• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.256-256
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• 2010

투명전극부터 디스플레이 산업에 이르기까지 광범위하게 응용되어지고 있고 개발되어지고 있는 투명전도산화물(TCO)은 ZnO, In2O3, SnO2 등을 기본으로 하는 n-type 재료가 대부분이다. 그러나 투명전도 산화물을 이용한 light emitting diode(LED), 투명한 태양전지, p-형 TFT와 같은 투명전자소자의 개발을 위해서는 p-type 소재가 필수적이다. p-type TCO 소재는 비교적 연구 개발 실적이 매우 부진한 실정이었다. 1997년 넓은 밴드갭을 가지는 ABO2(delafossite) 산화물이 p-type으로서 안정적이라는 것을 보고함에 따라 이에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 현재 ABO2 형태를 가진 Delafossite구조 산화물이 가장 유망한 p-type 투명전도체 소재로 거론되고 있다. Delafossite 구조가 p-type 투명전도체에 적합한 결정구조인 이유는 밴드갭이 넓고 공유결합에 유리하기 때문이다. Delafossite구조는 상온에서 2종류의 polytype(상온에서 Rhombohedaral구조와 hexagonal 구조)이 존재하며 이들은 각각 3R 및 2H의 결정 구조를 가지고 있다. ABO2의 delafossite구조에서 Cu+의 배열은 c-축을 따라 Cu-O-Cr-O-Cu의 연속적인 층 구조로서 2차원연결로 보여 진다. 보고된 Cu- base delafossite구조를 가지는 재료들은 CuAlO2, CuGaO2, CuInO2 등 여러가지가 있다. 본 연구에서는 PLD를 이용하여 c-plane 사파이어 기판위에 성장된 delafossite구조인 CuCrO2박막의 특성을 알아보았다. p-type 특성을 위하여 CuCrO2에 Zn를 첨가하였으며 그에 따른 구조적 전기적 특성을 조사하였다. 성장온도와 산소분압을 $500{\sim}700^{\circ}C$, 0~10mTorr로 변화시켜 특성을 연구하였다. 성장온도 $700^{\circ}C$, 산소분압 10mTorr에서 c-plane 사파이어 기판위에 c-축 배향의 에피성장된 CuCrO2:Zn 박막을 얻을 수 있었다. Mg를 도핑함에 따른 p-type 특성보다 현저히 떨어지는 것을 확인하였다. 또한 동일한 조건임에도 특정한 이차상의 존재를 통해 도핑된 Zn의 위치를 추측할 수 있었다. 온도와 분압에 따른 결정성과 표면상태를 SEM을 통해서 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.210-210
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• 2010

ABO2 형태를 가진 delafossite 구조 산화물은 p-type 투명전도체 소재로 유명하다. Delafossite 구조가 p-type 투명전도체에 적합한 결정적인 이유는 밴드갭이 넓고 공유결합에 유리하기 때문이다. 투명전도체는 가시광선의 흡수가 없도록 band gap을 넓히는 것이 우선인데 이러한 band gap이 넓은 구조가 delafossite이다. 또한 delafossite 구조는 구조적으로 각각의 산화물 이온들이 유사 사면체 배위(pseudo-tetrahedral coordination)을 갖는다. 이러한 사면체 배위결합구조에서 산소이온은 비결합면이 없기 때문에 더욱더 공유결합성을 향상시킬 것으로 생각된다. 여기서 A는 +1가 cation, B은 +3가 cation으로 구성되어 있다. A자리에는 1가 원소인 팔라듐, 플래티늄, 은, 구리 등을 가질 수 있고. B자리에 3가 원소이면서도 크기가 알루미늄보다는 크고 란타늄보다는 작은 금속이 들어갈 수 있다. Delafossite 구조는 상온에서 2종류의 polytype (상온에서 Rhombohedaral 구조와 hexagonal 구조)이 존재하며 이들은 각각 3R(Rm) 및2H (P63/mmc)의 결정 구조를 가지고 있다. CuCrO2는 일반적으로 3R결정구조를 가지는 것으로 알려져 있다. delafossite 구조는 전기적 이방성을 띄고 있는데 c-축 방향으로의 전기적 특성이 a-축 방향으로의 전기적 특성보다 약 1000배 높은 물성을 띈다고 한다. 이는 c-축 방향의 원자 위치 때문인데 CuCrO2의 경우 Cu-O-Cr-O-Cu로서 3d-2p-3d-2p-3d 궤도를 가지기 때문인 것으로 알려져 있다.[ref] 반면 c-축으로 에피성장된 박막의 경우 +3가 이온이 위치한 layer에서 hole hopping에 의해 캐리어가 전도된다고 알려져 있기도 하다. 본 연구에서는 PLD를 이용하여 c-plane 사파이어 기판위에 성장된 delafossite구조인 CuCrO2박막의 특성을 알아보았다. p-type 특성을 위하여 CuCrO2에 Ni를 첨가하였으며 그에 따른 구조적 전기적 특성을 조사하였다. 성장온도와 도핑농도를 변화시켜 특성을 연구하였다. 결정구조적 특성과 전기적 특성을 분석하려 한다.

• Proceeding of EDISON Challenge
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• 2016.03a
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• pp.333-335
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• 2016

본 연구에서는 제 1원리 계산을 기반으로 대표적인 p-type TCO 중 하나인 Cu-based delafossite ($CuMO_2$, M=Al, Ga, In, Sc, Y) 의 band structure 및 그에 따른 경향성을 분석하였다. 그 결과, 13족에 속하는 M (Al, Ga, In)은 valence band maximum (VBM)에서 2개의 flat한 line이 나타났고, 3족에 속하는 M (Sc, Y)는 Z point에서도 VBM과 비슷한 값이 나타났다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.14 no.8
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• pp.595-599
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• 2004

We investigated the structural, electrical and magnetic properties of Mn-doped $CuAlO_2$ delafossite ceramics ($CuAl_{1-x}Mn_{x}O_2,\;0\le\;x\;\le0.05$), synthesized by solid-state reaction method in an air atmosphere at a sintering temperature of $1150^{\circ}C$. The solubility limit of Mn ions in delafossite $CuAlO_2$ was found to be as low as about 3 $mol\%$. Positive Hall coefficient and the temperature dependence of conductivity established that non-doped $CuAlO_2$ ceramic is a variable-range hopping p-type semiconductor. It was found that the Mn-doping in $CuAlO_2$ rapidly reduced the hole concentration and conductivity, indicating compensation of free holes. The analysis of the magnetization data provided an evidence that antiferromagnetic superexchange interaction is the dominant mechanism of the exchange coupling between Mn ions in $CuAl_{1-x}Mn_{x}O$ alloy, leading to an almost paramagnetic behavior in this alloy.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• v.35 no.11
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• pp.3261-3266
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• 2014

A pellet of polycrystalline $CuGaO_2$ with a delafossite structure was prepared from $Ga_2O_3$ and CuO by high-temperature solid-state synthesis. The $CuGaO_2$ pellet was a p-type semiconductor for which the electrical conductivity, carrier density, carrier mobility and Seebeck coefficient were $5.34{\times}10^{-2}{\Omega}^{-1}cm^{-1}$, $3.5{\times}10^{20}cm^{-3}$, $9.5{\times}10^{-4}cm^2V^{-1}s^{-1}$ at room temperature, and $+360{\mu}V/K$, respectively. It also exhibited two optical transitions at about 2.7 and 3.6 eV. The photoelectrochemical properties of the $CuGaO_2$ pellet electrode were investigated in aqueous electrolyte solutions. The flat-band potential of this electrode, determined using a Mott-Schottky plot, was +0.18 V vs SCE at pH 4.8 and followed the Nernst equation with respect to pH. Under UV light illumination, a cathodic photocurrent developed, and molecular hydrogen simultaneously evolved on the surface of the electrode due to the direct reduction of water without deposition of any metal catalyst.

• Proceedings of the Korean Powder Metallurgy Institute Conference
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• 2006.09b
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• pp.1114-1115
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• 2006

The preparation of single-phase $CuLaO_2$ with delafossite-type structure by means of the solid-state reaction method was investigated using X-ray diffraction. The results showed that notwhistanding the fact that there was a trace of metallic copper, nearly single-phase $CuLaO_2$ was obtained by using $La(OH)_3$ as a lanthanum source and by firing the mixed powder with nonstoichiometric composition ratio of $La(OH)_3:Cu_2O=1:1.425$ in a vacuum at 1273 K for 10 h. The measurement of electrical conductivity and Seebeck coefficient showed that $CuLaO_2$ thus obtained was a p-type semiconductor and had a Seebeck coefficient of approximately $70{\mu}V/K$.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• v.18 no.7
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• pp.775-778
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• 1997

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• v.19 no.7
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• pp.786-789
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• 1998

• Journal of Conservation Science
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• v.36 no.3
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• pp.162-177
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• 2020

Research was conducted to characterize the copper production and smelting process with 11 copper smelting by-products (copper slag and copper crucible) excavated from the NA and LA areas at the Gwanbuk-ri archeological site in Buyeo. Scanning electron microscopy-energy dispersive spectroscopy, wavelength dispersive X-ray fluorescence, X-ray diffraction, and Raman microspectroscopy were employed in the analysis. The research results reveal that the copper slag from Gwanbuk-ri contained silicate oxide, magnetite, fayalite, and delafossite, which are typical characteristics of crucible slag and refined slag. The outward appearance and microstructure of the slag were grouped as follows: 1. glassy matrix + Cu prill, 2. glassy matrix + Cu prill + magnetite, 3. silicate mineral matrix + Cu prill, 4. crystalline (delafossite and magnetite) + amorphous (Cu prill), 5. magnetite + fayalite, and 6. slag from slag. The copper slags from Guanbuk-ri were found to contain residues of impurities such as SiO₂, Al₂O₃, CaO, SO₄, P₂O₅, Ag₂O, and Sb₂O₃ in their microstructure, and, in some cases, it was confirmed that copper, tin and lead are alloys. These results indicate that refining of intermediate copper(including impurities) and refining of alloys of copper(including impurities) - tin and refining of copper(including impurities) - tin - lead took place during the copper production process at Gwanbuk-ri, Buyeo.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2009.08a
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• pp.353-353
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• 2009