의약품 공급사슬 관리 역량이 공급사슬 성과에 미치는 영향: 디지털 전환 조절효과

마징옌 군산대학교 2023 국내석사

목표 : 인구 고령화가 심화되고 주민들의 건강에 대한 관심도가 향상되며, 생물학적 제제의 연구 개발이 가속화되고 있다. 이에 따라 제약 시장의 규모가 계속 확대되며 제약 공급사슬의 모든 측면에 대한 수요도 점차 증가하고 있다. 그리고 의약품의 특수성으로 인해 생산, 운송, 보관에 대한 요구 사항도 다른 제품과 다르며 높은 기준을 가지고 있다. 또한 비상사태에 대처하기 위해서는 강력한 공급사슬 위험 관리 능력이 있어야 한다. 이 연구는 공급사슬 관리 능력의 추적 가능성, 정보 공유, 민첩성, 유연성 및 안전성 측면에서 시작하여 공급 성과에 미치는 영향을 조사하였다. 그리고 매개변수 공급사슬의 복원력을 추가하였다. 또한 4차 산업혁명의 맥락에서 공급사슬 관리 능력과 공급사슬 성과에 대한 디지털 전환의 조절 역할에 대해 연구했다. 이를 통해 제약 회사 관리자가 전략적 결정을 내리고 경쟁력을 높이며 성과 개선의 강화 및 발전 방향을 명확히 할 수 있도록 지원한다. 연구 방법: 본 연구는 중국 주요 제약회사의 공급사슬 경영진을 대상으로 31일에 걸쳐 최종적으로 298개의 유효한 설문지를 수집했다. 이 연구에서는 SPSS 26.0을 사용하여 샘플 데이터를 분석했다. 탐색적 요인 분석, 상관 분석, 회귀 분석, 매개 역할 테스트, 조절 역할 테스트 등을 포함했다. 결과: 회귀 분석 결과 의약품 공급사슬 관리의 추적 가능성, 민첩성, 유연성 및 안전성이 공급사슬 복원력 및 공급사슬 성과에 유의한 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다. 그리고 공급사슬 복원력은 추적성, 민첩성 및 공급사슬 성과 사이의 완전한 매개 역할을 하며, 복원력은 유연성, 보안 및 공급사슬 성과 사이에서 부분적으로 매개 역할을 한다. 그러나 복원력은 정보 공유와 공급사슬 성과 사이의 매개 효과가 없다. 또한 정보 공유는 공급사슬 복원력과 공급사슬 성과에 영향을 미치지 않는다. 그러나 디지털 전환은 공급사슬 성과에 대한 정보 공유 간의 조정을 하는 역할을 하지만 디지털 전환은 민첩성과 공급사슬 성과 사이의 조절에 대해 영향을 미치지 않는다. 디지털 전환은 단지 유연성, 보안 및 공급사슬 성과 간의 조정 역할을 한다. 시사점: 공급 관리를 강화하고 디지털 구축을 가속화해야 한다. 또한 위험 관리에 개선해야 한다. With an ageing population, improved health literacy and accelerated research and development of biologics, the pharmaceutical market is expanding and the demand for all aspects of the pharmaceutical supply chain is gradually increasing. Due to the unique nature of pharmaceuticals, the requirements for production, transportation and storage are different from those of other products and are of a higher standard. A strong supply chain risk management capability is required to cope with the impact of unexpected events. This study examines the impact on sustainable supply performance in terms of the supply chain management capabilities of traceability, information sharing, agility, flexibility and security. And the role of the mediating variable supply chain resilience is added. The study examines the moderating effect of digital transformation on supply chain management capabilities and sustainable supply performance in the context of the four industrial revolutions. It helps managers of pharmaceutical companies to make strategic decisions to enhance competitiveness and clarify the direction of strengthening and development to improve performance. This study was conducted with the supply chain management personnel of major pharmaceutical companies in China as the respondents, and the final 298 valid questionnaires were collected over a period of 31 days. The study used SPSS 26.0 to analyse the sample data. This included exploratory factor analysis, correlation analysis, regression analysis, mediating role test and moderating role test. The results of the regression analysis showed that traceability, agility, flexibility and security of pharmaceutical supply chain management significantly and positively influenced supply chain resilience and sustainable supply chain performance. Supply chain resilience had a fully mediating role between traceability, agility and supply chain performance. Resilience partially mediates between flexibility, security and supply chain performance. Resilience has an insignificant mediating role between information sharing and sustainable supply performance. The effect of information sharing on both supply chain resilience and sustainable supply performance is insignificant. However, the mediating role of digital transformation between information sharing and sustainable supply performance was significant. The moderating effect of digital transformation between agility and supply chain performance was not significant. The moderating effect of digital transformation between agility, security and supply chain performance was significant.

Aluminum-doped Zinc Oxide as Transparent Electrode grown by Ultrasonic Spray Pyrolysis

RINA PANDEY 동국대학교 2012 국내석사

Optically transparent and electrically conducting oxides (TCOs) are binary or ternary compounds, containing one or two metallic elements. Their resistivity should be less than 10-3 W cm, carrier concentration higher than 1019 cm-3 and band-gap energy above 3 eV. TCO materials which meet the above requirements can be applied to optoelectronic devices such as flat panel displays, LED and solar cells as transparent electrodes exploiting their high electrical conductivity and optical transparency. Various TCO materials have been studied in order to obtain higher transparency and lower resistivity. Among these materials, Sn-doped Indium Oxide has been widely studied. However, there is a large amount of research on alternative TCO materials, because of the relative scarcity and high cost of indium. One of the most commonly cited alternative material is ZnO. ZnO is more abundant than indium oxide and stable under hydrogen plasma processes. In this work, we studied aluminum doped zinc oxide (AZO) films deposited on glass substrates at 450°C by an ultrasonic spray pyrolysis method is thought to be the prospective replacement of the de facto standard indium tin oxide (ITO) anode. The effects of Al-doping and an annealing treatment on structural, electrical and optical properties of ZnO films were investigated. Zinc acetate dehydrate, deionized water and aluminum nitrate were used as a starting material, a solvent and a dopant source, respectively. In comparison with conventional methods, ultrasonic spray pyrolysis method provides advantages such as low equipment cost, good thickness uniformity over a large area, low temperature and low vacuum requirement in processing. Aluminum doped ZnO were deposited on glass substrates with different doping concentrations. Detailed structural, electrical and optical measurements were conducted to resolve the effects of aluminum doped ZnO films. The x-ray diffraction analysis revealed that all the deposited films were polycrystalline in nature with hexagonal (wurtizite) structure. It is evident that there is no secondary phase involved in ZnO. The intensity of the (002) peak decreases strongly with increasing of Al concentration, indicating that the crystalline quality is deteriorated by inclusion of Al. The average grain size determined by Scherer formula is about 36 nm and is not changes much with the Al doping. The undoped ZnO film shows the resistivity 47.5 ? cm. With increasing Al content from 0 to 5 at.%, the resistivity decreases from 47.5 ? cm for the pure ZnO films to a minimum value of 3.6x10-3 ? cm with increasing carrier concentration of 2.5x1020 cm-3, and carrier mobility 7 cm2/V-s. However, AZO films (> 5 at. %), the electrical resistivity increases with decreasing carrier mobility on ionized impurity. The reason for the low resistivity of AZO films < 5 at.% might be related to the Al doping concentration, oxygen vacancies, Al and Zn concentration at the interstitial sites, grain boundaries and ionized impurity. The optical transmittance of films was higher than 83% in the visible region. The optical direct band gap of films was dependent on the amount of a dopant and the annealing treatment in a reducing atmosphere. The optical band gap energy increases from 3.25eV to 3.54eV as increasing of Al concentration in the AZO films. As a result, Al doped ZnO films have high conductivity and transparency. It is inferred that Al doped ZnO might be the suitable transparent conductive oxide (TCO) candidate for applications as transparent electrodes. 광학적으로 투명하고 전도성을 가진 산화물(TCO)들은, 하나 혹은 두 개의 금속 원소를 포함한 둘 또는 세 개의 화합물로 이뤄져 있다. 이러한 물질들의 비저항은 10-3 W cm미만, 캐리어 농도는 1019 cm-3 이상이고 band-gap energy는 3 eV 이하여야 한다. 이러한 조건을 만족시키는 TCO 물질들은, 높은 전기 전도도와 광 투과도를 갖는 성질을 이용해 투명전극으로서 평면 디스플레이, LED와 태양전지와 같은 광전기적 소자에 응용될 수 있다. 다양한 TCO 물질들이 높은 투과도와 낮은 비저항을 얻기 위헤 연구되어 왔다. 이러한 물질들 가운데, 주석이 도핑된 인듐 산화물이 널리 연구되어 왔다. 하지만 인듐의 높은 가격과 상대적으로 부족한 양 때문에 대체 TCO 물질에 대한 많은 연구가 있다. 가장 흔하게 대체 물질로 거론되는 물질이 ZnO이다. ZnO는 인듐 산화물에 비해 풍부하고, 수소 플라즈마 과정에서 더욱 안정적이다. 이 연구에서, 사실상 표준 인듐주석산화물(ITO) 전극의 유망한 대체 물질로 생각되는 알루미늄이 도핑된 산화 아연(AZO) 박막을 ultrasonic spray pyrolysis법을 이용해 450°C 에서 유리 기판 위에 성장해 연구했다. 알루미늄 도핑과 어닐링 처리에 의한 ZnO 박막의 구조적, 전기적 및 광학적 특성의 효과에 대해 조사했다. Zinc acetate dehydrate를 출발 물질로 하고, 탈이온수와 aluminum nitrate를 각각 용매와 도펀트 물질로 사용했다. 상용화된 방법과 비교해 볼 때, ultrasonic spray pyrolysis법은 저가의 장비 비용, 대면적에서 박막 두께의 균일성, 저온 및 저진공 과정의 장점을 가진다. 알루미늄이 도핑된 ZnO는 서로 다른 도핑 농도를 가지고 성장되었다. 알루미늄이 도핑된 ZnO 박막의 효과를 확인하기 위해 세부 구조, 전기적 광학적 측정이 이뤄졌다. The x-ray diffraction 분석으로 성장된 모든 박막이 자연적으로 hexagonal (wurtizite) 구조의 다결정으로 성장됨을 확인하였다. 이것은 ZnO와 관련된 secondary phase가 존재하지 않는다는 증거가 된다. (002) 픽의 강도는 알루미늄 농도가 증가함에 따라 크게 감소하는데, 이는 결정성이 알루미늄이 포함됨에 따라 나빠진다는 것을 나타낸다. Scherer 공식에 의해 도출된 평균적인 결정 크기는 약 36nm 정도이고, 이는 알루미늄 도핑에 의해 크기가 많이 변하지 않았음을 나타낸다. 도핑되지 않은 ZnO 박막의 비저항은 47.5 ? cm이고, 알루미늄 비율이 0에서 5 at.%로 증가함에 따라, 비저항은 도핑되지 않은 ZnO의 비저항인 47.5 ? cm에서, 캐리어 농도가2.5x1020 cm-3, 캐리어 이동도가 7 cm2/V-s일 때 최소값 3.6x10-3 ? cm으로 감소하였다. 하지만 > 5 at. %인 AZO 박막의 전기적 비저항은 이온화 불순물에 의한 캐리어 이동도의 감소에 따라 증가했다. < 5 at.%인 AZO 박막의 낮은 비저항 값의 원인은 알루미늄 도핑 농도, 산소의 빈자리 결함, 틈새 결함에서의 알루미늄과 아연의 농도, 결정사이의 경계면과 이온화 불순물에 관련이 있는 것으로 보인다. 박막의 광투과율은 가시광선 영역에서 83%이상으로 나타났다. 박막의 광학적 직접 band gap은 도펀트의 양과 환원성 분위기에서의 어닐링 처리에 의존한다. 광학적 band gap 에너지는 AZO 박막의 알루미늄 농도가 증가함에 따라 3.25eV에서 3.54eV로 증가한다. 결론적으로 알루미늄이 도핑된 ZnO 박막은 높은 전도도와 투과도를가지고 있고, 투명전극에 응용 가능한 적절한 TCO 후보로 추론할 수 있다.

A study on Growth of CuInGaSe2 nanowire by Vapor Phase Epitaxy

PARK, JIWON 동국대학교 2013 국내석사

현재 태양전지는 단결정 Si 태양전지와 다결정 Si 태양전지의 c-Si계 태양전지가 시장의 80% 이상을 차지하고 있다. 하지만 원재료 수급과 높은 가격, 한계에 다다른 발전 가능성 등의 요인으로 인해 다른 형태의 태양전지가 많이 연구되고 있다. 새로운 태양전지 방식으로는 2세대 태양전지로 분류되는 박막형 태양전지, 3세대 태양전지인 염료 감응형 태양전지와 유기태양전지 등이 있다. 그중 박막형 태양전지는 얇고 가벼운 발전 소자로써 응용성과 c-Si계 태양전지에 비해 적은 원재료 사용량 등 여러 이점으로 각광받고 있다. 박막형 태양전지 중 현재 가장 상용화 된 CdTe 태양전지와 a-Si 태양전지는 c-Si계에 비해 낮은 변환효율과 CdTe의 경우 중금속 물질인 Cd으로 인해 사람들에게 거부감이 큰 문제점이 있다. 이를 대체하기 위해 현재 가장 많이 연구되고 있는 물질이 CuInGaSe2(CIGS)이다. CIGS 태양전지는 박막형 태양전지 중 가장 높은 cell 효율(20.3%)과 모듈 효율(15.7%)을 기록하고 있고 flexible 태양전지 연구 분야에서도 가장 앞서 있는 물질이다. 태양전지의 효율을 증가시키기 위한 방법으로 1 dimensional nanostructure를 이용한 방법이 많이 연구되고 있다. nanowire, nanorod 등의 1dimensional nano structure를 이용하면 표면의 Fresnel 반사를 감소시키고 부피에 비해 넓은 수광 면적으로 External Quantum Efficiency(EQE)를 증가시킬 수 있다는 보고가 존재한다. 뿐만 아니라 단결정으로 성장이 용이기때문에 이에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. CIGS 태양전지 또한 1 dimensional nano structure에 관한 연구가 진행되고 있지만, catalyst를 이용해 1 dimension으로 성장할 수 있는 Si nanowire와 달리, 대부분 박막으로 성장된 CIGS layer를 etching 등을 통해 얻은 1 dimensional nanostructure로, 다결정 상태의 nano structure이다. 본 연구에서는 CIGS nanowire 성장을 위해, Horizontal type의 VaporPhase Epitaxy(VPE) 법으로 ITO 투명전극이 코팅된 corning 7059기판 위에 CIGS nanowire를 성장하였다. 이렇게 성장된 CIGS nanowire를 구조적, 광학적, 전기적 특성을 분석하였다. Scanning Electron microcopy(SEM) 측정을 통해 온도와 시간, catalyst에 따라 성장된 nanowire의 형태를 측정하 고 지름과 길이를 측정하였다. 이 결과를 통해 520℃에서 성장된 CIGS nanowire가 크기와 길이는 540℃에서 성장된 nanowire 보다 작지만 밀도가 높은 것을 확인할 수 있었다. 그리고 In catalyst를 사용했을 때 catalyst 가 없을 때 보다 높은 밀도로 CIGS nanowire가 성장되었음을 확인할 수 있었고, 이를 통해 VLS mechanism으로 CIGS nanowire가 성장되었음을 알 수 있었다. Transmission Electron Microscopy(TEM) 측정으로 고결정성의 CIGS nanowire가 성장되었음을 확인하였고, Energy Dispersive X-ray Spectroscopy(EDS) 측정과 Selected Electron Area Diffraction(SEAD) patter 측정을 통해 CIGS nanowire임을 확인하였다. Photoluminescence Spectroscopy(PL) 측정을 통해 near band edge emission이 1.16eV에서 일어남을 확인하였고, 1.08eV에서 Se 등 nativedefect에 의한 peak이 존재함을 확인하였다. CIGS nanowire network의 Optical response 측정을 통해, CIGS nanowire가 빛에 반응하여 광전류가 생성되는 것을 확인하였다. 이를 통해 기존의 CIGS nanostructure 형성을 위해 사용되었던 etching등의 방법이 아니라, CIGS nanowire를 VPE 법을 통해 성장이 가능함을 확인하였고, 이 연구를 통해 얻은 결과를 토대로 태양전지에 응용 시 광변환 효율 증가가 가능할 것으로 기대한다.

HVPE법을 이용한 GaN 후막 성장에 있어 압력에 따른 표면 변화에 관한 연구

오충석 동국대학교 2011 국내석사

GaN-based semiconductors, as the core material of solid-state lighting devices including LEDs(light emitting diodes) and LDs(laser diodes), have been studied intensively because of its wide applications. [1-5] Especially, because of excellent photoelectric characteristics, GaN-based semiconductors are expected to tow the next generation of solid-state lighting industry. Recently, as mass production technology competition of high-efficiency light source is intensifying, not hetero-epitaxy(for example, using sapphire substrate) but homo-epitaxy is receiving gradual attention. For GaN homo-epitaxy, GaN substrate is required but growing the GaN bulk crystal is very difficult. So, many research groups have been developed the technology of GaN bulk crystal growth. As of yet, HVPE(hydride vapor phase epitaxy) methods are most promising solution for that in growth rate respect. But in HVPE process, which is worked in atmospheric pressure, there are many process parameters and difficulties to growth bulk crystal. In this research, We suggest the reactor pressure as the key factor of HVPE process and show the role of the pressure on the GaN qualities. In doing so, We have obtained finally GaN bulk crystal which qualities are very improved.

Magnetic, thermal and electrical properties of Mn-doped silicon samples

Ziyodbek Yunusov 동국대학교 2013 국내석사

The prospect of a new generation of electronic devices based on the fundamental quantum property of angular momentum, known as spin, has lead to the rapidly developing field of spintronics. It is envisioned that these advanced devices will have significant advantages over traditional charge based electronics in properties such as speed, power consumption and long coherence times. By combining the properties of magnetics with that of semiconductors, the novel class of materials known as dilute magnetic semiconductors (DMSs) are considered a promising system for exhibiting spintronic functionality. These materials are created by using molecular beam epitaxy (MBE) to incorporate into traditional semiconductors a quantity of transition metal atoms sufficient that ferromagnetism is exhibited. The most widely studied DMS is (Ga,Mn)As which has well characterized behavior and can be processed using standard III-V fabrication techniques, thus providing an excellent basis for further study. Mn-doped silicon also investigating during almost ten years. In this research the properties of Si:Mn based systems are studied. The magnetic and electrical properties of Mn-doped silicon have been investigated. The temperature dependence of magnetization measured using SQUIDS indicated that the materials contain two ferromagnetic phases with Curie temperatures of around 50 K and over room temperature, respectively. XRD analysis demonstrated the crystalline structure of the silicon with Mn doping. Magnetic, thermal and electrical properties of Si:Mn samples were analyzed using Hall Effect measurement system for obtaining resistivity, Hall coefficient, carrier concentration and also mobility of the material. This technique give an opportunity to get information about influence of dependence in temperature and magnetic field to the heterostructure of the material. Figures obtained by SQUID magnetometer machine showed magnetic field dependence on magnetization features in different temperature range, and X-ray diffractometer obtained images displayed the presence of second face in some samples crystalline structure. Based on the calculations, samples are measured using low temperature magnetotransport and magnetometry techniques in order to explore the possibility of some of the dramatic properties predicted in magnetic superlattice structures.

Bottom-Up Fabrication of Graphene, Multilayer Graphene Structures for Electrical and Optical Applications

MAI PHI HUNG 동국대학교 2012 국내석사

In this work, by using photoresist (PR) as solid carbon source, patterned graphene films were successfully grown on nickel and insulating substrate (sapphire). The results indicate that, number layers of graphene could be controlled by regulate thickness of photoresist. Graphene flake films shown very interesting properties such as high conductivity, good flexibility and sensitivity to UV light. The mechanism of multilayers graphene (MLG) films growth from the solid carbon source has been investigated. Graphene films were grown by rapid thermal annealing PR. A 200 nm nickel, used as catalyst, was deposited on sapphire by E-beam deposition. The PR was then coated on nickel by using spin coater. Graphene, MLG was grown by annealing a sapphire/nickel/photoresist substrate at 9000C in 1:10 in ratio of N2/H2 gas flows for 15 min and abruptly cool down to 200C. To transfer graphene, MLG to 300nm SiO2/Si substrate, PMMA (Poly methyl methacrylate) was spin coated on top of sample and FeCl3 was used to etch nickel. In order to investigate the effect of photoresist thickness to grown graphene structure, the thickness of photoresist has been varied by changed speed and time of spin coating process. The properties of grown graphene were investigated by using Raman spectroscopy, Atomic Force Microscope (AFM), Transmission Electron Microscopy (TEM), Scanning Electron Microscope (SEM), X-Ray photoelectron spectroscopy (XPS) and current-voltage (I-V) measurements. To Graphene growth from photoresist on insulator using graphene flake seed layer was also investigated. The seed layer of graphene was spin coated on Si/SiO2 substrate, and then covered by spin coating PR. The samples were annealed at 9000C and measured by Raman spectroscopy. Raman spectrum with sharp G peak at 1579.8 cm-1 and sharp 2D peak at 2700 cm-1 and SEM with different accelerating voltage (1kV and 10kV) indicated that the single layer of graphene was successfully grown at optimal conditions of coating and annealing. When thickness of photoresist was increased, G peak and 2D peak become broader; it indicates the number of graphene layers was increased. The AFMmeasurements also have been used to estimate the number of graphene layers. As showing by AFM, the thickness of synthesized monolayer graphene is 0.8 nm and1.5 nm for bilayer graphene. Multilayer graphene films showed a thickness of about 10 nm and more. The SEM image show that graphene was selectively grown from patterned PR. A cross section of that film shows that it has layer structure. Raman spectrum of MLG demonstrates broad D, G and 2D peaks, The thickness of the MLG film measured by AFM was 200 nm and it has sheet resistance of 50 Ω/□. The XPS spectra show the MLG film contains 63.34% of sp2 bonding C (C-C at 284.5eV), oxygen and other functional groups. Oxygen in MLG could explained the opening bandgap of 0.5 eV which was calculated from a temperature dependent resistivity curve. The bandgap could be opened to 0.8 eV by oxidation the film in air. The I-V measurements given the sheet resistance of bilayer graphene is 1kΩ/□, 200Ω/□ for multilayer graphene and 50Ω/□ for single graphene flakes. When the thickness of photoresist change gradually, the thickness of graphene films also gradually change. It means that the number of graphene layers can be controlled by the thickness of solid carbon source. Because PR already has benzene rings in molecular so that after it?s heating at high enough temperature, PR can directly create graphene benzene units. The Raman spectroscopy confirms that graphene was successfully grown from PR on dielectric substrate without catalyst. We suggest that, the graphene film is grown from PR by stack many layers of graphene.

A Study on the Growth and Characterization of Zinc oxide and Gallium nitride Nanostructures : Growth and analysis method of Nanostructures : Zinc oxide(ZnO) nanostructures and device : Gallium nitride(GaN) nanostructures and device

류성룡 동국대학교 2015 국내박사

나노기술은 물체를 원자, 분자수준에서 분석∙조작∙제어하여 새로운 물질을 창조하고 근본 성질과 현상을 제어 하기 때문에 거의 모든 물체의 잠재력을 바꾸어 놓을 수 있는 힘이 있다. 나노관련 연구 중 나노전자 분야가 85%에 해당하고 나노전자 분야중 반도체∙디스플레이 나노소자의 비중이 96%에 상당한다. 특히 와이드 밴드갭을 가지는 반도체를 사용한 나노소자는 UV및 가시광 전영역에 응용 가능하며, 물리적, 화학적으로 매우 안정하며 고온동작이 가능하다는 특성을 가지고 있어서 항공우주산업에도 많이 쓰이고 있다. 본 연구에서는 와이드 밴드갭을 가지는 반도체 중 밴드갭이 상온에서 3.4eV인 GaN와 3.36eV인 ZnO 를 이용한 나노구조물을 성장하고 그들의 특성을 분석 하였다. 특히 새로운 방법의 손쉬운 에칭법과 최근 많은 관심분야인 II-VI과 III-V 이종접합의 수 레이어의 매우 얇은 막의 성장 방법의 제안하였다. 또한 나노막대 구조를 이용한 디바이스에서의 전기적 문제점 해결방안을 제안하였다. 본 연구는 4가지 주제로 진행하였다. 첫번째 주제는 VPT 법으로 성장한 ZnO나노막대의 표면적을 증가시키는 연구이다. 나노물질은 그 모양에 따라 각기 다른 응용분야를 가지고 있다. 끝이 뾰족한 구조는 어스펙트 비 및 반사각의 이점으로 광추출 및 전자방출에 용이하며 표면적이 넓은 구조는 쏠라셀이나 센서등에 장점을 가지고 있다. 선인장 모양의 ZnO 나노로드는 결정질이 우수한 헥사고날 울짜이츠 구조의 나노로드를 등방성 나노에칭을 하여 구성하였다. 나노에칭은 오가닉물질인 포토레지스트를 ZnO 나노로드에 코팅한 후 질소분위기에서 열처리를 하였다. 이때 오가닉물질에 포함된 카복시엑시드와 사이클로펜타논이 Zn와 O을 각각 화학반응하여 에칭하였다. 에칭을 통하여 만들어진 선인장모양의 ZnO 나노막대는 ZnO 특성을 잘 유지하며 표면적이 개선됨을 보였다. 에칭 전과 에칭 후의 나노막대를 이용하여 가스센서를 제작하고 그 특성을 분석하였다. 50%의 포토레지스터를 사용, 800℃에서 30분간 에칭한 시료를 사용하였으며 표면적이 약 4배 증가한 것을 확인 하였다. 메탄, 암모니아, 일산화탄소 가스를 이용하여 센싱효과를 비교하였을 때 에칭 전과 후 저항 변화 역시 약 4배가량 차이가 나는 것을 보였다. 복잡한 공정이 아닌 손쉬운 코팅 및 열처리만으로도 효율이 약 4배가량 증가하는 것은 매우 효과적인 방법이라 할 수 있겠다. 두번째 주제는 GaN와 ZnO의 이종접합에 관한 연구이다. GaN 나노막대는 HVPE로 성장하고 ZnO 는 hydrothermal법으로 성장하였다. 이때 수 나노미터 이하의 매우 얇은 ZnO막이 GaN나노막대 위에 성장되는 것을 확인 하고 이를 분석하였다. GaN 나노막대는 울짜이츠 결정구조를 가지고 있는데 Ga과 N이 적층구조를 이루고 있다. 하이드로서멀법으로 ZnO를 성장시 기판으로 GaN나노막대를 사용하면 초기에 Ga이 O과 결합하여 GaO이 형성되고 이 GaO에 ZnO가 성장되는 원리를 이용하였다. 본 연구의 특이점은 GaN의 적층구조에서 Ga은 GaO이 되지만 N은 반응을 하지 않는 특성을 이용하여 수 레이어의 매우 얇은막 성장이 가능하다는 점이다. HRTEM분석 결과로 보면 두께가 약 2.7nm로 약 6층 이하의 매우 얇은 ZnO막을 성장 할 수 있음을 보여주고 있다. 이러한 방법은 그래핀과 비슷한 2차원 물질 연구에 응용될 수 있다고 생각한다. 세번째 주제는 사파이어 기판의 다른 면에 성장한 GaN 나노막대에 관한 연구이다. 결정을 성장 할 때 기판이 매우 중요한 역할을 한다는 것은 잘 알려진 사실이다. 그러나 GaN기판의 부재는 아직도 해결하지 못한 숙제이다. 때문에 아직까지 GaN 성장 시 일반적으로 사파이어 기판을 많이 사용한다. 사파이어는 c-, a-, r-, m-의 각기 다른 면이 존재 한다. 각기 다른 면에 GaN 나노막대를 HVPE법을 사용하여 성장 하였으며 기판의 면에 따라 결정되는 나노막대 성장 방향에 대하여 논의하였으며 특히 m-면위에 스스로 정렬되는 특성을 보였다. 이는 각 기판의 표면에 존재하는 원자 배열이 다르기 때문이다. c-, a-면의 경우 표면에 Al이나 O만 존재하지만 m-, r-면의경우 Al과 O이 동시에 존재 하기 때문에 초기 성장에서 나노막대의 방향이 결정된다. 네번째 주제는 p-n접합 다이오드 구조의 GaN나노막대를 그래핀 위에 성장한 연구이다. 나노구조물을 이용한 디바이스 제작은 모양 제어, 전극연결 등 많은 어려움을 가지고 있다. 특히 기판과의 경계에서 만들어지는 저항은 디바이스 동작에 커다란 저해 요인으로 작용한다. 본 연구에서는 열에 안정하고 전기적 특성이 우수한 그래핀을 사용하여 일반적으로 발생하는 기판과 디바이스 사이에 발생하는 높은 저항을 해결하였다. 그래핀을 사용한 경우와 사파이어 기판에 직접 성장한 경우 저항의 차이가 약 700배에 이르기도 하였다. 지금까지의 연구 결과들은 약 3.4eV의 와이드 밴드갭을 가지는 GaN와 ZnO 나노구조물의 물성 및 광학, 전기적 특성 등을 논의하였으며 새로운 성장 및 에칭법을 제안하였다. 나노구조체 구현방법은 복잡하고, 정밀한 제어 및 가격적인 문제를 가지고 있지만 본 연구에서는 위의 문제점에 대한 많은 해결방안을 제안하였다. Materials at the nanoscale have attracted wide attention, because their most preferable properties, and large applicability in a variety of fields like, medical, electronics, food, clothing and many more. Materials when brought down to nano size also exhibit some anomalous properties. In this regard, their properties are tunable to desired applications. Among them, wide band gap semiconductors are a significantly important candidates of study when it comes to optoelectronics, power electronics etc., The reasons for their significance is their properties like, their emission cover the entire visible region and ultra-violet as well, exhibiting piezoelectricity, high temperature and chemical stability, physical endurance etc., In addition, their shapes and size are easily tunable for desired applications using a variety of fabrication methods. A kaleidoscope of nanostructure shapes/morphologies have been exhibited by them, which are preferable for selected arenas of applications. Moore’s law states that, every 18 months the size the electronic devices are on the decrease by 2 times, by means of highly efficient integrated circuits. Hence, the need for understanding and progressing of research of fabricating and understanding the newly modified structures and their corresponding properties are highly demanding and are always on the increase. In an intention to feed the demand, in this study several experimental research endeavors have been made to understand, achieve and realize growth phenomena, modified properties and technical know-hows of device fabrications etc., are thrown light on. To narrow down in this aspect, two different wide band gap materials GaN and ZnO are identified as veteran candidates in a various areas of applications that suffice the needs of humankind such as high speed electronics and opto-electronics in general and in lighting, color display, gas sensing, diodes, in particular are chosen. Efforts have been made to obtain good quality specimen of various dimensions and shapes in nanoscale by various methods viz., physical vapor transport, chemical vapor deposition and from aqueous solution etc., The properties of the so obtained, specimen are well analyzed by advanced analytical tools of cutting edge technology. In the studies considered herein, focus preparation nanorods of GaN and nanorods, nanosheets, nanocactus of ZnO are the highlights. Hydride vapor phase epitaxy method was used to grow undoped, Mg-doped vertically aligned hexagonal uniformly sized, dimension controllable and suitable for device quality nanorods. The nanorods prepared so, were utilized in making a uniaxial p-n junction of GaN. In addition, the exceptionally advantageous property of transparent highly conducting temperature, chemical stable graphene monolayer is very well used to overcome the need to transfer nano-GaN conventionally grown on insulating substrates like sapphire. The salient feature of this work is that, the graphene is uses as both the substrate and the current spreading layer as well, which is compatible in multiple ways for the growth of GaN and fabrication of device using that. Additionally, the conventional growth phenomena of GaN on various planes of sapphire are also carried out, analyzed, understood and research outcomes are interpreted to the scientific community. Noteworthy in the studies of ZnO nanostructures, two uniquely new kinds of morphologies have been achieved via facile, short span, laboratory experiments, which may draw attention, and show a wide scope for future studies. The shapes of Nanocactus, the etching method of obtaining the nanocactus from VPT grown hexagonal vertically aligned ZnO nanorods and fast growth of nanosheets which are not reported before. Delicate and sophisticated method of preparing gas sensors using single nanowire and a single nanocactus have been demonstrated successfully. New discovery of thermos-chemical etching for making the nanocactus morphology, with which we can avail an improved surface area is an another crest in the area of nanotechnology. The improvement in the surface area has replicated as well in the enhanced gas sensing property of the same ZnO but in the shape of nanocactus. The deliberate analytical evidences for their original material properties using up to date cutting edge technology tools, observations of their characteristic electrical, optical performances, their structural purity, etc., are well recorded, compared with the contemporary literature, proved efficient and suitable for state-of the art device fabrications. The details of all the experimental encounters, observation of new phenomena, and proof of suitability to prepare devices are deliberately demonstrated and explained to the scientific community in the form of research papers and thesis.

Two-dimensional layered quantum dots produced by liquid phase exfoliation

Fu Xiao 동국대학교 2017 국내석사

Low-dimensional layered materials have received much attention due to their excellent electronic and optical properties and potential applications in nanoelectronics and optoelectronics. When 2D materials transform into lower dimension materials, improved or new properties arise due to prominent edge and quantum confinement effects. 4H-SnS2 layered crystals synthesized by the hydrothermal method were used to obtain via liquid phase exfoliation the quantum dots (QDs), consisting of a single layer (SLQDs) or multiple layers (MLQDS). The shift of the peaks in the Raman spectra of crystals with a decrease in size was investigated. The bandgap of layered QDs, estimated by UV-visible absorption spectroscopy and the tunneling current measurements using graphene probes, increases from 2.25 eV to 3.50 eV with decreasing size. 2-4 nm SLQDs, which are transparent for the visible region, show selective absorption and photosensitivity at wavelengths in the ultraviolet region of the spectrum while larger MLQDs (5-90 nm) exhibit a broad band absorption in the visible spectral region and the photoresponse in the white light. The results show that the layered quantum dots obtained by liquid phase exfoliation exhibit well-controlled and regulated bandgap absorption in a wide tunable wavelength range. These novel layered quantum dots prepared using an inexpensive method of exfoliating and depositing from solution onto various substrates at room temperature can be used to create highly efficient visible-blind ultraviolet photodetectors and multiple bandgap solar cells. 저차원의 층상 물질들은 뛰어난 전자적/광학적 특성과 나노 전자 및 광전자공학에서의 잠재적인 응용가능성 등으로 주목을 받아왔다. 이차원의 물질이 더 낮은 차원의 물질로 변형될 때, 두드러진 에지 효과와 양자구속효과로 인해 향상되거나 또는 새로운 특성이 발달된다. 수열합성법에 의해 합성된 4H-황화주석이 층을 이룬 결정체들은 액상박리를 이용하여 단층(SLQDs)혹은 다층(MLQDs)로 이루어진 양자점을 획득하는데 사용되어왔다. 크기가 작은 결정체들의 라만 스펙트럼(Raman spectra)의 peak의 이동이 관측되었다. 자외선 가시광선 흡수분광학과 그래핀 프로브를 이용한 터널전류 측정을 통해 추산되는 층을 이룬 양자점의 밴드갭은 크기는 점점 감소하면서 2.25전자볼트(eV)에서 3.50전자볼트로 증가하였다. 가시적 영역에서 투명한 2-4 나노미터(nm)의 SLQDs(silica-covered liposomes loaded with QDs ; 양자점을 심은 이산화규소로 덮인 리포좀)는 선택흡수와 스펙트럼의 자외선 영역 내 주파수에서 감광성을 보이는 반면 더 큰 MLQDs (5–90 나노미터)는 가시적 스펙트럼 영역에서의 광대역 흡수와 백생광에서의 광응답을 보인다. 이러한 결과들을 통해 액상박리로 얻어진 층을 이룬 양자점들이 조정 가능한 넓은 파장대에서 잘 통제되고 조절되는 밴드갭 흡수를 보인다는 것을 알 수 있다. 상온에서의 용액을 포함한 다양한 기질의 박리와 증착을 통해 저렴함 가격으로 얻어질 수 있는 이러한 참신한 층을 이룬 양자점은 매우 효율적인 가시적-비가시적 자외선 광검출기와 다양한 다수의 밴드갭의 태양전지를 창출하는데 사용될 수 있다.

Study on Diluted Magnetic Semiconductors doped with Mn

Ziyodbek, Yunusov 동국대학교 2018 국내박사

희석 된 자기 반도체 (DMS)는 전자의 전하와 스핀을 동시에 이용하는 새로운 개념을 기반으로하는 스핀 트로닉 (spintronic) 소자에서의 잠재적 인 응용 때문에 집중적 인 관심을 받았다. 산화물 기반의 DMS는 가능한 높은 퀴리 온도 때문에 가장 유망한 후보자이다. 실온보다 높은 퀴리 온도는 전자 장치에서 스핀 분극을 이용하기 위해 중요한다. 현재의 DMS 재료의 주된 단점은 퀴리 온도가 실온 미만이어서 일상적인 응용 분야에서 자기 정렬이 손실된다는 것이다. 예를 들어, Ga1-xMnxAs, Mn 도핑 III-V DMS에 대해 얻은 가장 높은 퀴리 온도는 150K이므로 기존 전자 장치에 포함시킬 수 없다. 이들 도펀트의 도입에 대한 또 다른 주요 문제점은 성장 및 화학적 안정성 중 하나이다. 망간은 GaAs, ZnO, CuO에 낮은 용해도를 가지며 x> 0.1의 큰 농도에서 금속과 같은 전도를 일으킴으로써 반도체 거동을 제거한다. 이러한 맥락에서 DMS의 개념이 등장했습니다. DMS는 몇 퍼센트의 자성 원소 (주로 전이 금속 (TM))가 도핑 된 비 자성 반도체로, 기존 반도체와 쉽게 통합 될 수있을뿐만 아니라 높은 스핀 편극도 기대기대된다. 그러나 그러한 물질의 발견과 이해는 고체 상태 과학에서 굉장한 도전 과제임이 입증되었다. 자기 및 전자 도핑이 모두 요구되고 열적으로 견고한 도펀트 스핀 캐리어 커플 링을 달성하기 위해 자기 도펀트 스핀과 자유 캐리어 간의 상호 작용이 조작되어야하기 때문에 재료 도전은 크다. 최근의 이론적 연구는 자성 이온으로 도핑 된 산화물 반도체 (ZnO와 같은)가 희석 된 자기 반도체 (DMS)임을 예측하였다. DMS에서 자성 이온은 호스트 반도체의 양이온 자리를 대체하고 자유 캐리어에 의해 결합되어 강자성을 일으킨다. 이 연구에서 나는 ZnO, CuO, GaAs와 같은 Mn 도핑 된 전이 금속을 제시하고, 또한 GaMnAs 및 트리 플루오로 에틸렌 P (VDF-TrFE) 멀티 이닉 페로 나노 구조 소자를 이용한 강유전성 폴리 비닐 리덴 플루오 라이드의 개발을 제시한다. 먼저, p 형 실리콘 샘플의 Mn- 도핑 된 강자성 상태가 조사되었다. Si : (Mn, B)의 강자성 상태의 두 가지 유형이 관찰되었다. Mn 농도가 비교적 높은 시료는 실온 이상의 퀴리 온도로 강자성 상태를 나타낸다. 그러나, 이러한 강자성은 MnxBy 강자성 클러스터의 존재에 기인한다. 저온에서 적당한 농도의 Mn을 갖는 샘플은 매개체 인 캐리어 (홀) 온 강자성 상태를 나타낸다. 이 샘플들은 100K 이하의 온도에서 비정상 홀 효과와 퀴리 온도에 가까운 네가티브 자기 저항률 피크를 보여준다. 열 확산율 측정은 적당한 Mn 농도를 갖는 샘플에서 2 차상 전이의 존재를 입증한다. 열확산도 측정으로 결정된 특정 열 임계 지수 α = 0.5는 이러한 샘플에서 자기 교환 상호 작용의 장거리 특성을 확인한다. ZnO 및 CuO 기반의 경우에는 초음파 분무 열분해 시스템을 사용하여 DMS 물질을 성장시켰다. 요구되는 응용에 따르면, ZnO 박막의 증착은 스퍼터링, 반응 증발, 펄스 레이저 증착 및 화학 기술 - 졸 - 겔, chemical bath, 화학 기상 증착, CVD, 초음파 분무 열분해 시스템 (USP) 등라 같이 상이한 물리적 기술에 의해 성공적으로 수행 될 수있다. 이러한 증착 기술 중에서도 USP는 저비용 장비를 사용하여 대 면적 증착을 직접 구현하기 때문에 수년 동안 개선되었다. 또한 투명 도체의 경우, as-grown 필름을 스프레이 할 때 별도의 어닐링 단계가 필요하지 않으며 나노 스케일 제조의 향후 개발을위한 핵심 기술로 간주 될 수 있다. Mg (10 %, 20 %)와 Mn (5 %, 10 %)의 다중 값을 지니고, 이부분적으로 질소 도핑된 ZnMgMnO 초음파 분무 열분해 방법으로성정되였다. Mg 농도의 변화는 XRD 패턴과 PL 스펙트럼에서 처음 보였다. 자기장 및 온도 의존성에 대한 자화는 강자성 및 2 차 위상 전이의 존재를 보여준다. 10 %의 Mg와 5 %의 Mn을 추가로 첨가 한 ZnO의 열확산도 측정은 2 차 상전이의 존재를 나타내는 T ≈ 104 K에서 거꾸로 된 λ 자형 피크를 보여준다. 열확산도 및 비열 측정을 이용하여 Mn 및 Co로 도핑 된 ZnO 박막의 자기 상 변이에 대한 실험 결과는 성의 열 확산 온도 의존성에서 관측 된 반전 된 람다 형 피크가 2 차 이러한 샘플에서 상전이. 비열로부터 유도 된 자기 엔트로피는 자기 정렬에 관련된 자기 이온의 수를 제공합니다. 여러 값의 Mn (1 - 5 %)을 가진 CuMnO와 질소 공동 도핑도 여기에 설명 된 초음파 분무 열분해 법으로 성장시켰다. 획득 된 SQUID 측정은 Mn 샘플로 도핑 된 5 %에서 300K에서의 강자성 거동을 보여준다. XRD 패턴은 CuO 구조에 상응하는 [110] 및 [111] 방향에서 강한 피크를 나타내며 XRD 검출 한계로 인해 다른 침전물이 발견되지 않았다. 트라이 플루오로 에틸렌 P (VDF-TrFE) 다중 구조 나노 구조를 갖는 강자성 반도체 GaMnAs 및 강유전성 폴리 비닐 리덴 플루오 라이드의 퀴리 온도에 대한 전계 효과가 조사되었다. GaMnAs 층의 퀴리 온도는 제로 자기장에서의 저항률의 온도 의존성과 비정상적인 홀 효과 측정으로부터 결정되었다. 강유전성 게이트에 인가 된 다른 극성의 전기장 전위 하에서는 GaMnAs의 퀴리 온도의 이동이 관찰되었다. TC의 변화는 게이트 전계에 의해 유도 된 강자성 층의 정공 농도의 변화에 기인한다. Diluted magnetic semiconductors (DMSs) have received intensive attention because of their potential applications in spintronic devices, which are based on novel concepts utilizing both the charge and spin of the electron. Oxide based DMSs are the most promising candidates owing to their possible high Curie temperature. A Curie temperature that is above room temperature is crucial in order to exploit spin polarization in electronic devices. The main disadvantage of current DMS materials is that their Curie temperatures are below room temperature and result in a loss of magnetic ordering in everyday applications. For example, the highest Curie temperature obtained for Ga1-xMnxAs, a Mn-doped III-V DMS, is 150 K, rendering it unfeasible for inclusion in existing electronics. Another key issue with the introduction of these dopants is one of growth and chemical stability. Manganese has a low solubility in GaAs, ZnO, CuO and at large concentrations, x > 0.1, results in metallic-like conduction, eliminating the semiconducting behaviour. It was in this context that the concept of DMS emerged. DMSs are non-magnetic semiconductors doped with a few percent of magnetic elements, usually transition metals (TM), and are expected to be not only easily integrable with existing semiconductors but also highly spin-polarized. However, the discovery and understanding of such materials are proving to be a grand challenge in solid state science. The materials challenge is great because both magnetic and electronic doping is required, and the interaction between magnetic dopant spins and free carriers must be engineered to achieve thermally robust dopant spin carrier coupling. Recently theoretical works predict that oxide semiconductors (e.g. ZnO) doped with magnetic ions are diluted magnetic semiconductors (DMS). In DMS magnetic ions substitute cation sites of the host semiconductor and are coupled by free carriers resulting in ferromagnetism. In this work I present Mn-doped transition metals, like ZnO, CuO, GaAs, and also the exploitation of GaMnAs and ferroelectric polyvinylidene fluoride with trifluoroethylene P(VDF-TrFE) multiferroic nanostructure device. At first, the ferromagnetic states in Mn-doped of p-type silicon samples were investigated. Two different types of ferromagnetic states in Si: (Mn,B) have been observed. The samples with a relatively high concentration of Mn reveal the ferromagnetic state with the Curie temperature above room temperature. However, this ferromagnetism is due to existence of MnxBy ferromagnetic clusters. The samples with a moderate concentration of Mn at low temperatures reveal the ferromagnetic state which is the carriers (holes) mediated. These samples demonstrate the Anomalous Hall effect at temperatures below 100 K and the negative magneto-resistivity peak close to the Curie temperature. The thermal diffusivity measurement demonstrates the existence of a second order phase transition in the samples with moderate Mn concentration. The specific heat critical exponent α = 0.5, determined from the thermal diffusivity measurements, confirms the long-range nature of the magnetic exchange interaction in these samples. In case of ZnO- and CuO-based DMS materials were grown using Ultrasonic Spray Pyrolysis system. According to the required application, the deposition of ZnO thin films can be done successfully by different physical techniques, as is the case of sputtering, reactive evaporation, pulsed laser deposition, and chemical techniques—sol-gel, chemical bath, chemical vapor deposition (CVD), and Ultrasonic Spray Pyrolysis System (USP). Among these deposition techniques, USP has been refined over the years due to the direct implementation of large area deposition using low cost equipment. Additionally, for transparent conductors, sprayed as-grown films do not require an extra annealing step and it can also be considered as a key technique for future developments in nanoscale manufacturing. ZnMgMnO with multiple values of Mg (10%, 20%) and Mn (5%, 10%) and also partially doped with nitrogen grown by the Ultrasonic Spray Pyrolysis method demonstrated here. The altering in Mg concentration was first seen in XRD patterns and PL spectrum. The Magnetization on the magnetic field and temperature dependencies show the presence of ferromagnetism and second order phase transition. The thermal diffusivity measurement of ZnO with 10% of Mg and 5% of Mn additionally doped with N, shows the inverted λ-shaped peak at T ≈ 104 K indicative of the existence of a second-order phase transition. The results on experimental study of magnetic phase transitions in ZnO thin films doped by Mn and Co by using the thermal diffusivity and specific heat measurements here are inverted lambda-shaped peaks observed in the temperature dependencies of the thermal diffusivity demonstrate the existence of the second order phase transitions in these samples. The magnetic entropy derived from the specific heat gives the number of magnetic ions involved in the magnetic ordering. CuMnO with multiple values of Mn (1 – 5%) and also with nitrogen co-doping also were grown by the Ultrasonic Spray Pyrolysis method demonstrated here. Obtained SQUID measurements show ferromagnetic behaviour at 300K in 5% doped with Mn samples. XRD patterns show strong peaks at [110] and [111] directions corresponding to CuO structure and no other precipitates were found due to XRD detection limit. The electric-field effect on the Curie temperature of the ferromagnetic semiconductor GaMnAs and ferroelectric polyvinylidene fluoride with trifluoroethylene P(VDF-TrFE) multiferroic nanostructures have been investigated. The Curie temperatures of GaMnAs layers were determined from the temperature dependencies of the resistivity at zero magnetic field and the anomalous Hall Effect measurements. Under the electric-field potential with different polarities applied to the ferroelectric gate the shift of the Curie temperature in GaMnAs has been observed. The shift of TC is due to the variation of the hole concentration in the ferromagnetic layer induced by the gate electric field.

Fabrication and application of Sustainable and Renewable Soil-based Microbial fuel cells

Verjesh kumar Magotra 동국대학교 2020 국내박사

Due to rising standards of living and growing population worldwide, global energy consumption is expected to increase dramatically in the next decades. The growth of the human population and coupled with the simultaneous improvement of living conditions is resulting in a rapid rising of global energy demand, and the adverse effects on the environment in the form of pollution, toxicity and global warming are becoming ever more apparent. Energy-hunger in the world has increased dependence on new methods, to store and convert energy by using environment-friendly modes of Energy Generation. Therefore, it is of the Utmost Importance. Always take action now and concentrate on an active search for finding Alternatives to our Current fossil fuel-based economy as a long-term solution for a secure energy future. With this aim in mind, we are looking at different aspects of Energy Generation. In my present dissertation work, we are first to report that Compost can act directly as an electrocatalyst for making a device resulting in Simultaneous Environmental detoxification and energy generation. The role of ammonium/urea fuel in the soil type device for the electricity generation. The work opens a roadmap to address critical issues at the same time, which are becoming severe day by day. Our believe that our work not only provides the answer to a problem of significant interests and immediate needs in energy Generation but also it contributes to a topic that is of general interests to multidiscipline of physics, chemistry, biology, and materials science. This work has the potential for generating a high level of interests from a wide audience global-wise. A new step ahead towards green energy and eco-friendly power system for the new generation.