• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2012년도 춘계학술발표대회
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• pp.110.1-110.1
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• 2012

Recently, advances in ZnO based oxide semiconductor materials have accelerated the development of thin-film transistors (TFTs), which are the building blocks for active matrix flat-panel displays including liquid crystal displays (LCD) and organic light-emitting diodes (OLED). However, the electrical performances of oxide semiconductors are significantly affected by interactions with the ambient atmosphere. Jeong et al. reported that the channel of the IGZO-TFT is very sensitive to water vapor adsorption. Thus, water vapor passivation layers are necessary for long-term current stability in the operation of the oxide-based TFTs. In the present work, $Al_2O_3$ and $TiO_2$ thin films were deposited on poly ether sulfon (PES) and $SnO_x$-based TFTs by electron cyclotron resonance atomic layer deposition (ECR-ALD). And enhancing the WVTR (water vapor transmission rate) characteristics, barrier layer structure was modified to $Al_2O_3/TiO_2$ layered structure. For example, $Al_2O_3$, $TiO_2$ single layer, $Al_2O_3/TiO_2$ double layer and $Al_2O_3/TiO_2/Al_2O_3/TiO_2$ multilayer were studied for enhancement of water vapor barrier properties. After thin film water vapor barrier deposited on PES substrate and $SnO_x$-based TFT, thin film permeation characteristics were three orders of magnitude smaller than that without water vapor barrier layer of PES substrate, stability of $SnO_x$-based TFT devices were significantly improved. Therefore, the results indicate that $Al_2O_3/TiO_2$ water vapor barrier layers are highly proper for use as a passivation layer in $SnO_x$-based TFT devices.

• 한국재료학회지
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• 제7권10호
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• pp.856-862
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• 1997

박막형 CdTe/CdS 태양전지의 배면전극(back contacts)물질로서 Cu도핑된 ZnTe 박막(ZnTe:Cu)을 전착법(electroplating)으로 제조하는 연구를 수행하였다. Sulfate계의 전해질 수용액에서 CdTe 기판과 투명전극으로 코팅된 유리(In$_{2}$O$_{3}$: Sn, ITO)기판 위에 ZnTe 박막을 코팅하는 방법으로써 potentiostat와 기판(cathode), Pt counter electrode, Ag/AgCI 표준전극으로 구성된 장치를 사용하여 pH=2.5-4, T=70-8$0^{\circ}C$, 0.02M $Zn^{2+}$ 1x$10^{-4}$M TeO$_{2}$, 0.2M $K_{2}$SO$_{4}$조건에서 -0.800 Vs~-0.975 V 범위의 전압(V$_{a}$ )에 걸쳐 실험하였다. ITO박막을 기판으로 사용하여 cyclic voltammogram을 작성한 결과 약 -0.50 V 에서 Te환원 peak이 나타났다. Auger electron spectroscopy (AES)로 조성분석한 결과 표면에서 Zn signal이 강하게 나왔고 시편의 두께에 따라 Zn의 signal감소하는 반면 Cd signal은 증가하는 것이 확인되었다. SEM 사진으로부터 ZnTe의 표면이 작은 입자 (0.2$\mu\textrm{m}$ 이하)로 구성되어 있으며 낮은 V$_{a}$ 에서는 입자가 작아지면서 조직이 치밀해짐이 관찰되었다. Optical transmission방법에 의하여 ITO기판위에 입혀진 박막의 밴드갭은 2.5 eV으로 측정되었다. 수용액중의 Cu$_{2+}$와 triethanolamine(TEA)은 산성용액에서 착물형성이 이루어지지 않았으며 1,10-phenanthroline과는 pH=2에서도 착물이 형성되었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.159-159
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• 2009

RF 스퍼터링법을 이용하여 유리기판위에 ZnO:Al 박막을 증착하고 다양한 조건 하에서 후 열처리를 실시하여 이에 따른 박막의 구조적, 전기적 및 광학적 특성과 HCl 습식 식각 후의 표면형상 변화를 조사하였다. ZnO:Al 투명전도막은 우수한 전기적, 광학적 특성, 수소 플라즈마 안정성 및 저 비용 등으로 실리콘 박막 태양전지 전면 전극용으로 많은 관심을 받고 있다. 기존의 비정질 실리콘 박막 태양전지용으로 많이 사용되고 있는 상용 Asahi-U형 ($SnO_2:F$) 투명전도막의 경우는 수소 플라즈마에 대한 안정성이 낮고 입사광의 장파장 대역에서의 낮은 산란특성으로 인하여 실리콘 박막 태양전지의 고효율화를 위한 적용에 한계를 나타내고 있다. 이를 개선하기 위하여 스퍼터링법으로 우수한 전기적 특성을 갖는 ZnO:Al 박막을 제조한 후 습식 식각을 통한 표면형상 변화를 통하여 입사광의 산란특성을 향상시키는 방법이 개발되어 많은 연구가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 2.5 wt%의 $Al_2O_3$가 함유된 ZnO 타겟을 이용하여 ZnO:Al 박막을 RF 스퍼터링으로 증착한 후 $N_2$ 분위기와 진공 분위기 하에서 다양한 시간과 온도에 따라 후열처리를 하여 열처리 전 박막과의 물질 특성을 상호 비교하고 1%로 희석된 HCl로 습식 식각하여 열처리 전 박막의 구조적 특성이 습식 식각 후의 박막 표면형상 변화에 미치는 영향을 조사하였다. 이로부터 후열처리를 통한 ZnO:Al 투명전도막의 특성을 최적화하고 Asahi-U형 투명전도막과의 특성 비교를 통하여 실리콘 박막 태양전지용 전면전극으로의 적용 가능성을 조사하였다.

• 한국재료학회지
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• 제21권9호
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• pp.491-496
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• 2011

Transparent conducting oxides (TCOs) used in the antireflection layer and current spreading layer of heterojunction solar cells should have excellent optical and electrical properties. Furthermore, TCOs need a high work function over 5.2 eV to prevent the effect of emitter band-bending caused by the difference in work function between emitter and TCOs. Sn-doped $In_2O_3$ (ITO) film is a highly promising material as a TCO due to its excellent optical and electrical properties. However, ITO films have a low work function of about 4.8 eV. This low work function of ITO films leads to deterioration of the conversion efficiency of solar cells. In this work, ITO films with various Zn contents of 0, 6.9, 12.7, 28.8, and 36.6 at.% were fabricated by a co-sputtering method using ITO and AZO targets at room temperature. The optical and electrical properties of Zn-doped ITO thin films were analyzed. Then, silicon heterojunction solar cells with these films were fabricated. The 12.7 at% Zn-doped ITO films show the highest hall mobility of 35.71 $cm^2$/Vsec. With increasing Zn content over 12.7, the hall mobility decreases. Although a small addition of Zn content increased the work function, further addition of Zn content over 12.7 at.% led to decreasing electrical properties because of the decrease in the carrier concentration and hall mobility. Silicon heterojunction solar cells with 12.7 at% Zn-doped ITO thin films showed the highest conversion efficiency of 15.8%.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.72-72
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• 2011

Recently, Zinc oxide (ZnO) nano-structures have been received attractive attention because of their outstanding optical and electrical properties. It might be a promising material considered for applications to photonic and electronic devices such as ultraviolet light emitting diode, thin film transistor, and gas sensors. ZnO nano-structures can be typically synthesized by the VLS growth mode and self-assembly. In the VLS growth mode using various growth techniques, the noble metal catalysts such as Au and Sn were used. However, the growth of ZnO nano-structures on nano-crystalline Au seeds using radio frequency (RF) magnetron sputtering might be explained by the profile coating, i.e. the ZnO nano-structures were a morphological replica of Au seeds. Ga doped ZnO (ZnO:Ga) nano-structures using this concept were synthesized and characterized by XRD, AFM, SEM, and TEM. We found that surface morphology is drastically changed from initial islands to later sun-flower typed nano-structures. We will present the structural evolution of ZnO:Ga nano-structures with increasing the film thickness.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 하계학술대회 논문집 Vol.8
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• pp.387-387
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• 2007

기능성 나노소자를 구현할 수 있는 나노 소재로 0차원 구조의 양자점(quantum dot)과 1차원 구조의 양자선 및 나노선(nanorod)이 제안되고 있다. 나노선의 경우 나노스케일의 dimension, 앙자 제한 효과, 탁월한 결정성, self-assembly, internal stress등 기존의 벌크형 소재에서 발견할 수 없는 새로운 기능성이 나타나고 있어서 바이오, 에너지, 구조, 전자, 센서 등의 분야에서 활용되고 있다. 현재 국내외적으로 널리 연구되고 있는 나노선으로는 Si 및 Ge, $SnO_2$, SiC, ZnO 등이 있으며 특히, ZnO는 우수한 물리적 전기적 특성과 함께 나노선으로의 합성이 비교적 쉬워 주목받고 있는 재료이다. ZnO의 합성방법으로는 thermal CVD, MOCVD, PLD, wet-chemistry 등 다양한 방법이 사용되고 있다. 특히 MOCVD 법은 수직 정렬된 ZnO 나노막대를 합성하기가 매우 용이하다. 본 실험에서는 자체개발된 MOCVD 장비를 이용한 일차원 ZnO 나노선을 성장하였다. 이러한 ZnO 나노선의 성장은 사파이어 기판과 실리콘 기판 위에서 이루어졌으며 기판의 종류와 격자상수 불일도에 따른 상이한 성장과정을 온도에 따른 나노선 성장에서 관찰할 수 있었다. 사파이어 기판의 경우, 240도의 온도에서는 박막형상을 지닌 ZnO가 온도가 320도 이상으로 상승하면서 나노선으로 변함을 보였고, 실리콘 기판의 경우 380도 이상에서 기울기률 가진 나노선을 관찰하였으며, 420도에서는 나노선을 관찰 할 수 없었다. 또한 PL 장비를 이용한 PL 강도와 성장과정을 연관하여 생각하였을 때, 나노선의 기물기가 PL 강도비과 연관성을 가진다는 것을 측정을 통해 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.180-180
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• 2010

Thin film transistors (TFTs) based on oxide semiconductors have emerged as a promising technology, particularly for active-matrix TFT-based backplanes. Currently, an amorphous oxide semiconductor, such as InGaZnO, has been adopted as the channel layer due to its higher electron mobility. However, accurate and repeatable control of this complex material in mass production is not easy. Therefore, simpler polycrystalline materials, such as ZnO and $SnO_2$, remain possible candidates as the channel layer. Inparticular, ZnO-based TFTs have attracted considerable attention, because of their superior properties that include wide bandgap (3.37eV), transparency, and high field effect mobility when compared with conventional amorphous silicon and polycrystalline silicon TFTs. There are some technical challenges to overcome to achieve manufacturability of ZnO-based TFTs. One of the problems, the stability of ZnO-based TFTs, is as yet unsolved since ZnO-based TFTs usually contain defects in the ZnO channel layer and deep level defects in the channel/dielectric interface that cause problems in device operation. The quality of the interface between the channel and dielectric plays a crucial role in transistor performance, and several insulators have been reported that reduce the number of defects in the channel and the interfacial charge trap defects. Additionally, ZnO TFTs using a high quality interface fabricated by a two step atomic layer deposition (ALD) process showed improvement in device performance In this study, we report the fabrication of high performance ZnO TFTs with a $Si_3N_4$ gate insulator treated using plasma. The interface treatment using electron cyclotron resonance (ECR) $O_2$ plasma improves the interface quality by lowering the interface trap density. This process can be easily adapted for industrial applications because the device structure and fabrication process in this paper are compatible with those of a-Si TFTs.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.91-91
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• 2010

현재 나노크기의 나노소자에 대한 관심과 연구가 활발히 진행 중에 있고, 나노소자 제작을 위한 나노구조체 연구에도 탄력을 받고 있다. 나노구조체 연구 중에서도 탄소나노튜브(CNT)와 실리콘이 많이 연구되고 있으나 CNT의 경우 금속과 반도체 등 전기적 특성이 혼재되어 분리기술이 필요하며, 실리콘 기반의 나노구조체들은 공기 중에 노출되었을 경우 자연 산화막 생성에 대한 문제점들이 대두되고 있다. 이러한 기존 나노구조체들의 문제점들을 극복하기 위해 산화물 계열의($InO_3$, ZnO와 $SnO_2$ 등) 나노구조체들이 화학, 광학 및 생화학 센서등의 다양한 응용 연구들이 진행되고 있다. 본 연구에서는 thermal evaporation법으로 tube furnace 장비를 이용하여 온도($500{\sim}900^{\circ}C$)변화에 따른 ZnO nanorod를 성장시켰다. 성장된 ZnO nanorod의 구조적 특성을 확인하기 위하여 전계방출주사전자현미경(SEM)을 측정한 결과 ZnO nanorod들은 직경 50~80nm, 길이는 400~1000nm 이상까지 다양한 직경과 길이를 가지고 성장되었으며 $800^{\circ}C$ 에서 성장된 ZnO nanorod가 가장 곧고 이상적인 nanorod의 형태를 이루는 것을 확인할 수 있었다. Nanorod는 온도가 높아질수록 nanowire로 성장됨에 따라 본 연구에서 $800^{\circ}C$ 에서는 nanorod형태를 이루고 있으나 $900^{\circ}C$에서부터 nanowire의 형태로 성장되었다. 또한 성장된 ZnO nanorod들의 X-선 회절패턴(XRD)을 측정 결과 ZnO의 (002) 우선 배양성 때문에 성장된 nanorod 또한 (002) 방향으로 성장되었음을 확인하였다. 이 연구를 통하여 온도를 조절함으로서 ZnO nanorod의 성장제어가 가능함을 확인하였고, 특성 분석을 통하여 발광소자, Solar Cell로의 응용가능성을 확인하였다.

• 헤리티지:역사와 과학
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• 제54권2호
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• pp.22-37
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• 2021

풍탁은 한국, 중국, 일본에서 오랜 기간 사용되고 있는 불교 장엄구이다. 하지만 풍탁은 제작 시기를 추정하는 데 어려움이 있으며 유물의 수가 많지 않아 기초연구가 부족한 실정이다. 그러므로 본 연구에서는 미술사적 연구를 참고하여 논산 관촉사 석조미륵보살입상의 보개에 장식되어 있는 청동풍탁 8점을 형태학적으로 분류하였으며, 이에 따른 제작 기법 및 제작 시기에 대하여 과학적으로 규명하였다. 연구 결과를 종합해볼 때 보개의 위치에 따라 관촉사 석조미륵보살입상 청동풍탁은 형태 및 제작 기법의 특징이 나타났다. 대형인 하부 보개 청동풍탁 4점은 Cu-Sn-Pb 삼원계 합금을 주조 기법으로 제작하였으며, 서산 출토 동제풍탁과 형태가 매우 흡사하여 고려 전기에 조성된 것으로 확인된다. 중형인 상부 보개 북측 청동풍탁 2점은 Cu-Sn 또는 Cu-Sn-Pb 합금을 단조 기법으로 제작하였으며, 고려 후기~조선시대에 나타나는 원통형 풍탁과 형태가 유사하다. 소형인 상부 보개 남측 청동풍탁 2점은 미량의 아연(Zn)이 존재하는 것으로 판단되는 Cu-Sn-Pb 삼원계 합금을 주조 기법으로 제작하였으며, 합금 성분 및 치게의 형태 등을 통해 조선 후기에 제작된 것으로 보인다. 미세조직 관찰 및 성분 분석을 통해 하부 보개 청동풍탁 2점은 Cu:Sn:Pb≒80:15:5의 합금비를 지닌 삼원계 합금을 주조 후 서냉하여 제작하였음을 알 수 있다. 상부 보개 동북측 청동풍탁은 방짜유기와 유사한 합금비인 Cu-Sn 이원계 합금을 소재로 단조 기법으로 제작된 것으로 확인된다. 이를 국내 풍탁의 선행 연구와 비교·분석한 결과, 하부 보개 동측 청동풍탁 2점은 타명기에 적합한 주석 함유량을 지닌 고려시대에 제작된 강진 월남사지 출토 금동풍탁의 합금 조성비와 유사하게 확인된다. 방짜유기와 유사한 합금비를 지닌 상부 보개 동북측 청동풍탁은 현재까지 연구된 풍탁 중 유일하게 단조 기법으로 제작된 사례이다. 본 연구를 통해 풍탁의 제작 시기를 형태학적 특징으로 구분하는 데 있어 과학적인 근거를 통해 보다 명확하게 구분할 수 있는 기초자료를 제공하고자 하였다.

• Current Photovoltaic Research
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• 제9권3호
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• pp.84-95
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• 2021

The power conversion efficiency of Cu₂ZnSnSe₄ (CZTSe) solar cells depends on the absorber layer thickness; however, changes in the characteristics of the cells with varying absorber layer thickness are unclear. In this study, we investigated the changes in the characteristics of CZTSe solar cells for varying absorber layer thickness. Five absorber thicknesses were employed: CZTSe1 2.78 ㎛, CZTSe2 1.01 ㎛, CZTSe3 0.55 ㎛, CZTSe4 0.29 ㎛, and CZTSe5 0.15-0.23 ㎛. The efficiency of the CZTSe solar cells decreased as the absorber thickness decreased, resulting in power conversion efficiencies of 10.45% (CZTSe1), 8.67% (CZTSe2), 7.14% (CZTSe3), 3.44% (CZTSe4), and 1.54% (CZTSe5). As the thickness of the CZTSe absorber layer decreased, the electron-hole recombination at the grain boundaries and the absorber-back-contact interface increased. This caused an increase in the current loss, owing to light loss in the long-wavelength region. In addition, as the thickness of the CZTSe absorber layer decreased, more ZnSe was produced, and the resulting defects and defect clusters led to an open-circuit voltage loss.