Serious environmental problems have been caused by the greenhouse effect due to carbon dioxide(CO2) or nitrogen oxides(NOx) generated by the use of fossil fuels, including oil and liquefied natural gas. Many countries, including our own, the United States, those of the European Union and other developed countries around the world; have shown growing interest in clean energy, and have been concentrating on the development of new energy-saving materials and devices. Typical non-fossil-fuel sources include solar cells, wind power, tidal power, nuclear power, and fuel cells. In particular, organic solar cells(OSCs) have relatively low power-conversion efficiency(PCE) in comparison with inorganic(silicon) based solar cells, compound semiconductor solar cells and the CIGS [Cu(In1-xGax)Se2] thin film solar cells. Recently, organic cell efficiencies greater than 10 % have been obtained by means of the development of new organic semiconducting materials, which feature improvements in crystalline properties, as well as in the quantum-dot nano-structure of the active layers. In this paper, a brief overview of solar cells in general is presented. In particular, the current development status of the next-generation OSCs including their operation principle, device-manufacturing processes, and improvements in the PCE are described.

In this study, we fabricated a polymer light emitting diode (PLED) and investigated its electrical and optical characteristics in order to examine the effects of the PFO [poly(9,9-dioctylfluorene-2-7-diyl) end capped with N,N-bis(4-methylphenyl)-4-aniline] concentrations in the emission layer (EML). The PFO polymer was dissolved in toluene ranging from 0.2 to 1.2 wt%, and then spin-coated. To verify the influence of the TPBI [2,2',2"-(1,3,5-Benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1-H-benzimidazole)]electron transport layer, TPBI small molecules were deposited by thermal evaporation. The current density, luminance, wavelength and current efficiency characteristics of the prepared PLED devices with and without TPBI layer at various PFO concentrations were measured and compared. The luminance and current efficiency of the PLED devices without TPBI layer were increased, from 117 to 553 cd/m2 and from 0.015 to 0.110 cd/A, as the PFO concentration increased from 0.2 to 1.0 wt%. For the PLED devices with TPBI layer, the luminance and current efficiency were 1724 cd/m2 and 0.501 cd/A at 1.0 wt% PFO concentration. The CIE color coordinators of the PLED device with TPBI layer at 1.0 wt% PFO concentration showed a more pure blue color compared with the one without TPBI, and the CIE values varied from (x, y) = (0.21, 0.23) to (x, y) = (0.16, 0.11).

We have fabricated and evaluated newNew high high-efficiency green green-light light-emitting phosphorescent devices with an emission layer of [TCTA/TCTA1/3TAZ2/3/TAZ] : Ir(ppy)3 were fabricated and evaluated, and compared the electroluminescence characteristics of these devices were compared with the conventional phosphorescent devices with emission layers of (TCTA1/3TAZ2/3) : Ir(ppy)3 and (TCTA/TAZ) : Ir(ppy)3. The current density, luminance, and current efficiency of the a device with an emission layer of (80Å-TCTA/90˚Å-TCTA1/3TAZ2/3/130Å-TAZ) : 10%-Ir(ppy)3 were 95 mA/cm2, 25000 cd/m2, and 27 cd/A at an applied voltage of 10 V, respectively. The maximum current efficiency was 52 cd/A under the a luminance value of 400 cd/m2. The peak wavelength and FWHM (FWHM (full width at half maximum) in the electroluminescence spectral were 513 nm and 65 nm, respectively. The color coordinate was (0.30, 0.62) on the CIE (Commission Internationale de I'Eclairage) chart. Under the a luminance of 15000 cd/m2, the current efficiency of the a device with an emission layer of (80Å-TCTA/90Å-TCTA1/3TAZ2/3/130Å-TAZ) : 10%-Ir(ppy)3 was 34 cd/A, which has beenshowed an improvement of improved 1.7 and 1.4 times compared to those of the devices with emission layers of (300Å-TCTA1/3TAZ2/3) : 10%-Ir(ppy)3 and (100Å-TCTA/200Å-TAZ) : 10%-Ir(ppy)3, respectively.

ZnS:Cu,Cl 형광체를 이용하여 ITO/glaas 기판위에 스크린인쇄법으로 적층형과 혼합형 구조로된 2종류의 교류전계 발광소자를 제작한 후 인가전압과 주파수에 따른 광학적, 전기적 특성을 조사, 비교하였다. 적층헝의 경우 발광휘도는 400Hz, 200V 구동전압에서 약 55 cd/m2를 나타내었다. 인가전압의 주파수를 400Hz에서 30Hz로 증가시킬 경우 휘도는 420 cd/m2로 크게 향상되었다. 혼합형의 경우 400Hz의 주파수에서 문턱전압은 45V이었고, 200V, 30KHz 주파수의 동작조건에서 최대휘도는 670 cd/m2 이었다. 휘도-전압 특성 측정결과 적층형구조 보다 혼합형 소자구조에서 발광강도가 약 1.5배 증가하였다. 주파수에 따른 주발광 파장의 변화는 양쪽시료 모두 유사하게 나타났다. 1KHz이하의 저주파에서는 652 nm의 청녹색 발광과장을 나타내었으며 5KHz이상에서는 452 nm과장의 청색발광을 나타내었다.

Pt/SiOz!Si의 기판위에 (Pb,La)TiO3(PLT) 박막을 졸-겔 방법으로 제작하여 La 첨가량 및 후속열처리 온도에 따른 결정학적, 전기적 특성율 조사하였다. 600˚C 이상의 온도에서 열처리된 PLT 박막 시료의 경우 La 도핑량에 관계없이 전형적인 perovskite 결정구조를 보여 주었다. La이 전혀 첨가되지 않은 (Pb,La)TiO3(PT) 시료에 10 mole% La을 첨가할 경우 (PLT-I0 시료) c축 배향도는 약 63%에서 26%로 크게 감소하였다. PLT-1O 박막시료의 깊이에 따른 AES 분석결과 박막내의 각 성분원소 들이 비교척 균일하게 분포되어 았고 하부전극(Pt)과 PLT 박막층 사이에는 상호반응없이 비교적 안정된 막을 형성하고 있음을 알 수 있었다. 600˚C에서 열처리된 PLT-1O 박막의 유전상수(εr) 와 유전정접 (tanδ) 은 약 193과 0.02의 값을 나타내였다. 후속열처리 온도를 600˚C 에서 700˚C로 증가함에 따라 잔류분극(2Pr,Pr+-Pr-)은 약 4μCcm2 에서 약 16μCcm2로 크게 증가하였으며 잔류 분극값의 증가는 후속열처리에 의해 결정성이 개선되었기 때문이라 판단된다. 30˚C 온도부근에셔 초전계수(γ)는 약 4.0nC/cm2·˚C의 값을 냐타내었다.

DC마그네트론 스퍼터링 방식으로 Ti/SiO2/Si 구조 위에 Pt(200) 박막을 배향 성장시키기 위해 증착조건(스퍼터링 가스의 종류와 압력, 기판의 온도)과 후속열처리(RTA, Furnace annealing)에 따른 Pt 박막의 전기, 결정학적 특성을 조사하였다. 실험결과, 20mTorr의 Ar+O2(20%)의 혼합가스 분위기에서 기판온도를 500˚C로 유지하여 Pt박막을 증착하고 600˚C에서 30초간 급속 열처리를 실시한 경우, 90% 이상의 결정 배항도를 갖는 Pt(200) 박막을 제작할 수 있었다. 제작된 Pt(200) 박막은 30~40μΩ.cm의 낮은 전기저항율과 우수한 열적 안정성을 나타내었으며 600˚C의 고온에서 장시간 열처리를 실시하여도 전기저항율이나 우선 배향성의 변화, 박막내 미세 결함 및 열적응집현상 등이 발생되지 않았다.

하부전극 없이 MgO 중간층을 갖는 고농도로 도핑된 Si(100) 기판(MgO/Si)위에 고주파 마그네트론 스퍼터링 방법으로 as-deposited PZT 박막을 증착한후 650˚C 온도에서 RTA 후속열처리를 실시하였다. 제작된 PZT 박막시료에 대해 MgO 중간층의 두께 및 후속열처리에 따른 결정학적, 전기적특성을 조사하였다. XRD 분석결과 MgO층이 전혀 증착되지 않은 bare Si 기판위에 증착된 PZT 시료는 pyrochlore 결정상만이 나타났으나 50 두께의 M gO층 위에 증착된 PZT/MgO/Si 박막시료는 전형적인 perovskite 결정구조를 나타내었다. SEM 및 AES 분석결과 PZT 박막두게는 약 7000 이었으며 비교적 매끄러운 계면형상을 보여 주었다. PZT 박막내의 각 성분원소가 깊이에 따라 비교적 균일한 분포를 나타내었다. 650˚C의 온도로 후속열처리된 PZT/MgO/Si 박막의 1KHz 주파수에서 유전상수 (εr )와 잔류분극 (2Pr)은 약 300 및 14μC/cm2의 값을 각각 나타내었으며 누설전류의 크기는 약 3.2μA/cm2이었다.

고상 반응법에 의해 제조된 Zn1.98Mn0.02SiO4 녹색 형광체에 Ga 원소를 치환시켜 소성온도 및 Ga의 첨가량에 따른 발광특성과 결정특성을 조사하였으나, Zn1.98Mn0.02(Si1-xGax)O4 형광체에 있어서 Ga을 첨가했을 경우가 첨가하지 않은 샘플에 비해 발광특성이 개선되었으며, 8mol%(x=0.08) Ga을 첨가했을 때 발광세기와 색순도에서 가장 우수한 특성을 보였다. Zn1.98Mn0.02(Si1-xGax)O4 형광체(x=0.08)에 대해서 소성온도를 1100˚C에서 1400˚C로 증가함에 따라 결정성이 개선되었으며 발광강도 역시 약 7배 이상 크게 증가하였다. 잔광시간은 Ga 첨가량에 관계없이 약 24 ms로 거의 변화가 없었다. 입도분석 결과 1-3μm의 작은 입자가 주로 관찰되었으며 10μm이상의 큰 응집입자도 소량 존재하였다.

적외선 센서의 재료로 활용되고 있는 PLT박막 (두께:8000Å-9000Å)을 Pt/Ti/SiO2/Si와 Pt/M?의 하부 구조상에 500˚C, 550˚C 및 600˚C에서 스퍼터링 증착하여 결정성 및 전기적 특성을 조사하였다. 600˚C로 in-situ 성장된 PLT박막은 Si기판을 이용한 경우 randomly oriented perovskite 결정구조를 나타내었으며, Pt/MgO 구조위에서는 c-축(00ι)방향으로 배향 성장되었다. 600˚C에서 in-situ 성장된 PLT박막의 비유전상수(εr)와 유전정접(tan δ)을 10kHz-100kHz의 주파수에서 측정한 결과 Pt/Ti/SiO2/Si 구조상에 증착된 박막은εr=90과 tan δ=0.02의 값을 Pt/MgO 구조상에 증착된 박막은 εe=35와 tanδ=0.01의 값을 나타내었다. 잔류분극량(2Pr)과 초전계수(γ)는 상온부근에서 Si 기판을 이용한 경우 각각 0.6μC/cm2.。C과 0.5x10-8C/cm2.。C정도로 매우 작게 나타났으나 PLT/Pt/MgO 구조에서는 2Pr=5μC/cm2, r=4x10-8C/cm2.。C로 비교적 양호한 초전박막의 전기적 특성을 나타내었다.

nptype Si(100)웨이퍼를 precleaning하고 HF 용액에 dip etching한 후 E-beam dvaporator에 장착하여 Co 단일막(170Å, 340Å)과 Co/Ti 이중막(200Å/ (50-100)Å)을 성장시켰다. 시편의 RTA 과정에서는 N2분위기에서 direct annealing 방식으로 열처리 온도와 시간을 변화시켜가며 Co-silicidation 공정을 수행하였다. Co 단일막으로 형성된 Co-실리사이드의 면저항은 500˚C≤T≤850˚C범위에서 열처리 온도와 시간의 변화에 관계없이 거의 일정한 값을 나타내었다. Co/Ti 이중막의 경우 Co-실리사이드의 형성온도가 Co 단일막의 경우에 비해 높게 나타나고 낮은 비저항의 CoSi2를 얻기 위해서는 800˚C이상의 온도로 열처리해야 함을 알 수 있었다. XRD 분석결과, Co 단일막으로부터 얻어진 CoSi2는 (111) 및 (220) 결정상을 나타내었으나, Co/Ti 이중막에 의한 CoSi2는 (200)결정상만이 나타나서 Si(100)기판과 에피층을 이루고 있음을 알 수 있었다. 본 실험에서 CoSi2의 비저항은 약 18μΩ.cm로 나타났으며, TEM 및 AES 분석으로부터 Co/Ti bilayer-실리사이드가 다량의 Si과 Ti 외에 소량의 Co가 섞여있는 표면 복합층과, Si과 Co만이 존재하는 내부 에피층으로 구성됨을 확인하였다.