• Advances in Energy Research
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• v.1 no.2
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• pp.97-106
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• 2013

This study designs and tests a photovoltaic system with distributed maximum power point tracking (DMPPT) methodology using a field programmable gate array (FPGA) controller. Each solar panel in the distributed PV system is equipped with a newly designed DC/DC converter and the panel's voltage output is regulated by a FPGA controller using PI control. Power from each solar panel on the system is optimized by another controller where the quadratic maximization MPPT algorithm is used to ensure the panel's output power is always maximized. Experiments are carried out at atmospheric insolation with partial shading conditions using 4 amorphous silicon thin film solar panels of 2 different grades fabricated by Chi-Mei Energy. It is found that distributed MPPT requires only 100ms to find the maximum power point of the system. Compared with the traditional centralized PV (CPV) system, the distributed PV (DPV) system harvests more than 4% of solar energy in atmospheric weather condition, and 22% in average under 19% partial shading of one solar panel in the system. Test results for a 1.84 kW rated system composed by 8 poly-Si PV panels using another DC/DC converter design also confirm that the proposed system can be easily implemented into a larger PV power system. Additionally, the use of NI sbRIO-9642 FPGA-based controller is capable of controlling over 16 sets of PV modules, and a number of controllers can cooperate via the network if needed.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.187-187
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• 2012

In this report, the plasmonic nanopores of less than 5 nm diameter were fabricated on the apex of the pyramidal cavity array. The metallic pyramidal pit cavity can also utilized as the plasmonic bioreactor, and the fabricated Au or Al metallic nanopore can provide the controllable translocation speed down using the plasmonic optical force. Initially, the SiO2 nanopore on the pyramidal pit cavity were fabricated using conventional microfabrication techniques. Then, the metallic thin film was sputter-deposited, followed by surface modification of the nanometer thick membrane using FESEM, TEM and EPMA. The huge electron intensity of FESEM with ~microsecond scan speed can provide the rapid solid phase surface transformation. However, the moderate electron beam intensity from the normal TEM without high speed scanning can only provide the liquid phase surface modification. After metal deposition, the 100 nm diameter aperture using FIB beam drilling was obtained in order to obtain the uniform nano-aperture. Then, the nanometer size aperture was reduced down to ~50 nm using electron beam surface modification using high speed scanning FESEM. The followed EPMA electron beam exposure without high speed scanning presents the reduction of the nanosize aperture down to 10 nm. During these processes, the widening or the shrinking of the nanometer pore was observed depending upon the electron beam intensity. Finally, using 200 keV TEM, the diameter of the nanopore was successively down from 10 nm down to 1.5 nm.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.18 no.1
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• pp.23-27
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• 2011

Fabrication of porous silicon(PS) double layer by electrochemical etching is the first step in process of ultrathin solar cell using PS layer transfer process. The porosity of the porous silicon layer can be controlled by regulating the formation parameters such as current density and HF concentration. PS layer is fabricated by electrochemical etching in a chemical mixture of HF and ethanol. For electrochemical etching, highly boron doped (100) oriented monocrystalline Si substrates was used. Ths resistivity of silicon is $0.01-0.02\;{\Omega}{\cdot}cm$. The solution composition for electrochemical etching was HF (40%) : $C_2H_5OH$(99 %) : $H_2O$ = 1 : 1 : 2 (by volume). In order to fabricate porous silicon double layer, current density was switched. By switching current density from low to high level, a high-porosity layer was fabricated beneath a low-porosity layer. Etching time affects only the depth of porous silicon layer.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.11a
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• pp.124-125
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• 2007

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 polycrystal source of $CdGa_2Se_4$ at $630^{\circ}C$ prepared from horizontal electric furnace. The photocurrent and the absorption spectra of $CdGa_2Se_4$/SI(Semi-Insulated) GaAs(100) are measured ranging from 293K 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 quasicubic 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.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.273.2-273.2
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• 2014

Sputtering process has been widely used in Si-based semiconductor industry and it is also an ideal method to deposit transparent oxide materials for thin-film transistors (TFTs). The oxide films grown at low temperature by conventional RF sputtering process are typically amorphous state with low density including a large number of defects such as dangling bonds and oxygen vacancies. Those play a crucial role in the electron conduction in transparent electrode, while those are the origin of instability of semiconducting channel in oxide TFTs due to electron trapping. Therefore, post treatments such as high temperature annealing process have been commonly progressed to obtain high reliability and good stability. In this work, the scheme of electron-assisted RF sputtering process for high quality transparent oxide films was suggested. Through the additional electron supply into the plasma during sputtering process, the working pressure could be kept below $5{\times}10-4Torr$. Therefore, both the mean free path and the mobility of sputtered atoms were increased and the well ordered and the highly dense microstructure could be obtained compared to those of conventional sputtering condition. In this work, the physical properties of transparent oxide films such as conducting indium tin oxide and semiconducting indium gallium zinc oxide films grown by electron-assisted sputtering process will be discussed in detail. Those films showed the high conductivity and the high mobility without additional post annealing process. In addition, oxide TFT characteristics based on IGZO channel and ITO electrode will be shown.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.4 no.5
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• pp.510-515
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• 1994

Yttria-stabilized zirconia(YSZ) films were prepared onto p-type (100) silicon wafer by a plasma-enhanced metallorganic chemical vapor deposition(PE MO CVD) processing involving the application of vapor mixture of tri(2.2.6.6-tetramethyl-3, 5-heptanate) yttrium$[Y(DPM)_3]$, zirconiumtriflouracethyla cetonate$(Zr(tfacac)_4$ and oxygen gas. The x-ray diffraction(XRD) and fourier transform infrared spectra(FT1R) results showed that the deposited YSZ films had a single cubic phase. $Y_2O_3$ content of YSZ film was analyzed by PIXE(partic1e induced x-ray emission). The experimental results by PIXE revealed that 12.lmol%, 20.4mol% and 31.6mol% $Y_2O_3$ could be obtained as the $Y(DPM)_3$ bubbling temperature varied at $160^{\circ}C, 165^{\circ}C$ and $170^{\circ}C$ respectively. The increase of $Y(DPM)_3$ bubbling temperature caused shifting flat band voltage to have a negative value.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2012.05a
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• pp.81.1-81.1
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• 2012

나노임프린트 리소그라피(Nano-Imprint Lithography, NIL) 기술은 기판위의 resin을 나노구조물이 각인된 스탬프로 눌러서 나노구조물을 형성하는 기술로, 경제적이고 효과적으로 나노구조물을 제작할 수 있는 기술이다. 그중에서도 UV 기반의 나노임프린트(UV-NIL) 기술은 resin을 투명한 스탬프로 누른뒤 UV로 경화시켜 나노구조물을 형성하는 기술로써 고온, 고압($140{\sim}180^{\circ}C$, 10~30bar)이 필요한 가열식 나노임프린트 기술에 비해 상온, 상압($20^{\circ}C$, 1bar)에서도 구조물 형성이 가능하여 다층구조 형성에 적합하다. 연속적인 임프린팅 공정에 의해 resin이 quarz 스탬프에 잔류하여 패터닝에 결함을 유발하게 되므로 오염물을 제거하기 위한 세정공정이 필요하다. 하지만 UV에 의해 경화된 resin은 cross-linking을 형성하여 화학적인 내성이 증가하게 되므로 제거하기가 어렵다. 현재는 resin 제거를 위한 세정공정으로 SPM($H_2SO_4/H_2O_2$) 세정이 사용되고 있는데 세정시간이 길고 세정 후에 입자 또는 황 잔유물이 남으며 많은 유해용액 사용의 문제점이 있어 효과적으로 resin을 제거할 세정공정이 필요한 상황이다. 본 연구에서는 친환경적인 UV 세정 및 오존수 세정공정을 적용하여 경화된 resin을 제거하는 연구를 진행하였다. 실험샘플은 약 100nm 두께의 resin을 증착한 $1.5cm{\times}1.5cm$ $SiO_2$ 쿠폰 wafer를 사용하였으며, UV 및 오존수의 처리시간을 달리하여 resin 제거효율을 평가하였다. ATR-FTIR 장비를 사용하여 시간에 따른 resin의 두께를 측정한 결과, UV 세정으로 100nm 높이의 resin중에 80nm의 bulk resin이 단시간에 제거가 되었고 나머지 20nm의 resin thin film은 오존수 세정으로 쉽게 제거되는 것을 확인 하였다. 또한 표면에 남은 resin residue와 particle을 제거하기 위해서 SC-1 세정을 진행하였고 contact angle과 optical microscope 장비를 사용하여 resin이 모두 제거된 것을 확인하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.100.2-100.2
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• 2010

Superstrate형 실리콘 박막 태양전지에서 전면전극으로 사용되는 투명전도막의 표면형상은 태양전지내로 입사하는 태양광의 표면산란에 영향을 미치며 표면산란 증가를 통한 광 포획 및 단락전류밀도 향상을 통하여 태양전지 효율을 증대시키는 중요한 역할을 한다. 기존에 실리콘박막 태양전지용으로 많이 사용되는 상용 Asahi-U형 투명전도막은 수소 플라즈마에 대한 안정성이 낮고 입사광의 장파장 대역에서의 산란특성이 낮아 실리콘 박막 태양전지의 고효율화에 한계점이 있었다. 최근에 Asahi-U형 투명전도막을 대신하여 ZnO계 투명전도막을 전면전극으로 사용하려는 연구가 활발히 진행되고 있으며 Al을 토핑원소로 사용하는 ZnO:Al 투명전도막은 우수한 전기적, 광학적 특성과 수소플라즈마 안정성 및 저 비용 등의 우수한 장점을 갖고 있다. 스퍼터링 방식으로 제조된 ZnO:Al 투명전도막의 표면형상은 일반적으로 증착 후 습식식각을 통하여 조절되며 식각 전 박막의 미세구조에 영향을 받는 것으로 알려져 있다. 또한 습식 식각 이후의 표면거칠기에 따라 다양한 광학적, 전기적 특성을 나타낸다. 본 연구에서는 in-line RF-magnetron sputter 장비를 이용하여 다양한 공정조건하에서 ZnO:Al 투명전도막을 제조하고 증착된 박막의 미세구조 특성에 따른 습식식각 이후의 표면형상 변화 및 전기적 광학적 특성 변화를 조사하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.210.1-210.1
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• 2015

최근 산화물 반도체에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 비정질 산화물 반도체인 In-Ga-Zn-O (IGZO)는 기존의 비정질 실리콘에 비해 공정 단가가 낮으며 넓은 밴드 갭으로 인한 투명성을 가지고 있고, 저온 공정이 가능하여 다양한 기판에 적용이 가능하다. 반도체의 공정 과정에서 열처리는 소자의 특성 개선을 위해 필요하다. 일반적인 열처리 방법으로 furnace 열처리 방식이 주로 이용된다. 그러나 furnace 열처리는 시간이 오래 걸리며 일반적으로 고온에서 이루어지기 때문에 최근 연구되고 있는 유리나 플라스틱, 종이 기판을 이용한 소자의 경우 기판이 손상을 받는 단점이 있다. 이러한 단점들을 극복하기 위하여 저온 공정인 마이크로웨이브를 이용한 열처리 방식이 제안되었다. 마이크로웨이브 열처리 기술은 소자에 에너지를 직접적으로 전달하기 때문에 기존의 다른 열처리 방식들과 비교하여 에너지 전달 효율이 높다. 또한 짧은 공정 시간으로 공정 단가를 절감하고 대량생산이 가능한 장점을 가지고 있으며, 저온의 열처리로 기판의 손상이 없기 때문에 기판의 종류에 국한되지 않은 공정이 가능할 수 있을 것으로 기대된다. 따라서 본 연구에서는 마이크로웨이브 열처리가 소자의 전기적 특성 개선에 미치는 영향을 확인하였다. 제작된 IGZO 박막트렌지스터는 p-type bulk silicon 위에 thermal SiO2 산화막이 100 nm 형성된 기판을 사용하였다. RCA 클리닝을 진행한 후 RF sputter를 사용하여 In-Ga-Zn-O (1:1:1)을 70 nm 증착하였다. 이후에 Photo-lithography 공정을 통하여 active 영역을 형성하였고, 전기적 특성 평가가 용이한 junctionless 트랜지스터 구조로 제작하였다. 후속 열처리 방식으로 마이크로웨이브 열처리를 1000 W에서 2분간 실시하였다. 그리고 기존 열처리 방식과의 비교를 위해 furnace를 이용하여 N2 가스 분위기에서 $600^{\circ}C$의 온도로 30분 동안 열처리를 실시하였다. 그 결과, 마이크로웨이브 열처리를 한 소자의 경우 기존의 furnace 열처리 소자와 비교하여 우수한 전기적 특성을 나타내는 것을 확인하였다. 따라서, 마이크로웨이브를 이용한 열처리 공정은 향후 저온 공정을 요구하는 소자 공정에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.18 no.5
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• pp.217-224
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• 2008

A stoichiometric mixture of evaporating materials for $ZnIn_2Se_4$ single crystal thin films was prepared from horizontal electric furnace. To obtain the single crystal thin films, $ZnIn_2Se_4$ mixed crystal was deposited on thoroughly etched semi-insulating GaAs(100) substrate by the Hot Wall Epitaxy (HWE) system. The source and substrate temperatures were $630^{\circ}C$ and $400^{\circ}C$, respectively. 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 $ZnIn_2Se_4$ single crystal thin films measured from Hall effect by van der Pauw method are $9.41\times10^{16}cm^{-3}$ and $292cm^2/v{\cdot}s$ at 293 K, respectively. The temperature dependence of the energy band gap of the $ZnIn_2Se_4$ obtained from the absorption spectra was well described by the Varshni's relation, $E_g(T)=1.8622eV-(5.23\times10^{-4}eV/K)T^2/(T+775.5K)$. The crystal field and the spin-orbit splitting energies for the valence band of the $ZnIn_2Se_4$ have been estimated to be 182.7 meV and 42.6 meV, respectively, by means of the photocurrent spectra and the Hopfield quasicubic model. These results indicate that the splitting of the ${\Delta}so$ definitely exists in the ${\Gamma}_5$ states of the valence band of the $ZnIn_2Se_4/GaAs$ epilayer. The three photo current peaks observed at 10 K are ascribed to the $A_{1}-$, $B_{1}-exciton$ for n = 1 and $C_{27}-exciton$ peaks for n = 27.