본 논문에서는 혈당측정기 제작에 있어 PDMS(Su-8)를 이용하였다. 이는 일종의 고분자로서 기계적 특성이 우수하고 제작이 간단하며, 가격이 저렴하고 다른 물질과의 접합이 용이하다. 혈액의 펌핑과 믹싱을 할 수 있도록 새로운 구조체를 설계하였으며 제안된 모델의 핵심 부분인 측정전극의 제작에 필요한 기초적인 실험을 수행하였다. 측정전극의 성능향상과 제작편의성, 저가격화를 위해 효소고정화방법으로 Electrospinning (전기방사)으로 제조된 PVA nanofiber web을 이용하였으며, 이는 중합도 Pn=1700, 비누화도 98%인 공업용으로 상용화된 값싼 제품이다. 따라서 이를 이용하면 측정용 전극의 효소고정화에 있어 저가격화를 이룰 수 있을 것으로 기대된다 고정화된 전극분석을 위해 SEM(주사전자현미경)과 NMR(핵자기공명분광계), FT-IR(적외선분광분석)장비를 사용하였다. 그리고 기존의 효소고정화법(전기중합법)과의 응답특성을 비교분석하였다.
CQUEAN (Camera for QUasars in EArly uNiverse)은 초기우주천체 연구단(Center for Exploration of Origin of the Universe) 사업에서 개발한 CCD 카메라로서 초기우주의 퀘이사 후보를 찾기 위한 목적으로 설계되었다. CCD를 구동할 때는 픽셀 다이오드의 PN 접합층에 공핍층(depletion layer)을 생성하기위해 역 바이어스 전압을 준다. 이 전압에 의해 CCD를 사용한 관측 시 광이온화와 열이온화 현상에 의해 생성된 전자의 전하값에 추가로 바이어스 값이 읽혀진다. 정확한 CCD 측광 결과를 얻어내기 위해서는 안정된 바이어스를 유지해야 한다. 본 연구에서는 향후 CQUEAN의 보다 정확한 관측 및 데이터 처리에 대비하여 CQUEAN의 바이어스 특성을 분석하여 이 값에 영향을 주는 요인을 찾고 해결책을 논의한다.
본 논문에서는 THAH/IPA/pyrazine 용액에서의 전기화학적 식각정지특성을 기술한다. THAH/IPA/pyrazine 용액에서의 n-형과 p-형의 Si에 대한 I-V 곡선이 얻어졌다. p-형 Si에 대한 OCP(개방회로전압)과 PP(보호막생성 전압)은 각각 -1.2 V와 0.1 V이고, n-형에 대해서는 -1.3 V와 -0.2 V로 각각 나타났다. p-형과 n-형 Si 모두 PP점보다 양의 전압에서 식각율이 급속히 감소하였다. 또한 THAH/IPA/pyrazine 용액에서의 식각정지특성을 관찰하였다. pn 접합부에서의 정확한 식각정지에 의해서 epi. 층의 두께에 상응하는 Si 다이어프램을 제작할 수 있었다. 최적 이방성 식각조건인 TMAH 25 wt.%/IPA 17 vol.%/pyrazine 0.1g/100ml에서 식각률이 가장 높기 때문에 식각소요시간이 크게 감소하였다.
Photovoltaics is considered as one of the most promising new energy technology, because its energy source is omni present, pollution-free and inexhaustive. It is agreed that these solar cells must be thin film type because thin film process is cost-efficive in the fact that it uses much less raw materials and can be continuous. The defect chalcopyrite material $CuIn_3Se_5$ has been identified as playing an essential role in efficient photovoltaic action in $CuInSe_2$-based devicesm It has been reported to be of n-type conductivity, forming a p-n junction with its p-type counterpart $CuInSe_2$. Because the most efficient cells consist of the $Cu(In,Ga)Se_2$ quarternary, knowledge of some physical properties of the Ga-containing defect chalcopyrite $Cu(In,Ga)_3Se_5$ may help us better understand the junction phenomena in such devices.
결정 Si 및 비정질 Si 태양전지는 환경친화적이며 안정적인 물질로 전력변환 및 에너지 저장 장치에 중요하기 때문에 연구가 활발하게 진행되고 있다. 고효율 Si 태양전지를 제작하여 상용화하기에는 여러 가지 문제점이 있다. 공기와 비교하여 높은 굴절률을 갖고 있기 때문에 발생하는 반사를 줄이기 위해서 필요한 무반사 코팅층(Anti-reflective coating; ARC)은 주로 SiO2 와 SiNx 와 같은 유전체를 이용하여 사용하지만 이들 ARC 증착은 PECVD와 같은 진공장비를 사용하므로 제작 비용이 높아지는 단점이 있다. 나노선 또는 나노 팁과 같은 sub-wavelength 구조를 표면에 만들어 반사율을 줄이는 작업을 통해 ARC 공정비용을 감소하고 효율을 증진하는 연구가 활발히 진행되고 있다. CdS 양자점을 태양전지 표면에 형성함으로 ARC로 해결할 수 없는 단파장영역에 해당하는 부분을 줄이는 연구가 진행되었으며, 비정질의 경우 원기둥 형태의 태양전지 형태와 더불어 지름 방향으로의 PN 접합 나노로드 배열을 만들어 흡수면을 증가하여 효율을 증가한 연구도 진행되었다. 태양전지 표면의 형태를 V-groove 형태로 형성하여 입사하는 태양전지의 광밀도를 증가하는 이론적 결과도 발표되었다. 본 연구에서는 Si 태양전지의 표면변형에 따른 태양전지의 전력변환효율의 변화를 관찰하기 위하여 태양전지 표면의 texture 지름을 $3{\sim}15{\mu}m$, 간격을 $5{\sim}20{\mu}m$로 변화하고, 태양전지 표면의 나노 패턴을 2~10 nm 로 변화하여 반사율과 전력변환효율을 비교하였다. 나노와 마이크로 패턴은 각각 polystyrene nanosphere 와 photo mask를 이용하여 제작하였으며 PN junction Si 태양전지는 spin on dopant 방식으로 제작하여 성능을 조사하였다.
$ALU^+$ 태양전지는 PN접합을 후면에서 즉, Al을 소성하여 형성시키기 때문에 얼마나 균일하고 두껍게 형성하는 것이 가장 중요하다. 소성(Firing)은 태양전지 제조 과정에서 후면의 접촉을 위한 중요한 공정이다. 본 연구에서는 상업화가 가능한 n-type $ALU^+$ Emitter 태양전지에서 소성 횟수에 따른 특성을 연구 하였다. $ALU^+$ emitter 형성의 최적화를 위해 소성온도를 가변하고, 최적화된 온도에서 소성 횟수에 따른 DIV 측정을 통해 셀을 분석 하였다. 소성 횟수는 1~3회로 하였고, 그 결과 단락전류 밀도(Jsc)가 33.57mA/$cm^2$로 처음보다 15.1%증가 하였고, 곡선인자(Fill Factor)는 3회에서 66.04%로 218%증가 하였다. Al을 짧은 시간 안에 소성을 시키므로 해서 후면의 $P^+$ Emitter가 균일하게 형성되었기 때문에 개방전압(Voc)의 증가를 확인하였다. 본 연구를 통해 $ALU^+$ 태양전지의 후면 Aluminium 소성 조건의 최적화를 통하여 $ALU^+$ emitter가 충분히 형성되지 못하면 누설전류가 발생되고 직렬저항(Rs)이 크게 증가하여 개방전압(Voc) 및 단락전류밀도(Jsc)의 감소가 발생하게 되고, 직렬저항(Rs)의 증가와 병렬저항(Rsh)의 감소는 Fill Factor의 급격한 감소를 초래하게 됨을 알 수 있다. 이를 개선하면 태양전지 효율을 상승시키는 결과를 얻을 수 있음을 확인하였다.
결정질 태양전지에서 도핑(Doping)은 반도체(Semiconductor)의 PN 접합(Junction)을 형성하는 중요한 역할을 한다. 도핑은 반도체에 불순물(Dopant)을 주입하는 공정으로 고온에서 진행되며 온도는 중요한 변수(Parameter)로 작용한다. 본 연구에서는 여러 가지 도핑 방법 중 SOD(Spin-On Dopant)를 이용하여 온도에 따른 도핑 결과와 특성을 분석 하였다. P-type 웨이퍼(Wafer)에 SOD를 이용하여 불순물을 증착 후 Hot-plate에서 15분간 Baking 하였다. Baking된 웨이퍼는 노(Furnace)에 넣고 $860^{\circ}C{\sim}880^{\circ}C$까지 $10^{\circ}C$씩 가변하였다. 각각의 조건에 대해 Lifetime과 Sheet Resistance을 측정하였고, 그 결과 $880^{\circ}C$에서의 Lifetime이 $23.58{\mu}s$로 $860^{\circ}C$에 비해 235.8% 증가하여 가장 우수 하였으며, Sheet Resistance 또한 $68{\Omega}$/sq로 $860^{\circ}C$에서 가장 우수하게 측정되었다. SOD의 속도 가변에 따른 특성 변화를 보기 위해 온도는 $880^{\circ}C$에 고정한 후 속도를 3000rpm~4500rpm까지 500rpm간격으로 1시간동안 실험한 결과 rpm 속도에 따른 lifetime 변화는 거의 없었으며, Sheet Resistance는 3000rpm에서 $63{\Omega}$/sq로 가장 우수 하였다. 본 연구를 통해 온도와 Spin rpm에 따른 특성을 확인한 결과 온도가 높을 때 Sheet Resistance가 가장 안정화 되며, lifetime이 더욱 우수한 것을 확인할 수 있었다.
This paper describes on the temperature characteristics of a SDB(silicon-wafer direct bonding) SOI(silicon-on-insulator) Hall sensor. Using the buried oxide $SiO_2$as a dielectrical isolation layer a SDB SOI Hall sensor without pn junction has been fabricated on the Si/ $SiO_2$/Si structure. The Hall voltage and the sensitivity of the implemented SOI Hall sensor show good linearity with respect to the applied magnetic flux density and supplied current. In the temperature range of 25 to 30$0^{\circ}C$ the shifts of TCO(temperature coefficient of the offset voltage) and TCS(temperature coefficient of the product sensitivity) are less than $\pm$6.7$\times$10$_{-3}$ and $\pm$8.2$\times$10$_{-4}$$^{\circ}C$ respectively. These results indicate that the SDB SOI structure has potential for the development of a silicon Hall sensor with a high-sensitivity and high-temperature operation.
양성자 주입 기술을 pn 다이오드의 동작 속도를 향상시키기 위한 방법 이용하였다. 양성자 주입은 에너지를 2.32 MeV, 2.55 MeV, 2.97 MeV로 변화시키며 수행하여, projection 범위를 각각 접합, 공핍, 중성영역에 위치하도록 하였다. 또한 각각의 에너지 조건에서 도즈를 $1{\times}10^{11}\;cm^{-2}\;1{\times}10^{12}\;cm^{-2},\;1{\times}10^{13}\;cm^{-2}$의 세가지 조건으로 변화시켰다. 양성자 주입 조건 변화에 따른 소자 동작특성의 변화를 관찰하기 위하여 소자의 전류-전압 특성, 용량-전압 특성, 역방향 회복시간 측정을 수행하였다. 분석결과 양성자를 주입하지 않은 소자에 비해 특성의 큰 열화없이 역방향 회복시간을 약 1/5 수준으로 단축시킬 수 있는 것으로 나타났다.
This paper describes on the temperature characteristics of a SDB(silicon-wafer direct bonding) SOI(silicon-on-insulator) Hall sensor. Using the buried oxide $SiO_2$ as a dielectrical isolation layer, a SDB SOI Hall sensor without pn junction isolation has been fabricated on the Si/$SiO_2$/Si structure. The Hall voltage and the sensitivity of the implemented SOI Hall sensor show good linearity with respect to the applied magnetic flux density and supplied current. In the temperature range of 25 to $300^{\circ}C$, the shifts of TCO(temperature coefficient of the offset voltage) and TCS(temperature coefficient of the product sensitivity) are less than ${\pm}6.7{\times}10^{-3}/^{\circ}C$ and ${\pm}8.2{\times}10^{-4}/^{\circ}C$, respectively. These results indicate that the SDB SOI structure has potential for the development of a silicon Hall sensor with a high-sensitivity and high-temperature operation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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