet coating method to obtain the transparent film with a high conductance. ITO nano-particles was synthesized by a SAS method at 15 MPa and $50^{\circ}C$, where optimized rate of In/Sn was 65. Average diameter and resistivity of ITO obtained from SAS are $15{\pm}2\;nm$ and $4{\times}10^4\;{\Omega}{\cdot}cm$. Coating solution was prepared at pH 10. The ITO film was obtained by solution including 0.1 0.5, 1, and 2 ITO wt% on PET. Roughness(Ra) of ITO film with 0.1, 0.5, 1. and 2 ITO wt% is 4, 10, 12, and 16 nm. Resistivity with an increasing ITO concentration is $3.7{\times}10^6,\;2.4{\times}10^6,\;8{\times}10^5,\;and\;2{\times}10^5\;{\Omega}{\cdot}cm$. Transmissivity of ITO film decreased as 89, 88, 86, and 82% with an increasing ITO concentration as 0.1, 0.5, 1, and 2 wt%.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.26 no.11
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• pp.604-610
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• 2016

We report on the fabrication and characterization of a novel $Cu_2O/CuO$ heterojunction structure with CuO nanorods embedded in $Cu_2O$ thin film as an efficient photocathode for photoelectrochemical (PEC) solar water splitting. A CuO nanorod array was first prepared on an indium-tin-oxide-coated glass substrate via a seed-mediated hydrothermal synthesis method; then, a $Cu_2O$ thin film was electrodeposited onto the CuO nanorod array to form an oxide semiconductor heterostructure. The crystalline phases and morphologies of the heterojunction materials were examined using X-ray diffraction and scanning electron microscopy, as well as Raman scattering. The PEC properties of the fabricated $Cu_2O/CuO$ heterojunction photocathode were evaluated by photocurrent conversion efficiency measurements under white light illumination. From the observed PEC current density versus voltage (J-V) behavior, the $Cu_2O/CuO$ photocathode was found to exhibit negligible dark current and high photocurrent density, e.g. $-1.05mA/cm^2$ at -0.6 V vs. $Hg/HgCl_2$ in $1mM\;Na_2SO_4$ electrolyte, revealing the effective operation of the oxide heterostructure. The photocurrent conversion efficiency of the $Cu_2O/CuO$ photocathode was estimated to be 1.27% at -0.6 V vs. $Hg/HgCl_2$. Moreover, the PEC current density versus time (J-T) profile measured at -0.5 V vs. $Hg/HgCl_2$ on the $Cu_2O/CuO$ photocathode indicated a 3-fold increase in the photocurrent density compared to that of a simple $Cu_2O$ thin film photocathode. The improved PEC performance was attributed to a certain synergistic effect of the bilayer heterostructure on the light absorption and electron-hole recombination processes.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.337-337
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• 2014

투명 전도성 산화물(transparent conductive oxide: TCO) 박막은 높은 투과율과 낮은 비저항 덕분에 LCD (liquid crystal display), PDP (plasma display panel), OLED (organic light emitting display) 등 평판 디스플레이에 널리 사용되고 있다. 현재 양산되고 있는 ITO (indium tin oxide)는 90% 이상의 높은 투과율과 우수한 전도성으로 인해 TCO 박막 가운데서 디스플레이 산업에서 가장 널리 쓰이고 있다. 그런데, ITO의 인듐산화물에 의한 간질성 폐렴(interstitial pneumonia)의 유발 위험이 있다든가, 인듐의 매장량이 적어 원자재 가격이 비싼 단점도 가지고 있다. 이에 최근 ITO를 대체할 수 있는 TCO물질로 많은 연구가 이루어지고 있는데, 특히 AZO (aluminum-doped zinc oxide)는 그 중 대표적인 대체물질로서 독성이 없고 가격도 저렴하여 많은 관심이 증폭되고 있다. 현재 AZO는 sol-gel 방법이나 CVD (chemical vapor deposition) 또는 스퍼터링 방법 등으로 증착되고 있다. 본 연구에서는 두 개의 이종타겟(hetero target)을 장착한 대향 타겟 스퍼터링(facing target sputtering: FTS) 장치를 사용하여 AZO 박막을 제작한다. 기존의 여러 증착법과 달리, FTS 장치는 두 타겟 사이에 형성되는 플라즈마 내의 ${\gamma}$-전자를 구속하게 되며, 낮은 가스 압력에서 고밀도 플라즈마가 생성되어 빠른 증착 속도와 안정적인 방전을 유지한 상태에서 박막을 증착할 수가 있다. 또한 기판과 플라즈마가 이격되어 있어 높은 에너지를 갖는 입자들의 기판 충돌을 억제할 수 있는 장점들을 갖는다. 이종 타겟인 ZnO와 Al2O3를 사용하고 각 타겟에 인가되는 파워 변화를 통해 AZO 박막 내 Al2O3의 성분비를 조절하였다. ZnO 타겟의 증착 파워를 100 W로 고정할 경우, Al2O3 타겟의 증착 파워가 (50~90) W으로 실험을 하였으며, Al2O3 타겟의 증착 파워가 70 W일 때 AZO 박막의 Al2O3 성분비는 2.02 wt.%이며 박막의 비저항 값은 $5{\times}10^{-4}{\Omega}{\cdot}cm$로 최소값을 보였다. 이러한 비저항의 변화는 파워에 따른 AZO 박막의 캐리어 이동도(Hall mobility)와 캐리어의 농도(Carrier Concentration)의 변화와 밀접한 관계가 있음을 보여주며, 특히 AZO 박막의 캐리어 농도와 캐리어 이동도는 AZO 박막을 형성하고 있는 결정립의 크기에 의존하는 것이 X-선 회절 패턴과 SEM으로부터 확인되었다. 특히, 본 연구에서는 두 개의 이종 타겟(hetero target) Al2O3와 ZnO를 장착하고 각각의 파워를 변화시켜 도핑 량을 조절할 수는 대향 타겟 스퍼터링(FTS: facing-target sputtering) 방법을 이용하여 제작된 AZO 박막에 대해 전기적, 광학적 및 구조적 특성을 분석하고 ITO의 대체물로서의 가능성을 검토하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.351-352
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• 2012

UV LED에서 p-GaN층의 높은 일함수와 자체 면저항이 크기 때문에 current spreading layer인 ITO (indium tin oxide) 투명전극이 사용되고 있다. 따라서 높은 UV 파장대 투과율과 낮은 면 저항이 매우 중요하다. 본 연구에서, RF magnetron sputter를 사용하여 ITO 투명전극을 glass(boro33)에 120 nm 두께로 증착하였다. 그 후 RTA (rapid thermal annealing)을 이용해 120초 동안 $600^{\circ}C$에서 Air, $N_2$ (15 sccm), vacuum 환경에서 열처리를 하여 UV-Vis-NIR spectrophotometer를 사용해 ITO 박막의 투과율을 측정하고, Hall measurement system을 이용하여 전기적 특성을 측정하였다. Fig. 1과 같이 열처리 환경에 따라 ITO 박막의 투과율이 변하고 또한 Table 1과 같이 전기적 특성도 변함을 알 수 있었다. Air 환경에서의 열처리는 reference 샘플과 비교 했을 때 400 nm 이하의 파장에서 투과율이 증가하였지만 400 nm 이상의 파장에서는 투과율이 낮아짐을 볼 수 있고, 면 저항 (Ohm/sq)은 오히려 reference (as deposited) 샘플과 비교하여 24 Ohm/sq 증가하는 것을 알 수 있었다. 반면에 $N_2$, vacuum 환경에서 열처리는 reference (as deposited) 샘플 보다 380 nm 파장대에서 16% 정도 높은 투과율을 보였고, 면저항 역시 2배 이상 낮아졌다. 둘 다 비슷한 투과율과 면저항을 나타내었지만 vacuum 환경이 좀 더 우수한 광학적 특성을 나타내었고 반면에 $N_2$ 환경은 좀 더 낮은 면저항을 나타내었다. ITO 박막을 증착한 후 vacuum 환경에서 열처리를 통하여 제작된 UV-LED (중심 파장 380 nm)가 Fig. 2와 같이 입력 전류 450 mA에서 광출력이 46% 정도 향상 되었고 안정된 I-V 특성 보였다.

• Journal of the Korean Society for Heat Treatment
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• v.24 no.2
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• pp.87-91
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• 2011

Single layer Sn doped $In_2O_3$ (ITO) films and ITO 50 nm / Au 10 nm / ITO 40 nm (IAI) multilayer films were prepared with electron beam assisted magnetron sputtering on glass substrates. The effects of the Au interlayer, post-deposition atmosphere annealing and intense electron irradiation on the methanol gas sensitivity were investigated at room temperature. As deposited ITO films did not show any diffraction peaks in the XRD pattern, while the IAI films showed the diffraction peak for $In_2O_3$ (400). In this study, the gas sensitivity of ITO and IAI films increased proportionally with the methanol vapor concentration and an intense electron beam irradiated IAI film shows the higher sensitivity than the others film. From the XRD pattern, it is supposed that increased crystallization promotes the gas sensitivity. This approach is promising in gaining improvement in the performance of IAI gas sensors used for the detection of methanol vapor at room temperature.

• Journal of Korean Ophthalmic Optics Society
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• v.7 no.2
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• pp.163-167
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• 2002

Improved optical switching property of electrochromic nickel hydroxide/nickel glass thin film is reported. Nickel metal film was deposited on glass by e-beam evaporation before following electrochemical redox cycling to form nickel hydroxide for electrochromic activation. Without ITO (indium tin oxide) layer as electrical conductor, this electrode showed more rapid coloration rate than nickel hydroxide film on ITO substrate in the change of the electric voltage and optical transmittance. XPS analysis confirmed the existence of ultra-thin nickel metal layer (${\sim}10{\AA}$) between electrochemically grown nickel hydroxide and the glass substrate. It is concluded that the remained nickel metal nano-layer attribute to the conduction layer and the enhanced response time.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.245-245
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• 2012

차세대 디스플레이로 각광받고 있는 AMOLED에 대한 관심이 높아짐에 따라 구동 소자의 연구가 활발히 이루어지고 있다. 산화물 반도체 박막 트랜지스터는 비정질 실리콘 박막 트랜지스터에 비해 100 $cm^2$/Vs 이하의 높은 이동도와 우수한 전기적 특성으로 AMOLED 구동 소자로서 학계에서 입증되어왔고, 현재 여러 기업에서 산화물 반도체를 이용한 박막 트랜지스터 제작 연구가 활발히 이루어지고 있다. 본 연구는 열처리 조건을 가변하여 제작한 산화물 반도체 박막 트랜지스터의 전기적 특성 분석을 목적으로 한다. 실리콘 기판에 oxidation 공정을 이용하여 SiO2 100 nm, DC스퍼터링을 이용하여 ITZO (Indium-Tin-Zinc Oxide) 산화물 반도체 박막 50 nm, 증착된 산화물 반도체 박막의 열처리 후, evaporation을 이용하여 source/drain 전극 Ag 150 nm 증착하여 박막 트랜지스터를 제작하였다. 12 sccm의 산소유량, 1시간의 열처리 시간에서 열처리 온도 $400^{\circ}C$, $200^{\circ}C$의 샘플은 각각 이동도 $29.52cm^2/V{\cdot}s$, $16.15cm^2/V{\cdot}s$, 문턱전압 2.61 V, 6.14 V, $S{\cdot}S$ 0.37 V/decade, 0.85 V/decade, on-off ratio 5.21 E+07, 1.10 E+07이었다. 30 sccm의 산소유량, 열처리 온도 $200^{\circ}C$에서 열처리 시간 1시간, 1시간 30분 샘플은 각각 이동도 $12.27cm^2/V{\cdot}s$, $10.15cm^2/V{\cdot}s$, 문턱전압 8.07 V, 4.21 V, $S{\cdot}S$ 0.89 V/decade, 0.71 V/decade, on-off ratio 4.31 E+06, 1.05 E+07이었다. 산화물 반도체의 열처리 효과 분석을 통하여 높은 열처리 온도, 적은 산소의 유량, 열처리 시간이 길수록 이동도, 문턱전압, $S{\cdot}S$의 산화물 박막 트랜지스터 소자의 전기적 특성이 개선되었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.188-188
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• 2012

Graphene, with its unique physical and structural properties, has recently become a proving ground for various physical phenomena, and is a promising candidate for a variety of electronic device and flexible display applications. Compared to indium tin oxide (ITO) electrodes, which have a typical sheet resistance of ${\sim}60{\Omega}$/sq and ~85% transmittance in the visible range, the chemical vapor deposition (CVD) synthesized graphene electrodes have a higher transmittance in the visible to IR region and are more robust under bending. Nevertheless, the lowest sheet resistance of the currently available CVD graphene electrodes is higher than that of ITO. In this study, we report a creative strategy, irradiation of microwave at room temperature under vacuum, for obtaining size-homogeneous gold nano-particle doping on graphene. The gold nano-particlization promoted by microwave irradiation was investigated by transmission electron microscopy, electron energy loss spectroscopy elemental mapping. These results clearly revealed that gold nanoparticle with ${\geq}30$ nm in mean size were decorated along the surface of the graphene after microwave irradiation. The fabrication high-performance transparent conducting film with optimized doping condition showed a sheet resistance of ${\geq}100{\Omega}$/sq. at ~90% transmittance. This approach advances the numerous applications of graphene films as transparent conducting electrodes.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.227-227
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• 2012

본 연구에서는 RF스퍼터링법에 의하여 glass substrate에 In-Zn-Sn-O (IZTO)를 Zn 성분에 변화를 주면서 $350{\AA}$ 만큼 증착시키고, 1시간 동안 $350^{\circ}C$로 열처리 하였다. In:Zn:Sn의 성분 비율은 20:48:32 (IZTO1), 13:60:27 (IZTO2)이다. 박막의 전자적, 광학적 특성은 XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy), REELS(Reflection Electron Energy Loss Spectroscopy), UV-Spectrometer를 이용하여 연구하였고, 박막의 전기적 특성은 van der Pauw 법을 이용하여 측정하였다. XPS측정결과, IZTO박막은 In-O, Sn-O and Zn-O의 결합을 가진다. REELS를 이용해 Ep=1,500 eV에서의 밴드갭을 얻어보면, $350^{\circ}C$로 열처리 한 박막은 열처리를 하지 않은 것에 비해 밴드갭이 IZTO1는 3.36 eV에서 3.54 eV로, IZTO2는 3.15 eV에서 3.31 eV로 증가하였다. 반면에 Zn 함량이 증가할수록 밴드갭이 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 이 값은 UV-Spectrometer를 이용한 광학적 밴드갭과 일치하였다. 또한 van der Pauw method를 이용한 전기적 특성 분석 결과, 열처리를 하기 전에 비하여 carrier concentration이 IZTO1는 $-4.4822{\times}10^{18}cm^{-3}$에서 $-2.714{\times}10^{19}cm^{-3}$로, IZTO2는 $-3.6931{\times}10^{17}cm^{-3}$에서 $-1.7679{\times}10^{19}cm^{-3}$로 증가하였다. 반면에 Resistivity는 IZTO1의 경우 $1.7122{\times}10^{-1}{\Omega}{\cdot}cm$에서 $5.5496{\times}10^{-3}{\Omega}{\cdot}cm$로, IZTO2는 $1.3290 {\Omega}{\cdot}cm$에서 $1.3395{\times}10^{-2}{\Omega}{\cdot}cm$로 감소하였다. 그리고 UV-Spectrometer를 이용한 광학적 특성을 측정해본 결과, 가시광선영역인 380~780 nm에서의 투과율이 83%이상으로 투명전자소자로의 응용이 가능하다는 것을 보여주었다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• v.33 no.8
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• pp.2689-2693
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• 2012

Single-walled carbon nanotubes (SWNTs) and $C_{60}$-encapsulated SWNTs ($C_{60}@SWNTs$) are introduced to Ru-sensitized photoelectrochemical cells (PECs), and photocurrents are compared between two cells, i.e., an $RuL_2(NCS)_2$/DAPV/SWNTs/ITO cell and an $RuL_2(NCS)_2$/DAPV/$C_{60}@SWNTs$/ITO cell. [L = 2,2'-bipyridine-4,4'-dicarboxylic acid, DAPV = di-(3-aminopropyl)-viologen, and ITO = indium-tin oxide] The photocurrents are increased by 70.6% in the presence of $C_{60}@SWNTs$. To explain the photocurrent increase, the reverse-field emission method is used, i.e., $RuL_2(NCS)_2$/DAPV/SWNTs/ITO cell (or $RuL_2(NCS)_2$/DAPV/$C_{60}@SWNTs$/ITO cell) as an anode and a counter electrode Pt as a cathode in the external electric field. The improved field emission properties, i.e., ${\beta}$ (field enhancement factor) and emission currents in the reverse-field emission with $C_{60}@SWNTs$ indicate the enhancement of the PEC electric field, which implies the improvement of the electron transfer rate along with the reduced charge recombination in the cell.