Organic Photodetector with responsivity over wide spectral range

학위논문 (박사)-- 서울대학교 대학원 공과대학 전기·컴퓨터공학부, 2017. 8. 이창희.고분자 화합물을 포함한 유기물은 합성을 통하여 다양한 밴드갭을 가질 수 있으며, 이러한 유기물의 장점으로 인하여 유기 포토디텍터에 대한 다양한 연구가 보고되고 있다. 고분자를 기반으로 하는 유기 포토디텍터의 광흡수층의 경우, 전자 주개인 도너와 전자 받개인 억셉터로 이루어져 있으며, 도너와 억셉터 비율 및 각각의 흡수 파장 영역은 유기 포토디텍터의 성능에 많은 영향을 끼치는 것이 알려져 있다. 본 연구에서는 두 개의 도너 물질과 한 개의 억셉터를 이용하여 비율 및 흡수 파장 영역을 조절하여 넓은 흡수 파장 영역을 갖는 ternary 유기 포토디텍터의 설계를 목적으로 하였다. Ternary 유기 포토디텍터를 설계하기 위하여, UV 및 NIR 영역 각각에서 동작하는 유기 포토디텍터에 대한 연구가 선행되었다. PCDTBT 및 P3HT는 상대적으로 넓은 밴드갭을 갖는 물질이며 본 연구에서는 UV 포토디텍터의 광흡수층 물질로 사용되었다. Responsivity를 극대화하기 위하여 두꺼운 광흡수층을 사용하였다. Nd:YAG 펄스를 이용하여 P3HT 기반 유기 포토디텍터에 조사한 결과 빛의 세기가 커질 수록 광전압의 감쇄 속도는 감소하였다. 반면, PCDTBT 기반 유기 포토디텍터의 경우 빛의 세기에 상관 없이 일정한 광전압의 감쇄 속도를 보였다. NIR 영역에서 동작하는 유기 포토디텍터를 설계하기 위하여 낮은 밴드갭을 갖는 물질인 PDTP-DFBT와 PTB7을 이용하였다. PDTP-DFBT:PC60BM을 이용한 유기 포토디텍터의 경우, 두께가 증가할수록 responsivity가 증가하였다. 또한 첨가제인 DIO를 첨가하였을 경우 얇은 박막에서도 높은 값의 responsivity를 보였다. 앞서 설계한 UV 및 NIR 유기 포토디텍터를 기반으로 UV에서 NIR까지 넓은 흡수 파장 영역을 갖는 PTB7:PCDTBT:PC70BM 기반 ternary 유기 포토디텍터에 대한 설계를 진행하였다. Ternary 유기 포토디텍터의 recombination 메커니즘을 분석하기 위하여 빛의 세기에 따른 전류-전압 특성 곡선에 대한 분석을 진행하였다. 또한, 빛의 세기에 따른 광전류 등을 측정하여 space charge limit (SCL) 효과에 대한 분석도 진행하였다.1장. 소 개 1 1.1 Photodetector 1 1.2 실험 방향 8 2장. 실험 방법 11 2.1 유기물과 ZnO sol-gel 준비 및 소자 제작 방법 11 2.2 소자 성능 측정 방법 13 2.2.1 photodetector 성능 평가 13 2.2.2 recombination decay 측정 15 3장. 큰 밴드갭을 갖는 UV photodetector 17 3.1 P3HT:PC70BM과 PCDTBT:PC70BM의 도너와 억셉터 비율에 따른 Nanomorphology 변화 (단파장 영역, UV-Photodetector) 18 3.1.1 P3HT:PC70BM 의 Responisivity 와 Nanomorphology 분석 18 3.1.2 Recombination decay time 분석 26 3.1.3 Detectivity 분석 28 4장. 작은 밴드갭을 갖는 유기물을 사용한 Near-IR Photodetector 30 4.1 PDTP-DFBT:PC70BM과 PCDTBT:PC70BM의 농도와 파장 변화에 따른 Nanomorphology 변화 (Near-IR) 31 4.2 PTB7:PC70BM 농도와 파장 변화에 따른 Nanomorphology 변화 38 4.3 다양한 Additive solvent 변화에 따른 Nanomorphology 변화 46 4.3.1 PTB7:PC70BM 에서 다양한 additive solvent 로 인한 responsivity 변화 46 4.3.2 PCDTBT additive solvent 로 인한 responsivity 변화 50 5장 Ternary blend photodetector 분석 54 5.1 다양한 비율 변화에 따른 Responsivity와 Nanomorphology 변화 56 5.2 Additive solvent 증가에 따른 Responsivity와 Nanomorphology 변화 64 5.3 태양전지 실험을 통한 recombination 분석 (1-sun) 66 5.4 Bias 실험을 통한 trap 영향 확인 72 6장 결 론 83 참고문헌 86 Abstract 91Docto

Regional characteristics of global warming: Linear projection for the timing of unprecedented climate

기후변화를 일으키는 외부강제력이 전지구적으로 동일하게 주어지더라도 그에 따른 기후변화와 되먹임 효과는 지역마다 다르게 나타난다.따라서 기후변화에 나타난 내부변동성 및 다른 잡음 효과로부터 지구온난화 신호를 구별하기 위한 기후변화 탐지는 전구평균뿐만 아니라 지역규모에서도 이뤄져 왔다. 이 연구에서는 지구온난화로 인해 미래에 전례 없는 기후가 나타나는 시기를 추정하고 그 지역적 차이를 분석하였다.전례 없는 기후 시기는 미래에 예측된 지표온도가 과거 관측 기록에 나타난 온도 범위를 벗어나 전례 없이 따뜻한 기후가 지속되게 되는 시점으로 정의된다. 이 연구에서는 내부변동성을 추정하고 미래의 온도 변화를 전망하기 위해, 이전 연구에서 기후모형자료를 이용한 것과 달리, 관측자료를 이용하였다.지구온난화로 인한 전례 없는 기후는 특정 시기에 공통적으로 나타나는 것이 아니라 지역에 따라 시기적으로 상당한 차이를 드러낸다. 그러므로 기후 변화 대응책을 강구할 때 온난화 경향뿐만 아니라 내부변동성의 크기도 고려하는 것이 중요하다.평균뿐만 아니라 지역규모에서도 이뤄져 왔다. 이 연구에서는 지구온난화로 인해 미래에 전례 없는 기후가 나타나는 시기를 추정하고 그 지역적 차이를 분석하였다.전례 없는 기후 시기는 미래에 예측된 지표온도가 과거 관측 기록에 나타난 온도 범위를 벗어나 전례 없이 따뜻한 기후가 지속되게 되는 시점으로 정의된다. 이 연구에서는 내부변동성을 추정하고 미래의 온도 변화를 전망하기 위해, 이전 연구에서 기후모형자료를 이용한 것과 달리, 관측자료를 이용하였다.지구온난화로 인한 전례 없는 기후는 특정 시기에 공통적으로 나타나는 것이 아니라 지역에 따라 시기적으로 상당한 차이를 드러낸다. 그러므로 기후 변화 대응책을 강구할 때 온난화 경향뿐만 아니라 내부변동성의 크기도 고려하는 것이 중요하다.2

A LINEAR ESTIMATION OF A TIMING OF UNPRECEDENTED CLIMATE DUE TO GLOBAL WARMING

Even if an external forcing is given uniformly over the globe, the corresponding climate change and feedbacks would differ by region. Thus the detection of global warming signal has been made on a regional scale as well as on a global average against an internal variability in climate system. The purpose of this study is to estimate a timing of unprecedented climate due to global warming and to analyze the regional differences therein. For this purpose, unlike previous studies that used climate simulation data, we used observational data to estimate a magnitude of internal variability and a future temperature change. We calculated a linear trend in surface temperature for 1880-2015 and a magnitude of internal variability as the largest displacement from the trend. A timing of unprecedented climate was defined as the first year when a predicted minimum temperature exceeds a maximum recorded in the observational data and remains as such since then. Presumed that the linear trend and the temperature displacement will be maintained in the future, the timing of unprecedented climate tends to be considerably different for each continent the timing over the ocean is highly affected by a large internal variability except for the high-latitude regions having a significant warming trend. Therefore, we need to consider an internal variability as well as a regional warming rate when planning a climate change mitigation and adapge against an internal variability in climate system. The purpose of this study is to estimate a timing of unprecedented climate due to global warming and to analyze the regional differences therein. For this purpose, unlike previous studies that used climate simulation data, we used observational data to estimate a magnitude of internal variability and a future temperature change. We calculated a linear trend in surface temperature for 1880-2015 and a magnitude of internal variability as the largest displacement from the trend. A timing of unprecedented climate was defined as the first year when a predicted minimum temperature exceeds a maximum recorded in the observational data and remains as such since then. Presumed that the linear trend and the temperature displacement will be maintained in the future, the timing of unprecedented climate tends to be considerably different for each continent the timing over the ocean is highly affected by a large internal variability except for the high-latitude regions having a significant warming trend. Therefore, we need to consider an internal variability as well as a regional warming rate when planning a climate change mitigation and adap1

Effect of the soluble Ti concentration, the Ti deoxidation product and cooling rate on the growth inhibition of austenite grain in Fe-0.15%C-1.5%Mn steel

Maste

Linear projection for the timing of unprecedented climate due to global warming

기후변화에 따른 연안환경 변화 및 이해는 연안재해 예방에 매우 중요하며, 오늘날 인간활동에 의한 지구온난화로 급격한 기후변화를 겪고 있어 그 필요성이 부각되고 있다. 본 연구의 목적은 전지구적인 관점에서 미래 기후가 어떻게 변할 것인가에 대한 시각을 우선 제시함으로써 다가올 전지구적 기후변화와 그로 인해 유발될 연안기후변화에 대한 관심과 이해를 고취시키고자 함이다. 본 연구에서는 특히, 지구온난화로 인해 미래에 전례 없는 기후가 나타나는 시기를 추정하고 그 지역적 차이를 분석하고자 하였다. 기후모형 자료를 이용한 기존 연구와 달리, 이 연구에서는 관측자료를 이용하여 내부변동성을 추정하고 미래 온도변화를 전망하였다. 그 결과, 전례 없는 기후 시기는 육지에서는 대륙마다 서로 다른 양상을 보이고 해양에서는 온난화 추세가 큰 고위도 해역을 제외하면 내부변동성의 영향을 많이 받는 것으로 나타났다. 결론적으로 지구온난화로 인한 전례 없는 기후는 특정 시기에 공통적으로 나타나는 것이 아니라 지역에 따라 시기적으로 상당한 차이가 있다. 따라서 기후변화 대응책을 마련할 때 온난화 추세뿐만 아니라 내부변동성의 크기도 함께 고려할 필요가 있다.각을 우선 제시함으로써 다가올 전지구적 기후변화와 그로 인해 유발될 연안기후변화에 대한 관심과 이해를 고취시키고자 함이다. 본 연구에서는 특히, 지구온난화로 인해 미래에 전례 없는 기후가 나타나는 시기를 추정하고 그 지역적 차이를 분석하고자 하였다. 기후모형 자료를 이용한 기존 연구와 달리, 이 연구에서는 관측자료를 이용하여 내부변동성을 추정하고 미래 온도변화를 전망하였다. 그 결과, 전례 없는 기후 시기는 육지에서는 대륙마다 서로 다른 양상을 보이고 해양에서는 온난화 추세가 큰 고위도 해역을 제외하면 내부변동성의 영향을 많이 받는 것으로 나타났다. 결론적으로 지구온난화로 인한 전례 없는 기후는 특정 시기에 공통적으로 나타나는 것이 아니라 지역에 따라 시기적으로 상당한 차이가 있다. 따라서 기후변화 대응책을 마련할 때 온난화 추세뿐만 아니라 내부변동성의 크기도 함께 고려할 필요가 있다.2

전기 광학 효과를 이용한 전자와 이온의 표면전하 분포 특성 차이 비교

학위논문(석사) --서울대학교 대학원 :전기. 컴퓨터공학부,2008.8.Maste

Evaluation of Climatological Mean Surface Winds over Korean Waters Simulated by CORDEX-EA Regional Climate Models

Surface winds over the ocean influence not only the climate change through air-sea interactions but the coastal erosion through the changes in wave height and direction. Thus, demands on a reliable projection of future changes in surface winds have been increasing in various fields. For the future projections, climate models have been widely used and, as a priori, their simulations of surface wind are required to be evaluated. In this study, we evaluate the climatological mean surface winds over the Korean Waters simulated by five regional climate models participating in Coordinated Regional Climate Downscaling Experiment (CORDEX) for East Asia (EA), an international regional climate model inter-comparison project. Compared with the ERA-interim reanalysis data, the CORDEX-EA models, except for HadGEM3-RA, produce stronger wind both in summer and winter. The HadGEM3-RA underestimates the wind speed and inadequately simulate the spatial distribution especially in summer. This summer wind error appears to be coincident with mean sea-level pressure in the North Pacific. For wind direction, all of the CORDEX-EA models simulate the well-known seasonal reversal of surface wind similar to the ERA-interim. Our results suggest that especially in summer, large-scale atmospheric circulation, downscaled by regional models with spectral nudging, significantly affect the regional surface wind on its pattern and strength.22Nkc

Regional Characteristics of Global Warming: Linear Projection for the Timing of Unprecedented Climate

기후변화를 일으키는 외부강제력이 전지구적으로 동일하게 주어지더라도 그에 따른 기후변화와 되먹임 효과는 지역마다 다르게 나타난다. 따라서 기후변화에 나타난 내부변동성 및 다른 잡음 효과로부터 지구온난화 신호를 구별하기 위한 기후변화 탐지는 전구평균뿐만 아니라 지역규모에서도 이뤄져 왔다. 본 논문은 지구온난화로 인해 미래에 전례 없는 기후가 나타나는 시기를 추정하고 그 지역적 차이를 분석함이 목적이며 이를 위해, 기후모형 자료를 이용한 기존 연구와는 달리, 관측 자료를 이용하여 내부변동성을 추정하고 미래 온도변화를 전망하였다. 전례 없는 기후 시기는 미래에 예측된 지표 온도가 과거 관측 기록에 나타난 온도 범위를 벗어나 전례 없이 따뜻한 기후가 이후로도 지속되는 시점으로 정의하였다. 1880년부터 2014년까지 관측된 지표온도 아노말리의 연평균 시계열을 이용하여 온난화 선형추세를 계산하였고, 이 추세로부터 벗어난 최대 변이 값을 내부변동성의 크기로 간주하였다. 관측 자료로 구한 온난화 선형추세와 내부변동성의 크기가 미래에도 유지된다고 전제하고 계산한 결과에 따르면, 육지에서 전례없는 기후는, 아프리카는 서쪽에서, 유라시아는 인도와 아라비아 반도 남부 등 저위도에서, 북아메리카는 캐나다 중서부와 그린란드 등 고위도에서, 남아메리카는 아마존을 포함하는 저위도에서, 남극대륙은 로스해 주변지역에서 향후 200년 이내에 비교적 빨리 나타나며, 우리나라를 포함한 동아시아 일부 지역에서도 200년 이내로 빨리 나타난다. 반면에 북유럽을 포함하는 고위도 유라시아 지역과 미국과 멕시코를 포함하는 북아메리카 중남부에서는 400년 이후에 나타난다. 해양에서는 전례 없는 기후가 인도양, 중위도 북대서양과 남대서양, 남극해 일부 해역과 남극 로스해, 북극해 일부 해역에서 200년 이내로 비교적 빨리 나타나는 반면, 내부변동성이 큰 동적도태평양, 중위도 북태평양 등의 일부 해역에서는 수천 년이 지나야 오는 곳도 있다. 즉, 전례 없는 기후시기는 육지에서는 대륙마다 서로 다른 양상을 보이고 해양에서는 온난화 추세가 큰 고위도 해역을 제외하면 내부변동성의 영향을 많이 받는다. 결론적으로 지구온난화로 인한 전례 없는 기후는 특정 시기에 공통적으로 나타나는 것이 아니라 지역에 따라 시기적으로 상당한 차이가 있다. 따라서 기후변화 대응책을 마련할 때 온난화 추세뿐만 아니라 내부변동성의 크기도 함께 고려할 필요가 있다.22Nkc