• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.23 no.2
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• pp.25-38
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• 2020

Photoelectrochemical water splitting has been considered as the most promising technology for generating hydrogen energy. Transition metal dichalcogenide (TMD) compounds have currently attracted tremendous attention due to their outstanding ability towards the catalytic water-splitting hydrogen evolution reaction (HER). Herein, we report the synthesis method of various transition metal dichalcogenide including MoS₂, MoSe₂, WS₂, and WSe₂ nanosheets as excellent catalysts for solar-driven photoelectrochemical (PEC) hydrogen evolution. Photocathodes were fabricated by growing the nanosheets directly onto Si nanowire (NW) arrays, with a thickness of 20 nm. The metal ion layers were formed by soaking the metal chloride ethanol solution and subsequent sulfurization or selenization produced the transition metal chalcogenide. They all exhibit excellent PEC performance in 0.5 M H₂SO₄; the photocurrent reaches to 20 mA cm^-2 (at 0 V vs. RHE) and the onset potential is 0.2 V under AM1.5 condition. The quantum efficiency of hydrogen generation is avg. 90%. The stability of MoS₂ and MoSe₂ is 90% for 3h, which is higher than that (80%) of WS₂ and WSe₂. Detailed structure analysis using X-ray photoelectron spectroscopy for before/after HER reveals that the Si-WS₂ and Si-WSe₂ experience more oxidation of Si NWs than Si-MoS₂ and Si-MoSe₂. This can be explained by the less protection of Si NW surface by their flake shape morphology. The high catalytic activity of TMDs should be the main cause of this enhanced PEC performance, promising efficient water-splitting Si-based PEC cells.

• The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers C
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• v.50 no.12
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• pp.607-613
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• 2001

Molybdenum thin films were deposited on the soda lime glass(SLG) substrates by direct-current planar magnetron sputtering, with a sputtering power density of $4.44W/cm^2$. The working pressure was varied from 0.5 mtorr to 20 mtorr to gain a better understanding of the effect of sputtering pressure on the morphology and microstructure of the Mo film. Thin films of $CU(InGa)Se_2$ (CIGS) were deposited on the Mo-coated glass by three stage co-evaporation process. The highest efficiency device was obtained at the maximum value of the tensive stress. The morphology of Mo-coated films were examined by using scanning electron microscopy The film's microstructure, such as the preferred orientation, the full width at half-maximum(FWHM), and the residual intrinsic stress were examined by X-ray diffraction.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.3 no.1
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• pp.138-147
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• 1992

Chemically-modified electrodes were fabricated and their electrocatalytic behaviors have been investigated. As a modifying layer, poly-[1-methyl-3-(pyrrol-1-ylmethyl) pyridinium] was electropolymerized onto Pt electrodes under constant current. The thickness of the polymer film was controlled by means of total charge consumed during the electropolymerization. SEM was used to measure the thickness. There was a linear relationship between the passed charge and the film thickness. Ferro/ferricyanide, used as an electron mediator in this study, was rapidly ion-exchanged into the polymer layer with its concentration of 1.2~1.3M. It was found that electrooxidation of ascorbic acid is catalyzed by incorporated ferri/ferrocyanide couple. Kinetic parameters for electrooxidation were determined by RDE experiments. The results indicate that the present system corresponds to ER+S case based on the Saveant theory. Improving methods have been proposed to be R+S case which is ideal for electrocatalysis.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.60 no.4
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• pp.574-581
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• 2022

Nanofibers comprising reduced graphene oxide (rGO) and Mo₂C/Mo₂N nanoparticles (Mo₂C/Mo₂N rGO NFs) were prepared for a functional interlayer of Li-S batteries (LSBs). The well-dispersed Mo₂C and Mo₂N nanoparticles in the nanofiber structure served as active polar sites for efficient immobilization of dissolved lithium polysulfide. The rGO nanosheets in the structure also provide conductive channels for fast ion/electron transport during charging-discharging and ensured reuse of lithium polysulfide during redox reactions through a fast charge transfer process. As a result, the cell assembled with Mo₂C/Mo₂N rGO NFs-coated separator and pure sulfur electrode (70 wt% of sulfur content and 2.1 mg cm^-2 of sulfur loading) showed a stable discharge capacity of 476 mA h g^-1 after 400 charge-discharge cycles at 0.1 C. Furthermore, it exhibited a discharge capacity of 574 mA h g^-1 even at a high current density of 1.0 C. Therefore, we believe that the proposed unique nanostructure synthesis strategy could provide new insights into the development of sustainable and highly conductive polar materials as functional interlayers for high performance LSBs.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2006.06a
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• pp.101-102
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• 2006

금속을 도핑 함으로써 전기전도도가 향상될 것으로 생각되는 산화바나듐 나노선에 대하여 열처리 전후의 전기적 특성을 비교하였다. sol-gel 방법으로 만들어진 산화바나듐 xerogel($V_{1.66}Mo_{0.33}O_5{\cdot}nH_2O$)을 $Si_3N_4$ 절연막이 성장된 Si기판위에 분산시키고 Ti/Au으로 전극을 증착한 후 열처리 한 것과 하지 않은 두 시료의 전류-전압특성을 비교 분석하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.62.1-62.1
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• 2010

CIS(CuInSe2)계 화합물 태양전지는 높은 광흡수계수와 열적 안정성 및 조성 조절을 통한 밴드갭 조절이 용이해 고효율 박막 태양전지로 각광 받고 있다. 또한 CIGS 태양전지는 기존의 유리기판 대신 유연한 기판을 사용해 flexible 태양전지 제조가 가능하다. 이러한 유연기판은 보통 stainless steel과 같은 금속 기판이 많이 사용되는데 기존의 soda-lime glass 기판과는 달리 금속기판에는 Na이 첨가되어 있지 않아 별도의 Na첨가를 필요로 한다. Na은 CIGS 흡수층의 조성조절을 용이하게 하여 태양전지의 변환 효율을 향상시키는 역할을 한다. 본 연구에서 기판은 Na이 첨가되어있지 않은 corning glass를 사용 하였으며 NaF를 이용해 Mo가 증착된 기판에 NaF의 두께를 달리하며 증착해 CIGS 흡수층의 grain 사이즈를 비교 하였으며 그 후 태양전지 소자를 제조해 광전특성을 분석하였다. 후면 전극으로 약60nm 두께의 Mo를 DC Sputtering 방법을 이용해 증착 하였다. buffer층으로는 약 50nm의 CdS층을 CBD방법을 이용하여 제조 하였으며 TCO 층으로 약 50nm의 i-ZnO와 약 450nm의 Al-ZnO를 RF Sputtering방법으로 증착 하였다. 마지막으로 앞면 전극으로 약 $1{\mu}m$의 Al을 Thermal Evaporation방법으로 증착하였다. 태양전지 소자의 면적은 $0.49cm^2$로 효율을 비교 분석하였다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.05a
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• pp.8.2-8.2
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• 2009

구리(Cu)-인듐(In)-갈륨(Ga)-셀레늄(Se)의 4 원소 화합물 반도체인 Cu(InGa)$Se_2$ (CIGS) 태양전지 세계 최고 셀효율은 2008년 현재 19.9% 로서 박막형 태양전지 중 가장 높은 효율을 보이고 있다. 이는 다결정(폴리) 실리콘 태양전지의 20.3%와 대등한 수준이다. 이 CIGS 태양전지는 제조단가를 표준 결정형 실리콘 태양전지 대비 50% 대로 획기적으로 낮출 수 있어 가장 경쟁력이 있는 차세대 재료로 꼽히고 있다. 본 연구에서는 CIGS태양전지를 고진공 물리 증작법으로 제작하였으며 표면과 박막의 순도를 외부오염을 방지하기 위하여 후면전극, 광흡수체 및 전면전극을 동일 진공에서 제작할 수 있는 멀티 챔버 클러스터 증착 시스템을 이용하였다. 기판으로 소다라 임유리, 후면전극으로 Mo, 전면전극으로 I-ZnO/Al:ZnO 및 ITO를 이용하였다. 버퍼층으로 CdS를 chemical bath deposition (CBD)를 이용하였다. 소자는 무반사막을 사용하지 않고 Al/Ni전극 그리드를 이용하였다. 이 소자로부터 0.22 $cm^2$에서 16%의 효율을 얻었다. 각 박막층 간 계면의 분석을 전기적인 특성, ellisometry에 의한 광특성, 표면과 결정성에 대한 SEM 및 XRD의 특성을 보고한다. 또한, 대표적 화합물 반도체 박막 태양전지인 CIGS 태양전지의 기술의 현황, 학문적인 과제 및 실용화의 문제점을 발표하기로 한다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.16 no.4
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• pp.485-490
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• 2005

Effects of gas injectino on the copper recovery form industrial waste water in a fluidized-bed electrolytic reactor were investigated. Effects of gas injection on the individual phase holdup and efficiency of copper recovery for given operating variables such as liquid and gas velocity (0.1~0.4 cm/s), current density ($2.0{\sim}3.5A/dm^2$) and amount of fluidized solid particles (1.0~4.0 wt%) were examined. The solid particle, whose diameter and swelling density were 0.5 mm and $1100kg/m^3$, respectively, was made of polystylene and divinyl benzene. It was found that the holdup of gas and solid phases increased, but that of the liquid phase decreased with increasing velocity of gas injected into the reactor. With increasing gas and/or liquid velocity and increasing amount of fluidized particles is not needed, the rate of copper recovery increased to a maximum value of and subsequently decreased. The recovery rate of copper increased almost linearly with increasing current density in accordance with Faraday's law.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.115.2-115.2
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• 2014

2004년에 최초의 2D 물질인 그래핀이 발표된 이후로 그래핀에 대한 관심이 매우 높다. 그래핀은 매우 높은 캐리어 이동도와 높은 광학 투과도, 높은 기계적 강도, 뛰어난 유연성등 다양하고, 뛰어난 물리적, 광학적, 기계적 성질을 갖고 있다. 이러한 뛰어난 성질로 인해 초고속 전자소자, 유연소자, 투명전극, 광학소자등 다양한 분야의 응용이 기대되어, 현재 물리학, 화학, 재료등 여러분야에서 활발히 연구가 진행되고 있다. 이러한 활발한 연구에도 불구하고 그래핀이 가진 기본적인 물리적 특성인 "제로 밴드갭" 특성으로 인해 낮은 소모전력이 요구되는 전자소자와 또한 광학소자로서의 응용에 한계를 보이고 있는 것이 사실이다. 그래핀의 기본적인 물리적 성질인 "제로 밴드갭"에서 탈출해 밴드갭을 증가하기 위해 나노리본, 바이레이어 그래핀등, 다양한 연구가 진행되고 있다. 하지만, 이를 통한 밴드갭의 증가량은 충분히 크지않아서 그래핀의 전자 및 광학적 응용이 아직까지는 매우 어렵다. 이러한 그래핀의 물질적 한계에 비추어 최근에 그래핀과 달리 충분한 밴드갭이 있어 반도체 특성을 가지는 Transition Metal DichalCogenide (TMDC) 물질에 대한 관심이 매우 높다. TMDC물질은 그래핀과 같이 2차원 물질로서 극히 얇으며, 또한 밴드갭을 가지고 있다. 따라서 실리콘과 같이 전자소자, 광학소자의 응용이 더욱 현실적으로 가능하다. 가장 대표적인 물질은 MoS2, WS2등을 들수 있다. TMDC 물질의 연구에서 가장 기본적으로 선행되어야할 연구분야는 바로 물질 성장에 있으며, 본 연구에서는 가장 대표적인 성장방법인 화학기상증착(CVD), 스퍼터링-물리적기상증착 (PVD)를 이용한 MoS2, WS2등의 TMDC의 성장연구에 대해 논의하고자 한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.58.1-58.1
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• 2011

CIS(CuInSe2)계 화합물 태양전지는 높은 광흡수계수와 열적 안정성으로 고효율 태양전지 제조가 가능하여 태양전지용 광흡수층으로 매우 이상적이다. 미국 NREL에서는 이러한 CIGS 태양전지를 Co-evaporation 방법으로 제조 20%이상의 에너지 변환 효율을 달성하였다고 보고하였다. CIGS 태양전지의 경우 기존의 유리 기판 대신 유연한 철강 기판을 사용해 태양 전지를 flexible하게 제조 할 수 있다는 장점이 있다. 이러한 flexible 태양전지의 경우 기존의 rigid 태양전지의 적용분야 뿐만 아니라 BIPV, 선박, 장난감, 군용, 자동차등 더욱 더 많은 분야에 활용이 가능하다. 본 연구에서는 기존의 rigid한 기판인 soda lime glass와 flexible 기판인 stainless steel 기판으로 소자를 제조하여 효율을 비교 분석 및 stainless steel 기판의 표면 처리 방법에 따라서 표면 조도의 특성을 분석하여 stainless steel 기판별 효율 특성도 비교 분석 하였다. 후면전극으로는 약 $1{\mu}m$의 Mo를 DC Sputtering 방법을 이용하여 증착하였고, CIGS 광흡수층은 약 $2.5{\mu}m$의 두께로 미국의 NREL과 같은 3 stage 방식을 이용하여 광흡수층을 Co-Evaporation 방법으로 제조하였고, 버퍼층인CdS는 약 50nm의 두께로 CBD 방법으로 제조 하였으며, 창층인 ZnO는 약 500nm 두께로 RF Sputtering 방법으로 제조 하였고, 마지막으로 약 $1{\mu}m$ 두께의 Al 전면전극은 Thermal Evaporation 방법으로 제조 하였다. 소자의 물리적, 전기적 특성을 분석하기위해 FE-SEM, AFM, Solar Cell Simulator 분석을 실시하였다.