• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2005.05a
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• pp.51-53
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• 2005

$Zn_{1-x}Cd_xO$ thin films were grown on (0001) sapphire substrates by pulsed laser deposition. The energy bandgap of $Zn_{1-x}Cd_xO$ films decreases withincreasing Cd content. An increase of Cd content also leads to the emission broadening and degraded crystallinity. The absorption edge and ultraviolet emission peak shift to lower energy from 3.357 eV to 3.295 eV and 3.338 eV to 3.157 eV, respectively, with increasing Cd content from 0.3% to 3%. The Stokes' shift between the absorption and emission indicates the increase of localization of exciton with Cd content.

• Journal of IKEEE
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• v.22 no.1
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• pp.61-67
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• 2018

We investigated theoretically the magnetic field dependence of the quantum optical transition of qusi 2-Dimensional Landau splitting system, in CdS and ZnO. In this study, we investigate electron confinement by square well confinement potential in magnetic field system using quantum transport theory(QTR). In this study, theoretical formulas for numerical analysis are derived using Liouville equation method and Equilibrium Average Projection Scheme (EAPS). In this study, the absorption power, P (B), and the Quantum Transition Line Widths (QTLWS) of the magnetic field in CdS and ZnO can be deduced from the numerical analysis of the theoretical equations, and the optical quantum transition line shape (QTLS) is found to increase. We also found that QTLW, ${\gamma}(B)_{total}$ of CdS < ${\gamma}(B)_{total}$ of ZnO in the magnetic field region B<25 Tesla.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.378-378
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• 2011

본 연구에서는 ZnO 나노선 기판을 제작하여 그 위에 밴드갭이 낮은 물질인 CdS, CdSe를 증착시킨 후 p-type 반도체 물질인 CuSCN을 증착시켜 안정성이 향상된 양자점 감응형 태양전지를 제작하였다. ZnO 나노선 기판은 투명한 FTO 기판 위에 ZnO를 진공증착시켜 seed layer를 제작하고 그 위에 $10{\mu}m$정도의 길이의 나노와이어를 성장시킨 후, 밴드갭이 낮은 CdS, CdSe 물질과의 다중접합을 이용하여 제작하고, 이러한 나노선 구조위에 chemical solution deposition을 이용하여 ${\beta}$-CuSCN을 형성시켰다. 양자점 감응형 태양전지는 ZnO 나노선을 photoanode로 이용하고 ZnO 나노선은 암모니아수와 아연염을 이용한, 비교적 저온의 수열합성법을 통해 합성하였고, sensitizer로 쓰인 CdS, CdSe 물질은 CBD방식을 통하여 합성된 나노선 위에 in-situ로 접합시켰다. 또한, 기존의 액체전해질을 이용한 양자점 감응형 태양전지의 안정성을 향상시키기 위해 p-type의 반도체 물질인 CuSCN물질을 propyl sulfide를 이용, ${\sim}80^{\circ}C$의 열을 가하여 in-situ 방식으로 다공성 구조에 효율적으로 접합이 가능하도록 deposition하였다. 일반적으로, CuSCN film은 홀 전도체로서의 장점을 지닌 반면, 전도성이 낮은 단점이 있기 때문에 이를 향상시키기 위해서 첨가제를 이용, 농도에 따라서 전도도가 향상되고 셀의 성능이 향상되는 것을 확인하였다. 이와 같이 합성된 구조는 주사전자현미경(SEM), X-선 회절(XRD), 솔라시뮬레이터 등의 분석장비를 이용하여 태양전지로서의 특성을 분석하였다. 또한 안정성 평가를 위하여 시간에 따른 셀의 특성변화도 비교하였다.

• Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics A
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• v.32A no.9
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• pp.121-127
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• 1995

We have analyzed the double insulating layer consisting of anodic oxide and ZnS through TEM experiments. The use of double insulating layer for HgCdTe surface passivation is one of the promising passivation method which has been recently studied deeply and the double insulating layer is formed by the evaporation of ZnS on the top of anodic oxide layer grown in H$_{2}$O$_{2}$ electrolyte. The structure of anodic oxide layer on HgCdTe is amorphous but the structure of oxide layer after the evaporation of ZnS has been changed to micro-crystalline. The interface layer of 150.angs. thickness has been found between ZnS and anodic oxide layer and is estimated to be ZnO layer. The results of analysis on the chemical components of ZnS, the interface layer and anodic oxide layer have showed that Zn has diffused into the anodic oxide layer deeply while Hg has been significantly decreased from HgCdTe bulk to the top of oxide layer. The formation of ZnO interface layer and the change of structure of anodic oxide layer after the evaporation of ZnS are estimated to be defects or to induce the defects which might possibly affect the increase of the positive fixed charges shown in C-V measurements of HgCdTe MIS.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.671-671
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• 2013

실리콘 태양전지와 박막형 태양전지의 뒤를 이어, 제3세대로 분류되는 양자점 감응형 태양전지(QDSC)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이 태양전지의 TCO로는 주로 ZnO, TiO2가 대부분 사용되고 있으며, 양자점 물질로는 CdS, CdSe, CdTe, PbS, PbSe 등의 카드뮴 및 납을 주 성분으로 하는 물질들에 대한 연구만 중점적으로 이루어지고 있는 실정이다. 이런 물질들은 현재까지 알려진 한도 내에서는 QDSC 효율 중 가장 좋은 효율을 나타내고는 있으나 이런 타입의 QDSC가 상용화된다면 환경에 노출되었을 때에 미치는 악영향이 매우 큰 중금속 물질들로 이루어져 있어, 이를 극복할 수 있는 친환경 성분의 물질에 대한 연구 또한 필요한 시점이다. 따라서 본 연구에서는 CdS를 대체할 수 있는 물질로 Ag2S를 선정, 이에 대한 연구를 진행하였다. Ag2S는 밴드갭이 1.1eV의 물질로, CdS의 2.3 eV와 비교해 상당히 작은 밴드갭을 가져 월등히 넓은 영역에서 빛을 흡수할 수 있다는 장점을 가지고 있으며, 동시에 이로 인한 전자-정공 재결합이 빨라 태양전지로 제작시에 Voc가 낮게 형성된다는 단점도 가지고 있다. 태양전지에 사용된 TCO물질은 ZnO 나노선을 사용했으며, 본 연구실에서 기존에 개발한 수열합성법을 통해 제작하였다. 이를 활용하여 최종적으로 제작한 태양전지의 효율은 CdS/ZnO QDSC가 1.2%, Ag2S/ZnO QDSC가 1.2%로 동일한 성능을 나타냈으며, CdS를 대체할 물질로 Ag2S의 가능성을 보여준 결과라 할 수 있다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.370-370
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• 2011

ZnO 나노 라드 위에 Quantum dot을 형성하고 최종적으로 TiO2를 Atomic Layer Deposition방법으로 증착하여, 그 passivation 효과가 solar cell의 효율에 미친 영향에 대한 실험을 진행하였다. 암모니아 솔루션을 이용한 Hydrothermal 방법으로 수직한 1차원 형태의 ZnO 나노라드를 TCO 기판 위에 성장시킨다. 여기에 잘 알려진 SILAR와 CBD 방법으로 CdS, CdSe 양자점을 증착한다. 그리고 amorphous TiO2로 표면을 덮는 과정을 거치는데, TiO2가 좁은 간격으로 형성된 ZnO라드 구조 위에서 균일하고 정밀하게 증착되도록 하기 위해 Atomic Layer Deposition을 이용하였다. 사용된 precursor는 Titanium isopropoxide와 H2O이며, 실험상에서 0~5 nm 두께의 TiO2 박막을 형성해 보았다. 다양한 분석 방법을 통해 TiO2/QDs/ZnO의 shell-shell-core 구조를 조사했다. (Scanning Electron Microscopy (SEM), Transmission Electron Microscopy (TEM), X-Ray Diffraction (XRD), and X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS)). 이를 solar cell에 적용하고 I-V curve를 통해 그 효율을 확인하였으며, Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS)를 통해서 재결합 측면에서 나타나는 변화 양상을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.257.1-257.1
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• 2015

Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) 박막 태양 전지에서 buffer layer는 CIGS 흡수층과 TCO 사이의 밴드갭 차이에 대한 문제점과 lattice mismatch를 해결하기 위해 필수적이다. 흔히 buffer layer 물질로는 CdS가 가장 많이 사용되고 있으나 Cd의 독성에 관한 문제가 야기되고 있다. 따라서 ZnS(O, OH) buffer layer가 친환경 물질로 기존의 CdS 버퍼 층의 대체 물질로 각광 받고 있으며, 단파장 범위에서 높은 투과율로 인해 wide band gap의 Chalcopyrite 태양 전지에 응용되는 buffer layer로 많은 연구가 이루어지고 있다. 또한 buffer layer를 최적화 하여 carrier lifetime과 양자 효율이 증가시킬 수 있는 특성을 가지고 있다. 이 연구에서는 Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) 박막에 화학습식공정 (CBD) 방법을 이용하여 최적화된 ZnS(O, OH)의 증착 조건을 찾고, 고품질의 buffer layer를 제조하기 위한 실험에 초점을 맞췄다. 또한, buffer layer의 막질을 개선하고 균일한 막을 제조하기 위해 processing parameters인 시약의 농도, 제조 시간 및 온도 등의 다양한 변화를 통해 실험을 진행하였다. 그 후 최적화된 ZnS(O, OH) buffer layer의 특성 분석을 위해 X-ray diffraction(XRD), photoluminescence (PL), scanning electron microscope (SEM) and GD-OES을 이용하였고, 이를 통해 제조된 CIGS 박막 태양전지는 light induced current-voltage (LIV) and external quantum efficiency (EQE)를 통해 특성 분석을 실시 하였다. 결과적으로, 제조된 ZnS(O, OH) buffer layer의 $ZnSO4{\cdot}7H2O$의 농도는 0.16 M, Thiourea는 0.5 M, NH4OH는 7.5 M, 그리고 반응 온도는 77.5 oC의 조건 하에 CIGS 기판 위에 균일하고 균열이 없는 ZnS(O, OH) 박막을 제조하였으며 이때 제조된 태양전지의 소자 특성은 Voc = 0.478 V, Jsc = 35.79 mA/cm2, FF = 47.77%, ${\eta}=8,18 %$이다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• v.34 no.3
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• pp.856-862
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• 2013

The photoanode electrode of $TiO_2$ nanotubes (NTs) anchored with ZnS/CdSSe/CdS quantum dots (QDs) was prepared by anodization of Ti metal and successive ionic layer adsorption and reaction (SILAR) procedure. The tuning of the band gap of CdSSe was done with controlled composition of Cd, S, or Se during the SILAR. A ladder-like energy structure suitable for carrier transfer was attained with the photoanode electrode. The power conversion efficiency (PCE) of our solar cell fabricated with the regular array of $TiO_2$ NTs anchored with CdSSe/CdS or CdSe/CdS QDs [i.e., (CdSSe/CdS/$TiO_2NTs$) or (CdSe/CdS/$TiO_2NTs$)] was PCE = 3.49% and 2.81% under the illumination at 100 mW/$cm^2$, respectively. To protect the photocorrosion of our solar cell from the electrolyte and to suppress carrier recombination, ZnS was introduced onto CdSSe/CdS. The PCE of our solar cell with the structure of a photoanode electrode, (ZnS/CdSSe/CdS/$TiO_2$ NTs/Ti) was 4.67% under illumination at 100 mW/$cm^2$.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.676-676
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• 2013

무기물 양자점을 광감응 염료로 사용하는 경우 양자점의 사이즈 조절만으로 밴드갭을 조절할 수 있어 광학적 특성 조절이 용이하며, 유기 염료보다 광흡수 능력이 뛰어난 장점을 가진다. 특히 카드뮴 계열의 CdS, CdSe 양자점을 순차적으로 증착하여 사용하는 경우 가시광 전 영역을 효율적으로 흡수, 이용할 수 있어 광전기화학 셀의 광전극으로 사용 시 높은 성능을 기대할 수 있다. 하지만, 카드뮴 계열 양자점의 경우 광전기화학 셀로의 구동에 있어 안정성이 낮은 문제점이 있으며, 이는 양자점에 남아있는 정공이 관여하는 양자점 부식 반응으로 인한 것이다. 본 연구에서는 보다 안정적이면서도 고효율의 광전기화학적 수소생산 시스템을 위해, CdSe/CdS 양자점 감응형 ZnO 나노선 광전극에 IrO2 촉매물질을 증착하였다. CdSe/CdS 양자점이 가시광 전 영역을 흡수하며, ZnO 나노선 구조를 통해 생성된 광전자를 효율적으로 포집하여 높은 광전류 특성을 기대할 수 있다. 나아가 산소생산용 조촉매로 많이 사용하는 $IrO_2$ 촉매 물질의 추가증착을 통해 양자점에서 생긴 정공을 빼 줌으로서 정공이 관여하는 양자점 부식 반응을 방지할 수 있다. 실험결과 촉매물질의 증착 이후 광전류 생성 특성 및 수소생산량이 증가하였으며, 안정성 또한 상당히 향상된 것을 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2009.05a
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• pp.197-197
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• 2009

전기도금방법으로 여러형태의 ZnO 나노구조를 ITO/glass 위에 전착하였다. 그 중 sheet 형태의 ZnO 나노구조 위에 $TiO_2$와 CdSe 나노입자를 전기화학적 방법으로 전착하여 유 무기 복합태양전지 및 염료감응형 태양전지의 anode로 적용하였다. 동일조건 하에서 ZnO-CdSe 형태의 전극을 사용하였을 때 Jsc, Voc 값이 상대적으로 다른 전극에 비해 증가하였다.