• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.487.1-487.1
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• 2014

현재 전 세계 태양광 시장의 주류를 이루는 단결정 실리콘 태양전지의 효율적 한계를 뛰어넘기 위하여 여러 가지 기술적 구조적 시도들이 이루어지고 있다. 그 중 기존의 피라미드 형태의 텍스쳐링 표면 대신 나노와이어 형상을 가지는 태양전지 개발이 주목을 받고 있다. 실리콘 웨이퍼 표면에 나노와이어가 수직 배열되어 있거나 텍스쳐링 표면에 나노와이어 형상이 있을 경우 SiNx가 증착된 피라미드 텍스쳐링 표면보다 반사도가 월등히 낮아져 light trapping을 기대할 수 있어 태양전지 개발에 응용하기 위한 나노와이어 형상 최적화에 본 연구의 목적이 있다. 실리콘 나노와이어 합성법에는 여러가지 방법들이 있으나 본 연구에서는 비교적 짧은 시간과 상온에서 공정이 이루어지는 무전해 식각법을 이용하여 실리콘 나노와이어를 합성하였다. 무전해 식각법은 은 이온과 실리콘 사이에서 일어나는 산화-환원 반응이 나노와이어 합성의 주요 기전이기 때문에 균일한 나노와이어를 형성하기 위하여 균일한 은 박막 형성과 적절한 반응시간이 요구된다. 본 연구에서는 반응시간을 조절하여 나노와이어의 길이 변화와 반사도의 변화를 FE-SEM과 UV-Vis-NIR spectroscopy를 통하여 관찰하였고 그 결과 나노와이어가 실리콘 웨이퍼 표면에 수직 배열되어 있는 형태와 텍스쳐링 표면에 나노와이어 형상이 있는 경우 SiNx가 증착된 피라미드 텍스쳐링 표면에 비해 월등히 향상된 반사율을 얻을 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.350.1-350.1
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• 2014

분포 브래그 반사기(distributed Bragg reflector; DBR)는 광센서, 도파로, 태양전지, 반도체 레이저 다이오드, 광검출기와 같은 고성능 광 및 광전소자 응용분야에 널리 사용되고 있다. 일반적으로, DBR은 박막의 두께를 4분의 1 파장(${\lambda}/4$)으로 가지는 서로 다른 저굴절율 물질과 고굴절율 물질을 교대로 적층 (pair)한 다중 pair로 제작되어지며, DBR의 반사 특성과 반사대역폭은 두 물질의 굴절율 차이와 pair의 수에 영향을 받는다. 그러나, 서로 다른 굴절율을 갖는 두 물질을 이용하는 DBR의 경우, 두 물질간 열팽창계수의 불일치, 접착력 문제, 높은 굴절율 차이를 갖는 물질 선택의 어려움 등 많은 문제점을 지니고 있다. 최근, 경사입사각증착법을 이용한 동일 재료(예, 인듐 주석 산화물, 게르마늄, 실리콘)기반의 DBR 제작 및 특성에 대한 연구가 보고되고 있다. 높은 입사각을 갖고 박막이 증착될 경우, 저율을 갖는 다공박막 제작이 가능하여 경사입사각증착법으로 homogeneous 물질 기반의 고반사 특성을 갖는 다중 pair의 DBR을 제작할 수 있다. 본 실험은, 갈륨비소 기판 위에 경사입사각증착법 및 전자빔증착법을 이용하여 중심파장 960 nm가 되는 이산화 티타늄 기반의 DBR을 제작하였고, 제작된 샘플의 증착된 박막의 표면 및 단면의 프로파일은 주사전자현미경을 사용하여 관찰하였으며, UV-Vis-NIR 스펙트로미터를 이용하여 반사율 특성을 조사하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.312.2-312.2
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• 2014

실리콘은 광센서, 태양전지, 발광다이오드 등 광소자 응용 분야에서 널리 사용되고 있는 물질이다. 그러나 실리콘의 높은 굴절율(n~3.5)은 표면에서 약 30% 이상의 Fresnel 반사를 발생시켜 소자의 효율을 감소시키는 원인이 된다. 따라서, 반사손실을 줄이기 위해서는 실리콘 표면에 효율적인 무반사 코팅을 필요로 한다. 기존의 단일 혹은 다중 박막을 이용한 무반사 코팅 기술은 물질간 열팽창계수의 불일치, 접착력 문제, 박막 두께 조절 및 적합한 굴절율을 갖는 물질 선택 어려움 등의 단점을 지니고 있다. 최근, 이러한 무반사 코팅 기술의 대안으로 곤충 눈 구조를 모방한 나노크기의 서브파장 격자구조 (subwavelength gratings, SWGs)에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 이러한 SWGs 구조는 공기와 반도체 표면 사이에 점진적, 선형적으로 변화하는 유효굴절율을 갖기 때문에, 광대역 파장영역뿐만 아니라 다양한 각도에서 입사하는 빛에 대해서도 효과적으로 Fresnel 표면 반사를 낮출 수 있다. 본 연구에서는 실리콘 기판 표면 위에 효율적인 무반사 특성을 갖는 계층적 SWGs 나노구조를 제작하기 위해, 레이저간섭리소그라피 및 열적응집금속 입자를 이용한 식각 마스크 패터닝 방법과 유도결합플라즈마 식각 공정을 이용하였다. 제작된 무반사 실리콘 SWGs 나노구조의 표면 및 식각 프로파일은 전자주사현미경으로 관찰하였고, 표면 접촉각 측정 장비를 이용하여 샘플 표면의 젖음성을 확인하였다. 제작된 샘플의 광학적 특성을 조사하기 위해 UV-vis-NIR 스펙트로미터와 엘립소미터 측정 시스템들을 이용하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.240-240
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• 2010

반사 방지막은 LEDs, 태양전지, 센서 등의 광전소자의 효율을 향상시키는데 사용되고 있다. 일반적으로 사용되는 단층 또는 다층 박막의 반사방지막은 thermal expansion mismatch, adhesion, stability 등의 문제점을 가지고 있다. 따라서, 단층 또는 다층 박막의 반사방지막 대신에 파장이하의 주기를 갖는 구조(subwavelength structure, SWS)의 반사방지막 연구가 활발히 진행되고 있다. 입사되는 태양 스펙트럼의 파장보다 작은 주기를 갖는 SWS 구조는 Fresnel 반사율을 감소시켜 빛의 손실을 줄일 수 있다. 이러한 SWS 반사 방지막을 제작하기 위해서는 에칭 마스크가 필요하다. 에칭 마스크 제작을 위해서 사용되는 장비로는 홀로그램, 전자빔, 나노임프린트와 같은 리소그라피 방법이 있으나, 이들은 제작 비용이 고가이며 복잡한 기술을 필요로 한다. 따라서 본 실험에서는 리소그라피 방법보다 간단하고 저렴한 self-assembled Au 나노 입자 에칭 마스크를 이용한 실리콘 SWS 반사 방지막을 제작하여 구조적 및 광학적 특성을 연구하였다. Au박막은 열증발증착(thermal evaporator)법에 의해 실리콘 기판 위에 증착되었고, 급속 열처리(rapid thermal annealing, RTA)를 통해 Au 나노입자 에칭 마스크를 형성시켰다. 실리콘 SWS 반사방지막은 식각 가스 $SiCl_4$를 기반의 유도결합 플라즈마(inductively coupled plasma, ICP) 장비를 사용하여 제작되었다. Au 나노 입자의 마스크 패턴 및 에칭된 실리콘 SWS 프로파일은 scanning electron microscope를 사용하여 관찰하였으며, UV-Vis-NIR spectrophotometer를 사용하여 300-1100 nm 파장 영역에 따른 반사율을 측정하였다. ICP 에칭 조건을 변화시켜 가장 낮은 반사율을 갖는 최적화된 실리콘 SWS 반사방지막을 도출하였다. 최적화된 구조에 대해서, 실리콘 SWS 반사방지막은 벌크 실리콘 (>35%)보다 더 낮은 5% 이하의 반사율을 나타냈다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.438-438
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• 2012

은(Ag) 또는 금(Au) 입자를 촉매로 이용하여 습식식각을 통해 선택적으로 짧은 시간동안 단결정 실리콘 웨이퍼의 표면을 텍스쳐링하여 반사방지막 특성을 효과적으로 얻을 수 있다. 일반적으로 금속입자는 주로 금속 이온이 포함된 용액이나, 전기증착법을 통해서 실리콘 웨이퍼 표면에 형성시켰지만, 금속입자의 크기와 분포를 조절하기 어려웠다. 하지만, 최근 진공장비를 이용하여 열증발증착법(thermal evaporation)과 급속열처리법(rapid thermal annealing)을 통해서 금속입자를 대면적으로 크기와 분포를 균일하게 조절할 수 있다. 이러한 현상은 열적 비젖음(thermal dewetting) 현상에 의해 실리콘 표면위에 증착된 금속 박막으로부터 나노입자로 형성할 수 있다. 본 연구에서는 실리콘 (100)기판위에 다양한 크기의 은 또는 금 나노입자를 형성시켜 식각용액에 짧은 시간동안 담그어 식각하여, 텍스쳐링 효과와 반사방지(antireflection) 특성을 분석하였다. 실험을 위해 각각 은 또는 금 박막을 열증발증착법을 이용하여 ~3-8 nm의 두께로 형성시켰으며, 급속가열장치를 이용하여 $500^{\circ}C$에서 5분 동안 열처리하였다. 그리고 탈이온수(de-ionized water)에 불화수소와 과산화수소가 혼합된 식각용액에 1-5분 동안 습식식각을 하였다. 각각의 텍스쳐링 된 샘플의 식각의 상태와 깊이를 관찰하기 위해 field emission scanning electron microscopy (FE-SEM)을 이용하여 측정하였으며, UV-vis-NIR spectrophotometer를 이용하여 300 nm에서 1,200 nm의 반사특성을 분석하였다. 또한 RCWA (rigorous coupled wave analysis) 시뮬레이션을 이용하여 텍스쳐링 된 기하학적구조에 대하여 반사방지막 특성을 이론적으로 분석하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.399-399
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• 2012

II-V 족 화합물 반도체인 황화카드뮴(CdS)은 상온에서 2.42 eV의 밴드갭을 갖는 직접 천이형 물질로서 CdTe 또는 $CuInSe_2$와 같은 박막형 태양전지의 투과층(window layer)으로 널리 사용되고 있다. CdS 박막은 전자빔 증착법(e-beam evaporation), 화학용액증착법(chemical bath deposition), 열분해법(spray pyrolysis), 스퍼터링법(sputtering) 등으로 제작되고 있다. 이 중 스퍼터링법의 경우, 다른 증착법에 비해 조작이 간단하고 넓은 면적에서 균일한 박막을 증착할 수 있을 뿐만 아니라, 박막두께 조절이 용이하다. 따라서 본 실험에서는 RF 마그네트론 스퍼터링법으로 증착된 CdS 박막의 기판온도 및 열처리 온도변화에 따른 구조적 및 광학적 특성을 조사하였다. 기판은 RCA 기법으로 세정된 Corning Eagle 2000 유리 기판을 사용하였다. 박막 공정은 초기 진공 $1{\times}10^{-6}Torr$ 상태에서 20 sccm의 Ar 가스를 주입하고 100 W의 RF 파워, 7 mTorr의 공정 압력에서 기판 온도를 $200^{\circ}C$부터 $500^{\circ}C$까지 변화시키면서 수행하였다. 증착된 CdS 박막은 질소 분위기의 가열로(furnace)를 이용해 $300-500^{\circ}C$ 온도에서 30분간 열처리되었다. 시료들의 표면 형상은 scanning electron microscope를 사용하여 관찰하였으며, UV-vis-NIR spectrophotometer를 사용하여 400-1,000 nm 파장영역에서의 투과율을 측정하였다. 그리고 X-선 회절분석(X-Ray Diffraction)으로 결정구조를 조사하고 결정립 크기를 산출하였다.

• 한국표면공학회지
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• 제40권3호
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• pp.107-112
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• 2007

Aluminum doped zinc oxide (AZO) films were deposited on non-alkali glass substrate by DC magnetron sputtering with 3 types of AZO targets (doped with 1.0 wt%, 2.0 wt%, 3.0 wt% $Al_2O_3$). Electrical, optical properties and microstructure of AZO films have been investigated by Hall effect measurements, UV/VIS/NIR spectrophotometer, and XRD, respectively. Crystallinity of AZO films increased with increasing substrate temperature ($T_s$) and doping ratio of Al. Resistivity and optical transmittance in visible light were $8.8{\times}10^{-4}{\Omega}cm$ and above 85%, respectively, for the AZO film deposited using AZO target (doped with 3.0 wt% $Al_2O_3$) at $T_s$ of $300^{\circ}C$. On the other hand, transmittance of AZO films in near-infrared region decreased with increasing $T_s$ and doping ratio of Al, which could be attributed to the increase of carrier density.

• 한국분말재료학회지
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• 제19권3호
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• pp.177-181
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• 2012

Copper composite materials have attracted wide attention for energy applications. Especially $CuInS_2$ has a desirable direct band gap of 1.5 eV, which is well matched with the solar spectrum. $CuInS_2$ nanoparticles could make it possible to develop color-tunable $CuInS_2$ nanoparticle emitter in the near-infrared region (NIR) for energy application and bio imaging sensors. In this paper, $CuInS_2$ nanoparticles were successfully synthesized by thermo-decomposition methods. Surface modification of $CuInS_2$ nanoparticles were carried out with various semiconductor materials (CdS, ZnS) for enhanced optical properties. Surface modification and silica coating of hydrophobic nanoparticles could be dispersed in polar solvent for potential applications. Their optical properties were characterized by UV-vis spectroscopy and photoluminescence spectroscopy (PL). The structures of silica coated $CuInS_2$ were observed by transmission electron microscopy (TEM).

• 복식문화연구
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• 제10권4호
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• pp.433-440
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• 2002

Natural gardenia and Japanese pagoda tree have been known as them of the most widely used yellow vegetable dyes. Cotton and silk fabrics(KS K 0905) were chosen as specimens. Those were dyed with natural gardenia and Japanese pagoda tree. The conditions of dyeing were varied according to the kinds of mordants, using mordants or not and the concentrations of the natural dyes. Sn, Al, Fe and Cu were chosen for the mordants. 5%(owf), 10%(owf), 15%(owf) and 20%(owf) were used as for the concentration of the natural dyes. The color differences were measured by the Spectrometer(UV-VIS-NIR) before and after dyeing. The results are as follows: 1. Deeper colors were proportionately shown up to the concentration of the natural dye. 2. Silk was shown the higher dye affinity than the cotton at the same concentration of the dye. 3. The color difference between the Sn-mordanted specimens and the Al-mordanted specimens were significant. When the concentration of the dye increased, the colors got darker, specially in b* value. 4. The color difference between the Fe-mordanted specimens and the Cu-mordanted specimens were significant in L* value and b* value. 5. The deeper or lighter yellow were controllable under the concentration of the natural dye and the mordants. 6. The most effective and the economic concentration of the natural dye was 10% owf through the experiments.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제13권1호
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• pp.120-125
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• 2010

For application of transparent bulletproof materials, the SLS(soda-lime-silicate) glass was heated by 2-step crystallization. The DTA curve for SLS glass revealed the nucleation and crystal growth temperature at about $575^{\circ}C$ and $675^{\circ}C$, respectively. The crystallized glass was heated at various conditions(temperature, time). As a result, the maximum nucleation and crystal growth rates were $3.8\times10^5/mm^3{\cdot}hr$ at $575^{\circ}C$ and 20.58nm/min at $680^{\circ}C$, respectively. The bending strength, fracture toughness and vickers hardness were 451.7MPa, $0.9388MPa{\cdot}m^{1/2}$, and $693.9H_v$ which were 201%, 31%, and 22% higher than parent glass, respectively. Surface image and transmittance of crystallized SLS glass were analyzed by optical microscopy and UV/VIS/NIR spectrophotometer. Transmittance of crystallized SLS glass at visible-range(200~800nm) was not changed.