• E2M - 전기 전자와 첨단 소재
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• 제3권1호
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• pp.1-8
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• 1990

본 논문에서는 TiO$_{2}$첨가함량이 ZnO바리스터의 미세구조에 미치는 영양에 대해 검토하였다. 실험결과, TiO$_{2}$ 첨가함량이 증가함에 따라 ZnO 결정립의 평균크기는 점차적으로 감소하였으며 스피넬상은 증가하였다. 그리고 TiO$_{2}$ 첨가에 의해 ZnO 결정립은 불균일하게 이상형으로 거대 성장되었으며 첨가함량 증가에 따라 거래 성장된 결정립의 크기도 증가하였다. 또한 TiO$_{2}$ 첨가함량 증가에 따라 파괴전압이 저하하였으며 이는 ZnO 입자의 평균크기가 증가하기 때문인 것을 확인할 수 있었다.

• 한국세라믹학회지
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• 제40권6호
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• pp.560-565
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• 2003

방전 플라즈마 소결법(SPS: Spark Plasma Sintering)을 이용하여 800~100$0^{\circ}C$의 낮은 소결 온도에서 완전 치밀화를 이루는 M-doped ZnO를 (M=Al, Ni) 제조하여 그 소결 특성과 미세구조를 분석하였다. 전자현미경 분석 결과, NiO의 첨가는 ZnO 결정격자와의 고용체 형성을 촉진시키고 결정립 성장을 유발하였고, A1$_2$O$_3$는 순수한 ZnO 소결 시 나타나는 입계에서의 증발현상을 제어하고, 이차상 형성을 통하여 결정립 성장을 억제함을 확인할 수 있었다 NiO와 $Al_2$O$_3$를 동시에 첨가한 시편이 가장 우수한 미세구조가 형성됨을 확인하였고, SEM-EBSP (Electron Back-scattered Diffraction Pattern) 분석 결과 또한 우수한 결정립계 분포를 가지고 있음을 확인하였다. 이러한, 소결체의 우수한 미세구조적 특징은 carrier 농도 증가에 따른 전기 전도도와 증가 및 phonon scattering 효과에 의한 열전도도의 감소 효과를 유발하여 ZnO의 열전 특성을 향상시키리라 사료된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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• pp.61.2-61.2
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• 2011

본 연구에서는 박막 태양전지용 투명전극으로 사용하기 위해서 Gun-type RF 마그네트론 스퍼트링을 이용하였다. 챔퍼안의 타겟은 AZO타겟(Zn: 98[wt.%], Al:2[wt.%]을 장착하였고 공정압력은 고진공을 유지하였다. 온도는 $300^{\circ}C$로 고정하였고 전력은 70W로 고정하였다. $Ar^+$ 가스유량비를 20sccm~100sccm으로 변화를 주어 기판 위에 AZO를 증착하여 AZO의 구조적 및 광학적 특성의 의존성을 알아보았다. 모든 가스변화에서 400에서 700 nm까지의 가시광 영역에서의 AZO 박막의 평균 투과도는 약 85% 이상의 우수한 투과율을 보인다. AZO 박막 내의 결정 구조는 (002)면으로 우선 배향을 하는 wurtzite 구조를 가지며, $Ar^+$변화에 의해 두께가 증가하면서 결정립의 주상 (columnar) 성장이 향상되고 결정립의 크기도 증가한다. 이러한 경향성은 $Ar^+$변화에 의해 결정성이 향상된다는 것을 의미한다. 이와 같은 구조 및 광학 특성을 가지는 유리 기판 위에 증착된 AZO는 박막 태양전지용 투명 전극으로 응용이 가능할 것이다.

• 한국세라믹학회지
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• 제42권4호
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• pp.245-250
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• 2005

단결정 사파이어 (0001) 기판 위에 저가의 초산아연(Zinc Acetate Dehydrate; ZAH) 전구체를 이용하여 초음파 열분해법과 Ar 가스를 이용한 ZnO 박막을 성장시켰다. Thermogravimetry-Differential Scanning Calorimetry(TG-DSC) 초산아연의 열분해 과정을 조사하여 $380^{\circ}C$ 이상에서 ZnO로 분해되는 것을 확인하였다. $380-700^{\circ}C$에서 증착된 ZnO 박막은 모두 ZnO (002), (101) 결정면으로 부터의 회절피크를 보여주고 있었으며, $400^{\circ}C$ 박막의 경우 c-압축 스트레인 ${\Sigma}Z=0.2\%$, 압축 응력 $\sigma=-0.907\;GPa$이 작용하고 있음을 알 수 있었다. 전자 현미경을 이용한 미세 구조의 관찰을 통하여 $380-600^{\circ}C$에서는 초산아연과 ZnO 초미세 입자가 혼합된 aggregate 형태의 결정립을 형성하고 있었으며, nanoblade 형태의 미세구조를 보였다. 한편 $700^{\circ}C$에서 증착된 박막내의 결정립은 찌그러진 육방정계의 형태를 취하고 있으며, 10-25nm 정도의 부결정림 초미세 ZnO 입자로 이루어져 있음을 알 수 있었다. 초미세 입자의 형성을 임의 핵형성 기구(random nucleation mechanism)로 설명하였고, photoluminescence(PL) 측정을 통하여 광 특성을 조사하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.283.2-283.2
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• 2016

최근 ZnO는 무독성, 저가격, 수소 플라즈마에 대한 내구성 및 열적 안정성 등의 활발히 연구되고 있으며, III족 원소(Al, Ga, In) 불순물을 도핑하여 전기적 성질의 열적 불안정성을 해결하고 전기적 성질을 향상 시키고 또한 밴드갭 에너지가 3.3 eV 이상으로 증가하여 가시광선 영역에서 광투과율이 높은 투명도 전성 재료를 제공할 수 있다. 본 연구에서는 RF Magnetron Sputtering을 이용하여 내열성과 광학적 측면에서 우수한 성능을 가지는 PES 기판에 표면 에너지를 높이고 치밀한 구조의 박막을 증착하기 위해서 $O_2$ 플라즈마 처리를 하여 ZnO계 투명 전도막을 제작함으로써 투명전극에서 요구하는 $10^{-3}{\Omega}{\cdot}cm$ 이하의 낮은 비저항과 80% 이상의 광투과율을 가지는 방안에 대하여 연구하였다. PES 기판 위에 고밀도 $O_2$ 플라즈마를 이용하여 전 처리를 실시한 후 4인치의 Al-doped ZnO(ZnO 98 wt% : $Al_2O_3$ 2 wt%), AZO의 타겟을 이용하여 상온에서 RF Magnetron Sputtering 법으로 AZO 박막을 증착하였다. PES 기판상의 AZO 박막 두께가(100~400nm) 증가함에 따라 캐리어 농도와 홀 이동도가 점차 증가하는 경향을 보였다. 이는 박막 두께가 증가할수록 면저항과 비저항은 감소하며 결정립 크기가 커지고 결정입계에서 산란이 줄어들기 때문에 전기적 특성이 개선된 것으로 판단된다. 고밀도 $O_2$ 플라즈마 표면처리 시간이 증가함에 따라 플라스틱 기판의 결합에너지와 부착력이 증가하여 AZO 박막의 결정립 크기를 증가시키며, 접촉각은 감소하였다. 또한 급속열처리 온도가 증가함에 따라 전기적 특성과 광학적 특성이 향상됨을 확인할 수 있었다. 제작된 AZO 박막은 급속열처리 시간 10분에서 온도 $200^{\circ}C$일 때, 캐리어 농도 $2.32{\times}10^{21}cm^{-3}$, 홀 이동도 $4.3cm^{-2}/V$로 가장 높은 것을 확인할 수 있었고, 가장 낮은 비저항 $1.07{\times}10^{-3}{\Omega}{\cdot}cm$과 가시광 영역(300 nm ~ 1100 nm)에서의 AZO 박막의 광 투과율은 약 86%를 얻을 수 있었다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 하계학술대회 논문집
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• pp.42-43
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• 2009

본 연구에서는 고주파 마그네트론 스퍼터링방법을 사용하여 ITO박막을 대체할 수 있는 새로운 TCO박막으로서 $TiO_2$가 도핑된 ZnO(TZO) 박막을 성막하였다. 이때, $TiO_2$의 도핑량을 1wt.%에서 5wt.%까지 변화를 주었으며 제작된 TZO 박막에 대해서 전기적 특성과 광학적 특성들의 조성비와 박막두께의 할수로서 조사하였다. 그 결과, $TiO_2$가 2wt.% 도핑된 박막에서 가장 낮은 $1\times10^{-3}\Omega{\cdot}cm$의 비저항이 얻어졌으며, $TiO_2$의 도핑량이 증가함에 따라 비저항은 점점 증가하는 것으로 나타났다. 이와같은 비저항의 변화는 $TiO_2$도핑량이 다른 TZO박막의 홀이동도(Hall mobility)에 비례하며, 이동도는 결국 TZO박막을 형성하고 있는 결정립의 크기에 의존하는 것이 X선 회절 패턴으로부터 확인되었다. XRD 패턴에서 ZnO(002) 방향의 결정성이 가장 큰 것으로 나타났으며, 도핑량이 증가할수록(002)피크의 크기가 점점 감소하는 것을 볼 수 있다. 이는 결정성의 크기가 2wt.%일 때 가장 크며 도핑량이 증가할수록 결정성의 크기가 감소하는 것으로 나타났다. 결정립의 크기변화는 TZO박막의 전기적 이동도에 영향을 주는 것으로 나타난다. 즉, 2wt.%일 때 이동도가 가장 크며 도핑량이 증가할수록, 이동도가 감소하였으며 이결과는 TZO박막의 Hall effect 측정으로부터 확인된다. 따라서, $TiO_2$도핑량에 따른 TZO 박막의 비저항을 도핑량이 2wt.%일 때 가장 낮으며 이는 TZO 박막의 결정성이 가장 우수하였으며 그결과 이동도가 증가했기 때문인 것으로 확인되었다.

• 한국재료학회지
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• 제3권5호
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• pp.497-504
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• 1993

기본조성 52.5mol% $Fe_2O_3$, 25.5mol% MnO, 22mol% ZnO로 구성된 Mn-Zn페라이트에 $Bi_2O_3$ 및 $CaCO_3$을 각각 0.02, 0.05wt%첨가한 시편에 대해서 $Ta_2O_5,ZrO_2$및 $SiO_2$의 미량 첨가한 따른 미세구조와 자기적 특성변화를 조사하였다. $Ta_2O_5,ZrO_2$첨가에 따라 결정립 크기가 감소되었고, 전기시 균일한 입자로 형성된 미세구조를 가진 재료를 얻었다. $SiO_2$첨가에 따라 결정립의 이상성장이 관찰되었고 소결밀도, 전기저항, 초투자율은 감소하고 고주파 영역에서 상대손실이 증가되었다. 본 연구결과 초투자자율은 균일한 결정립에서 최대의 값을 가지며 0.02wt%$Bi_2O_3$, 0.05wt%$CaCO_3$, 0.1wt%$Ta_2O_5$ 첨가시편의 경우 10kHz, $25^{\circ}C$에서 초투자율($\mu_i$)은 6260이고 상대손실 계수(tan$\delta /\mu_i$)는 $4.2 \times 10^{-6}$ 인 높은 투자율과 낮은 손실 특성을 가진 자성재료를 얻었다.

• 한국세라믹학회지
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• 제26권2호
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• pp.258-266
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• 1989

The effects of grain size and dopant ZnO on the photoelectrochemical conversion in TiO2 ceramic electrodes have been investigated. The photocurrent increases with increasing grain size in the undoped TiO2 ceramic electrode. In ZnO-doped TiO2 electrodes, the photocurrent decreases with increasing ZnO up to 0.4 wt% due to decrease of donor concentration, and then with further addition of ZnO, photocurrent increases according to the formation of second phase. However, the photoresponse appears at wavelength of 420nm, which is very close to the energy band gap of TiO2, regardless of grain size and amount of ZnO.

• 한국진공학회지
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• 제20권2호
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• pp.141-145
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• 2011

ZnO:Al 박막을 RF magnetron sputtering 법을 이용하여 초기 압력에 따라 증착하고 박막의 구조적, 광학적, 전기적 특성을 연구하였다. 초기 압력 변화에 의해 ZnO:Al 박막의 특성의 변화를 확인하였고 고품질의 박막을 얻을 수 있었다. 모든 ZnO:Al 박막에서 (002)면의 우선 배향성을 보였으며 가시광선 영역(400~800 nm)에서 85% 이상의 좋은 투과도를 보였다. 초기 압력이 낮아질수록 결정성, 비저항 그리고 성능지수 특성이 향상됨을 확인하였다. 초기 압력에 따른 비저항의 향상은 결정립 크기 변화에 의한 것으로 판단된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.282.1-282.1
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• 2014

산소 플라즈마 전처리가 ZnO/Si 박막 및 계면에 미치는 영향과 그것이 n-ZnO/p-Si 이종접합 다이오드의 전기적 특성에 관여하는 상관관계 등을 조사하였다. ZnO 박막을 Si 기판 위에 Sputter법으로 증착하였으며, 양질의 n-ZnO/p-Si 다이오드를 제작하기 위하여 산소 플라즈마를 이용하여 Si 기판의 표면을 전처리하는 기법을 선택하였다. 산소 플라즈마에 의해 전처리된 시편의 경우, (002) ZnO 보다 (101) ZnO가 더 우세하게 성장되었으며, (101) ZnO의 완화된 c-축 배향성 때문에 수평방향으로의 박막 성장이 이루어졌고, 그로 인해 ZnO 박막의 결정립 크기가 상대적으로 증가하는 것이 관측되었다. 이처럼 (101) 방향으로 성장된 ZnO 박막의 경우, 산소결공 등의 자생결함 밀도가 상대적으로 높아져 결국 캐리어 농도의 증가를 야기시켰다. 이러한 산소 플라즈마 전처리 효과는 n-ZnO/p-Si 이종접합 다이오드의 전도 특성과 밀접한 관련이 있으며, 특히 다이오드의 전도 특성을 현저히 개선시키는 것으로 관측되었다.