• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2011.05a
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• pp.61.2-61.2
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• 2011

넓은 밴드갭을 가지고 있어 가시광에서 투명하며 높은 이동도를 가진 산화물 반도체는 기존의 Si 기반 TFT 소자를 대체할 차세대 디스플레이의 핵심 소재기술로 관심이 높아지고 있다. 그러나 대표적인 산화물 반도체인 In-Ga-Zn-O (IGZO)에 포함된 인듐의 수요 증가에 따른 가격 급등 문제로 이를 대체할 수 있는 새로운 산화물 반도체 재료에 대한 연구의 필요성이 대두되고 있다. 이에 비교적 저가의 물질로 구성된 Zn-Sn-O계 산화물 소재에 대한 연구가 진행된 바 있으나, 높은 수준의 캐리어 농도를 가지고 있어 TFT 채널용 반도체소재로 적용되기 위해서는 이를 $10^{17}\;cm^{-3}$ 이하로 조절할 수 있는 기술개발이 요구된다. 본 연구는 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 증착된 Ga-Zn-Sn-O (GZTO) 박막의 갈륨 첨가에 따른 특성변화를 조사하였다. GZO ($Ga_2O_3$ 5wt%)와 $SnO_2$ 타켓의 인가 파워를 고정한 상태에서 $Ga_2O_3$ 타켓의 인가 파워를 0~100W로 조절하여 박막 내 Ga 함량을 증가시켰다. 제조된 모든 GZTO 박막은 Ga함량에 관계없이 비정질 구조를 가지며 가시광 영역에서 약 78%의 우수한 투과율을 나타낸다. Ga 함량에 따라 박막의 구조적, 광학적 특성은 크게 변하지 않지만 전기적 특성은 뚜렷한 변화를 나타냈다. $Ga_2O_3$ 파워가 증가할수록 박막 내 캐리어 농도와 이동도의 감소로 비저항이 크게 증가하는데 특히 캐리어 농도는 $Ga_2O_3$ 파워가 0에서 100W로 증가할 때 $2{\times}10^{18}$에서 $8{\times}10^{14}\;cm^{-3}$으로 감소하였다. 이는 Ga-O의 화학적 결합 에너지가 다른 원소들(Zn 또는 In)에 비해 커서 박막 내 산소공공의 감소가 야기되었기 때문이다. 이러한 전기물성의 변화를 이해하기 위해 XPS 분석을 수행하였다. 제조된 GZTO 박막은 $Ga_2O_3$ 파워가 증가함에 따라 O 1s peak에서 산소공공과 관련된 530.8 eV peak의 intensity가 감소한다. 따라서 Ga을 첨가에 따른 캐리어 농도의 감소는 산소공공의 발생억제로 기인한 것으로 판단되며, 본 연구결과는 ZTO계 비정질 산화물 반도체의 활용가능성을 제시하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.145-145
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• 2010

In this paper, we report that the effects of hydrogen doping on the electrical and optical properties of typical transparent conducting oxide films such as ZnO and $SnO_2$ prepared by magnetron sputtering. Recently, density functional theory (DFT) calculations have shown strong evidence that hydrogen acts as a source of n-type conductivity in ZnO. In this work, the beneficial effect of hydrogen incorporation on Ga-doped ZnO thin films was demonstrated. It was found that hydrogen doping results a noticeable improvement of the conductivity mainly due to the increases in carrier concentration. Extent of the improvement was found to be quite dependent on the deposition temperature. A low resistivity of $4.0{\times}10^{-4}\;{\Omega}{\cdot}cm$ was obtained for the film grown at $160^{\circ}C$ with $H_2$ 10% in sputtering gas. However, the beneficial effect of hydrogen doping was not observed for the films deposited at $270^{\circ}C$. Variations of the electrical transport properties upon vacuum annealing showed that the difference is attributed to the thermal stability of interstitial hydrogen atoms in the films. Theoretical calculations also suggested that hydrogen forms a shallow-donor state in $SnO_2$, even though no experimental determination has yet been performed. We prepared undoped $SnO_2$ thin films by RF magnetron sputtering under various hydrogen contents in sputtering ambient and then exposed them to H-plasma. Our results clearly showed that the hydrogen incorporation in $SnO_2$ leads to the increase in carrier concentration. Our experimental observation supports the fact that hydrogen acting as a shallow donor seems to be a general feature of the TCOs.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.13 no.8
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• pp.531-536
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• 2003

The electromagnetic properties and microstructures of the ferrites based on ($Ni_{0.2}$ $Cu_{0.2}$ $Zn_{0.6}$)$_{1.085}$($Fe_2$$O_3$)$_{0.915}$ were investigated by changing the amount of additive SnO$_2$and CaO and the sintering temperatures. Addition of $SnO_2$caused pores in the specimen. There was no variation of grain size by changing the amount of additives. Total loss was reduced when ($Ni_{0.2} $Cu_{0.2}$ $Zn_{ 0.6}$)$_{1.085}$ ($Fe_2$$O_3$)$_{0.915}$ composition was sintered at $1150^{\circ}C$ rather than $1300^{\circ}C$. Addition of CaO was useful to reduce the total loss because it increased the sintering density. The lowest total loss was obtained when 0.06 wt% $SnO_2$and 0.4 wt% CaO were added at the same time.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.205-205
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• 2010

투명 전극(transparent conducting oxide, TCO)은 높은 전기전도도 및 낮은 비저항 ($10^{-4}{\sim}10^{-3}\;{\Omega}cm$)과 가시광영역에서의 우수한 광투과도(> 80%) 특성을 가지며, 주로 디스플레이, 태양전지, 가스 센서 소자 등에 쓰인다. 투명전극으로 쓰이는 대표적인 물질로서는 ITO, ZnO, $SnO_2$ 등이 있으며, ITO는 전기적 특성이 우수하여 널리 사용되고 있으나 가격이 비싸고 화학적으로 불안정하고, ZnO는 ITO에 비해 가격이 저렴하지만 고온에서 불안정한 특성을 가지고 있다. 반면, $SnO_2$는 ITO와 ZnO에 비해 전기적 특성은 떨어지지만, 우수한 열적, 화학적 안정성 및 높은 내마모성을 가지고 제조단가가 저렴하여 TCO 재료로 많은 연구가 진행되고 있다. TCO 박막을 증착시키는 방법으로 CVD, ion plating, sputtering, spray pyrolysis 등이 있으며, 이 중 sputtering 방법은 균일한 입자로 균질의 박막을 입힐 수 있고 우수한 재현성과 낮은 온도에서도 증착이 가능하여 박막 제조 방법으로 널리 이용되고 있다. 본 연구에서는 $SnO_2$ 박막을 실리콘 (100) 및 글라스 (Eagle 2000) 기판 위에 RF magnetron sputtering 방법을 사용하여 제작하였다. 박막 증착을 위해 99.99%의 2 인치 un-doped $SnO_2$ 타겟을 사용하였고, 기판은 20 rpm 으로 회전시켜 균일한 박막이 형성될 수 있도록 하였으며, 초기 진공도는 $1{\times}10^{-6}\;Torr$가 되도록 하였다. 증착 변수로 기판-타겟간 거리, RF 파워, $O_2/(Ar+O_2)$ 비, 공정압력, 기판 온도 등을 각각 변화 시키며 $SnO_2$ 박막을 증착하였다. 증착된 박막의 구조적 및 광학적 특성을 분석하기위해 FE-SEM, AFM, XRD, UV/VIS spectrophotometer, Photoluminescence 등을 사용하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2004.07b
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• pp.998-1001
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• 2004

ZnO, $SnO_2$ 타겟 각각의 RF 파워를 50 W, 38 W로 고정시킨 후 combinatorial RF magnetron sputtering법을 사용하여 기판 위치에 따라서 조성 구배를 주어 여러 가지 조성의 Zn-Sn-O(ZTO) 박막을 제작하였다. 시편의 열처리에 따른 물성 변화를 분석하기 위해 Rapid Thermal Annealer(RTA)을 이용하여 450, $650{^\circ}C$의 온도 및 $10^{-2}$ Ton의 진공 분위기에서 각각 1 시간 동안 열처리하였다. XRD 분석 결과 상온에서 제작된 ZTO 박막은 Sn 18 at%의 조성을 갖는 시편을 제외하고 모두 비정질상으로 나타났다. $450^{\circ}C$에서 열처리 후 구조적인 변화는 보이지 않았으나, 캐리어 농도와 이동도는 증가하였으며 Sn 54 at%의 조성에서 최고 $25.4cm^2/Vsec$의 전자 이동도를 나타내었다. $26{\leq}Sn$ $at%{\leq}65$의 조성 범위를 갖는 박막은 가시광 영역에서 80 % 이상의 투과도를 가졌으며 $650^{\circ}C$에서 결정화가 되면서 투과도가 증가하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 1989.06a
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• pp.52-55
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• 1989

The properties of sintered Ag-SnO$_2$contacts which contain the second oxide were investigated with hardeness, workability, electrical conductivity and are erosion. Ag-SnO$_2$contacts containing ZnO or Bi$_2$O$_3$have most excellent workability and arc erosion endurance.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.423-423
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• 2012

ZnO, SnO2, In2O3:Sn와 같은 투명하고 전도성이 있는 박막은 panel display, 전자발광소자, 박막트랜지스터, 태양전지 등의 전극물질로서 폭넓게 사용되고 있다. 이러한 전극 물질을 이용하는 광전자소자의 성능을 개선하기 위해서는 가시광선영역에서 광투과율이 높고, 전기전도도가 좋아야 한다. 최근 ZnO, SnO2, In2O3, MgO, Ga2O3 등으로 이루어진 3원 또는 다원화합물로 제조된 산화물 박막이 새로운 투명한 전도성 박막으로 많은 관심을 끌고 있다. 본 연구에서는 Ga2O3 박막을 radio-frequency magnetron sputtering 방법을 이용하여 증착하였다. 기존에 사용되던 ceramic target을 개선하여 powder target을 사용하였다. 반응가스는 순수하게 Ar 가스만 사용하였고, Sapphire(0001) 기판을 사용하였다. 초기에는 flat한 layered 구조로 증착이 이루어졌으나, 증착시간이 20분이 지나면서부터는 밤송이 모양을 가지는 나노구조체가 생성되기 시작하였고, 이후 나노 밤송이의 밀도가 점차 증가하였다. Ga2O3 나노 밤송이의 특성에 대하여 발표할 예정이다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.86.2-86.2
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• 2015

Cu2ZnSn(S,Se)4 thin film solar cells have been fabricated using sputtered Cu/Sn/Zn metallic precursors on Mo coated sodalime glass substrate without using a toxic H2Se and H2S atmosphere. Cu/Sn/Zn metallic precursors with various thicknesses were prepared using DC magnetron sputtering process at room temperature. As-deposited metallic precursors were sulfo-selenized inside a graphite box containing S and Se pellets using rapid thermal processing furnace at various sulfur to selenium (S/Se) compositional ratio. Thin film solar cells were fabricated after sulfo-selenization process using a 65 nm CdS buffer, a 40 nm intrinsic ZnO, a 400 nm Al doped ZnO, and Al/Ni top metal contact. Effects of sulfur to selenium (S/Se) compositional ratio on the microstructure, crystallinity, electrical properties, and cell efficiencies have been studied using X-ray diffraction, Raman spectroscopy, field emission scanning electron microscope, I-V measurement system, solar simulator, quantum efficiency measurement system, and time resolved photoluminescence spectrometer. Our fabricated Cu2ZnSn(S,Se)4 thin film solar cell shows the best conversion efficiency of 9.24 % (Voc : 454.6 mV, Jsc : 32.14 mA/cm2, FF : 63.29 %, and active area : 0.433 cm2), which is the highest efficiency among Cu2ZnSn(S,Se)4 thin film solar cells prepared using sputter deposited metallic precursors and without using a toxic H2Se gas. Details about other experimental results will be discussed during the presentation.

• Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics
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• v.18 no.1
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• pp.35-40
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• 1981

Thin films of SnO2, SnO2-ZnO and ZnO were prepared by the spray. chemical vapor deposition and vacuum evaporation method. They had good sensitivity to various gases involving toxic gases(i. e. SO2, CO). The change in conductivity of thin film guts sensors prepared was considered as the change in carrier concentration caused by gas absorption. And also the conductivity of the thin film elements had great dependence on atmospheric pressuie around them.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.5 no.2
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• pp.327-336
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• 1994

The synergistic effects in mechanical mixture catalysts of Mo-V-O and metal oxide were investigated for the selective oxidation of acrolein. The metal oxides used are $SnO_2$, ${\alpha}-Sb_2O_4$, $WO_3$, ${\alpha}-Al_2O_3$, CuO, $MnO_2$, $Cu_2O$, MgO, CoO, and ZnO. Mechanical mixtures of Mo-V-O plus $SnO_2$ or ${\alpha}-Sb_2O_4$ had resulted in higher conversion of acrolein and higher yield of acrylic acid than Mo-V-O. The origin of the synergy is attributed to the cooperation of Mo-V-O and $SnO_2$ or ${\alpha}-Sb_2O_4$, in which $SnO_2$ or ${\alpha}-Sb_2O_4$ forms dissociated oxygens at their oxygen vacancies and transports them to Mo-V-O. $Cu_2O$, MgO, CuO, and $MnO_2$, increased conversion of acrolein but decreased yield of acrylic acid. CoO and ZnO inhibited the catalytic performance of Mo-V-O. The different role of these metal oxides is explained in terms of their oxidation-reduction properties.