• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.185-185
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• 2012

중공 발광 나노 물질은 특유의 구조적 특성(낮은 밀도, 높은 비표면적, 다공성 물질, 낮은 열팽창계수 등)과 광학적 성질을 이용하여 디스플레이 패널, 광결정, 약물전달체, 바이오 이미징 라벨 등의 다양한 적용이 가능하다. 이러한 적용에 있어 균일한 크기와 형태의 중공 입자는 필수 조건으로 여겨진다. 지금까지 합성된 중공 발광 입자에는 BaMgAl10O17 : Eu2+-Nd3+, Gd2O3 : Eu3+, $EuPO_4{\cdot}H_2O$과 같은 것들이 있으나 크기 조절이 어렵고, 그 균일성이 확보되지 못하였다. 균일한 크기의 중공 발광 입자를 만들기 위해 SiO2나 emulsion을 템플릿으로 이용하여 황화카드뮴, 카드뮴 셀레나이드 중공 입자를 합성한 예가 있으나, 양자점의 독성으로 인하여 바이오분야 응용에는 적합하지 않다. YAG는 모체로써 형광체에서 가장 많이 이용되는 물질로, 화학적 안정성과 낮은 독성, 높은 양자 효율 등 많은 장점을 갖고 있다. 특히 세륨이 도핑된 YAG형광체의 경우 WLED, 신틸레이터, 바이오산업에 적용이 가능하다. 그러나 지금까지 중공 YAG:Ce3+형광체를 합성한 예가 없었다. 본 연구에서는 단분산 수화 알루미늄 (Al(OH)3) 입자 위에 세륨이 도핑 된 이트륨 베이직 카보네이트 ($Y(OH)CO_3$)를 균일하게 코팅한 후 열처리를 하여 균일한 크기의 Y3Al5O12:Ce3+(YAG) 중공 입자를 합성하였다. 열처리 온도에 따른 고분해능 투과 전자 현미경(HRTEM), X-선 회절(XRD), 고분해능 에너지 분광법(HREDX) 분석결과, 중공 YAG: Ce3+입자는 Kirkendall 효과에 의해 형성됨을 확인하였다. 전계방사형 주사 전자 현미경(FE-SEM) 측정을 통해, 열처리 후에도 입자의 크기와 형태가 균일함을 확인하였으며, 공초점 현미경 관찰을 통해 중공 형태를 명확히 확인 할 수 있었다. Photoluminescence (PL) 분광법과 형광 수명 이미징 현미경(FLIM)을 이용한 광 특성 분석결과, 합성된 입자는 400-500 nm에서 흡수 파장 (456 nm에서 최대 강도)과 500-700 nm 범위의 발광 파장(544 nm에서 최대 강도)을 나타냈고, 상용 YAG: Ce3+(70 ns)에 준하는 74 ns의 잔광 시간(decay time)이 측정되었다. 단분산 수화 알루미늄 입자의 크기를 조절하여 최종 합성된 YAG: Ce3+의 크기를 조절할 수 있었다. 지름 약 600 nm의 Al(OH)3를 사용한 경우, $1,300^{\circ}C$에서 열처리를 한 후 평균 지름 590 nm의 중공입자를 합성하였고, 약 170 nm의 Al(OH)3를 이용하여, 더 낮은 온도인 $1,100^{\circ}C$에서의 열처리를 통해 평균지름 140 nm의 중공 YAG: Ce3+입자를 합성하였다. 본 연구를 통하여 합성된 균일한 크기의 YAG 중공입자는 LED와 같은 광전변환 소자 및 다기능성 바이오 이미징 등의 나노바이오 소자 분야에 활용될 수 있음이 기대된다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.114-114
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• 2009

ZnO has received considerable attention due to its potential applicability to optoelectronic devices such as ultraviolet-light emitting diodes (UVLEDs) and laser diodes (LDs). As well known, however, polar ZnO with the growth direction along the c-axis has spontaneous and piezoelectric polarizations that will result in decreased quantum efficiency. Recently, nonpolar ZnO has been studied to avoid such a polarization effect. In order to realize applications of nonpoar ZnO-based films to LEDs, growth of high quality alloys for quantum well structures is one of the important tasks that should be solved. $Mg_xZn_{1-x}O$ and $Cd_xZn_{1-x}O$ is ones of most promising alloys for this application because the alloys of ZnO with MgO and CdO provide a wide range of band-gap engineering spanning from 2.4 to 7.8 eV. In this study, we investigated on $Mg_xZn_{1-x}O$ films grown with various Mg/Zn flux ratios The films were grown on R-plane sapphire substrates by plasma-assisted molecular beam epitaxy (PAMBE). we investigated on $Mg_xZn_{1-x}O$ films grown with various Mg/Zn flux ratios. The films were grown on R-plane sapphire substrates by plasma-assisted molecular beam epitaxy (PAMBE). With the relatively low Mg/Zn flux ratios, a typical striated anisotropic surface morphology which was generally observed from the nonpolar (11-20) ZnO film on r-plane sapphire substrates. By increasing the Mg/Zn flux ratio, however, additional islands were appeared on the surface and finally the surface morphology was entirely changed, which was generally observed for the (0001) polar ZnO films by losing the striated morphology. Investigations by X-ray $\Theta-2{\Theta}$ diffraction revealed that (0002) and (10-11) ZnO planes are appeared in $Mg_xZn_{1-x}O$ films by increasing the Mg/Zn flux ratio. Further detailed investigation by transmission electron microscopy (TEM) and photoluminescence (PL) will be discussed.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제34권1호
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• pp.50-57
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• 2017

금속산화물 반도체 중 하나인 산화아연은 인체에 무해하고 친환경적이며, 우수한 화학적, 열적 안정성의 특성을 지니며 3.37 eV의 넓은 밴드갭 에너지와 60 meV의 높은 엑시톤 바인딩 에너지로 인해 태양전지, 염료페기물의 분해, 가스센서 등 다양한 분야에 응용이 가능한 물질이다. 산화아연은 입자 형상 및 결정성의 변화에 따라 광촉매 활성이 변하게 된다. 따라서, 다양한 실험변수와 첨가제를 사용하여 입자를 합성하는 것이 매우 중요하다. 본 논문에서는 마이크로파 수열합성법을 사용하여 산화아연을 합성하였다. 전구체로는 질산아연을 사용하였고, 수산화나트륨을 사용하여 용액의 pH를 11로 조정하였다. 첨가제로는 계면활성제인 에탄올아민, 세틸트리메틸암모늄브로마이드, 소듐도데실설페이트, 솔비탄모노올레이트를 첨가하였다. 합성된 입자는 별모양, 원추형, 씨드형태, 박막형태의 구형의 형상을 보였다. 합성된 산화아연의 물리 화학적 특성은 XRD, SEM, TGA을 통하여 확인하였고, 광학적 특성은 UV-vis spectroscopy, PL spectroscopy, Raman spectroscopy으로 확인하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제4권1호
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• pp.11-20
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• 1994

분자선에피택시(molecular beam epitaxy)법을 이용하여 GaAs 및 ALGaAs layer를 undoped 반절연(100) GaAs 기판위에 성장하였고, 최적의 성장온도와 성장된 시료에 대한 전기적 및 광학적 특성을 조사 하였다. Undoped GaAs층의 성장에 있어서는 측정결과로 부터 As/Ga의유속비가 약 20, 성장온도가 $570^{\circ}C$일때 12K에서의 Photoluminescence 반폭치(FWHM)가 1.14meV인 결정성이 좋은 시료가 얻어졌으며, p형으로서 carrier 농도가 $1.5{\times}10^{14}cm^{-3}$ 미만이고, Hall 이동도가 300K에서 $579cm^2/V-s$인 양질의 에피층이 얻어졌다. 또한 이들 시료에서는 ODLTS, DLTS측정으로 부터 2개의 hole형 깊은 주위만이 관측되었다. Undoped AlGaAs층의 성장에 있어서는 As/(Ga+Al)의 유속비가 20이고 $60^{\circ}C$의 성장온도에서 표면 morphology와 결정성이 좋은 시료를 성장할 수 있었으며, 0.17~0.85eV에서 8개의 깊은 준위가 관측되엇다. Si이 도핑된 AlGaAs 층의 경우, PL 스펙트럼으로 부터 Si의 도핑효과를 관측할 수 있었으며, Hall 측정으로부터 300K에서 $1.5{\times}10^{16}cm^{-3}$일 때 Hall 이동도가 $2547cm^2/V-s$인 시료를 얻을 수 있었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제28권1호
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• pp.9-13
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• 2018

본 연구에서는 고휘도 고출력 광학소자 제조에 GaN 기판으로서의 적용가능 여부를 평가하고자 HVPE 법으로 성장된 bulk GaN 결정의 두께 증가에 따른 광학적 특성 변화를 분석하였다. HVPE를 이용하여 다양한 두께(0.4, 0.9, 1.5 mm 이상)의 2인치 GaN 기판을 제작한 뒤, 화학 습식 에칭, Raman, PL 등을 이용하여 기판의 결함밀도와 잔류응력 변화에 따른 광학적 특성을 분석하였다. 이를 통해 제작된 GaN 기판의 결정 두께와 광학적 특성과의 상관관계를 확인하였으며, 동종기판의 제작을 통한 고성능 광학소자로의 응용가능성을 확인하였다.

• 청정기술
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• 제17권1호
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• pp.78-82
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• 2011

본 연구에서는 보다 효율적인 광 전기화학적 수소제조를 위하여 광촉매로써 티타니아 골격에 positive-type 반도체로써 B 이온, negative-type 반도체로써 P 이온을 삽입하여 고온 고압에서 용매열(solvothermal)법으로 P- 그리고 B-$TiO_2$ 나노 입자를 제조하였다. 제조한 P-$TiO_2$와 B-$TiO_2$의 물리적 특성은 X-ray 회절분석법, 투과전자현미경, 자외선-가시선 분광광도계, 발광분광계를 통해 확인하였다. 메탄올/물(1:1) 광분해 수소제조 실험 결과, 1.0 mol% B-$TiO_2$ 광촉매가 순수 anatase $TiO_2$ 광촉매 보다 활성이 향상되었으며, 0.5 g의 1.0 mol% B-$TiO_2$ 촉매를 사용한 경우 10시간 반응 시 0.42 mL의 수소가 발생되었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.324-325
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• 2014

Quantum wells infrared photodetectors (QWIPs) have been used to detect infrared radiations through the principle based on the localized stated in quantum wells (QWs) [1]. The mature III-V compound semiconductor technology used to fabricate these devices results in much lower costs, larger array sizes, higher pixel operability, and better uniformity than those achievable with competing technologies such as HgCdTe. Especially, GaAs/AlGaAs QWIPs have been extensively used for large focal plane arrays (FPAs) of infrared imaging system. However, the research efforts for increasing sensitivity and operating temperature of the QWIPs still have pursued. The modification of heterostructures [2] and the various fabrications for preventing polarization selection rule [3] were suggested. In order to enhance optical performances of the QWIPs, double barrier quantum well (DBQW) structures will be introduced as the absorption layers for the suggested QWIPs. The DBWQ structure is an adequate solution for photodetectors working in the mid-wavelength infrared (MWIR) region and broadens the responsivity spectrum [4]. In this study, InGaAs/GaAs/AlGaAs double barrier quantum well infrared photodetectors (DB-QWIPs) are successfully fabricated and characterized. The heterostructures of the InGaAs/GaAs/AlGaAs DB-QWIPs are grown by molecular beam epitaxy (MBE) system. Photoluminescence (PL) spectroscopy is used to examine the heterostructures of the InGaAs/GaAs/AlGaAs DB-QWIP. The mesa-type DB-QWIPs (Area : $2mm{\times}2mm$) are fabricated by conventional optical lithography and wet etching process and Ni/Ge/Au ohmic contacts were evaporated onto the top and bottom layers. The dark current are measured at different temperatures and the temperature and applied bias dependence of the intersubband photocurrents are studied by using Fourier transform infrared spectrometer (FTIR) system equipped with cryostat. The photovoltaic behavior of the DB-QWIPs can be observed up to 120 K due to the generated built-in electric field caused from the asymmetric heterostructures of the DB-QWIPs. The fabricated DB-QWIPs exhibit spectral photoresponses at wavelengths range from 3 to $7{\mu}m$. Grating structure formed on the window surface of the DB-QWIP will induce the enhancement of optical responses.

• 한국진공학회지
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• 제6권1호
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• pp.61-68
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• 1997

$In/PCI_3/H_2$계 chloride VPE법을 이용하여 반절연(semi-insulating) Fe-doped InP 기 판위에 undoped InP 에피층(epilayer) 성장시 중요한 변수인 성장온도와 $PCl_3/H_2$몰비가 에피층 성장에 미치는 영향을 조사하였다. 성장온도를 $620^{\circ}C$에서 $650^{\circ}C$까지 변화시켰고, $PCl_3/H_2$ 몰비는 $2.5{\times}10^{-2}$에서 4.5$\times$10-2까지 변화시켰다. 성장온도가 $640^{\circ}C$이고 $PCl_3/H_2$ 몰비가 $3.0{\times}10^{-2}$에서 표면결함이 최소가 되었고, $PCl_3/H_2$ 몰비가 증가할수록 표면결함이 증가하는 경향을 나타내었다. photoluminescence(PL), Hall, electrochemical capacitance-voltage(ECV) 측정을 통해 모든 undoped InP 에피층의 상온 이동자 농도가 $1{\times}10^{14}cm^{-3}$ 보다 이하인 것을 확인하였고, four point probe method를 이용하여 측정한 비저 항(resistivity)은 성장온도가 $640^{\circ}C$, PCl3/H2 몰비가 $3.0{\times}10^{-2}$에서 $3.0{\times}10^6{\Omega}\textrm{cm}$으로 가장 높 은 값을 보였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.154-155
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• 2010

최근 Stranski-Krastanov (SK) 성장법을 이용한 자발형성 (Self-assembled) InAs/GaAs 양자점 (Quantum Dot) 연구가 기초 물리학뿐만 아니라 응용에 있어 활발하게 진행되고 있다. 그러나 기존 보고에 따르면 SK 성장법을 통한 InAs/GaAs 양자점은 크기, 균일도, 및 밀도 등의 성장거동 제어에 한계가 있다. 예로, 성장속도 및 증착양이 감소하더라도 상대적으로 크기가 큰 InAs/GaAs 클러스터 (Cluster)를 형성하여 크기분포의 불균일 및 결함을 야기하여 결과적으로 전기/광학적 특성을 저해하는 요인이 된다. 이를 개선하기 위한 방안으로 SK 성장법을 변형한 다양한 수정자발형성법이 제안되어 연구되고 있다. 본 논문에서는 기존 SK 성장법과 Arsenic-interruption Technique(AIT), In Pre-deposition (IPD)법을 각각 접목한 수정자발형성법을 이용하여 상대적으로 크기가 큰 InAs/GaAs 양자점 또는 클러스터 형성을 감소시켜 공간적 크기 균일도 및 밀도를 제어한 결과를 보고한다. 성장된 InAs/GaAs 양자점 시료의 구조 및 광학적 특성을 원자력간현미경 (Artomic Force Microscopy, AFM)과 Photoluminescence (PL) 분광법을 이용하여 분석하였다. 기존 SK 성장법을 이용하여 형성한 기준시료의 AFM 이미지에서 InAs/GaAs 양자점과 클러스터의 공간밀도는 각각 6.4*1010/cm2와 1.4*109/cm2로 관찰되었다. 그러나, AIT를 이용한 양자점 시료의 경우 상대적으로 크기가 큰 InAs/GaAs 클러스터는 관찰되어지지 않았고, 양자점 밀도는 8.4*1010/cm2로 SK 양자점에 비하여 30% 정도 개선되었다. 또한, InAs/GaAs 클러스터를 제외한 공간 균일도는 SK-InAs/GaAs 양자점의 15.6%에 비하여 8%로 크게 개선된 결과를 얻었다. AIT 성장법을 이용한 InAs/GaAs 양자점에서 원자의 이동거리 (Migration Length)의 제어로 양자점의 형성특성이 개선된 것으로 설명할 수 있으며, Arsenic 차단 시간이 임계점 이상으로 길어지면 다시 InAs/GaAs 클러스터들이 형성되는 것을 관찰할 수 있었다. InAs/GaAs 양자점과 클러스터 형성 특성이 초기 표면 조건에 어떻게 영향을 받는지 분석하기 위해, InAs 양자점 성장 이전에 V족 물질 공급 없이 Indium의 공급시간을 1초(IPDT1S 시료), 2초 (IPDT2S 시료), 3초 (IPDT1S 시료)로 변화시키면서 증착하고 기존 SK 성장법으로 양자점을 성장하였다 (IPD성장법). 그 결과 IDP1S 양자점 시료의 공간밀도가 10*1010/cm2로 SK InAs/GaAs 양자점 시료에 비해 약 60% 정도 증가하였고, 클러스터도 관찰 할 수 없었다. 그러나 IPD 시간이 증가할수록 다시 InAs/GaAs 클러스터들이 형성되는 것을 관찰할 수 있었다. 이러한 결과는 InAs/GaAs 양자점 성장초기에 InAs 핵생성 사이트 (Nucleation site)의 크기 및 상태를 제어하는 것이 양자점의 밀도 및 균일도를 제어하는 중요한 요소임을 알 수 있다.

• 공업화학
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• 제28권5호
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• pp.547-553
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• 2017

본 연구는 $TiO_2$ 골격에 Pd을 삽입시켰을 때 나타나는 광 촉매 성능의 차이에 초점을 두고, $TiO_2$와 x mol% $Pd-TiO_2$(x = 0.25, 0.5, 0.75 그리고 1.0)의 5가지 촉매를 제안하였다. 전형적인 졸-겔 방법을 사용하여 촉매를 합성하고 각 촉매의 페놀 광 분해 성능을 평가하였다. XRD, TEM, SEM/EDS, UV/Vis 분광법, 광 발광 분광법 등을 이용하여 촉매의 물리화학적 특성을 확인하였고, 광 발광 분광법 및 광 전류 측정으로 광학적 특성을 확인하였다. Pd 이온을 첨가하면 촉매의 밴드 갭이 감소하고, 광 생성된 전자와 정공 사이의 전하 분리가 쉽게 발생한다. 결과적으로, 0.75 mol% $Pd-TiO_2$ 촉매상의 페놀 광 분해 성능은 순수한 $TiO_2$보다 3배 더 높았는데, 이는 광 촉매 반응 중에 Pd 이온이 전자캡쳐 역할을 하여 일어난 결과로 여겨진다.