각분해 광전자 분광법을 이용한 Pd(111)의 전자구조 연구

황도원(Do Weon Hwang),강정수(Jeongsoo Kang),홍재화(Jae Hwa Hong),정재인(Jae In Jeong),문종호(Jong Ho Moon),김건호(Kun Ho Kim),이정주(Jeoung Ju Lee),이영백(Young Pak Lee),홍순철(Soon Cheol Hong),민병일(Byung Il Min) 한국진공학회(ASCT) 1996 Applied Science and Convergence Technology Vol.5 No.1

저에너지 전자회절(low energy electron diffraction: LEED)과 각분해 광전자 분광법(angle-resolved photoemission spectroscopy: ARPES)을 이용하여 깨끗한 Pd(111) 표면의 원자구조 및 전자구조를 연구하였다. LEED 무늬는 3-fold 대칭성을 가진 전형적인 fcc (111)면에 해당하는 깨끗한 무늬가 관찰되었다. Pd(111) 표면의 Γ-M', Γ-K, Γ-M의 세 대칭선 방향을 따라 ARPES측정을 행하였고, 이 결과들로부터 4d 전자들의 실험 띠구조를 구하였다. 실험 띠구조는 이론적으로 계산한 Pd bulk 띠구조와 대체로 일치하였으며, Pd(111) 표면의 일함수의 실험값 역시 띠구조 이론에 의해 예측된 값과 잘 일치하였다. 한편 실험 띠구조는 계산한 bulk 띠구조에 비하여 에너지 준위가 Brillouin영역의 k값에 따라 0.1 ~0.8eV 정도 페르미 준위에 가깝게 나타났으며, 실험 띠폭이 이론 띠폭보다 약 0.5eV 정도 좁게 나타났다. 이러한 차이점의 원인으로 국소화된 표면 4d 전자들의 영향 및 Pd 4d bulk 전자들간의 Coulomb 상호작용 효과가 고려되었다. We have investigated atomic and electronic structures of a clean Pd(111) surface using low energy electron diffraction (LEED) and angle-resolved photoemission spectroscopy (ARPES). A typical clean LEED pattern with a 3-fold symmetry has been observed, corresponding to that for an fcc (111) surface. ARPES measurements have been performed along the Γ-M', Γ-K, Γ-M symmetry lines, from which the experimental band structure of Pd(111) has been determined. The experimental band structure and work function of Pd(111) surface are found to agree well with the calculated band structure of bulk Pd and the calculated work function of Pd(111), respectively. However, the peak positions in the experimental band structure are located closer to the Fermi level than in the theoretical band structure by 0.1~0.8 eV, depending on the k-points in the Brilouin zone. In addition, the experimental band widths are narrower than the theoretical band widths by about 0.5 eV. The effects of the localized surface Pd 4d states and the Coulomb interaction between Pd 4d bulk electrons have been discussed as possible origins of such discrepancies between experiment and theory.

초고진공 분자선 에피성장 시스템의 제작과 에피성장된 ZnSe/GaAs(001)의 광학특성

김은도,손영호,엄기석,조성진,황도원,Kim, Eun-Do,Son, Young-Ho,Eom, Gi-Seog,Cho, Seong-Jin,Hwang, Do-Weon 한국진공학회 2006 Applied Science and Convergence Technology Vol.15 No.5

본 연구에서는 초고진공 (UHV; ultra high vacuum) 분자선 에피성장 (MBE; molecular beam epitaxy) 시스템의 제작과 성능연구가 성공적으로 이루어졌다. 초고진공 용 분자선 에피성장 시스템을 국산화개발 및 제작하여, 장비에 관한 성능 테스트를 하게 되었다. 본 장비의 진공도가 $2X10^{10}$ Torr에 도달함을 확인하였고, 시편 가열모듈(substrate heating module)이 $1,100^{\circ}C$까지 가열됨을 확인할 수 있었으며, ZnSe/GaAs(001)의 증착특성을 SEM (scanning electron microscope), AFM (atomic force microscope), XRD (x-ray diffraction), PL (photoluminescence) 등으로 조사하였다. The construction and the performance test of an ultra high vacuum (UHV) molecular beam epitaxy (MBE) system has been completed successfully. We have done domestic development and tried performance test for ultra high vacuum molecular beam epitaxy system. This system has reached pressure $2X10-^{10}$ Torr and the substrate has reached temperature $1,100^{\circ}C$. We have investigated into the characteristic of ZnSe/GaAs(001) by using scanning electron microscope (SEM), atomic force microscope (AFM), x-ray diffraction (XRD) and photolumi-nescence (PL).

분자선 에피성장법으로 성장된 ZnSe/GaAs의 특성

김은도,손영호,조성진,황도원,Kim, Eun-Do,Son, Young-Ho,Cho, Seong-Jin,Hwang, Do-Weon 한국결정성장학회 2007 한국결정성장학회지 Vol.17 No.2

본 연구에서는 초고진공(UHV, ultra high vacuum) 분자선 에피성장(MBE, molecular beam epitaxy) 시스템을 제작하여, ZnSe/GaAs[001]을 증착하였고, 증착된 박막의 특성을 SEM(scanning electron microscopy), AFM(atomic force microscopy)으로 조사하여, 분자층 단위의 조밀하고 균일한 표면특성을 보이고 있음을 확인할 수 있었다 XRD(x-ray diffractometer)를 이용하여, GaAs[001]기판의 XRD peak 위치와 ZnSe 박막의 XRD peak 위치가 각자 일치함을 확인할 수 있었다. PL(photoluminescence)로는 대략 437nm에서 발광하는 것이 관측되었으며, 2인치 ZnSe 박막의 PL mapping을 측정하였다. We have installed an ultra high vacuum (UHV) molecular beam epitaxy (MBE) system and investigated into the characteristics of MBE-grown ZnSe/GaAs [001] using scanning electron microscopy (SEM), atomic force microscopy (AFM), we confirmed that layer's surface was dense and uniform of molecular layer. We used x-ray diffractometer (XRD) and confirmed two peaks correspond to GaAs [001] substrate and ZnSe epilayer, respectively. We observed photoluminescence (PL) peak approximately at 437 nm and measured PL mapping of 2 inch ZnSe epilayer.

기판후면 온도 모니터링을 이용한 CIGS 하향 증착시스템 개발

김은도(Eundo Kim),차수영(Su-Young Cha),황도원(Do-Weon Hwang),조성진(Seong Jin Cho),김충기(Chung-Gi Kim),김종필(Jong-Pil Kim),윤재호(Jae Ho Yun),김상훈(Sang Hoon Kim) 한국신재생에너지학회 2013 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2013 No.11

RF 플라즈마에 의해 생성된 산소 플라즈마의 발광 스펙트럼

김도엽,김민수,김태훈,김군식,최현영,조민영,전수민,박성동,김진하,김은도,황도원,임재영,Kim, Do-Yeob,Kim, Min-Su,Kim, Tae-Hoon,Kim, Ghun-Sik,Choi, Hyun-Young,Cho, Min-Young,Jeon, Su-Min,Park, Sung-Dong,Kim, Jin-Ha,Kim, Eun-Do,Hwang, Do-Weon 한국진공학회 2009 Applied Science and Convergence Technology Vol.18 No.2

본 연구에서는 ZnO 박막을 성장하기 위한 plasma-assisted molecular beam epitaxy (PAMBE)에 장착된 플라즈마건에 13.56 MHz의 rf 전력을 인가하였을 때 발생되는 산소 플라즈마의 발광 스펙트럼을 광발광 분광기(optical emission spectroscopy: OES)를 이용하여 조사하였다. 실험은 산소 가스 유량을 1 sccm에서 20 sccm, rf 전력을 25W에서 250 W 범위에서 플라즈마건의 오리피스의 직경을 각각 3 mm 와 5 mm로 달리하여 행해졌다. 산소 플라즈마를 발생시켰을 때 오리피스의 직경에 상관없이 전형적인 산소 플라즈마의 발광 스펙트럼이 관측되었다. 특히 776.8 nm와 843.9 nm에서 $3p^{5}P-3s^{5}S^{0}$, $3p^{3}P-3s^{3}S^{0}$ 천이에 기인하는 강한 산소 원자 발광선이 관측되었다. 산소 유량과 rf 파워가 증가함에 따라 776.8 nm와 843.9 nm의 발광 세기는 증가하였고, 776.8 nm의 스펙트럼 발광 세기의 증가율이 843.9 nm의 스펙트럼 발광 세기 증가율보다 컸다. 또한 오리피스 직경이 3 mm일 때가 5 mm일 때보다 산소 플라즈마가 더 안정적으로 발생하였다. We investigated optical emission of oxygen plasma discharged by 13.56 MHz radio frequency (rf) by using optical emission spectroscopy (OES). Experimental measurement is done at a range of oxygen flow rate of 1$\sim$20 seem, rf power of 25$\sim$250 W, and orifice 3 and 5 mm in diameter. When oxygen plasma was generated, typical emission spectra for oxygen plasma were observed regardless of diameter of orifice. Strong atomic emission lines are observe at 776.8 an 843.9 nm, corresponding to the $3p^{5}P-3s^{5}S^{0}$ and $3p^{3}P-3s^{3}S^{0}$ transitions, respectively. The emission intensity of line at 776.8 and 843.9 nm increased with increasing the oxygen flow rate and rf power. The increasing rate of emission intensity of 776.8 nm line was larger than that of 843.9 nm line. When the diameter of orifice was 3 mm, the oxygen plasma was more stably generated than orifice 5 mm in diameter.

Properties of CIGS thin film developed with evaporation system

김은도(Kim, Eundo),정예슬(Jeong, Ye-Sul),정다운(Jung, Da Woon),엄기석(Eom, Gi Seog),황도원(Hwang, Do Weon),조성진(Cho, Seong Jin) 한국신재생에너지학회 2010 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.06

Cu(In,Ga)Se₂ (CIGS) thin film solar cell is currently 19.5% higher efficiency and developing a large area technology. The structure of CIGS solar cell that make five unit layers as back contact, light absorption, buffer, front transparent conducting electrode and antireflection to make them sequentially forming. Materials and various compositions of thin film unit which also manufacture a variety method used by the physical and chemical method for CIGS solar cell. The construction and performance test of evaporator for CIGS thin film solar cell has been done. The vapor pressures were changed by using vapor flux meter. The vapor pressure were copper (Cu) 2.1{times}10^{-7}{sim}3.0{times}10^{-7} Torr, indium (In) 8.0{times}10^{-7}{sim}9.0{times}10^{-7} Torr, gallium (Ga) 1.4{times}10^{-7}{sim}2.8{times}10^{-7} Torr, and selenium (Se) 2.1{times}10^{-6}{sim}3.2{times}10^{-6} Torr, respectively. The characteristics of the CIGS thin film was investigated by using X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy/energy dispersive spectroscopy (SEM/EDS) and photoluminescence (PL) spectroscopy using a He-Ne laser. In PL spectrum, temperature dependencies of PL spectra were measured at 1137 nm wavelength.

ECR - PECVD 방법으로 제조한 a-C:H 박막의 결합구조

손영호(Young Ho Son),정우철(Woo Chul Jung),정재인(Jae In Jeong),박노길(No Gill Park),황도원(Do Weon Hwang),김인수(In Soo Kim),배인호(In Ho Bae) 한국진공학회(ASCT) 2000 Applied Science and Convergence Technology Vol.9 No.4

ECR-PECVD 방법을 이용하여 ECR power, CH₄/H₂ 가스 혼합비와 유량, 증착시간, negative DC self bias 전압 등을 변화 시켜가면서 수소가 함유된 비정질 탄소 박막을 제조하고, 증착조건에 따른 박막의 결합구조 변화를 FTIR로 분석하였다. a-C:H 박막에 대한 FTlR 스팩트럼의 흡수 peak들은 2800~3000 ㎝-¹ 영역에서 관측되었으며, 대부분 sp³ 결합을 하고있고 일부 sp² 결합구조가 존재함을 알 수 있었다. CH₄/H₂ 가스 혼합비와 유량의 미소 변화는 a-C:H 박막의 탄소와 수소의 결합구조에 큰 영향을 미치지 않았으며, 증착 시간이 증가할수록 탄소와 수소 원자들의 결함구조가 CH₃ 구조로부터 CH₂ 나 CH 구조로 변하고 있음을 확인하였다. 또한, bias 전압을 증가시킬수록 플라즈마에 의한 이온충돌 현상이 두드러져 탄소와 결합하고 있던 수소 원자들이 떨어져 나가는 탈수소화 현상도 확인할 수 있었으며, 증착조건에 따른 a-C:H 박막의 결합구조 분석을 토대로 산업에 응용할 수 있는 높은 경도와 밀착성을 갖는 박막을 ECR-PECVD 방법으로 제조할 수 있음을 확인하였다. Hydrogenated amorphous carbon (a-C:H) films were fabricated by electron cyclotron resonance plasma-enhanced chemical vapor deposition. The bonding structure of carbon and hydrogen in the a-C:H films has been investigated by varying the d ε position conditions such as ECR power, gas composition of methane and hydrogen, deposition time, and negative DC self bias voltage. The bonding characteristics of the a-C:H thin film were analyzed using FTIR spectroscopy. The IR absorption peaks of the film were observed in the range of 2800~3000 cm-¹. The atomic bonding structure of a-C:H film consisted of sp³ and sp² bonding, most of which is composed of sp³ bonding. The structure of the a-C:H films changed from CH₃ bonding to CH₂ or CH bonding as deposition time increased. We also found that the amount of dehydrogenation in a-C:H films was increased as the bias voltage increased.

ECR - PECVD 장치의 제작과 특성

손영호(Young Ho Son),정우철(Woo Chul Jung),정재인(Jae In Jeong),박노길(No Gill Park),황도원(Do Weon Hwang),김인수(In Soo Kim),배인호(In Ho Bae) 한국진공학회(ASCT) 2000 Applied Science and Convergence Technology Vol.9 No.1

이온화율이 높고 저온 성막이 가능하며 넓은 진공도 영역에서 플라즈마 공정이 가능한 ECR-PECVD 장치를 제작하였다. 이 장치는 진공용기, 시료 스테이지, 진공 게이지, 진공 펌프, 가스 공급장치, 진공 실링밸브, ECR 소스, 제어창치 등으로 구성되어 있으며, microprocessor와 ROM program으로 제어할 수 있도록 설계하였다. 제작된 장치의 구성에 따라서 박막 성장시에 예상할 수 있는 특성 변화에 관심을 두고, 장치의 진공과 플라즈마 특성을 조사하였다. 본 창치로 가스 주입에 따른 진공상태의 안전성과 bias 전압으로 인한 이온 충돌 효과 등을 기대할 수 있음을 확인하였다. 플라즈마 밀도는 가스 유량과 ECR power를 증가시킬수록 높게 측정되었고 ECR 소스와 멀어질수록, 또한 진공용기 중심에서 수평 반경거리를 증가시킬수록 낮게 측정되었으며, 그 측정값의 범위는 9.7×10¹¹~3.7×10¹² ㎝-³이었고, 플라즈마 밀도 분포로부터 박막 두께의 균일성 등을 예측할 수 있음을 확인하였다. An ECR-PECVD system with the characteristics of high ionization rate, ability of plasma processing in a wide pressure range and deposition at low temperature was manufactured and characterized for the deposition of thin films. The system consists of a vacuum chamber, sample stage, vacuum gauge, vacuum pump, gas injection part, vacuum sealing valve, ECR source and a control part. The control of system is carried out by the microprocessor and the ROM program. We have investigated the vacuum characteristics of ECR-PECVD system, and also have diagnosed the characteristics of ECR microwave plasma by using the Langmuir probe. From the data of system and plasma characterization, we could confirmed the stability of pressure in the vacuum chamber according to the variation of gas flow rate and the effect of ion bombardment by the negative DC self bias voltage. The plasma density was increased with the increase of gas flow rate and ECR power. On the other hand, it was decreased with the increase of horizontal radius and distance between ECR source and probe. The calculated plasma densities were in the range of 9.7×10¹¹~3.7×10¹² ㎝-³. It is also expected that we can estimate the thickness uniformity of film fabricated by the ECR-PECVD system from the distribution of the plasma density.

High Density Plasma 발생 장치의 구성 및 특성

황도원,손영호,김인수 경운대학교 산업기술연구소 1999 産業技術硏究論文誌 Vol.1 No.1(B)

High density plasma deposition system was organized using electron cyclotron resonance source, and its plasma properties were measured by using the Langmuir probe method. The ECR microwave plasma conditions could be controlled by means of mass flow controller and ECR microwave power according to the vacuum pressure of 2.3×10^-5 Torr to 5.2×10^-2 Torr. The ion density was increased with an increase of gas flow rate, and a decrease of the distance between ECR source and substrates. The electron temperatures were decreased with an increase of gas flow rate, and a decrease of the distance between ECR source and substrates. The estimated plasma potential was from 27.0V to 31.5V

Bridgman 방법으로 성장된 Cd0.8Mn0.2Te 의 전기적 특성연구

이정주,황도원,유인근,박영신 慶尙大學校 1991 論文集 Vol.30 No.2

본 실험에서 자체 제작한 전기로를 이용하여 Bridgman-Stockbarger 방법으로 Cd0.8Mn0.2Te를 성장시켜 전기적 특성을 조사하였는데, 주로 Hall effect 측정과 TSC측정으로 비저항, Hall 이동도, Hall계수, carrier 농도, ,trap energy level, 이탈 진동수, 포획 단면적 등을 구하였다.