• Electrical & Electronic Materials
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• v.17 no.5
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• pp.30-36
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• 2004

현대 사회는 지식 정보화를 추구하며 변화하고 있다. 지식, 정보화 사회는 개인, 기업 및 사회 모든 주체의 업무효과의 극대화할 수 있는 인프라를 제공하게 될 것이며 이는 영상, 음성, 데이터 등의 다양한 정보의 교환으로 이어져 인간생활의 새로운 혁신을 예고하고 있다. 한편 지식 정보화에는 고도의 정보 저장 및 통신기술이 필수적으로 요구되며 기존의 실리콘기반 소자의 고성능화 이외에 새로운 기술혁신을 요구하고 있다. 1980년대 이후 광통신에 레이저가 응용되고 1990년대 후반에 이르러 수십 나노미터 크기의 양자우물 구조의 화합물 반도체기반의 녹색 및 청색 LD, LED 및 백색 광 다이오드가 구현되면서 화합물 반도체는 정보 통신에 적합한 소재로 인식되기 시작하였다. 기존 실리콘과 다른 물리적 화학적 성질로 인하여 적극적인 연구와 기술적인 시도가 이루어지고 있다. 1900년대 실리콘기반 전자 소자 기술이 비약적으로 발전하면서 새로운 혁신을 보여주었고 그 포화된 기술에 뒤를 이어 화합물 반도체에 의한 기술의 혁신이 예고 되고 있는 것이다.(중략)

• Korean Journal of Metals and Materials
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• v.46 no.4
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• pp.249-256
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• 2008

0.5 wt% Al doped ZnO thin films (AZO) were prepared on glass substrates using RF magnetron sputtering method. Thin films were grown at substrate temperature of $250^{\circ}C$, RF power of 75W, working pressure of 10 mTorr, by changing the $O_2/Ar$ pressure ratio from 0% to 16.7%. The effects of oxygen partial pressure during the deposition process on structural and optical properties of the films were investigated using XRD, SEM, AFM, EPMA and UV-visible spectroscopy. All the AZO thin films were grown as hexagonal wurtzite phase with the c-axis preferred out-of-plane orientation. The surface roughness and grain size of AZO films decreased with increasing oxygen ratio from 10.6 nm to 3.2 nm and 94.9 nm to 30.9 nm, respectively. On the other hand, the transmittance and band gap energy of the AZO films increased from 84.7% to 92.6% and 3.24 eV to 3.28 eV, respectively with increasing the $O_2/Ar$ pressure ratio.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2003.11a
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• pp.120-120
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• 2003

The metallic oxide nanomaterials including ZnO, Ga$_2$O$_3$, TiO$_2$, and SnO$_2$ have been synthesized by a number of methods including laser ablation, arc discharge, thermal annealing procedure, catalytic growth processes, and vapor transport. We have been interested in preparing the nanomaterials of Ga$_2$O$_3$, which is a wide band gap semiconductor (E$_{g}$ =4.9 eV) and used as insulating oxide layer for all gallium-based semiconductor. Ga$_2$O$_3$ is stable at high temperature and a transparent oxide, which has potential application in optoelectronic devices. The Ga$_2$O$_3$ nanoparticles and nanobelts were produced using GaN single crystals, which were grown by flux method inside SUS$^{TM}$ cell using a Na flux and exhibit plate-like morphologies with 4 ~ 5 mm in size. In these experiments, the conventional electric furnace was used. GaN single crystals were pulverized in form of powder for the growth of Ga$_2$O$_3$ nanomaterials. The structure, morphology and composition of the products were studied mainly by X-ray diffraction (XRD), field emission scanning electron microscopy (FESEM), and high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM).).

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.06a
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• pp.23-23
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• 2009

CIGS 박막 태양전지는 제조단가가 낮고 박막 태양전지 중에서 변환효율이 가장 높아 발전 가능성이 큰 태양전지로 인식되고 있다. 이미 일본, 독일, 미국을 비롯한 선진국에서는 30-50 MW 급의 양산 라인이 구축되고 있어 2010년 이후에는 본격적인 상용화가 진행될 것으로 보인다. CIGS 광흡수층은 진공증발, 셀렌화, 나노입자, 전기도금등 다양한 방식으로 제조가 가능한데 이 중에서도 동시진공증발공정은 고효율 CIGS 박막 태양전지 제조에 적합하다. 본 연구에서는 동시진공증발법을 이용하여 CIGS 박막을 증착하였으며 소다회유리/Mo/CIGS/CdS/i-ZnO/n-ZnO/Al/AR 구조의 태양전지를 제조하였다. 기판온도 모니터링을 통한 Cu 이차상 조절 기술을 이용하여 결정립이 매우 큰 CIGS 박막을 증착하였으며 Ga/(In+Ga) 조성비의 조절을 통하여 밴드갭 에너지를 최적화하였다. 또한 QCM 장치를 활용하여 용액 속에서 성장되는 CdS 박막의 두께와 특성을 조절하였다. 이러한 공정최적화를 통하여 개방전압 0.65 V, 단락전류밀도 38.8 $mA/cm^2$, 충실도 0.74 그리고 변환효율 18.8% 의 CIGS 박막 태양전지를 얻었다.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.23 no.2
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• pp.108-113
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• 2013

Chalcopyrite material $CuInSe_2$ (CIS) is known to be a very prominent absorber layer for high efficiency thin film solar cells. Current interest in the photovoltaic industry is to identify and develop more suitable materials and processes for the fabrication of efficient and cost-effective solar cells. Various processes have been being tried for making a low cost CIS absorber layer, this study obtained the CIS nanoparticles using commercial powder of 6 mm pieces for low cost CIS absorber layer by high frequency ball milling and cryogenic milling. And the CIS absorber layer was prepared by paste coating using milled-CIS nanoparticles in glove box under inert atmosphere. The chalcopyrite $CuInSe_2$ thin films were successfully made after selenization at the substrate temperature of $550^{\circ}C$ in 30 min, CIS solar cell of Al/ZnO/CdS/CIS/Mo structure prepared under various deposition process such as evaporation, sputtering and chemical vapor deposition respectively. Finally, we achieved CIS nanoparticles solar cell of electric efficient 1.74 % of Voc 29 mV, Jsc 35 $mA/cm^2$ FF 17.2 %. The CIS nanoparticles-based absorber layers were characterized by using EDS, XRD and HRSEM.

• Journal of the Korean Chemical Society
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• v.54 no.2
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• pp.192-197
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• 2010

The spinel compound was obtained by the thermal decomposition of Zn-Co and Zn-Ni gel prepared by sol-gel method using oxalic acid as a chelating agent. The formation of spinel compound has been comfirmed by thermogravimetric analysis (TGA), x-ray powder diffraction (XRD) and infrared spectroscopy (IR). The particle size of 13 nm~16 nm was calculated by Scherrer's equation. The sol-gel method provides a practicable and effective route for the synthesis of the spinel compound at low temperature ($350^{\circ}C$). The kinetic parameters such as activation energy (Ea) and pre-exponential factor (A) for each compound were found by means of the Kissinger method and Arrhenius equation. The decomposition of spinel compound has an activation energy about 155 kJ/mol. Finally, the thermodynamic parameters (${\Delta}G^{\varphi}$, ${\Delta}H^{\varphi}$, ${\Delta}S^{\varphi}$) for decomposition of spinel compound was determined.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.323-323
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• 2014

기존의 태양전지 기술은 기술 장벽이 매우 낮고 대량 생산을 통한 단가 절감하는 구조를 가지고 있어 대규모 자본을 가진 후발 기업에게 잠식되기 쉽다. 그러나, III-V족 화합물 반도체를 이용한 집광형 고효율 태양전지는 기술 장벽이 매우 높은 기술 집약 산업이므로 독자적인 기술을 확보하게 되면 독점적인 시장을 확보 할 수 있어 미래 고부가 가치 산업으로 적합하다. 특히 III-V족 화합물 반도체 태양전지는 III족 원소(In, Ga, Al)와 V족 원소(As, P)의 조합으로 0.3 eV~2.5 eV까지 밴드갭을 가지는 다양한 박막 제조가 가능하여 다양한 흡수 대역을 가지는 태양전지 제조가 가능하기 때문에 다중 접합 태양전지 제작이 가능하다. 또한 III-V 화합물 반도체는 고온 특성이 우수하여 온도 안정성 및 신뢰성이 우수하고, 또한 집광 시 효율이 상승하는 특성이 있어 고배율 집광형 태양광 발전 시스템에 가장 적합하다. Si 태양전지의 경우 100배 이하의 집광에서 사용하나, III-V 화합물 반도체 태양전지의 경우 500~1000배 정도의 고집광이 가능하다. 이러한 특성으로 III-V 화합물 반도체 태양전지 모듈 가격을 낮출 수 있고, 따라서 Si 태양전지 시스템과 비교하여 발전 단가 면에서 경쟁력을 확보할 수 있다. III-V 화합물 반도체는 다양한 밴드갭 에너지를 가지는 박막 제조가 용이하고, 직접천이(direct bandgap) 구조를 가지고 있어 실리콘에 비해 광 흡수율이 높다. 또한 터널정션(tunnel junction)을 이용하면 광학적 손실과 전기적 소실을 최소화 하면서 다양한 밴드갭을 가지는 태양전지를 직렬 연결이 가능하여 한 번의 박막 증착 공정으로 넓은 흡수대역을 가지며 효율이 높은 다중접합 태양전지 제작이 가능하다. 이에 걸맞게 본연구에서는 화학기상증착장치(MOCVD)를 이용하여 InAsP 나노선을 코어 쉘 구조로 성장하여 태양전지를 제작하였다. P-type Dopant로는 Disilane (Si2H6)을 전구체로 사용하였다. 또한 Benzocyclobutene (BCB) 폴리머를 이용하여 Dielectric을 형성하였고 Sputtering 방법으로 증착한 ZnO을 투명 전극으로 사용하여 나노선 끝부분과 실리콘 기판에 메탈 전극을 형성하였다. 이를 통해 제작한 태양전지는 솔라시뮬레이터로 측정했을때 최고 7%에 달하는 변환효율을 나타내었다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2011.05a
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• pp.62.1-62.1
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• 2011

현재 상용화된 LED 또는 태양전지 등의 투명전극(TCO, transparent couducting oxide)재료로 높은 전기전도도와 광투과도를 갖는 ITO (Indium Tin Oxide)가 많이 채택되고 있다. 그러나 이에 사용되는 Indium의 단가가 높다는 문제점이 있어 이를 대체하기 위한 물질의 연구가 많이 이루어지고 있다. 특히 Aluminum을 doping한 ZnO (AZO)는 우수한 전기적, 광학적 특성 등으로 인해 ITO를 대체할 차세대 TCO 물질로 각광받고 있다. 본 연구에서는 sol-gel법을 및 direct patterning법을 이용하여 moth-eye 패턴을 포함하는 AZO 박막을 제작하였다. AZO sol을 제작하기 위하여 2-methoxyethanol, zinc acetate dihydrate 및 doping source로 aluminum nitrate nonahydrate를 사용하였다. 또한 광추출 향상 효과를 갖는 moth-eye 구조의 master stamp를 Polydimethyl siloxane(PDMS)를 이용하여 역상 moth-eye 구조의 mold를 복제하였으며, 이 복제된 mold와 제작된 AZO sol을 이용한 direct patterning법을 통해 나노급 moth-eye 구조를 갖는 AZO 투명전극층을 형성하였다. 제작된 moth-eye 구조를 갖는 AZO 투명전극층의 전기적 특성 평가를 위해, 4-point probe 측정 및 Hall measurement를 시행하였으며, 광학적 특성을 확인하기 위하여 UV-Visable spectrometer를 이용하여 투과도를 측정하였다. 본 연구를 통해 현재 상용화된 광전자 소자에 사용되고 있는 ITO 투명전극을 대체할 차세대 투명전극으로써 AZO 박막의 가능성을 확인하였다.