물질내의 이온수송에 대한 Monte Carlo 전산모사

조광섭(Guang Sup cho) 한국진공학회(ASCT) 1996 Applied Science and Convergence Technology Vol.5 No.4

비정질 고체시료에 입사한 이온의 산란과 탄성충돌에 의한 시료원자의 산란을 몬테칼로 방법으로 전산모사 프로그램을 개발하였다. 핵산란은 Kalbitzer와 Oetzmann이 실험적인 검증을 통하여 보정한 만유산란 단면적식을 사용하고, 전자적인 에너지 손실은 Lindhard-Scharff와 Bethe의 공식들을 내삽법으로 적용하였다. 그외의 공식들은 최근에 이르기까지 대부분의 전산모사 프로그램에서 일반적으로 사용하는 방법을 적용하였다. 이온들의 산란형태 및 산란 비거리 등의 결과가 기존의 TRIM과 PIBER 프로그램 결과뿐만 아니라 이미 보고된 실험치와 잘 일치함을 보여 주었다. 또한 프로그램의 사용자 편의를 위하여 Graphic User Interface 방식을 사용하였다. The scattering of incident ions and target atoms in the amorphous solid matters are calculated by Monte Carlo simulation method. The experimentally derived universal scattering cross-section of Kalbitzer and Oetzmann is used to describe nuclear scattering. For electronic energy loss, the Lin-dhard-Scharff and Bethe formula are used. Comparing the ion scattering formulas and ranges with the known results of experiment and other programs, we find our results are good agreement with others.

새로운 대기압 플라즈마 소스를 이용한 결정질 실리콘 태양전지 인(P) 페이스트 도핑에 관한 연구

조이현(Cho, I-Hyun),윤명수(Yun, Myoung-Soo),조태훈(Jo, Tae-Hoon),노준형(Rho, Junh-Young),전부일(Jeon, BuII),김인태(Kim, In-Tae),최은하(Choi, Eun-Ha),조광섭(Cho, Guang-Sup),권기청(Kwon, Gi-Chung) 한국신재생에너지학회 2013 신재생에너지 Vol.9 No.2

Furnace and laser is currently the most important doping process. However furnace is typically difficult appling for selective emitters. Laser requires an expensive equipment and induces a structural damage due to high temperature using laser. This study has developed a new atmospheric pressure plasma source and research atmospheric pressure plasma doping. Atmospheric pressure plasma source injected Ar gas is applied a low frequency (a few 10 kHz) and discharged the plasma. We used P type silicon wafers of solar cell. We set the doping parameter that plasma treatment time was 6s and 30s, and the current of making the plasma is 70 mA and 120 mA. As result of experiment, prolonged plasma process time and highly plasma current occur deeper doping depth and improve sheet resistance. We investigated doping profile of phosphorus paste by SIMS (Secondary Ion Mass Spectroscopy) and obtained the sheet resistance using generally formula. Additionally, grasped the wafer surface image with SEM (Scanning Electron Microscopy) to investigate surface damage of doped wafer. Therefore we confirm the possibility making the selective emitter of solar cell applied atmospheric pressure plasma doping with phosphorus paste.

광 입사각이 BIPV에 적용되는 단결정 또는 비정질 실리콘 태양전지의 양자효율에 미치는 영향

강정욱,손찬희,조광섭,유진혁,김정식,박창균,차성덕,권기청,Kang, Jeong-Wook,Son, Chan-Hee,Cho, Guang-Sup,Yoo, Jin-Hyuk,Kim, Joung-Sik,Park, Chang-Kyun,Cha, Sung-Duk,Kwon, Gi-Chung 한국진공학회 2012 Applied Science and Convergence Technology Vol.21 No.1

건재 일체형 태양광발전(BIPV) 응용을 위해 광 입사각에 따른 태양전지의 변환 효율은 중요하다. 양자효율은 태양전지의 파장별 전자 수집효율을 말하며, 입사각별 양자효율 측정으로 입사각에 따른 태양전지 출력 변화 요인을 분석할 수 있다. 이러한 입사각별 양자효율은 태양전지 종류에 따라 차이를 보인다. 본 연구에서는 가장 많이 쓰이는 벌크형 단결정 실리콘 태양전지와 박막형 비정질 실리콘 태양전지의 입사각별 양자효율을 비교하였다. 그 결과, 단결정 실리콘 태양전지에서는 광 입사각이 증가함에 따라 전 파장영역에서 양자효율이 감소했다. 반면, 비정질 박막 실리콘 태양전지에서는 단파장 영역에서는 결정질 실리콘과 동일하게 감소하였으나, 그 이후의 흡수 영역에서 약 $40^{\circ}$의 입사각까지 증가 또는 일정한 양자효율을 보이다가 이후에 급격히 감소하는 결과를 얻었다. 이는 비정질 박막 실리콘 태양전지에서 입사각이 증가함에 따라 특정 파장 영역에서 산란과 박막 구조의 영향으로 예상된다. 따라서, 태양전지의 구조 및 광학 구조 최적화 등으로 BIPV 적용에 유리한 구조 태양전지 제작이 가능할 것으로 보인다. The conversion efficiency of solar cells depending on incident angle of light is important for building-integrated photovoltaics (BIPV) applications. The quantum efficiency is the ratio of the number of charge carriers collected by the solar cell to the number of photons of a given energy shining on the solar cell. The analysis of angle dependence of quantum efficiencies give more information upon the variation of power output of a solar cell by the incident angle of light. The variations in power output of solar cells with increasing angle of incidence is different for the type of cell structures. In this study we present the results of the quantum efficiency measurement of single-crystalline silicon solar cells and a-Si:H thin-film solar cells with the angle of incidence of light. As a result, as the angle of incidence increases in single-crystalline silicon solar cells, quantum efficiency at all wavelength (300~1,100 nm) of light were reduced. But in case of a-Si:H thin-film solar cells, quantum efficiency was increased or maintained at the angle of incidence from 0 degree to about 40 degrees and dramatically decrease at more than 40 degrees in the range of visible light. This results of quantum efficiency with increasing incident angle were caused by haze and interference effects in thin-film structure. Thus, the structural optimization considering incident angle dependence of solar cells is expected to benefit BIPV.

외부전극 헝광램프의 핀홀 현상

길도현,김상범,송혁수,유동근,이상훈,박민순,강준길,조광섭,조미령,황명근,김영욱,Gill, Doh-H.,Kim, Sang-B.,Song, Hyuk-S.,Yu, Dong-G.,Lee, Sang-H.,Pak, Min-Sun,Kang, June-Gill,Cho, Guang-Sup,Cho, Mee-R.,Hwang, Myung-G.,Kim, Young-Y. 한국진공학회 2006 Applied Science and Convergence Technology Vol.15 No.3

외부전극 형광램프의 구동에서 과도한 전력을 인가하면, 외부전극 부분의 유리관 표면에 작은 원형의 구멍(핀홀)이 발생하여 램프가 파손된다. 핀홀은 외부전극과 유리관을 유전층으로 하는 캐패시터의 절연파괴이며, 이러한 절연파괴력은 인가되는 전력에 비례한다. 유전상수가 K인 램프에 흐르는 전류가 작을 때, 핀홀이 발생하는 유리관의 절연파괴 전기장의 세기는 약 3K kV/mm,이다. 이러한 절연파괴 전기장의 세기는 램프에 흐르는 전류가 커질수록 작아진다. Application of power higher than the optimum operation value to an external electrode fluorescent lamps(EEFL) leads to the formation of small holes, called pinholes, which subsequently leads to lamp failure. The pinholes come from the insulating breakdown of the capacitor which is the dielectric layer between an external electrode and glass tube. The power of insulation breakdown is proportional to the electric power applied to the lamp. When a lamp current is low in the glass tube of dielectric constant K, the dielectric field strength of pinholes is about 3K kV/mm. The field strength of insulation breakdown decreases as the lamp current increases.

LCD-백라이트용 형광램프의 수은량

봉재환,김윤중,황하청,김동준,정종문,김정현,구제환,조광섭,Bong, Jae-Hwan,Kim, Yun-Jung,Hwang, Ha-Chung,Jin, Dong-Jun,Jeong, Jong-Mun,Kim, Jung-Hyun,Koo, Je-Huan,Cho, Guang-Sup 한국진공학회 2008 Applied Science and Convergence Technology Vol.17 No.6

Ne+Ar의 혼합 기체와 수은이 주입된 세관 형광램프에서 플라즈마의 형성에 필요한 기체 수은의 량을 계산하였다. 전자($kT_e{\sim}1\;eV$)와 중성 원자(Ne, Ar, Hg)들과의 충돌에 의한 각 원자들의 이온화를 계산하여, 양광주 플라즈마의 밀도($n_o{\sim}10^{17}m^{-3}$)를 생성하는 조건으로부터 기체 수은 원자의 밀도 $3.43{\times}10^{22}m^{-3}$을 얻었다. $32{\sim}42$ 인치 LCD-TV용 액정표시장치에 사용되는 직경이 4 mm인 형광램프의 혼합 기체 Ne(95%)+Ar(5%) 50 Torr에 대하여, 글로우 방전에 필요한 기체 수은의 량은 $0.02{\sim}0.08\;mg$으로 계산되었다. The amount of vapor mercury for the generation of glow discharge plasma has been calculated in a fine tube fluorescent lamp having a mixed gas of Ne+Ar including a mercury. When the ionization of atom is considered by the collision between neutral atoms (Ne, Ar, Hg) and electrons of energy $kT_e{\sim}1\;eV$, the density of vapor mercury atom has been obtained as $n(Hg){\sim}3.43{\times}10^{22}m^{-3}$ for the plasma density $n_o{\sim}10^{17}m^{-3}$. In the fluorescent lamps of out diameter 4 mm used for $32{\sim}42$-inch LCD-TVs having a mixture gas of Ne(95%)+Ar(5%) with the pressure of 50 Torr, the quantity of vapor mercury for the glow discharge has been caculated as 0.02{\sim}0.08\;mg$.

LCD 백라이트용 형광램프의 흑화 현상

황하청,정종문,김정현,김동준,봉재환,정재윤,구제환,조광섭,Hwang, Ha-Chung,Jeong, Jong-Mun,Kim, Jung-Hyun,Kim, Dong-Jun,Bong, Jae-Hwan,Chung, Jae-Yoon,Koo, Je-Huan,Cho, Guang-Sup 한국진공학회 2008 Applied Science and Convergence Technology Vol.17 No.6

나트륨(Na) 함유량이 다른 세 종류의 유리관인 Borosilicate($Na_2O$ 4%), Soda-Lime($Na_2O$ 14%), 그리고 Aluminosilicate($Na_2O$ 0.06%) 유리관의 방전 실험을 통하여 유리관 내벽의 흑화를 관측하였다. 수은 혼합기체(Ne+Ar+Hg)의 방전에서 나트륨 함유량이 많은 유리관일수록 흑화가 심하게 나타난다. 무수은 가스(Ne+Ar)의 방전에서는 흑화가 나타나지 않는다. 나트륨 함유량이 많은 수은 방전 램프에서 봉입 기체의 압력이 작을수록 흑화의 정도가 커진다. 흑화 방지재를 도포한 유리관은 흑화가 미약하게 나타난다. 이 실험을 통하여 흑화는 유리재의 나트륨 성분과 수은 이온의 결합에 의한 아말감($NaHg_2$)이 유리관 내벽에 형성된 것으로 분석된다. The different degrees of blackening were observed at the inner surface of borosilicate, soda-lime, and aluminosilicate glass tubes having different sodium (Na) contents. The sodium contents ($Na_2O$) within the borosilicate, soda-lime, and aluminosilicate glass tubes were found to be 4%, 14%, and 0.06%, respectively. The degree of blackening was shown to increase as the sodium content within the glass of the fluorescent lamp containing Ne+Ar+Hg gas mixture. Higher degree of blackening was observed from the inner surface of the glass tube coated with $Y_2O_3$. The blackening was found to be originated from the amalgam of $NaHg_2$ generated by the chemical reaction between the mercury ions within the discharge gas and sodium within the glass tube during operation.

전하밀도파 이론으로 결정질 태양전지의 입사각에 따른 단락전류밀도 변화 연구

서일원,구제환,윤명수,조태훈,이원영,조광섭,권기청,Seo, Il Won,Koo, Je Huan,Yun, Myoung Soo,Jo, Tae Hoon,Lee, Won Young,Cho, Guang Sup,Kwon, Gi Chung 한국진공학회 2013 Applied Science and Convergence Technology Vol.22 No.4

광 입사각에 따른 태양전지의 양자효율을 전류의 출력으로 변환시켜 측정하였다. 기존의 태양전지의 원리는 태양전지가 태양광을 받았을 때 전자와 전공으로 분리되어 전류가 흐르게 된다는 것이었다. 그렇지만 저자들 중에 일부가 얼마 전에 태양전지원리를 새롭게 주장한 바 있다. 그 이론은 전하밀도파(charge density wave)들이 고정(pinning) 되었을 때, 이 고정 전위벽(pinning potential barrier)을 태양 광에 의해 넘을 수 있어서 전자 덩어리에 의한 전류 즉 단락전류($I_{SC}$)가 가능하다는 것이었다. 본 실험에서는 태양광의 입사각에 따른 태양전지의 단락전류밀도 ($J_{SC}$)를 측정하여 비교해본 결과 측정값들과 전하밀도파 이론과 매우 일치함을 보인다. We measure solar currents transformed from quantum efficiency as a function of incident angles of solar lights. According to conventional models for solar cells, solar currents can be induced when electrons are separated into electrons and holes in the presence of incident solar lights. On the contrary, solar currents can be possible at the time when pinned charge density waves go beyond the pinning potential barrier under the influence of incident solar beams suggested by some authors. In this experiment, measured solar currents and our theory are in good correspondence to confirm the angle dependence of solar lights.

유리관의 유전 특성이 외부전극 형광램프에 미치는 영향

신명주,정종문,김정현,김가을,이미란,유동근,구제환,홍병희,최은하,조광섭,Shin, Myeong-Ju,Jeong, Jong-Mun,Kim, Jung-Hyun,Kim, Ga-Eul,Lee, Mi-Ran,Yoo, Dong-Gun,Koo, Je-Huan,Hong, Byoung-Hee,Choi, Eun-Ha,Cho, Guang-Sup 한국진공학회 2007 Applied Science and Convergence Technology Vol.16 No.5

유전 장벽 방전이 특징인 외부전극 형광램프(External Electrode Fluorescent Lamp, EEFL)에서 유리재의 유전 특성인 유전상수 K와 유전손실 tan ${\delta}$가 램프에 미치는 영향을 조사하기 위하여 4 종류의 유리관을 사용하였다. 종래 일반적으로 사용되는 Borosilicate 유리재는 유전상수 $K=5.6{\sim}5.9$이고 유전 손실 tan ${\delta}=5.0{\times}10^{-3}{\sim}6.0{\times}10^{-3}$이다. Aluminosilicatae는 K=6.6이고 유전손실이 작은 tan ${\delta}=1{\times}10^{-4}$이다. Soda-lime 유리관은 유전상수가 큰 K=7.7이고, 유전 손실이 매우 큰 tan ${\delta}=1.37{\times}10^{-2}$이다. 유전 상수 K가 크면 외부전극 자체의 캐패시터를 크게 하여 방전 효율이 증가한다. 그러나 유전 손실이 크면 외부전극 자체의 전력 소모로 인하여 효율 저하와 핀홀 발생의 원인이 된다. 높은 유전상수 및 낮은 유전손실의 Aluminosilicate 외부전극 형광램프는 종래의 Borosilicate 외부전극 형광램프에 비하여 휘도와 효율이 $12{\sim}20%$ 증가하고, 핀홀에 매우 강하다. 유전상수와 유전손실이 큰 Soda-lime 외부전극 형광램프는 효율이 다소 낮고, 핀홀에도 매우 취약하다. 따라서 외부전극 형광램프는 유전상수 K가 크고 유전손실 tan ${\delta}$가 작은 유리관이 최적이다. Influence of glass dielectric property (dielectric constant K, dielectric loss) on the external electrode fluorescent lamps of the dielectric barrier discharge has been investigated with 4-different glasses. Conventional borosilicate glass tubes with $K=5.6{\sim}5.9$ and tan ${\delta}=5.0{\times}10^{-3}{\sim}6.0{\times}10^{-3}$ and aluminosilicate glass tubes with high K=6.6 and low tan ${\delta}=1{\times}10^{-4}$ and soda-lime glass tribes with K=7.7 and tan ${\delta}=1.37{\times}10^{-2}$ have been compared. The high value of dielectric constant K makes the capacitance of external electrode fluorescent lamps intensity and enhances the discharge efficiency. The dielectric loss of tan ${\delta}$ shows the factor of power consumption in the external electrode to induce heats and to be weak in pinhole stability. The aluminosilicate glass tubes of high K and low tan ${\delta}$ have been enhanced by $14{\sim}18%$ in luminance and efficiency in comparison with the conventional borosilicate glass tubes and the aluminosilicate external electrode fluorescent lamps are strong against the pinhole formation. Soda-lime glass tubes with high K and high tan ${\delta}$ are a little favorable in luminance and efficiency and they are very weak in pinhole occurrence.

LCD-TV용 백라이트 광학시트의 휘도 정량화

정종문,김정현,신명주,이미란,정재윤,정희석,김진선,강준길,홍병희,조광섭,Jeong, Jong-Mun,Kim, Jung-Hyun,Shin, Myeong-Ju,Lee, Mi-Ran,Chung, Jae-Yoon,Jeong, Hee-Suk,Kim, Jin-Sheon,Hong, Byeong-Hee,Kang, June-Gill,Cho, Guang-Sup 한국진공학회 2007 Applied Science and Convergence Technology Vol.16 No.6

32인치 WXGA급 (해상도 1366$\times$768) LCD-TV용 백라이트를 구성하는 외부전극 형광램프 및 각 광학 부품들에 대한 휘도 특성을 조사하고, 광학시트들의 빛의 투과율을 계측하였다. 12등식과 18 등식의 백라이트에 대한 휘도 특성을 조사하였다. 휘도 균일도는 12등식 백라이트에서도 85 %의 휘도 균일도를 갖지만, 광학 부품들의 휘도 값과 백라이트의 효율은 18 등식의 백라이트에 비하여 낮다. 외부전극 형광램프 12 등식과 18 등식의 백라이트에 대하여 램프의 휘도를 100 %로 규격화하면, 확산판, 확산시트, 프리즘시트 (BEF) 및 편광시트 (DBEF)의 상대 휘도는 램프의 휘도 값과 무관하게 정량화된다. 광학 부품의 상대 휘도 값은 12등식은 18등식보다 낮다. 백라이트의 휘도 100 %에 대한 액정 패널의 투과도는 DBEF와 BEF를 사용한백라이트는 7.14 %, DBEF만을 사용하면 6.12 %, 그리고 BEF만을 사용하면 3.21 %이다. 본 실험에서 얻어진 광학 부품들의 상대 휘도의 정량화 데이터와 액정의 투과도는 백라이트 설계를 위한 기초 자료이다. Luminance properties of external electrode fluorescent lamps and optical components in backlight unit (BLU) and optical transmission rates of optical sheets, are investigated for LCD-TV of 32" in diagonal with WXGA level resolution (1366$\times$768). The luminance is measured in 12-lamps and 18-lamps of BLU. The luminance uniformity preserves about 85 % in the 12-lamps backlight, while the luminance of optical components and the efficiency of backlight in the 12-lamps are lower than those in the 18-lamps backlight. When the lamp luminance in BLU having 12-lamps and 18-lamps is normalized as 100 %, the relative luminance of a diffusion plate, a diffusion sheet, a prism sheet (BEF), a polarization sheet (DBEF), has a constant value without dependence on a lamp luminance. The relative luminance of optical components in 12-lamps BLU is lower than that in 18-lamps backlight. The light transmission rate, the relative luminance of liquid crystal display panel with the luminance 100 % of backlight, is 7.14 % in the use of DBEF and BEF, 6.12 % in the use of only DBEF, and 3.21 % in the use of only BEF. Those Data obtained in this experiment for the lamps and optical components, are the design parameters for the LCD backlight.

최적 FIB렌즈구조 설계를 위한 Simulator 개발

송현욱(Song Hyun-Wok),박화식(Park Hwa-Sik),황호정(Hwang Ho-Jung),박선우(Park Woo),김철주(Kim Thul-Ju),조광섭(Cho Guang-Sup),김태환(Kim Tae-Whan),서윤호(Seo Yoon-Ho),강승언(Kang Seung-Oun) 한국진공학회(ASCT) 1992 Applied Science and Convergence Technology Vol.1 No.2

경계요소법을 이용하여 Finely-focused ion beam 시스템을 위한 전계형 렌즈용 시뮬레이터를 개발하였다. 경계요소법을 시뮬레이터에 적용함으로써 기존의 유한요소법, 차분근사법에서는 피할 수 없었던 내부격자망 구성이 불필요하게 됨에 따라 계산속도를 현저히 줄일 뿐만 아니라 불규칙 경계에 대한 요소분할이 가능하게 되어 최적렌즈구조 설계의 새로운 요소인 전극구조의 모양을 자유롭게 시뮬레이션할 수 있게 되었다. 또한 개발된 시뮬레터를 이용하여 최적조건을 만족하는 구조를 제안한다. 이때 렌즈설계조건은 beam half-angle 3.0 mrad, working distance 50 ㎜, 빔에너지 퍼짐(beam energy spread) 10 eV, 가속에너지 35keV이다. We developed a simulator in which BEM (Boundary Element Method) is employed for the design of FIB lenses. It is possible to get a marked reduction of CPU time compared with other simulators which use FEM or FDM based on a large size of internal mesh, and it is also possible to discretize irregular boundary exactly. These advantages of BEM can make it possible to simulate a new shape of electrode which is an important factor in the design of optimal lenses structure. Thereby, we proposed a new lenses structure satisfies the optimal condition. The lense design conditions are 3.0 mrad of beam half-angle, 50 ㎜ of working distance, 10eV of beam energy spread and 35keV of accelerating energy.