• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제38권1호
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• pp.25-36
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• 2018

The stoichiometric mixture of evaporating materials for the $CaAl_2Se_4$: Co single crystal thin film was prepared from horizontal furnace. Using extrapolation method of X-ray diffraction patterns for the polycrystal $CaAl_2Se_4$, it was found orthorhomic structure whose lattice constant $a_0$, $b_0$ and $c_0$ were 6.4818, $11.1310{\AA}$ and $11.2443{\AA}$, respectively. To obtain the $CaAl_2Se_4$: Co single crystal thin film, $CaAl_2Se_4$: Co mixed crystal was deposited on throughly etched Si (100) by the HWE (Hot Wall Epitaxy) system. The source and substrate temperature were $600^{\circ}C$ and $440^{\circ}C$ respectively. The crystalline structure of $CaAl_2Se_4$: Co single crystal thin film was investigated by the double crystal X-ray diffraction (DCXD). Hall effect on this sample was measured by the method of Van der Pauw and studied on carrier density and mobility depending on temperature. From Hall data, the mobility was likely to be decreased by impurity scattering in the temperature range 30 K to 100 K and by lattice scattering in the temperature range 100 K to 293 K. The temperature dependence of the energy band gap of the $CaAl_2Se_4$: Co obtained from the absorption spectra was well described by the Varshni's relation, $E_g(T)=3.8239eV-(4.9823{\times}10^{-3}eV/K)T_2/(T+559K)$. The open-circuit voltage, short current density, fill factor, and conversion efficiency of $p-Si/p-CaAl_2Se_4$: Co heterojunction solar cells under $80mW/cm^2$ illumination were found to be 0.42 V, $25.3mA/cm^2$, 0.75 and 9.96%, respectively.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.160-160
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• 2010

테라헤르츠 소스로 저온 InGaAs를 대체하기 위해 저온에서 성장한 $In_{0.64}Al_{0.36}Sb$의 성장 온도에 따른 광학적 photoluminescence (PL)과 time-resolved PL (TRPL) 측정을 이용하여 분석하였다. 또한 Be 도핑 농도에 따른 p형 $In_{0.64}Al_{0.36}Sb$의 PL과 TRPL 특성을 undoped $In_{0.64}Al_{0.36}Sb$와 Si-doped $In_{0.64}Al_{0.36}Sb$ 결과와 비교 분석하였다. 본 연구에 사용한 시료는 분자선 엑피탁시 (molecular beam epitaxy)법으로 GaAs 기판 위에 $In_{0.64}Al_{0.36}Sb$을 다양한 성장온도에서 ${\sim}3.7\;{\mu}m$두께 성장하였다. $In_{0.64}Al_{0.36}Sb$의 성장온도는 $400^{\circ}C$ 에서 $460^{\circ}C$까지 변화시키며 성장하였으며, Si과 Be 도핑한 $In_{0.64}Al_{0.36}Sb$ 시료는 약 $420^{\circ}C$에서 성장하였다. 모든 시료의 PL 피크는 ~1450 nm 근처에서 나타나며 단파장 영역에 shoulder 피크가 나타났다. 그러나 가장 낮은 온도 $400^{\circ}C$에서 성장한 시료는 1400 nm에서 1600 nm에 걸쳐 매우 넓은 피크가 측정되었다. PL 세기는 $450^{\circ}C$ 에서 성장한 시료가 가장 강하게 나타났으며, $435^{\circ}C$에서 성장한 시료의 PL 세기가 가장 약하게 나타났다. 방출파장에 따른 PL 소멸곡선을 측정하였으며 double exponential function을 이용하여 운반자 수명시간을 계산하였다. 운반자 수명시간은 빠른 소멸성분 $\tau_1$과 느린 소멸성분 $\tau_2$가 존재하고 빠른 성분 $\tau_1$의 PL 진폭이 약 80%로 느린 성분 $\tau_2$보다 우세하게 나타났다. 각 PL 피크에서의 운반자 수명시간 $\tau_1$은 ~1 ns로 성장온도에 따른 변화는 관찰되지 않았다. 또한 방출파장이 1400 nm에서 1480 nm까지 PL 피크 근처에서 운반자 수명시간은 거의 일정하게 나타났다. Be-doped 시료의 PL 피크는 1236 nm에서 나타나며, Si-doped 시료는 1288 nm, undoped 시료는 1430 nm에서 PL 피크가 측정되었다. PL 피크에서 PL 소멸곡선은 Be-doped 시료가 가장 빨리 감소하였으며, Si-doped 시료가 가장 길게 나타났다. 이러한 결과로부터 $In_{0.64}Al_{0.36}Sb$의 광학적 특성은 성장 온도, dopant type, 도핑 농도에 따라 변화하는 것을 확인하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제7권3호
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• pp.366-376
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• 1997

수평 전기로에서 $CdGa_2Se_4$ 다결정을 합성하여 HEW 방법으로 $CdGa_2Se_4$ 박막을 성장하였다. $CdGa_2Se_4$ 박막 성장은 증발원과 기판의 온도를 각각 $580^{\circ}C$, $420^{\circ}C$로 성장하였을 때 이중 요동곡선(DCRC)의 반폭치(FWHM)값이 162 arcsec로 가장 작아 최적 성장조건이었으며, 성장된 박막의 두께는 3 $\mu \textrm{m}$ 였다. Van der Pauw 방법으로 Hall 쵸과를 측정하여 운반자 농도와 이동도의 온도의존성을 연구하였으며, 이동도는 30 K에서 200 K까지는 piezoelectric 산란에 기인하고, 200 K에서 293 K까지는 polaroptical 산란에 의하여 감소하였다. 광전도 셀의 특성으로 spectral response, 최대 허용 소비전력(MAPD), 광전류와 암전류(pc/dc) 및 응답시간을 측정하였다. Se 분위기에서 열처리한 광전도 셀의 경우 $\gamma$=0.98, pc/dc=$9.62{\times}10^6$ MAPD : 321 ㎽, rise time : 9 ㎳, decay time : 9.5 ㎳로 가장 좋은 특성을 얻었다.

• 한국진공학회지
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• 제22권6호
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• pp.313-320
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• 2013

실리콘(Silicon, Si) 기판과 $Al_{0.3}Ga_{0.7}As$/GaAs 다중 양자 우물(multiple quantum wells, MQWs) 간의 격자 부정합 해소를 위해 $AlAs_xSb_{1-x}$ 층이 단계 성분 변화 완충층(step-graded buffer, SGB)으로 이용되었다. $AlAs_xSb_{1-x}$ 층 상에 형성된 GaAs 층의 RMS 표면 거칠기(root-mean-square surface roughness)는 $10{\times}10{\mu}m$ 원자 힘 현미경(atomic force microscope, AFM) 이미지 상에서 약 1.7 nm로 측정되었다. $AlAs_xSb_{1-x}$/Si 기판 상에 AlAs/GaAs 단주기 초격자(short period superlattice, SPS)를 이용한 $Al_{0.3}Ga_{0.7}As$/GaAs MQWs이 형성되었다. $Al_{0.3}Ga_{0.7}As$/GaAs MQW 구조는 약 10 켈빈(Kalvin, K)에서 813 nm 부근의 매우 약한 포토루미네선스(photoluminescence, PL) 피크를 보였고, $Al_{0.3}Ga_{0.7}As$/GaAs MQW 구조의 RMS 표면 거칠기는 약 42.9 nm로 측정되었다. 전자 투과 현미경(transmission electron microscope, TEM) 단면 이미지 상에서 AlAs/GaAs SPS 로부터 $Al_{0.3}Ga_{0.7}As$/GaAs MQWs까지 격자 결함들(defects)이 관찰되었고, 이는 격자 결함들이 $Al_{0.3}Ga_{0.7}As$/GaAs MQW 구조의 표면 거칠기와 광 특성에 영향을 주었음을 보여준다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 하계학술대회 논문집
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• pp.144-145
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• 2009

Single crystal $CdGa_2Se_4$ layers were grown on a thoroughly etched semi-insulating GaAs(100) substrate at $420^{\circ}C$ with the hot wall epitaxy (HWE) system by evaporating the poly crystal source of $CdGa_2Se_4$ at $630\;^{\circ}C$. The crystalline structure of the single crystal thin films was investigated by the photoluminescence and double crystal X-ray diffraction (DCXD). The carrier density and mobility of single crystal $CdGa_2Se_4$ thin films measured with Hall effect by van der Pauw method are $8.27\;\times\;10^{17}\;cm^{-3}$, $345\;cm^2/V{\cdot}s$ at 293 K, respectively. The photocurrent and the absorption spectra of $CdGa_2Se_4$/SI(Semi-Insulated) GaAs(100) are measured ranging from 293 K to 10K. The temperature dependence of the energy band gap of the $CdGa_2Se_4$ obtained from the absorption spectra was well described by the Varshni's relation, $E_g$(T) = 2.6400 eV - ($7.721\;{\times}\;10^{-4}\;eV/K)T^2$/(T + 399 K). Using the photocurrent spectra and the Hopfield quasi cubic model, the crystal field energy(${\Delta}cr$) and the spin-orbit splitting energy(${\Delta}so$) for the valence band of the $CdGa_2Se_4$ have been estimated to be 106.5 meV and 418.9 meV at 10 K, respectively. The three photocurrent peaks observed at 10 K are ascribed to the $A_1$-, $B_1$-, and $C_{11}$-exciton peaks.

• 전기전자학회논문지
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• 제22권2호
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• pp.427-431
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• 2018

본 논문에서는 최근 전력반도체 산업에서 활용되어지는 와이드밴드갭 반도체 중에 하나인 $Ga_2O_3$를 이용한 에피웨이퍼 성장에 관련되어 서술하였다. GaN 성장시 활용되어지는 HVPE법을 이용하여 Sn이 도핑된 $Ga_2O_3$ 기판웨이퍼에 평균 $5.3{\mu}m$ 두께로 성장시켰다. 일반적으로 화합물반도체의 에피 두께가 $5{\mu}m$일 경우 SiC의 경우 600V 전력반도체소자를 제작할 수 있으며, $Ga_2O_3$ 에피웨이퍼의 경우에는 1000V이상의 전력소자를 제작할 수 있다. 성장된 에피웨이퍼의 J-V 측정 결과 $2.9-7.7m{\Omega}{\cdot}cm^2$의 온저항을 얻을 수 있었으며, 역방향의 경우 상당히 높은 전압에서도 누설전류가 거의 없음을 알 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.78-78
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• 2011

수열합성법을 이용하여 Si(111) 기판에 ZnO 박막을 성장하였다. ZnO 박막의 성장을 위한 씨앗층은 plasma-assisted molecular beam epitaxy (PA-MBE)를 이용하였다. 씨앗층의 표면 거칠기(root-mean-square roughness)는 2.5 nm이고, 씨앗층 위에 성장된 ZnO 박막은 다양한 크기의 입자들로 이루어져 있었으며 두께는 약 $1.8{\mu}m$로 매우 일정하였다. 배향성을 알아보기 위하여 texture coefficient (TC)를 계산해 보았다. TC(100)과 TC(200)은 a-축 배향성을, TC(002)는 c-축 배향성을 나타내는데, c-축으로 더 우세한 배향성(99.5%)을 보였다. TC 비율(TCa-axis/TCc-axis)은 열처리 온도를 $700^{\circ}C$까지 올렸을 때, 점차적으로 증가하였고, 그 이상의 열처리 온도(< $900^{\circ}C$)에서는 급격히 감소하였다. 잔류응력과 Zn와 O의 bond length도 유사한 경향을 보였다. $700^{\circ}C$까지 열처리 온도가 증가함에 따라, 잔류응력은 증가하였고 bond length는 감소하였다. Near-band-edge emission (NBE)의 피크 강도는 열처리 온도가 $700^{\circ}C$까지 증가함에 따라 점차적으로 증가하였다. 열처리 온도가 $800^{\circ}C$ 이상 증가함에 따라 deep-level emission (DLE)가 적색편이(red-shift)하였다. $700^{\circ}C$로 열처리를 한 ZnO 박막이 가장 우세한 (002)방향의 배향성을 보였을 뿐만 아니라 가장 큰 발광효율 증가를 보였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.349-349
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• 2012

박막형 GaAs 계 III-V 태양전지는 ELO (Epitaxy Lift-off) 기술에 의하여 기판으로부터 분리되어 얻어질 수 있다. 지금까지 이 기술에 대해 개발된 결과에 의하면 박막 III-V 태양전지의 효율이 기존 기판 기반의 태양전지 효율과 비슷한 수준을 얻고 있으며, 기판의 재활용, 플렉서블, 및 신축성 태양전지로의 적용분야 등의 보고들도 발표되고 있어 실리콘 태양전지가 접근하기 힘든 특정한 응용분야로의 가능성을 밝게 해주고 있다. 그러나, 이 ELO방식에 의한 박막형 III-V 태양전지가 실질적으로 상업화 되기 위해서는 생산 수율의 개선 및 기판 재활용 시의 저손실 등 해결해야 할 당면과제들이 놓여 있다. 기판재활용의 가능성을 위해 아직까지 발표된 셀의 크기는 $2{\times}2mm^2$ 이하이며, 보다 넓은 셀에 대하여 기판재활용 방식으로 재생된 효율을 갖는 III-V 박막 태양전지는 보고된 바 없다. 본 연구에서는, $1{\times}1mm^2$, $2{\times}2mm^2$, 그리고 $5{\times}5mm^2$에 대하여 ELO 에 의한 박막 태양전지를 제작해 보고, 보다 넓은 면의 박막 태양전지를 효율적으로 제작하기 위한 방법을 연구하고자 한다. 또한, 이 셀들을 유연한 PDMS transfer에 부착하여 플렉서블 태양전지로의 가능성에 대해서도 기술하고자 한다. 사용된 박막 태양전지 구조는 한국광기술원에서 제작한 22% GaAs 단일 접합 태양전지와 같은 구조로 되어 있으며, 희생층으로는 AlGaAs 층을 사용하였고, ELO을 위한 에칭용 홀 지름은 5, 10, 그리고 $20{\mu}m$에 대하여 조사하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.152-152
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• 2011

Silicon 기반의 환경에서 연구 및 제조되는 전자소자는 반도체의 기술이 발전함에 따라 chip 선폭의 크기가 30 nm에서 20 nm, 그리고 그 이하의 크기로 점점 더 작아지는 요구에 직면하고 있다. 탄소나노 구조와 나노와이어 기술이 Silicon을 대신할 다음세대 기술로 주목받고 있다. 많은 연구결과들 중에서 III-V CMOS가 가장 빠른 접근 방법이라 예상한다. III-V족 물질을 이용하면 electron 보다 수십 배 이상의 이동도를 얻을 수 있으나 p-type의 구조를 구현하는 것이 해결해야 할 문제이다. p-type 3-5 족 화합물을 이용하여 에너지 밴드 갭의 변화를 가능하게 한다면 hole의 이동도를 크게 향상시킬 수 있어 silicon 기반의 p-type 소자보다 2~3배 더 빠른 소자의 구현이 가능하다. 3-5족 화합물 반도체의 성장 기술이 많이 진보되어 이를 이용하여 고속 소자를 구현한다면 시기적으로 더욱 빨리 다가올 것이라 예측한다. 에너지 밴드갭의 변화와 격자 부정합을 고려하여 SI InP 기판에 GaSb 물질을 채널로 사용한 p-type 2-dimensional hole gas (2DHG) 소자를 구현하였다. 관찰된 소자 구조의 박막 상태의 특징을 보이며 10 um ${\times}$ 10 um AFM 측정결과 1 nm 이하의 표면 거칠기를 가지며 상온에서의 hole 이동도는 약 650 cm2/Vs이고 sheet carrier density는 $5{\times}1012$ /cm2의 결과를 확인하였다. 실험결과 InP 기판위에 채널로 사용된 GaSb 박막을 올리는데 있어 가장 중요한 것은 Phosphorus, Arsenic, 그리고 Antimony 물질의 양과 이들의 변화시간의 조절이다. 본 발표에서 Semi-insulating InP 기판위에 electron이 아닌 hole을 반송자로 이용한 차세대 고속 전자소자를 구현하고자 하여 MBE (Molecular Beam Epitaxy)로 p-type 소자를 구현하여 실험하였다. 아울러 더욱 빠른 소자의 구현을 위하여 세계의 유수 그룹들의 연구 결과들과 앞으로 예상되는 고속 소자에 대해서 비교와 함께 많은 기술에 대해 논의하고자 한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.446-446
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• 2011

One dimensional (1-D) structures of ZnO nanorods are promising elements for future optoelectronic devices. However there are still many obstacles in fabricating high-quality p-type ZnO up to now. In addition, it is limited to measure the degree of the doping concentration and carrier transport of the doped 1-D ZnO with conventional methods such as Hall measurement. Here we demonstrate the measurement of the electronic properties of p- and n-doped ZnO nanorods by the Kelvin probe force microscopy (KPFM). Vertically aligned ZnO nanorods with intrinsic n-doped, As-doped p-type, and p-n junction were grown by vapor phase epitaxy (VPE). Individual nanowires were then transferred onto Au films deposited on Si substrates. The morphology and surface potentials were measured simultaneously by the KPFM. The work function of the individual nanorods was estimated by comparing with that of gold film as a reference, and the doping concentration of each ZnO nanorods was deduced. Our KPFM results show that the average work function difference between the p-type and n-type regions of p-n junction ZnO nanorod is about ~85meV. This value is in good agreement with the difference in the work function between As-doped p- and n-type ZnO nanorods (96meV) measured with the same conditions. This value is smaller than the expected values estimated from the energy band diagram. However it is explained in terms of surface state and surface band bending.