• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.386-386
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• 2011

sol-gel 및 hydrothermal growth method를 이용한 zinc oxide nanorod는 제작 시 고가의 장비가 필요치 않기에 저비용 대면적 박막을 제작하는데 적합하지만 rod들의 array 및 density 조절에서 어려움을 가지고 있다. 본 연구에서는 이러한 nanorod array 형상 조절을 위하여 zinc oxide seed layer 형성 과정 중 precursor solution에 이종 나노 입자를 첨가하였다. 첨가한 seed precursor solution을 spin coating한 이후에 후처리 하여 hydrothermal method를 이용해 성장시켰다. 합성한 rod들을 optic과 FE-SEM으로 측정해 rod들의 density 변화를 확인할 수 있었다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제33권1호
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• pp.189-193
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• 2012

ZnO nanorods were grown on the $Cd_xZn_{1-x}O$ seed layers with various Cd mole fractions by hydrothermal method. The effects of the Cd mole fraction for $Cd_xZn_{1-x}O$ seed layers on the structural and optical properties of the ZnO nanorods were investigated by scanning electron microscopy, X-ray diffraction, and photoluminescence. The narrowest full-width at half-maximum and largest grain size of the $Cd_xZn_{1-x}O$ seed layers, indicating improvement in crystal quality, were observed at the Cd mole fraction of 0.5. At the Cd mole fraction of 0.5, the largest enhancement in the density, the crystal quality, and the growth rate of the ZnO nanorods was observed while their appearance was not affected significantly by the incorporation of the Cd in the $Cd_xZn_{1-x}O$ seed layers. Consequently, the luminescent properties of the ZnO nanorods were enhanced. The largest improvement in the structural and optical properties of the ZnO nanorods was observed at the Cd mole fraction of 0.5.

• 한국재료학회지
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• 제24권10호
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• pp.543-549
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• 2014

A zinc oxide (ZnO) hybrid structure was successfully fabricated on a glass substrate by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD). In-situ growth of a multi-dimensional ZnO hybrid structure was achieved by adjusting the growth temperature to determine the morphologies of either film or nanorods without any catalysts such as Au, Cu, Co, or Sn. The ZnO hybrid structure was composed of one-dimensional (1D) nanorods grown continuously on the two-dimensional (2D) ZnO film. The ZnO film of 2D mode was grown at a relatively low temperature, whereas the ZnO nanorods of 1D mode were grown at a higher temperature. The change of the morphologies of these materials led to improvements of the electrical and optical properties. The ZnO hybrid structure was characterized using various analytical tools. Scanning electron microscopy (SEM) was used to determine the surface morphology of the nanorods, which had grown well on the thin film. The structural characteristics of the polycrystalline ZnO hybrid grown on amorphous glass substrate were investigated by X-ray diffraction (XRD). Hall-effect measurement and a four-point probe were used to characterize the electrical properties. The hybrid structure was shown to be very effective at improving the electrical and the optical properties, decreasing the sheet resistance and the reflectance, and increasing the transmittance via refractive index (RI) engineering. The ZnO hybrid structure grown by MOCVD is very promising for opto-electronic devices as Photoconductive UV Detectors, anti-reflection coatings (ARC), and transparent conductive oxides (TCO).

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.179-179
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• 2010

1차원 나노구조를 갖는 ZnO를 성장하기 위해 Laser ablation, Chemical vapor deposition (CVD), Chemical transport method, Molecular beam epitaxy, Sputtering 등의 다양한 형성법들이 이용되어지고 있다. 특히 대량생산과 경제성 측면에서 많은 장점을 가지고 있는 CVD를 이용한 ZnO 성장 및 응용 연구가 활발하게 수행되고 있다. 본 연구에서는 Thermal CVD를 이용하여 반응물질과 기판 사이의 거리, 기판온도, $O_2$/Zn 비율 등의 성장변수를 변화시켜 ZnO 나노구조를 성장하고 구조 및 광학적 특성을 연구하였다. Scanning electron microscope를 통한 구조 특성평가 결과 반응물질과 기판 사이의 거리가 13 cm 이하의 조건에서 ZnO 나노구조들은 나노판(Nanosheet)과 나노선(Nanowire)이 혼재하여 성장된 것을 보였다. 그리고 반응물질과 기판사이의 거리가 15 cm 이상부터 나노판이 없어지고 수직한 ZnO 나노막대(Nanorod)가 형성되었다. 상온 Photoluminescence 스펙트럼에서 반응물질과 기판사이의 거리가 5에서 15 cm로 증가할수록 결함 (Defect)에 의해 발생된 515 nm 파장의 최대세기 (Maximum intensity)가 10배 이상 감소한 반면, ZnO 나노구조에 의한 378 nm 파장의 NBE발광 (Near band edge emission)은 8배 이상 증가하였다. 이러한 구조 및 광학적 결과로부터, 질서 없이 성장된 것보다 수직 성장된 ZnO 나노구조의 결정질(Crystal quality)이 좋은 것을 확인하였다. 이를 바탕으로 성장변수에 따른 ZnO 나노구조의 형성 메커니즘을 Zn와 O 원자의 성장거동을 기반으로 한 모델을 이용하여 해석하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.434.2-434.2
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• 2014

We observe enhanced pH response of solution-gated field-effect transistors (SG-FET) having 1D-2D hybrid channel of vertical grown ZnO nanorods grown on CVD graphene (Gr). In recent years, SG-FET based on Gr has received a lot of attention for biochemical sensing applications, because Gr has outstanding properties such as high sensitivity, low detection limit, label-free electrical detection, and so on. However, low-defect CVD Gr has hardly pH responsive due to lack of hydroxyl group on Gr surface. On the other hand, ZnO, consists of stable wurtzite structure, has attracted much interest due to its unique properties and wide range of applications in optoelectronics, biosensors, medical sciences, etc. Especially, ZnO were easily grown as vertical nanorods by hydrothermal method and ZnO nanostructures have higher sensitivity to environments than planar structures due to plentiful hydroxyl group on their surface. We prepared for ZnO nanorods vertically grown on CVD Gr (ZnO nanorods/Gr hybrid channel) and to fabricate SG-FET subsequently. We have analyzed hybrid channel FETs showing transfer characteristics similar to that of pristine Gr FETs and charge neutrality point (CNP) shifts along proton concentration in solution, which can determine pH level of solution. Hybrid channel SG-FET sensors led to increase in pH sensitivity up to 500%, compared to pristine Gr SG-FET sensors. We confirmed plentiful hydroxyl groups on ZnO nanorod surface interact with protons in solution, which causes shifts of CNP. The morphology and electrical characteristics of hybrid channel SG-FET were characterized by FE-SEM and semiconductor parameter analyzer, respectively. Sensitivity and sensing mechanism of ZnO nanorods/Gr hybrid channel FET will be discussed in detail.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.665-665
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• 2013

박막형 태양전지에서 광흡수층으로 널리 쓰이는 metal chalcogenide 화합물 중, CuInS2(CIS)은 전기적, 광학적 특성이 우수하여 널리 연구되고 있다. CIS계 태양전지 최근 동시 증발법을 이용하여 20.3%의 고효율을 기록한 바 있으나 기존 진공, 고온 기반 공정 기술은 초기 투자 비용이 높고, 고가의 희귀원소인 In 등의 원료 활용도가 떨어져 원가 절감에 있어 한계가 있다. 이에 따라 제조 비용 절감과 원료 사용 효율을 향상시키기 위해 비진공 방식을 이용한 광흡수 층 증착 공정에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 상온, 상압, 저온에서 합성이 가능한 CIS계 광흡수층을 전자 전달 및 빛 포집에 유리한 ZnO 나노구조와 응용함으로써 superstrate 구조의 박막형 태양전지를 구현하고 그 특성을 평가하였다. CIS 박막 태양전지에서 투명창층으로 쓰이는 ZnO 박막을 수열합성법으로 합성된 ZnO 나노로드 어레이로 대체하여 빛 산란 효과를 줄이고, 전하 수집 및 이동 효과를 극대화하였다. 또한 CIS 광흡수층은amine계 용매와 금속염 및 thiourea를 조합하여 저온에서 코팅 후 건조시켜 박막을 제조하였다. 각 요소 박막들의 물성을SEM, XRD, UV-transmittance 분석을 통해 살펴보았으며, 소면적 태양전지 제작을 통해 박막 구조 대비 30배 이상의 광변환효율(최고효율 3.30%)을 기록하였다.

• 대한화학회지
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• 제55권4호
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• pp.563-565
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• 2011

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.377-377
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• 2012

반도체 물질로서 Zinc oxide (ZnO) nanorod (NR)는 Hydrothermal growth method로 제작 시 고가의 장비가 필요치 않기에 저비용 대면적 박막을 제작하는데 적합하지만 NR들의 array 조절과 각각의 rod와 전극 간의 연결에서 어려움을 가지고 있다. 최근 연구에서는 이러한 NR array 형상 조절과 소자의 성능 향상을 위하여 tilted sputtering method를 이용해 seed layer를 lateral 하게 형성하여 성장시켜 표면적을 극대화함으로서 응용되는 센서의 성능을 향상시키는 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 이렇게 향상된 수평구조의 ZnO NR과 다양한 전극 금속 간의 schottky barrier의 높이 차이에 따라 sensitivity와 response time의 차이를 측정하였다. NR들을 전계방출형 전자현미경과 XRD로 분석 NR의 lateral structure 및 결정성을 확인하였다. 그리고 이렇게 형성한 NR을 소자화하여 Au, Ag, Al을 전극 금속물질로 사용한 경우에 대하여 sensing performance와 전극 금속의 schottky barrier의 상관관계를 확인하였다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2009년도 춘계학술발표대회
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• pp.28.1-28.1
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• 2009

The superior properties of ZnO such as high exciton binding energy, high thermal and chemical stability, low growth temperature and possibility of wet etching process in ZnO have great interest for applications ranging from optoelectronics to chemical sensor. Particularly, vertically well-aligned ZnO nanorods on large areas with good optical and structural properties are of special interest for the fabrication of electronic and optical nanodevices. Currently, low-dimensional ZnO is synthesized by metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD), molecular beam epitaxy (MBE), thermal evaporation, and sol.gel growth. Recently, our group has been reported about achievement the growth of Ga-doped ZnO nanorods using ZnO seed layer on p-type Si substrate by RF magnetron sputtering system at high rf power and high growth temperature. However, the crystallinity of nanorods deteriorates due to lattice mismatch between nanorods and Si substrate. Also, in the growth of oxide using sputtering, the oxygen flow ratio relative to argon gas flow is an important growth parameter and significantly affects the structural properties. In this study, Phosphorus (P) doped ZnO nanorods were grown on c-sapphire substrates without seed layer by radio frequency magnetron sputtering with various argon/oxygen gas ratios. The layer change films into nanorods with decreasing oxygen partial pressure. The diameter and length of vertically well-aligned on the c-sapphire substrate are in the range of 51-103 nm and about 725 nm, respectively. The photoluminescence spectra of the nanorods are dominated by intense near band-edge emission with weak deep-level emission.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 하계학술대회 논문집 Vol.8
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• pp.387-387
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• 2007

기능성 나노소자를 구현할 수 있는 나노 소재로 0차원 구조의 양자점(quantum dot)과 1차원 구조의 양자선 및 나노선(nanorod)이 제안되고 있다. 나노선의 경우 나노스케일의 dimension, 앙자 제한 효과, 탁월한 결정성, self-assembly, internal stress등 기존의 벌크형 소재에서 발견할 수 없는 새로운 기능성이 나타나고 있어서 바이오, 에너지, 구조, 전자, 센서 등의 분야에서 활용되고 있다. 현재 국내외적으로 널리 연구되고 있는 나노선으로는 Si 및 Ge, $SnO_2$, SiC, ZnO 등이 있으며 특히, ZnO는 우수한 물리적 전기적 특성과 함께 나노선으로의 합성이 비교적 쉬워 주목받고 있는 재료이다. ZnO의 합성방법으로는 thermal CVD, MOCVD, PLD, wet-chemistry 등 다양한 방법이 사용되고 있다. 특히 MOCVD 법은 수직 정렬된 ZnO 나노막대를 합성하기가 매우 용이하다. 본 실험에서는 자체개발된 MOCVD 장비를 이용한 일차원 ZnO 나노선을 성장하였다. 이러한 ZnO 나노선의 성장은 사파이어 기판과 실리콘 기판 위에서 이루어졌으며 기판의 종류와 격자상수 불일도에 따른 상이한 성장과정을 온도에 따른 나노선 성장에서 관찰할 수 있었다. 사파이어 기판의 경우, 240도의 온도에서는 박막형상을 지닌 ZnO가 온도가 320도 이상으로 상승하면서 나노선으로 변함을 보였고, 실리콘 기판의 경우 380도 이상에서 기울기률 가진 나노선을 관찰하였으며, 420도에서는 나노선을 관찰 할 수 없었다. 또한 PL 장비를 이용한 PL 강도와 성장과정을 연관하여 생각하였을 때, 나노선의 기물기가 PL 강도비과 연관성을 가진다는 것을 측정을 통해 확인하였다.