일반적인 페로브스카이트 태양전지(PSC)는 다음과 같은 층으로 구성된다: 투명 전극, 전자수송층(electron-transport layer, ETL), 빛을 흡수하는 페로브스카이트 층, 정공수송층(hole-transport layer, HTL), 그리고 금속 전극이다. 전기와 같은 에너지는 광 흡수와 두 전극 종류(금속 박막과 투명 도전성 박막) 사이에서 일어나는 전자–정공 생성/수송을 통해 생산된다. PSC에서 적층된 층들 가운데 투명 전극은 고성능 전력변환효율 역할을 수행한다. 투명 전극은 가시광 영역에서 높은 투과율과 낮은 저항을 가져야 한다. 따라서 본 연구에서는 기판 가열 처리 없이 마주보는 타깃 스퍼터링(facing-target sputtering)으로 유리 기판 위에 산화인듐 주석(indium tin oxide, ITO) 박막을 제조하고, 페로브스카이트 태양전지(PSC)를 위한 ITO 박막의 물성에 대한 열처리 효과를 조사하였다. 또한 스퍼터링 공정 중 다양한 산소 유량에서 제조한 ITO 박막을 이용하여 PSC를 제작하였으며, 이들의 에너지 변환 특성을 조사하였다.

일반적인 페로브스카이트 태양전지(PSC)는 다음과 같은 층으로 구성된다: 투명 전극, 전자수송층(electron-transport layer, ETL), 빛을 흡수하는 페로브스카이트 층, 정공수송층(hole-transport layer, HTL), 그리고 금속 전극이다. 전기와 같은 에너지는 광 흡수와 두 전극 종류(금속 박막과 투명 도전성 박막) 사이에서 일어나는 전자–정공 생성/수송을 통해 생산된다. PSC에서 적층된 층들 가운데 투명 전극은 고성능 전력변환효율 역할을 수행한다. 투명 전극은 가시광 영역에서 높은 투과율과 낮은 저항을 가져야 한다. 따라서 본 연구에서는 기판 가열 처리 없이 마주보는 타깃 스퍼터링(facing-target sputtering)으로 유리 기판 위에 산화인듐 주석(indium tin oxide, ITO) 박막을 제조하고, 페로브스카이트 태양전지(PSC)를 위한 ITO 박막의 물성에 대한 열처리 효과를 조사하였다. 또한 스퍼터링 공정 중 다양한 산소 유량에서 제조한 ITO 박막을 이용하여 PSC를 제작하였으며, 이들의 에너지 변환 특성을 조사하였다.

기존의 스퍼터링 방법은 영구 자석을 사용하는 단일 음극을 이용한다. 표적 직면 스퍼터링(Facing targets sputtering, FTS) 방법은 두 개의 음극으로 구성된다. 독특한 구조로 인해 FTS는 저온 및 저 플라즈마 손상 조건에서 고품질 박막을 제조할 수 있다. 박막 스퍼터링 공정 동안 방출된 플라즈마의 밀도와 가둠(confinement)은 음극에 배치된 영구 자석의 배열에 의해 좌우된다. 본 연구에서는 FTS 시스템에서 두 가지 유형의 영구 자석 배치를 설계하고, 설계된 영구 자석을 FTS 시스템의 두 음극에 삽입하였다. 시스템을 서로 다른 영구 자석 조건에서 가동하고, 방전 전압과 증착 직후(as-grown) 박막의 특성을 기록하였다. 설계된 FTS에서는, 기존의 마그네트론 스퍼터링 방법과 비교하여 스퍼터링 공정이 완료되었음에도 불구하고 기판 온도가 80 °C 미만의 값으로 증가하여 상대적으로 낮았다.

Ag2O 박막은 우수한 열적 안정성, 강한 전기적 특성 및 안정적인 구조로 인해 포토디텍터, 포토촉매, 가스 센서 등 다양한 장치에 적용되어 왔다. 그러나 은 산화물의 다양한 상(phase)이 존재하므로, 일반적인 증착 시스템을 사용하여 단일 상 Ag2O 박막을 제조하는 것은 어렵다. 본 연구에서는 마주보는 타깃 스퍼터링(facing-target sputtering, FTS) 시스템을 이용하여 서로 다른 작업 압력과 O2 가스 유량에서 Ag2O 박막을 유리 기판 위에 증착하였다. 작업 압력과 O2 가스 유량을 최적화한 후, 결정학적 특성을 향상시키기 위해 100~400 °C 범위의 서로 다른 온도에서 박막을 후열처리하였다. 제작 직후의 Ag2O 박막에 대한 X선 회절(X-ray diffraction) 패턴은 Ag2O의 단일 상이 존재함을 나타냈으며, 자외선–가시광선(ultraviolet–visible, UV–vis) 스펙트럼 분석은 가시광 영역에서 65%의 투과도를 보였다. 최적의 작업 압력과 O2 가스 유량은 각각 4 mTorr와 3.4 sccm로 결정되었다. 마지막으로 후열처리 온도가 박막에 미치는 영향을 조사하였으며, 300 °C에서 Ag2O 피크의 강도가 높아 이 온도를 최적의 후열처리 온도로 제시하였다.

-상피-내피 전기 임피던스(TEEI) 센서. 면역형광 염색을 사용하여 HIF-1α와 긴밀연접 단백질(TJP) ZO-1의 발현을 평가하였다. 이 플랫폼은 산소가 제어되는 환경에서 생체이용도 분석, 약물 수송 연구를 향상시키는 데에도 활용될 수 있으며, 다른 장벽 장기 모델과 같은 경우에도 적용 가능하고, 독성 시험, 질병 모델링, 약물 스크리닝과 같은 다양한 응용에 활용될 수 있다.

박막 Ag 필름을 기반으로 한 이종접합 포토디텍터는 외부 전원 공급 없이 심부자외선 검출을 필요로 하는 다양한 응용 분야에 활용될 수 있다.

재생에너지는 화석연료를 대체할 수 있는 자원으로 주목받고 있으며, 그중에서도 수소 에너지에 대한 활발한 연구가 진행되고 있다. 광환원(photoreduction) 과정을 이용하여 수소 에너지를 생산하기 위한 다양한 방법이 개발되었다. 본 연구에서는 최적의 합성 시간을 설정한 수열합성(hydrothermal) 방법으로 β-상 철 옥시수산화물(β-FeOOH)을 합성하고, 수소 생산을 포함한 광기능성 특성을 조사하였다. 얻어진 시료는 특성 분석을 수행하고 기준 데이터와 비교하였다. X선 분말 회절 결과는 기준 데이터의 피크에 부합하였다. 주사전자현미경에서 막대(rod) 구조가 확인되었으며, 불순물은 관찰되지 않았다. β-FeOOH의 밴드갭 에너지는 1.8–2.6 eV로 계산되었다. β-FeOOH에 자외선(UV)을 조사하여 광(Foto)-펜톤(photo-Fenton) 반응에 기반한 광환원 과정을 수행함으로써 수소를 생성하였다. 합성된 β-FeOOH를 UV 조사 24 h 동안 처리하여 수소를 생산하였고, 수소 생성이 성공적으로 이루어졌음을 확인하였다. 또한 UV 조사 후의 β-FeOOH 특성을 평가하였다.

대향 타깃 스퍼터링 시스템을 사용하여 제작한 Mo/SiC 슈от트키 접촉의 정류 특성을 전류–전압 측정을 통해 조사하였다. 슈от트키 다이오드의 매개변수는 정방향 전류–전압 특성 곡선으로부터 Cheung 및 Cheung 방법과 Norde 방법을 통해 추출하였다. 증착 직후의 Mo/SiC 슈от트키 접촉은 각각 1.17 eV 및 1.22 eV의 슈от트키 장벽 높이를 보였다. 다이오드의 슈от트키 장벽 높이는 400 °C에서 30분간 열처리 후 1.01 eV 및 0.91 eV로 감소하였다. 이상계수는 각각 1.14 및 1.08에서 1.51 및 1.41로 증가하였다. 이는 이상적인 열전자 방출 이외의 전류 수송 메커니즘에 기인한 비이상적 거동의 존재를 시사하며, 과도한 열처리로 인해 비이상적 거동이 증가했음을 의미한다. 반면 결정학적 특성에서는 미미한 변화만 관찰되었다. 이러한 결과는 열처리 과정에서 Mo/SiC 슈от트키 접촉의 이상적인 정류 특성으로부터의 일탈 원인이 재결합, 터널링 및/또는 소수 캐리어 주입을 포함한 전류 수송 메커니즘의 변화에 있음을 시사한다.