형상기억합금은 합금이 갖는 형상기억효과 및 초탄성효과 때문에 학문적으로 공업적으로 큰 흥미를 끌어왔다. 형상 기억효과는 Au-Cd 합금과 Cu-Zn 합금에서 최초로 발견되었지만 당시에는 크게 주목을 받지 못하였다. 그 후 1962년 Ti-Ni 합금에서 형상기억효과가 발견된 이래로 크게 주목을 받게 되었고, 곧바로 상용화를 위한 노력이 이어져 리벳, 열엔진, 커플링, 회로차단기 등에 적용이 시도되었다. 현재까지 약 300여종에 이르는 형상기억합금이 개발되어 있지만 형상기억효과의 안정성, 우수성, 내식성, 가공성, 내피로성, 내마모성이 우수한 Ti-Ni 합금이 가장 실용화에 적합한 합금으로 인식되고 있다. Ti-Ni합금은 1960년대에 개발되었지만 의료분야에 적용되기 시작한 것은 1980년대이고, 그 후 미국의 FDA가 Ti-Ni 합금으로 제조된 몇몇 3급(Class III) 임플란트를 인증하면서 시장규모도 폭발적으로 증가하고 있다. 일본의 경우 1980년대 초부터 Ti-Ni 합금을 치과용 임플란트로써 사용하여 왔, 독일, 중국, 러시아도 1980년대부터 임상에 적용해 왔다. 우리나라는 2004년 식약청(식품의약안정청)으로부터 제조 및 판매가 허가되어 현재 실제 임상에 적용되고 있다. 이와 같이 Ti-Ni 합금이 의료용 금속재료로서 널리 쓰이게 된 가장 근본적인 이유는 말할 나위 없이 합금이 갖는 형상기억효과 및 초탄성효과 때문이다. 본 강연에서는 Ti-Ni 합금을 의료용 금속재료의 입장에서 재조명해보고, 본 합금이 의료용 금속재료로서 어떠한 장점이 있으며, 그러한 장점을 의료분야에서 어떻게 응용하고 있는가에 대해 소개하고자 한다. 또한 의료용 Ti-Ni 합금에서 향후 개선되어야 할 요소에 대해서도 논의하고자 한다.

The solar energy conversion will take 10 % global energy need by 2033. A thin film type solar cell has been considered as one of the promising candidates for a large area applicable solar cell fabrication at a low cost. The metal-assisted growth of microcrystalline Si (mc-Si) films has been reported for a quality Si film synthesis at a low temperature. It discusses the spontaneous growth of a Si film above a metal-layer for a thin film solar cell. Quite recently, a substantial demand of nanomaterials has been addressed for cost-effective solar cells. The nanostructure provides a large photoactive surface at a fixed volume, which is an advantage in the effective use of solar power. But the promising of nanostructure active solar cell has not been much fulfilled due mainly to the difficulty in architecture of nanostructures. We present here the Si nanowire (SiNW)-embedded Schottky solar cell. Multiple SiNWs were connected to two different metals to form a Schottky or an ohmic contact according to the metal work function values. It discusses the scheme of rectifying contact between metals and SiNWs and the SiNW-embedded Schottky solar cell performances.

ZnO는 II-VI 족 화합물 반도체로써 상온에서 큰 엑시톤 결합에너지 (~60 meV) 를 가지며 밴드갭이 3.37 eV인 직접 천이형 반도체로 잘 알려진 물질이다. 이러한 ZnO의 물리적 특성은 광학소자로 상용화된 GaN와 유사하기 때문에 LED나 LD등의 광 소자 재료로 주목 받고 있다. 또한 ZnO는 3족 원소 (In, Ga, Al)를 도핑 함으로써 전기적 특성 제어가 가능한 장점을 가지고 있다. 본 연구는 펄스레이저 증착법 (Pulsed Laser Deposition)을 이용하여 Si (111) 기판 위에 ZnO:In 박막을 성장 시켰으며, 도핑된 indium 양에 따른 ZnO 박막의 배향성 변화를 관찰 하였다. X-선 회절 분석법 (X-ray diffraction), 탐침형 원자현미경 (Atomic Force Microscope) 그리고 투과전자 현미경 (Transmission Electron Microscope)을 측정하였다. XRD 측정 결과 un-doped ZnO 박막은 (002) 방향으로 c-축 우선성장 하였다. 그러나 ZnO 박막내의 Indium 양이 증가 할수록 (002) 방향에서 (101), (102), (103) 등의 (101) 방향으로 성장이 변화 하였으며 5 at.% 이상에서는 (100) 방향의 성장이 관찰 되었다. TEM 측정 결과 un-doped ZnO 박막은 columnar 구조로 성장 되었으나, Indium 양이 증가할수록 column의 size가 감소하며, 5 at.% 이상에서 columnar 구조 성장이 거의 관찰되지 않는다. AFM 결과에서는 Indium 양이 증가 할수록 박막의 표면거칠기와 결정립 크기가 감소하였다.

Water splitting reaction using photocatalysts is of great interest in the utilization of solar energy [1]. In the present work, visible light-responsive $TiO_2$ thin films (Vis-$TiO_2$) were prepared by a radio frequency magnetron sputtering (RF-MS) deposition method and applied for the separate evolution of $H_2$ and $O_2$ from water as well as the photofuel cell. Special attentions will be focused on the effect of HF treatment of Vis-$TiO_2$ thin films on their photocatalytic activities. Vis-$TiO_2$ thin films were prepared by an RF-MS method using a calcined $TiO_2$ plate and Ar as the sputtering gas. The Vis-$TiO_2$ thin films were then deposited on the Ti foil substrate with the substrate temperature at 873 K (Vis-$TiO_2$/Ti). Vis-$TiO_2$/Ti thin films were immersed in a 0.045 vol% HF solution at room temperature. The effect of HF treatments on the activity of Vis-$TiO_2$/Ti thin films for the photocatalytic water splitting reaction have been investigated. Vis-$TiO_2$/Ti thin films treated with HF solution (HF-Vis-$TiO_2$/Ti) exhibited remarkable enhancement in the photocatalytic activity for $H_2$ evolution from a methanol aqueous solution as well as in the photoelectrochemical performance under visible light irradiation as compared with the untreated Vis-$TiO_2$/Ti thin films. Moreover, Pt-loaded HF-Vis-$TiO_2$/Ti thin films act as efficient and stable photocatalysts for the separate evolution of $H_2$ and $O_2$ from water under visible light irradiation in the presence of chemical bias. Thus, HF treatment was found to be an effective way to improve the photocatalytic activity of Vis-$TiO_2$/Ti thin films. Furthermore, unique separate type photofuel cell was fabricated using a Vis-$TiO_2$ thin film as an electrode, which can generate electrical power under solar light irradiation by using various kinds of biomass derivatives as fuel. It was found that the introduction of an iodine ($I^-/{I_3}^-$) redox solution at the cathode side enables the development of a highly efficient photofuel cell which can utilize a cost-efficient carbon electrode as an alternative to the Pt cathode.

There have been many efforts to utilize the outstanding properties of graphene for macroscopic applications such as transparent conducting films useful for flexible/stretchable electronics. However, the lack of efficient synthesis, transfer, and doping methods limited the scale and the quality needed for the practical production of graphene films. In this presentation, we introduce ultra-large scale (~30 inch) synthesis, roll-to-roll transfer, and chemical doping of graphene films showing excellent electrical and physical properties suitable for practical applications. Considering the outstanding scalability/processibility of roll-to-roll and CVD methods and the extraordinary flexibility/conductivity of graphene films, we expect the commercial production and application electrodes replacing the use of ITO can be realized in near future.

In the first part, after discussing works on nacre, a soft-hard composite found in nature, including a simulation on network mimicking nacre [1-4], we talk on a simple model of spider webs, another example of natural soft-hard structure [5]. We demonstrate that the web network is free of stress concentrations because the radial threads are stronger than the spiral threads. In the second part, after reviewing our works on wetting on textured surfaces [6-8], we discuss penetration into textured surface and instability of a liquid film on textured substrates during spin coating [9,10].

최근 열전달율을 획기적으로 향상시킬 수 있는 고 열전도성 나노유체가 주목을 받고 있다. 고 열전도성 나노유체는 액상보다 열전도도가 수백~수만 배 높은 고상의 금속 또는 비금속 나노입자를 물이나 오일 등에 미량 균일하게 분산시킴으로써 기존의 유체가 가지지 못한 높은 열전도율과 분산안정성을 갖는 기능성유체를 말한다. 고 열전도성 나노유체는 기존 냉각시스템에서 냉각유체만 교체할 경우에도 열전달 효율을 20% 이상 향상시킬 수 있는 저비용 고효율작동 유체이다. 이 나노유체는 발전설비, 공조설비, 에너지 산업, 석유화학, 화학공업, 제철산업, 가정용 냉난방설비, 자동차 등 산업 전 분야의 열교환시스템에 활용이 가능하다. 따라서 고 열전도성 나노유체는 종래 열효율의 한계를 돌파할 수 있는 에너지 이용 효율 향상 기술의 패러다임을 바꿀 혁신적인 신소재로 여겨지고 있다. 그러나 현재까지 개발된 나노유체는 초기 열전도 특성은 우수하나 장기간 분산안정성이 확보되지 않아 시간이 경과함에 따라 열전도도가 점점 감소하는 경향을 보인다. 또한 탄소나노튜브를 분산한 나노유체의 경우와 같이 유체의 점도가 크게 증가하여 실제 산업에 적용 시 커다란 동력손실을 초래할 수 있으며 열교환시스템에 파울링이 발생할 소지가 크다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 나노유체에서 열전달이 일어나는 메커니즘이 규명되어야 하지만 아직 명확한 이론이나 가설이 정립되어 있지 않다. 이 논문에서는 나노유체가 높은 열전도율을 보이는 현상을 설명할 수 있는 몇 가지 이론을 살펴 보고 지금까지 개발된 안정성이 아주 높은 나노유체의 열전도 특성을 비교 분석하여 획기적인 열전도성 나노유체 개발 가능성을 살펴보고자 한다. 이를 위해 나노입자의 조성, 유체 내 농도 및 자기장 등이 나노유체의 열전도율에 미치는 영향을 연구하였다.

One of the most important environmental problems is global warming. Global warming is caused by increase in the amounts of water vapor, methane, carbon dioxide and other gases being released into the atmosphere as a result of the burning of fossil fuels. It has thus become important to reduce fossil fuel use. Environmentally friendly preparation of functional materials has, therefore, attracted much interest for environmental problems. Furthermore, nature mimetic processes are recently been of great interest as environmentally friendly one. There have been many studies on fabrication of various functional nanocrystals. Among various nanocrystal fabrication techniques, flux growth is an environmentally friendly, very convenient process and can produce functional nanocrystals at temperatures below the melting points of the solutes. Furthermore, this technique is suitable for the synthesis of crystals having an enhedral habit. In flux growth, the constituents of the materials to be crystallized are dissolved in a suitable flux (solvent) and crystal growth occurs as the solution becomes critically supersaturated. The supersaturation is attained by cooling the solution, by evaporation of the solvent or by a transport process in which the solute is made to flow from a hotter to a cooler region. Many kinds of oxide nanocrystals have been grown in our laboratory. For example, zero- (e.g., particle), one- (e.g., whisker and tube) and two-dimensional (e.g., sheet) nanocrystals were successfully grown by flux method. Our flux-growth technique has some industrial and ecological merits because the nanocrystal fabrication temperatures are far below their melting points and because the used reagents are less harmless to human being and the environment.

인체 경조직인 뼈와 치아는 콜라겐 단백질과 인산칼슘 무기질 성분으로 구성된 최적의 복합체라 볼 수 있다. 이러한 인산칼슘 무기질 성분은 결정학적, 화학적으로 hydroxyapatite (HA, Ca10(PO4)6(OH)2)와 거의 유사하여 높은 생체활성과 골전도성을 보이는 것으로 알려져 있다. 또한, hydroxyapatite의 고온 분해 산물로 볼 수 있는 tricalcuim phosphate(TCP, Ca3(PO4)2)는 체내에 이식시 체액에 용해되어 신생골을 유도하는 생체흡수성 세라믹스로 알려져있다. 이러한 HA와 TCP는 우수한 생체친화성에도 불구하고 기계적 특성이 낮아, non-load bearing 부위에 적용이 되어 다공질의 골수복재 용도로 활용되거나, load-bearing부위의 적용을 위한 금속 implant 등의 생체친화성 보완을 위한 표면 코팅재로 사용되고 있는 실정이다. 본 발표에서는 생체특성이 매우 우수한 인산칼슘 생체세라믹스의 load-bearing part 적용을 위하여 강도 및 파괴인성의 기계적 특성을 증진시킨 사례를 살펴보고, non-load bearing part에 실제 사용되는 인산칼슘 생체세라믹스의 다공질(porous) 골수복재(bone graft)의 역학 특성 증진을 위한 아이디어와 함께, 역학 특성이 매우 뛰어난 지르코니아 생체세라믹스의 강화-소결법에 대하여 소개하고자 한다.

원자층 증착 기술 (Atomic Layer Deposition)은 기판 표면에서 한 원자층의 화학적 흡착 및 탈착을 이용한 nano-scale 박막 증착 기술이기 때문에, 표면 반응제어가 우수하며 박막의 물리적 성질의 재현성이 우수하고, 대면적에서도 균일한 두께의 박막 형성이 가능하며 우수한 계단 도포성을 확보 할 수 있다. 최근 ALD에 의한 박막증착 방법 중 플라즈마를 이용한 ALD 증착 방법에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다. 플라즈마는 반응성이 좋은 이온과 라디컬을 생성하여 소스간 반응성을 좋게 하여, 소스 선택의 폭을 넓어지게 하고, 박막의 성질을 좋게 하며, 생산성을 높일 수 있는 장점이 있다. 그러나 플라즈마를 사용함으로써 플라즈마 내에 이온들이 가속되서 박막 증착 중에 기판 및 박막에 손상을 입혀 박막 특성을 열화 시킬 가능성이 있다. 따라서 플라즈마 발생 영역을 기판으로부터 멀리 떨어뜨린 원거리 플라즈마 원자층 공정이 개발 되었다. 이 기술은 플라즈마에서 생성된 ion이 기판이나 박막에 닫기 전에 전자와 재결합 되거나 공정 chamber에서 소멸하여 그 영향을 최소하고 반응성이 좋은 라디칼과의 반응만을 유도하여 향상된 막질을 얻을 수 있도록 하였다. 따라서 이 원거리 플라즈마 원자층 증착기술은 나노 테크놀러지 소자 개발하기 위한 나노 박막 기술에 있어서 그 활용이 점점 확대될 것이다. 그 적용으로써 리모트 플라즈마 원자층 증착 방법을 이용한 고유전 물질 개발이 있다. 반도체 소자의 고집적화 및 고속화가 요구됨에 따라 집적회로의 크기를 혁신적으로 축소하여 스위칭 속도(switching speed)를 증가시키고, 전력손실 (power dissipation)을 줄이려는 시도가 이루어지고 있다. 그 중 하나로 고유전율 절연막은 트렌지스터 소자의 스케일링 과정에 수반하여 커지는 게이트 누설 전류를 억제하기 위한 목적으로 도입되었다. 유전율이 크면 동일한 capacitance를 내는데 필요한 물리적인 두께를 늘릴 수 있어 전자의 tunneling을 억제할 수 있고 전력손실을 줄일 수 있기 때문이다. 이와 같은 고유전율 물질이 게이트 산화막으로 사용되기 위해서 높은 유전상수 열역학적 안정성, 낮은 계면 전하밀도, 낮은 EOT, 전극 물질과의 양립성 등의 특성이 요구되는데, 이에 따라 많은 유전물질에 대한 연구가 진행되었다. 기존 gata oxide를 대체하기 위한 가장 유력한 후보 재료로 주목 받고 있는 high-k 물질들로는 Al2O3, HfO2, ZrO2, La2O3 등이 있다. 본 발표에서는 ALD의 종류에 따른 기술을 소개하고 그 응용으로 고유전율 물질 개발 연구 (고유전율 산화물 박막의 증착, 고유전율 산화물의 열적 안정성 평가, Flatband 매카니즘 규명, 전기적 물리적 특성 분석)에 대해서 발표 하고자 한다.

Stainless steel is widely known to have superior corrosion properties. However, in some harsh conditions it still suffers various kinds of corrosions such as galvanic corrosion, pitting corrosion, intergranular corrosion, chloride stress corrosion cracking, and etc. For the corrosion protection of stainless steel, the ceramic coatings such as protective silica film can be used. The sol-gel coating technique for the silica film has been extensively studied especially because of the cost effectiveness. It has been proved that silica can improve the oxidation and the acidic corrosion resistance of metal surface in a wide range of temperatures due to its high heat and chemical resistance. However, in the sol-gel coating process there used to engage a heat treatment at an elevated temperature like $500^{\circ}C{\sim}600^{\circ}C$ where cracks in the silica film would be formed because of the thermal expansion mismatch with the metal. The cracks and pores of the film would deteriorate the corrosion resistance. When the heat treatment temperature is reduced while keeping the adhesion and the density of the film, it could possibly give the enhanced corrosion resistance. In this respect, inorganic protective silica film was tried on the surface of stainless steel using a sol-gel chemical route where silica nanoparticles, tetraethoxysilane (TEOS) and methyltriethoxysilane (MTES) were used. Silica nanoparticles with different sizes were mixed and then the film was deposited on the stainless steel substrate. It was intended by mixing the small and the large particles at the same time a sufficient consolidation of the film is possible because of the high surface activity of the small nanoparticles and a modest silica film is obtained with a low temperature heat treatment at as low as $200^{\circ}C$. The prepared film showed enhanced adhesion when compared with a silica film without nanoparticle addition. The films also showed improved protect ability against corrosion.

As one of the non-vacuum, low temperature fabrication route, electrochemical synthesis has been focused for pursuing the cost-effective pathway to produce high efficiency photovoltaic devices. Especially the availability to form the thin film structure on flexible substrate would be the great advantage of electrochemical process. The successful synthesis of the most favorable absorber materials such as CdTe and CIGS has been reported by many researchers, however, the efficiency of electrochemically synthesized could not exceed that from vacuum process, because of microstructural controllability and compositional variation on devices. In this study, we represent the effect of process parameters on the microstructure and composition of compound semiconductor during the synthesis, and propose the photovoltaic characteristics of electrochemically synthesized solar cells.

Photovoltaic devices are promising candidates as affordable and large-area renewable energy sources, which can replace the fossil-fuel-based resources. Especially, thin film solar cells have attracted increasing research attention, since they have a great advantage of low production cost. From the physical point of view, the photovoltaic devices can provide us interesting questions, how to enhance the light absorption and the carrier collection efficiency. A lot of approaches would be possible to address these issues. We have focused on two major topics relevant to photovoltaic device physics; (1) light management using surface plasmons and (2) junction characterizations aiming at proper interface engineering. Regarding the first topic, we have investigated the influences of Ag under-layer morphology on optical properties of ZnO thin films. The experimental results suggested that coupling between the surface plasmon polaritons at the ZnO/Ag interface and excitons in ZnO should play important roles in reflectivity of the ZnO/Ag thin films, which are widely used back reflector structures in thin film solar cells. For the second topic, we have carried out scanning probe microscopy studies of Schottky junctions consisting of photovoltaic materials. Such a research is very helpful to understand the correlation between the defects (e.g., grain boundaries) and local electrical properties. We will introduce some of the recent experimental results and discuss the physical significance.

We have developed a facile method to position different dyes (N719 and N749) sequentially in a mesoporous TiO2 layer through selective desorption and adsorption processes. Only upper part of the first adsorbed N719 dye was selectively removed by the desorption solution formulated with polypropylene glycol and tetrabutylammonium hydroxide without any damages of the dye. The desorption depth was controlled by the number of desorption process. Multi-dyed dye-sensitized solar cells (MDSSC) were fabricated by utilizing the method and their photovoltaic properties were investigated. From the incident photon-to-current conversion efficiency (IPCE) measurement, it was found that the MDSSC exhibited the extended spectral response for the solar spectrum while without decrease of maximum IPCE value compare to the DSSCs using one kind of dye (N719 or N749). The highest photocurrent density of 19.3 mA/cm2 was obtained from the MDSSC utilizing $15\;{\mu}m$ N719 / $14\;{\mu}m$ N749 bi-layered mesoporous TiO2 film. The photocurrent density was 25% and 8% higher than that of the DSSC using only N719 and N749 dye as a sensitizer, respectively. The power conversion efficiency of 9.8% was achieved from the MDSSC under the AM 1.5G one sun illumination.

반도체 소자, 바이오 센서, 태양전지 등에서 집적도 및 소자 성능 향상을 위해서 최근 실리콘 소재를 위주로 한 수직 정렬형 와이어 어레이와 같은 3차원 구조의 소재에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 깊은 반응성 이온 식각법(DRIE: Deep Reactive Ion Etching)과 같은 건식 식각법으로 종횡비가 높은 실리콘 와이어 어레이를 제작할 수 있지만 시간과 공정비용이 많이 소요된다는 단점이 있고 양산성이 없다. 이를 극복하기 위해서 VLS (Vapor-Liquid-Solid)방법이 연구되고 있지만 촉매로 사용되는 금속의 오염으로 인한 소자 성능의 저하를 피할 수가 없다. 본 연구진에서 연구하는 있는 전기화학적 식각법을 사용하면 이러한 문제를 극복하고 매우 정렬이 잘 된 실리콘 와이어 어레이를 제작할 수 있으며 최적 조건을 정립하면 균일하고 재현성 있는 다양한 종횡비의 기판 수직형 실리콘 와이어 어레이를 제작할 수 있다. 또한, 귀금속 촉매 식각법은 금속 촉매를 사용하여 식각을 하지만 VLS 방법과 달리 Top-down 방법을 사용하기 때문에 최종 공정에서 용액에 담구어 귀금속을 식각하여 제거 하면 귀금속 촉매가 실리콘을 오염시키는 일은 배제할 수 있다. 귀금속 촉매 식각법의 경우 사용되는 촉매의 다양화, 포토리소그래피 방법, 그리고 식각 용액의 조성 변화에 따라 다양한 형상의 와이어 어레이를 제작할 수 있으며 이에 대한 결과를 소개하고자 한다. 3차원 실리콘 와이어 어레이를 사용하여 동심원형 p-n접합 와이어 어레이를 제작하면 소수캐리어의 확산거리가 짧아도 짧은 동심원 방향으로 캐리어를 포집할 수 있고 태양광의 입사는 와이어 어레이의 수직 방향이므로 태양광의 흡수도 효율적으로 할 수 있기 때문에 실리콘의 효율 향상을 달성할 수 있다. 이에 대한 본 연구진의 연구결과 및 최근 연구 동향을 발표하고자 한다.

2000년대 들어 소재기술의 진보와 함께 혁신적인 성능개선이 이뤄지고 있는 유기박막 태양전지는 가장 신형의 3세대 태양전지로서, 유기 재료의 손쉬운 가공성과 다양성, 낮은 재료비, 그리고 프린팅, 코팅 공정과 같은 값싼 소자 제작공정으로 인해 차세대 저가 태양전지로서 큰 기대를 모으고 있다. 현재 유기박막 태양전지는 단위소자 기준으로 7%대의 광전변환 효율을 달성하고 있는데, 다양한 반도체성 고분자나 단분자 도너 물질에 특히 전자 수용성이 좋은 fullerene(C60)계 억셉터 물질을 채택함으로써 급격히 성능 개선이 이뤄지고 있다. 그러나 상용화를 위해서는 궁극적으로 대면적에서 10% 이상의 성능 수준이 요구되는 바, 유기재료의 낮은 전하 이동도와 짧은 수명을 극복하고 성능을 극대화하기 위해서는 고성능 신규소재의 개발이 필수이다. 태양광 스펙트럼의 장파장 까지 빛흡수가 가능하면서도 광흡수계수가 높은 저밴드갭 도너 물질, 전하 이동도가 획기적으로 개선되고 광 안정성도 높은 신규 소재 개발이 일차적으로 요구되며, 박막 특성 개선과 소자구조의 최적화 등에서도 보다 광범위한 연구개발이 요구되고 있다. 특히 저가의 용액공정에 의한 소자 제작시 박막의 나노-모폴로지 제어는 소자의 성능에 지대한 영향을 미치므로 공정별 한계와 최적조건을 구축하는 것도 매우 긴요하다. 본 발표에서는 당 연구팀을 포함한 국내외 연구그룹들의 최근 유기박막 태양전지 신소재 개발 및 용액공정 기술 현황에 대하여 간략히 살펴보고자 한다.

Printed electronics is an emerging technology to realize various microelectronic devices via a cost-effective method. Here we demonstrated a high performance of p-channel and n-channel top-gate/bottom contact polymer field-effect transistors (FETs), and applications to elementary organic complementary inverter and ring oscillator circuits by inkjet processing. We could obtained high field-effect mobility more than $0.4\;cm^2/Vs$ for both of p-channel and n-channel FETs, and successfully measured inkjet-printed polymer inverters. The performance of devices highly depends on the selection of dielectrics, printing condition and device architecture. Optimized CMOS ring oscillators with p-type and n-type polymer transistors showed as high as 50 kHz operation frequency. This research was financially supported by development of next generation RFID technology for item level applications (2008-F052-01) funded by the ministry of knowledge economy (MKE).

Here, we introduce our R&D status and strategies for printed electronics containing the two types of aspects such as materials and process/architectures. Specially, in this talk, we focus on the high-performance polymer thin film transistors (PTFTs) backplanes fabricated by ink-jet printing using new polymer semiconductors for the applications of flexible display.

For the past a few years, we have intensively researched the printable inorganic conductors and ZnO-based amorphous oxide semiconductors (AOSs) for thin-film transistors. For printable conductor materials, we have focused on the aqueous Ag and Cu ink which possess a variety of advantages, comparing with the conventional metal inks based on organic solvent system. The aqueous Ag ink was designed to achieve the long-term dispersion stability using a specific polymer which can act as a dispersant and capping agent, and the aqueous Cu ink was carefully formulated to endow the oxidation stability in air and even aqueous solvent system. The both inks were successfully printed onto either polymer or glass substrate, exhibiting the superior conductivity comparable to that of bulk one. For printable ZnO-based AOSs, we have researched the noble way to resolve the critical problem, a high processing-temperature above $400^{\circ}C$, and recently discovered that Ga doping in ZnO-based AOSs promotes the formation of oxide lattice structures with oxygen vacancies at low annealing-temperatures, which is essential for acceptable thin-film transistor performance. The mobility dependence on annealing temperature and AOS composition was analyzed, and the chemical role of Ga are clarified, as are requirements for solution-processed, low-temperature annealed AOSs.

The process of manufacturing printed electronics using printing technology is attracting attention because its process cost is lower than that of the conventional semiconductor process. This technology, which offers both a lower cost and higher productivity, can be applied in the production of organic TFT (thin film transistor), solar cell, RFID(radio frequency identification) tag, printed battery, E-paper, touch screen panel, black matrix for LCD(liquid crystal display), flexible display, and so forth. In general, in order to implement printed electronics, narrow width and gap printing, registration of multi-layer printing by several printing units, and printing accuracy of under $20\;{\mu}m$ are all required. These electronic products require high precision to the degree of tens of microns - in a large area with flexible material, and mass productivity at low cost. As such, the roll-to-roll printing process is attracting attention as a mass production system for these printed electronic devices. For the commercialization of this process, two basic electronic ink technologies, such as conductive ink and polymers, and printing equipment have to be developed. Therefore, this paper addressed basis design and test to develop fine patterning equipment employing the roll-to-roll printing equipment and electronic ink.

Printed electronics using printing process has broadened in all respects such as electrics (lighting, batteries, solar cells etc) as well as electronics (OLED, LCD, E-paper, transistor etc). Copper is considered to be a promising alternative to silver for printed electronics, due to very high conductivity at a low price. However, Copper is easily oxidized, and its oxide is non-conductive. This is the highest hurdle for making copper inks, since the heat and humidity that occurs during ink making and printing simply accelerates the oxidation process. A variety of chemical treatments including organic capping agents and metallic coating have been used to slow this oxidation. We have established synthetic conditions of copper nanoparticles (CuNPs) which are resistant to oxidation and average diameter of 20 to 50nm. Specific resistivity should be less than $4\;{\mu}{\Omega}{\cdot}cm$ when sintered at lower temperature than $250^{\circ}C$ to be able to apply to conductive patterns of FPCBs using ink-jet printing. Through this study, the parameters to control average diameter of CuNPs were found to be the introduction of additive agent, the feeding rate of reducing agent, and reaction temperature. The CuNPs with various average diameters (58, 40, 26, 20nm) could be synthesized by controlling these parameters. The dispersed solution of CuNPs with an average size of 20 nm was made with nonpolar solvent containing 3 wt% of binder, and then coated onto glass substrate. After sintering the coated substrates at $250^{\circ}C$ for 30 minutes in nitrogen atmosphere, metallic copper film resulted in a specific resistivity of $4.2\;{\mu}{\Omega}{\cdot}cm$.

'Electronic paper (EP)' provides desirable viewing characteristics of paper with being thin, lightweight, flexible, and recordable with minimal power consumption. Currently, a number of different technologies to realize the EP are actively competing. Here we demonstrate a newly developed monolayer rotating ball (MRB) electronic paper display where optically anisotropic rotating balls were disposed in a monolayer, and controllably closely packed with respect to one another. The close packed monolayer configuration provides high brightness and improved contrast with better electrical and optical features in comparison with the typical (Gyrion) rotating ball display. In this talk, we present characteristics of the MRB display in terms of performance, with particular emphasis on the response time as a function of the electric field.

Recently inkjet printing technology has been developed in the areas of low cost fabrication in environmentally friendly manufacturing processes. Although inkjet printing requires the interdisciplinary researches including development of materials, manufacturing processes and printing equipment and peripherals, manufacturing a printhead is still core of inkjet technology. In this study, a piezoelectric driven DOD (drop on demand) inkjet printhead has been fabricated on three layers of the silicon wafer in MEMS Technology because of its chemical resistance to industrial inks, strong mechanical properties and dimensional accuracy to meet the drop volume uniformity in printed electronics and display industries. The flow passage, filter and nozzles are precisely etched on the layers of the silicon wafers and assembled through silicon fusion bonding without additional adhesives. The piezoelectric is screen-printed on the top the pressure chamber and the nozzle plate surface is treated with non-wetting coating for jetting fluids. Printheads with nozzle number of 16 to 256 have been developed to get the drop volume range from 5 pL to 80 pL in various industrial applications. Currently our printheads are successfully utilized to fabricating color-filters and PI alignment layers in LCD Flat Panel Display and legend marking for PCB in Samsung Electronics.

Alkanethiol (CH3(CH2)nSH) 자기 조립 박막은 금, 은, 팔라듐 그리고 구리와 같은 금속 물질과 결합하여 산화 방지 보호막, 생화학적 멤브레인 그리고 케미컬 센서로 널리 이용되었다. 전도성을 가진 많은 금속 분말 중에서, 구리는 뛰어난 열, 전기 전도성과 풍부한 양으로 다른 귀금속에 비교하여 경제성까지 갖춘 물질이다. 그러나 이러한 구리 나노 분말은 대기에 노출된 구리 분말이 쉽게 산화된다는 결정적인 단점 때문에 그동안 널리 이용되지 못하였다. 이러한 구리의 단점을 극복하고 뛰어난 전도성의 특징을 이용하고자, Langmuir-Blodgett (LB), layer by layer (LbL), electrophoretic deposition (EPD), self-assembled monolayer (SAM)과 같은 구리 나노 분말 위에 유기 박막을 형성하고자 하는 많은 방법이 시도되어왔다. 이러한 방법들 대부분은 습식 방법으로 진행되었으며, 약 2-nm 두께의 SAM 구조를 형성할 수 있음이 많은 연구를 통하여 확인되었다. 그러나 습식 기반의 SAM 구조는 단지 수일 동안만 유효하며, 이는 코팅을 수행하면서 점차 떨어지는 source solvent의 순도와 적합하지 않은 코팅 조건, 그리고 이러한 원인으로 형성된 부실한 막질 구조 때문으로 추측된다. 게다가 이러한 습식 기반 공정은 코팅 막의 두께 조절과 코팅 시 solvent의 순도를 일정하게 유지하는 것이 매우 복잡하고 어려운 작업으로 알려져 왔다. 본 실험에서는 고 진공 챔버 (< $4.0{\times}10-6$ torr) 시스템을 이용하여 습식 기반 공정의 문제점을 극복하고 구리 나노 분말의 산화를 막기 위한 실험을 진행하였다. 1-octanethiol (CH3(CH2)7SH)은 중간 길이의 hydrocarbon (n=7) 구조를 가진 특징 때문에 코팅 물질로 사용되었다. 게다가, alkanethiol 족 특유의 물질인 황(sulfur)은 구리와 결합하여 산화방지 보호막의 역할을 수행할 수 있다. 저 진공 조건에서는 10-nm의 multilayer가 일괄적으로 코팅됨을 확인할 수 있었다. 본 실험에서는 약 10-nm 두께의 자기 조립 박막(self assembled monolayers: SAMs)이 고 진공 조건에서 구리 나노 분말 표면 위에 코팅 조건의 변경을 통해서 5-nm에서 10-nm 두께의 1-octanethiol SAMs 구조를 얻어낼 수 있었다. 이는 고 진공 조건에서 1-octanethiol SAMs의 코팅 두께를 조절함으로 다양한 크기의 분말에 코팅 물질로 쓰일 수 있음을 알 수 있다.

Researches on the drying of particle/polymer suspensions receive attentions in technical applications such as manufacturing display and batteries. In this study, the effect of polymers on drying behavior of silica/poly(vinyl alcohol) suspension was investigated in terms of suspension stability and stress development during drying. The effect of polymer adsorption was studied by changing pH. More strongly flocculated suspension with lower pH became more dispersed and close-packed film after drying. Evaluation of potential energy allows us to suggest that the adsorbed polymers which bridge the particles introduce steric repulsion and lead flocculated suspension to dispersed film. When the effect of adsorption kinetics was studied by changing the mixing time, the adsorption amount, characteristic stress and dried film density showed a similar behavior in the form of with a single characteristic time. It implies that the drying process can be determined by simple characteristic equation with a single time constant.

In practical operation, the exposed surfaces may get dirty thus degrade the performance of devices. So the combination of self cleaning and antireflection is very desirable for use in outdoor photovoltaic and displaying devices, self cleaning windows and car windshields. For the purpose of self cleaning, the surface needs to be either superhydrophobic or superhydrophilic. However, in practice AR in the visible region and self cleaning are a pair of competitive properties. To satisfy the requirements for superhydrophobic or superhydrophilic surfaces, high surface roughness is required. But it usually cause severely light scattering. Photo-responsive coatings (TiO2, ZnO etc.) can lead to superhydrophilic. However, the refractive indices are high. Thus for porous structure, controlling pore size in the underwavelength scale to reduce the light scattering is very crucial for highly transparent and self cleaning antireflection coating. Herein, we demonstrate a simple method to make high performance broadband antireflection layer on the glass surface, by "carving" the surface by hot alkali solution. Etched glass has superhydrophilic surface. By chemical modification, it turns to superhydrophobic. Enhanced transparency (up to 97%) in a broad wavelength range was obtained by short time etching. Also antifogging effect has been demonstrated, which may offer advantage for devices working at high humidity environment or underwater. Compositional dependence of the properties was observed by comparing three different commercially available glasses.

고분자 몰드를 이용한 nanoimprint lithography (NIL)는 고분자소재의 유연성과 투명성으로 인하여, 유기전자소자나 유연한 디스플레이소자 등 다양한 응용이 가능하다. 하지만, 고분자소재는 일반적으로 열저항성과 내구성이 낮아서, 고분자 몰드를 이용한 패턴형성 시, 자외선 경화방식이 주로 사용된다. 만약 복제가 쉽고, 가격이 저렴하며, 열저항성과 내구성이 강한 고분자 몰드를 제작한다면, thermoplastic-NIL 기술에 적용할 수가 있기 때문에, 고온을 요구하는 소자의 패턴형성 공정에 사용 가능하다. 본 연구에서는 이러한 고분자 몰드 제작을 위하여, 열저항성과 내구성이 강한 polyimide 필름과 polyurethane acrylate (PUA)를 기반으로 제작된 resin을 이용하였다. 먼저 Polyimide 필름 위에 자외선 노광을 사용하여, PUA resin 을 경화시킴으로써 패턴을 형성하였다. 이렇게 만들어진 몰드를 thermoplastic-NIL기술에 적용함으로써, Si 기판 위에 sub-마이크로 급 패턴을 형성하였다. 또한, 제작된 고분자 몰드를 사용하여 반복적인 NIL 공정을 수행함으로써 몰드의 내구성을 확인하였으며, 곡면 기판 위에 NIL을 함으로써 몰드의 유연성을 확인 할 수 있었다.

본 연구에서는 절연막에 삽입시킨 실리콘 나노와이어 유연소자를 제작하고 그 소자의 전기적 특성을 분석하여 유연소자로서의 적합성을 평가하였다. 최근 반도체 및 디스플레이 등이 다양한 현장에 응용되면서 유연성을 이용한 소자의 필요성이 대두되고 있다. 이러한 요구를 바탕으로 나노와이어를 유연소자에 적용시키기 위하여 삽입방법을 이용하여 field-effect transistor(FET) 소자를 제작하였다. 유연소자의 기판으로는 polyimide(PI) 및 poly(ethylene 2,6 naphtahalate)(PEN)을 사용하였고, 절연막은 poly-4-vinylphenol(PVP)을 이용하였으며 이때, 나노와이어는 무전해 식각법으로 합성한 실리콘 나노와이어를 사용하였다. 이렇게 제작된 유연소자를 휨 상태 및 삽입된 정도에 따른 전기적 특성을 비교하였고 휨 테스트를 통하여 소자의 안정성을 분석하였다. 전기적 특성은 I-V 측정을 통하여 Ion/Ioff ratio, 이동도, subthreshold swing, threshold voltage값 등을 평가하였다.

CNT(Carbon Nanotube)는 특이한 구조 및 뛰어난 물성을 갖고 있어, 여러가지 분야에 응용 가능한 신소재로서 연구되어 왔다. 또한 모양 및 구조에 따라 기계, 전기, 화학적인 특성이 달라 다양한 분야에서 활용이 가능하다. 외국에서는 FED tip, TR, 디스플레이 소자, 수소저장체, 고강도 복합체 및 대 표면적 전극 등 CNT의 다양한 특성을 이용한 응용이 연구되고 있는 반면, 국내에서는 이론연구와 합성연구에 편중되어 있다. 본 연구에서는 열 화학 기상법 (Thermal CVD)을 이용하여 MWNT(Multi-wall nano tube)를 성장시켜 촉매두께, 온도, gas변수에 따른 CNT의 양상을 분석하였다. Ni catalyst는 DC magnetron sputter를 이용하여 5~50nm 두께로 증착하였으며, 성장온도는 $800^{\circ}C$에서 $950^{\circ}C$까지 변화시켰다. 기판의 pre-treatment 로 ammonia($NH_3$) gas를 주입한 후, carbon precursor인 methane($CH_4$) gas와 $H_2$ dilute gas를 1:4의 비율로 주입하여 CNT를 성장시켰다. FE-SEM과 TEM, 그리고 XRD를 이용해 성장된 CNT의 형상 및 구조를 분석한 결과, 낮은 온도에서는 100nm이상의 두께를 갖는 수직형상의 MWNT가 성장되었으며, $900^{\circ}C$이상의 높은 온도에서는 20nm이하의 amorphous carbon nano rod가 성장되었다. 각각의 MWNT, carbon nano rod는 온도가 높을수록 직경이 증가하는 추세를 나타냈으며, Ni catalyst가 얇아질수록 수직형상을 갖는 결과가 나타났다. 또한 ammonia gas의 pre-treatment여부에 따라 CNT의 수직 형상이 좌우되는 결과를 확인하였다. 향후 성장된 MWNT의 최적 조건을 도출하여 디스플레이 소자인 FED(Field Emission Display)분야 등에 응용 가능할 것으로 전망된다.

Ni-SiC nano composite coatings were fabricated using electrodeposition technique with the aid of ultrasound. The properties of the nano composite were investigated by using SEM, XRD, Wear test and Vicker's microhardness test. The results demonstrated that the microhardness of composite coatings under ultrasonic condition was improved significantly as compared to conventional electrodeposition techniques without ultrasound. The nano particles were found to be distributed homogeneously with reduced agglomeration. The synergistic combination of superior wear resistance and improved microhardness was found in ultrasonicated conditions to the Ni-SiC nano composite coatings.

최근에는 차세대 조명용 후보광원인 고출력 백색 LED를 개발하기 위한 경쟁이 치열하며, 이를 위해 업체가 고심하고 있는 가장 큰 문제 중의 하나가 칩에서 발생하는 열을 어떻게 관리하는가 하는 방열의 문제이다. 따라서, LED의 가장 큰 특징인 장수명을 손해보지 않기 위해서는 칩에서 발생되고 있는 열을 외부에 확산시키기 위한 기술 개발이 필수적이다. 다양한 방열소재 중 W-Cu 복합재는 W의 낮은 열팽창계수와 Cu의 높은 열전도도로 인해 방열소재로써 유망한 소재로 주목받고 있으나, 우수한 열적 특성을 발현하기 위해서는 고치밀화를 갖는 W-Cu 복합재 제조가 우선적으로 필요하다. W-Cu 복합체는 일반적으로 액상소결법을 통해 균일한 미세조직을 얻을 수 있으나, 열팽창계수를 낮추기 위해 Cu 함량이 적어지게 되면 치밀화가 어려우며 이를 해결하기 위해 나노입자를 갖는 분말을 이용하고자 하는 연구가 많이 진행되고 있다. 본 연구에서는 W과 Cu 산화물을 이용하는 것이 구성성분끼리의 편석이 발생하지 않으며, 소결성도 우수하여 양산화에 가장 접근한 방법으로 알려져 있다. 그러나, 지금까지의 얻어진 W-Cu 복합체의 경우, 분말상태에서의 얻어진 나노입자가 승온시에 마이크로 크기로 과도한 입자성장이 일어나기 때문에 소결 후에도 나노크기를 유지하기 어려울 뿐만 아니라, 구성상끼리의 응집체가 형성된다. 본 연구에서는 액상소결후에 W 입자가 Cu 기지내에 균일하게 분산되는 동시에 나노크기의 입자를 가지는 고분산 W-Cu 소결체를 얻고자 하였다. 이를 위해 금속산화물 분말의 분쇄를 위해 효과적인 방법으로 알려진 습식상태에서의 고에너지 볼밀링을 통하여 혼합된 텅스텐과 구리 산화물 분말의 수소환원공정을 통해 얻어진 100nm 이하의 입자를 가지는 W-20wt%Cu 나노복합분말을 출발분말로 사용하였다. W-20wt%Cu 나노복합분말의 성형체를 $1050^{\circ}C-1250^{\circ}C$의 온도범위에서 소결거동을 조사하였다. 그 결과, $1100^{\circ}C$ 온도에서 이론밀도에 가까운 소결밀도를 나타내었으며, 이는 기존에 비해 $100^{\circ}C$ 정도 치밀화 온도를 낮추는 결과이다. 소결체의 미세구조 관찰결과, 소결 후 약 200nm의 텅스텐 입자가 Cu내에 균일하게 분산되어 있었다. 제조된 W-Cu 시편에 대해서는 LED 응용성을 조사하기 위해 열전도도와 열팽창계수 등을 평가하였다.

본 연구에서는 박막형 태양전지의 효율 향상을 위한 한 가지 방법으로써 박막 태양전지의 기판으로 사용되는 유리 표면위에 반사방지 기능을 갖는 미세 구조물을 형성하였다. 형성된 미세구조물은 가시광선 영역의 빛의 파장보다 작고 원뿔형 구조를 가지고 있어서 빛의 점진적인 굴절률 변화를 야기하며, 이러한 구조적 굴절률 변화에 의한 반사억제 효과를 확인 할 수 있었다. 이러한 반사방지효과는 곧 태양전지의 효율 향상으로 나타났다. 미세구조물 형성을 위한 방법으로는 나노임프린트 리소그래피 기술과 니켈 재질의 금속 몰드를 사용하였으며, 반사방지구조를 형성하기 위해서 열경화 방식의 임프린트 레진이 사용되었다.

In recent years, there is a strong requirement of low cost, stable microelectro mechanical systems (MEMS) for resonators, microswitches and sensors. Most of these devices consist of freely suspended microcantilevers, which are usually made by the etching of some sacrificial materials. Herein, we have attempted to use Si nanowires, inherited from the parent Si wafer, as a sacrificial material due to its porosity, low cost and ease of fabrication. Prior to the fabrication of the Si nanowires silver nanoparticles were continuously formed on the surface of Si wafer. Vertically aligned Si nanowires were fabricated from the parent Si wafers by aqueous chemical route at $50^{\circ}C$. Afterwards, the morphological and structural characteristics of the Si nanowires were investigated. The morphology of nanowires was strongly modulated by the resistivity of the parent wafer. The 3-step etching of nanowires in diluted KOH solution was carried out at room temperature in order to control the fast etching. A layer of $Si_3N_4$ (300 nm) was used for the selective fabrication of nanowires. Finally, a freely suspended bridge of zinc oxide (ZnO) was fabricated after the removal of nanowires from the parent wafer. At present, we believe that this technique may provide a platform for the inexpensive fabrication of futuristic MEMS.

다양한 반도체 재료 중 ZnO는 3.2 eV의 넓은 밴드 갭을 통한 고효율의 단파장 전기광학 소자 응용 개발에 대한 연구가 진행중에 있으며, 60 meV의 넓은 엑시톤 결합 에너지로 인해 높은 기계적, 열적 안정성을 가진다. 또한 높은 투과성과 굴절율(n=2)을 가지며 이방성 성장을 통한 텍스처 코팅이 가능함으로 PV(photovoltaics)용 유전체 ARC(anti-reflection coating) 재료로 유망하다. 텍스처된 표면은 빛을 차단시키며, 광대역에서 반사를 억제 시킨다. 또한 나노 구조를 통한 나노 다공성 표면은 광대역에서 빛을 모으는 장점이 있으며 태양전지 효율을 극대화 시킬 수 있다. 본 연구에서는 저온 공정이 가능한 hydrothermal 방법으로 다양한 ZnO 나노 구조를 합성하였다. 사용된 합성 재료로 사용되는 zinc nitrate($Zn(NO_3)_2.6H_2O$), hexamethyltetramine(HMT, $C_6H_{12}N_4$)의 농도 및 합성 온도 변화를 통해 다양한 나노구조(나노선, 나노막대, 나노시트 등)의 형태 및 크기를 제어하였다. 이러한 구조적인 변화를 토대로 텍스처된 다공성 나노구조를 형성시키고, 그 형상과 크기 차이에 따른 AR 특성을 평가하였다. ZnO 나노 구조의 결정학적 특성은 XRD(x-ray diffractometer)를 이용하여 분석하였으며, SEM(scanning electron microscope)을 통해 나노 구조의 모양과 크기를 관찰하였다. 또한 UV-Vis spectrophotometer를 통해 나노 구조의 흡수도와 반사도를 측정하였다.

ZnO 는 톡특한 물리적 화학적 성질을 가지고 있는 반도성 물질이기 때문에 최근 광전자 소자인 LED, TFT, 광센서 등에 적용하려는 연구가 많은 관심을 받고 있다. 특히 1차원 ZnO 나노구조는 박막보다 높은 결정성과 물리, 화학적으로 안정하고 표면적이 매우 넓어 많은 연구가 진행되고 있지만, 대량으로 간단하며 저렴하게 생산하기 위해서 친환경적이며 적은 시간으로 합성을 해야 한다. 그래서 최근 수열 합성법을 이용하여 합성이 많이 이루어지고 있지만, ZnO 나노막대 제조 중 기존에 보고된 방법은 대부분 aspect ratio가 낮으며, 저가의 용액 기반으로 높은 aspect ratio를 가지는 나노 선을 제작하기 어려운 실정이다. 또한 용액기반의 성장에서는 기판과의 격자 상수와 열팽창 계수의 차이로 인해 기판과의 adhesion 이 매우 낮아 adhesion layer를 증착 하여 나노 막대을 제작하는 것이 발표가 되고 있다. 하지만 또 하나의 공정이 더해지기 때문에 복잡해지고, 소자에 응용하기에는 한계점이 보인다. 그렇기 때문에 이번 연구에서는 성장 시 Zn 소스가 소모가 다 되었을 시 성장 용액을 교체하는 과정에서 성장 온도와 같이 유지 시킨 뒤에 성장을 하는 방법으로 수직 방향으로 10 um 의 길이를 가지는 ZnO 나노막대의 합성을 가능하게 하였다.

최근 박막형 LED 및 박막형 태양전지등의 기존 마이크로 소자들의 효율향상을 위한 개선으로 나노구조를 이용한 나노소자 제작이 관심을 받고 있다. 이는 가능성으로만 여겨져왔던 나노기술이 기존 박막형 소자에서 포화된 효율상향 접근방식의 한계에 따른 것으로 생각되며, 나아가 나노기술로 제작된 나노소자가 우리 생활을 채우게 될 날이 얼마남지 않은 것을 의미한다. 특히, 디스플레이 소자에서의 나노기술은 더욱 더 중요시 되고 있다. 그로 인해 투명성과 우수한 광전기적 특성을 지닌 산화물 반도체와 그 나노구조 대한 관심이 날로 높아지고 있으며, 그 가운데 산화아연계(ZnO, MgZnO등) 나노구조를 이용한 나노소자 제작이 많이 연구되고 있다. 산화아연은 c축으로 우선 배향성을 가지는 우르짜이트 구조로써, 나노선 성장이 다른 산화물에 비해 용이하고 그 물리적, 화학적 특성이 안정 우수하다. 이러한 산화아연 나노선 제작법 가운데, 유기금속화학기상증착법은 다른 성장법에 비해 결정학적 광학적 특성이 우수하고 성장속도가 빨라 고품질 나노선 성장에 용이한 장비로 각광받고 있다. 하지만 bottom-up 공정을 기반으로 한 나노소자제작에서 몇 가지 문제점을 가지고 있다. 1) 수직형 대면적 성장, 2) 나노선 밀도 조절의 어려움, 3) 기판과의 계면층에 자발적으로 생성되는 계면층의 제거, 4) 고온성장시 precursor의 증발 문제 등이 그것이다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 산화아연 나노구조 성장 시, 마그네슘(Mg)을 도입하여, 각 원소의 조성 차이에 따라 기판 표면에 30nm 두께 미만의 상분리층(단결정+비정질층)을 자발적으로 형성시켰다. 성장이 진행됨에 따라, 아연이 rich한 단결정 층에서는 나노선이 선택적으로 성장하게 하였고, 마그네슘이 rich한 비정질 층에서는 성장이 이루어지지 않게 하였다. 따라서 산화아연이 증발되는 온도영역에서 10nm 이하 직경을 가지는 나노선을 자발적으로 계면층 없이 수직 성장하였다. 또한, 표면의 단결정, 비정질의 사이즈를 Mg 유량으로 적절히 조절한 결과, 산화아연계 나노월 구조성장이 가능하였다.

Hydrogen silsesquioxane (HSQ)는 spin-on glass (SOG)의 일종으로 spin-coating이 가능하며 $400^{\circ}C$ 이상의 고온에서의 어닐링을 통해 silica로 변환되는 물질이다. 이 물질은 가시광선 영역에서 95% 이상의 높은 투과도를 나타내며 산화물로의 변환 공정이 간단하며 표면 개질이 용이하기 때문에 나노 바이오, 반도체, 광전자 소자 등의 다양한 분야로의 적용이 기대되는 물질이다. 최근 나노 기술의 발전에 따라 다양한 나노 구조물을 이용하여 소자들의 효율을 향상시키는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 따라서 HSQ를 이용하는 소자의 효율을 높이기 위해서는 쉽고 간단하면서 생산성이 높은 HSQ 나노 구조물 제작 기술에 대한 연구가 필요하다. 현재 개발된 대면적 HSQ 나노 구조물 제작 기술로는 e-beam lithography, x-ray lithography, room temperature nanoimprint lithography 등이 있다. 하지만 이와 같은 나노 패터닝 기술들은 생산성이 낮거나 공정이 복잡한 단점이 있다. 본 연구에서는 poly(dimethylsiloxane) (PDMS) mold를 이용한 직접 printing 기술을 통해 HSQ 나노 구조물을 제작하는 기술을 개발하였다. 이 기술은 대면적에 간단한 기술로 HSQ 나노 패턴을 제작할 수 있으며 master mold의 패턴이 그대로 HSQ layer로 전사되기 때문에 제작이 까다로운 아날로그 패턴도 손쉽게 제작할 수 있는 장점을 가지고 있다. 따라서 이와 같은 HSQ 직접 printing 기술을 이용하여 HSQ 아날로그 나노 패턴을 제작하고 이의 응용기술에 대한 연구를 진행하였다.

Nano-scale p-n junction can generate various nano-scale functional devices such as nanowire light emitting diode, nanowire solar cell, and nanowire sensor. The core shell type nanowire p-n junction has been considered for the high efficient devices in many previous reports. On the other hand, although device efficiency is relatively lower, the cross bar type p-n junction has simple topological structure, suggested by C.M. Lieber group, to integrate easily many p-n junction devices in one board. In this study, for the integration of the cross bar nanowire p-n junction device, a simple fabrication route, employed dielectrophoretic array and direct printing techniques, was demonstrated by the successful fabrication and programmable integration of the nanowire cross bar p-n junction solar cell. This direct printing process will give the single nanowire solar cell the opportunity of the integration on the circuit board with other nanowire functional devices.

Various ZnO nanostructures were synthesized and ZnO nanostructure-based self-assembled transistors were fabricated. Compared to spindle and flower like nanostructure, the ZnO nanorod (NR) structure showed much stronger gate controllability, and greatly enhanced device performance, demonstrating that this structural variation leads to significant differences of the nanostructure network-based device performance. Also, patterned dry transfer-printing technique that can generate monolayer-like percolating networks of ZnO NRs has been developed. The method exploits the contact area difference between NR-NR and NR-substrate, rather than elaborate tailoring of surface chemistry or energetic. The devices prepared by the transferring method exhibited on/off current ratio, and mobility of ${\sim}2.7{\times}10^4$ and ${\sim}1.03\;cm^2/V{\cdot}s$, respectively. Also, they exhibited showing lower off-current and stronger gate controllability due to defined-channel between electrodes and monolayer-like network channel configuration. With multilayer stacks of nanostructures on stamp, the monolayer-like printing can be repeated many times, possibly on large area substrate, due to self-regulating printing characteristics. The method may enable high-performance macroelectronics with materials that have high aspect ratio.

질화물계 발광다이오드는 소비전력이 낮고 발광효율이 높은 조명용 반도체소자로서 다양한 분야에 적용되고 있으나 질화갈륨 반도체 층 및 외부 공기와의 계면에서 발생하는 전반사로 인하여 광추출특성이 매우 낮은 문제점이 있다. 이를 해결하기 위하여 다양한 연구가 진행되고 있으며 투명전극 또는 p형 질화갈륨 층에 주기적인 나노 패턴을 형성하고 이에 따른 난반사 효과를 통해 전반사를 억제시키는 연구가 주로 진행되고 있다. 현재까지의 연구에서 발광다이오드의 광추출향상을 위한 나노 패턴은 플라즈마 식각공정을 통하여 형성되었지만 플라즈마 데미지에 의해 소자의 전기적 특성이 저하되는 문제점이 있었다. 본 연구에서는 플라즈마 식각 공정이 요구되지 않는 sol-gel 임프린팅 공정을 이용하여 발광다이오드의 ITO 투명전극 위에 산화아연 나노 패턴을 직접 형성하였다. Sol 솔루션은 에탄올에 zinc acetate dihydrate와 diethanolamine을 희석하여 제작하였고 이를 스핀코팅 방법을 통해 발광다이오드의 ITO 투명전극 층 위에 도포하였다. 이 후, 고 투습성의 PDMS (Polydimethylsiloxane) 몰드를 이용하여 $190^{\circ}C$에서 임프린팅을 진행하였고 이 과정에서 대부분의 솔벤트(에탄올)는 PDMS 몰드로 흡수되어 임프린팅 후에는 나노 패턴이 형성된 산화아연 gel 박막을 얻을 수 있었다. 최종적으로 $500^{\circ}C$에서 1시간 동안 열처리 하여 발광다이오드의 ITO 투명전극 위에 산화아연 나노 패턴을 형성하였다. 나노임프린팅 기반의 직접 패터닝 공정을 통하여 형성된 산화아연 패턴 층을 XRD 측정을 통해 결정성을 분석하였고 형성된 패턴의 형상을 SEM을 통해 확인하였다. 또한, 산화아연 패턴 유무에 따른 발광다이오드 소자의 광추출효율 비교를 위해 electroluminescence를 측정하였으며, 소자의 전기적 특성은 I-V 측정을 통해 분석하였다.

본 연구에서는 질화물계 발광 다이오드의 광추출효율을 향상시키기 위해서 Bi-layer나노 임프린트 리소그래피와 Lift-off 공정을 이용하여 ITO투명전극 층 상부에 TiO2 나노 패턴을 형성하였다. 발광 다이오드의 투명전극 층 상부에 UV 나노 임프린트 리소그래피를 이용하여 주기적인 폴리머 패턴을 형성한 후 폴리머 패턴 상부에 RF magnetron Sputtering 공법을 이용하여 TiO2를 증착하고 Lift-off 공정을 이용하여 TiO2 나노 패턴을 제작하였다. 그 결과를 주사전사 현미경(SEM)으로 확인한 결과 임프린트 스탬프와 동일한 나노 패턴이 질화물 계 발광다이오드 투명 전극층 표면에 주기적으로 형성되었다. TiO2 나노 패턴 형성을 통한 광추출 효율의 향상 효과를 확인하기 위해 Electroluminescence (EL) 측정한 결과 TiO2 나노 패턴이 형성된 발광다이오드 소자의 EL 강도가 나노 패턴이 없는 발광다이오드와 비교하여 12% 정도 향상 되었음을 보였고, 이는 고 굴절율 나노 패턴이 활성층에서 발생된 빛의 산란 효과를 유도하여 빛의 내부 전반사를 감소시킨 결과로 해석된다. 또한 소자의 전기적 특성평가를 위한 I-V 측정결과, TiO2 나노 패턴이 형성된 발광 다이오드의 전기적 성질이 저하되지 않았음을 확인하였다.

본 연구에서는 고출력, 고휘도를 위해서 개발되고 있는 수직형 LED소자의 광출력향상을 위한 나노 패터닝 공정을 진행하였다. 수직형 LED는 기존 측면형 LED에 비해서 열방출 특성이 우수하고 대면적 칩으로 제작이 가능하기 때문에 높은 광출력이 필요한 조명 분야로의 적용이 가능하다. 하지만 수직형 LED 역시 기존 측면형 LED와 마찬가지로 질화갈륨 및 외부 공기와의 계면에서 전반사가 심하기 때문에 광추출효율이 낮은 문제점이 있으며 이를 해결하는 것이 큰 이슈가 되고 있다. 이를 해결하기 위해서 광결정 패턴을 LED 소자에 형성하여 광추출효율을 향상시키려는 연구가 활발히 진행되고 있으나 아직까지 수직형 LED 웨이퍼 전면적에 균일한 패턴을 형성할 수 있는 기술 개발이 미진한 상황이다. 본 연구에서는 유연 고분자 몰드를 이용한 대면적 나노 임프린팅 및 나노 프린팅 기술을 통해서 2 inch 수직형 LED 웨이퍼 전면적에 균일한 패턴을 전사하는 공정을 진행하였다. 구체적으로는 나노임프린트 및 건식식각 공정을 통해서 수직형 LED의 n형 질화갈륨 층에 높은 가로세로비의 광결정 패턴을 형성하였으며 이를 통해서 약 40% 정도의 광출력이 향상되었다. 또한 고 굴절률의 산화아연 나노 패턴 형성공정을 대면적 LED 기판에 시도하였다.

BiFeO3 (BFO)는 강자성과 유전체 특성을 모두 구현할 수 있는 재료로서 연구가 활발히 진행되고 있다. BFO 박막을 제조하는 방법에는 sputtering, chemical solution deposition, pulsed laser deposition methods 등이 알려져 있으나, 이러한 방법들은 근본적으로 고 진공을 사용하거나, 고온에서의 열처리, 낮은 성막 속도 등의 문제점이 있어, 상온에서 비교적 쉽게 박막을 제조할 수 있는 Aerosol deposition에 관한 관심이 증가하고 있다. 본 연구에서는 BFO의 강자성, 강유전 특성을 향상시키기 위해 Ba(Cu1/3Nb2/3)O3 (BCN)를 첨가한 Ba(Cu1/3Nb2/3)O3 (BFO-BCN) 복합재료를 합성하였다. 합성한 마이크론 크기의 입자를 사용하여 나노 결정립 크기의 Ba(Cu1/3Nb2/3)O3 (BFO-BCN) 박막을 상온에서 진공 분말 분사 공정(Aerosol-Deposition)을 이용하여 제조하고, 강자성 및 강유전성 특성을 평가하였다. Aerosol deposition방법으로 제조된 BFO-BCN박막은 BFO박막에 비해 우수한 강자성과 강유전 특성 나타내었다.

산화물 반도체 나노선 가스센서는 기존의 벌크 및 박막재료에 비해 체적-표면적비가 매우 커서 극미량의 화학물질에 대한 감응특성이 유리하여 많은 각광을 받고 있다. 현재, 다양한 물질들의 나노선 합성 및 센서 소자 구현에 대한 연구가 국내외적으로 활발하게 진행되고 있다. 이와 같은 나노선 센서의 실용화를 위해 특정 물질에 대한 선택성과 감응특성의 증진이 여전히 요구되고 있으며, 이에 대한 여러 방향에서의 연구가 진행되고 있다. 특히, 촉매특성이 뛰어난 귀금속 나노입자를 나노선 표면에 부착시킨, 기능화된 나노선 센서소자에 관련된 연구가 활발하다. 본 연구에서는 기상법을 이용하여 합성한 산화물 나노선에 감마선을 조사하여 Au, Pt 및 Pd 금속나노입자를 형성시켰다. 이와 같이 금속나노입자가 고착된 산화물 나노선의 미세구조와 가스 감응특성을 조사하였으며, 기능화된 금속 나노입자가 가스 감응에 미치는 영향과 가스 감응 메커니즘을 제시하고자 한다.

국내외적으로 다양한 형태의 저차원 구조 나노재료를 화학센서에 응용하고자 하는 연구가 매우 활발히 진행되고 있다. 현재까지 발표된 많은 연구는 단일 산화물 반도성 재료를 이용한 센서 특성 측정 및 센싱특성 향상 연구가 주를 이루고 있다. 이에 비해 2 가지 이상의 물질로 구성되는 이종접합(heterojuction) 나노재료는 단일 재료에 비해 화학센서로서의 특성을 향상시킬 여러 가능성이 제시되고 있으나, 이러한 이종접합 구조의 가스감응특성에 대한 기본 모델 제시는 부족한 상태이다. 본 연구에서는 $SnO_2$-ZnO 등의 코아-쉘 구조 나노섬유 및 ZnO-$SnO_2$ 이종접합 구조 나노섬유 나노재료를 제조하였다. 이러한 나노재료의 가스 감응특성을 조사하고 그 결과들을 바탕으로 이종접합 나노재료의 가스 감응특성에 대한 메커니즘을 제시하고자 한다.

Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) 화합물 반도체를 기반으로 한 태양전지는 박막태양전지 기술 중 세계최고효율을 기록하고 있다. CIGS를 합성하는 방법은 동시증발법, 스퍼터링/셀렌화 등의 진공방식과 나노분말법, 전착법, 용액법 등의 비진공방식이 있으나, 현재까지 진공방식이 양산기술로서 완성도가 높은 것으로 알려져 있다. 특히 스퍼터링에 의한 전구체 박막 증착과 셀렌 분위기에서의 열처리 공정을 결합시킨 2단계 공정은 동시증발법에 비해 대면적 모듈 제조에 유리한 것으로 알려져 있다. 셀렌화 공정은 통상 반응성이 매우 높은 H2Se 기체를 이용하고 있으나, 부식성 및 안전성 문제를 해결하기 위해 추가적인 설비가 요구되므로 제조비용을 높이는 단점을 갖는다. 한편, Se 증기를 이용하면 안전성은 담보되나 낮은 반응성으로 인해 고온에서 장시간 열처리를 해야하는 문제를 안고 있다. 본 연구에서는 새로운 Se 증기를 사용하되 반응효율을 높일 수 있는 새로운 셀렌화 열처리방법을 제시하고자 한다. 기존의 Se 증기가 별도의 증발원을 이용하여 공급된 것과는 달리, 금속전구체 직상부에 Se이 코팅된 별도의 커버글라스를 위치시켜 Se의 손실을 최대한 억제하였다. Se 커버글라스가 밀착된 금속프리커서를 $200{\sim}600^{\circ}C$ 온도범위에서 열저항가열로 내부에서 열처리하였으며, 추가로 Se을 공급하지는 않았다. 이와 같은 방법 제조된 CIGS 박막의 물성을 X선회절법, 주사전자현미경 등으로 관찰하였으며, 예비실험결과 비교적 낮은 온도에서 chalcopyrite 상이 형성됨을 확인하였다. 근접셀렌화에 의해 제조된 CIGS 박막이 적용된 태양전지를 제조하여 셀렌화 공정변수에 따른 소자특성변화를 제시하고자 한다.

The Cu(In,Ga)Se2(CIGS) thin film solar cells have been achieved until almost 20% efficiency by NREL. These solar cells include chemically deposited CdS as buffer layer between CIGS absorber layer and ZnO window layer. Although CIGS solar cells with CdS buffer layer show excellent performance, many groups made hard efforts to overcome its disadvantages in terms of high absorption of short wavelength, Cd hazardous element. Among Cd-free candidate materials, the CIGS thin film solar cells with Zn compound buffer layer seem to be promising with 15.2%(module by showa shell K.K.), 18.6%(small area by NREL). However, few groups were successful to report high-efficiency CIGS solar cells with Zn compound buffer layer, compared to be known how to fabricate these solar cells. Each group's chemical bah deposition (CBD) condition is seriously different. It may mean that it is not fully understood to grow high quality Zn compound thin film on the CIGS using CBD. In this study, we focused to clarify growth mechanism of chemically deposited Zn compound thin film on the CIGS, especially. Additionally, we tried to characterize junction properties with unfavorable issues, that is, slow growth rate, imperfect film coverage and minimize these issues. Early works reported that film deposition rate increased with reagent concentration and film covered whole rough CIGS surface. But they did not mention well how film growth of zinc compound evolves homogeneously or heterogeneously and what kinds of defects exist within film that can cause low solar performance. We observed sufficient correlation between growth quality and concentration of NH3 as complex agent. When NH3 concentration increased, thickness of zinc compound increased with dominant heterogeneous growth for high quality film. But the large amounts of NH3 in the solution made many particles of zinc hydroxide due to hydroxide ions. The zinc hydroxides bonded weakly to the CIGS surface have been removed at rinsing after CBD.

최근 $Cu(In,Ga)Se_2$(CIGS)와 같은 박막 태양전지에 대한 연구가 많은 관심을 끌고 있다. CIGS 태양전지의 광투과층으로 사용되고 있는 II-VI족 화합물 반도체인 CdS는 상온에서의 에너지 밴드 갭(band gap)이 2.42eV 정도로서, 가시광영역의 많은 빛을 투과시키고, 적절한 제작 조건하에서 비교적 낮은 비저항을 나타내기 때문에 널리 사용되고 있다. 하지만 CIGS 태양전지 연구는 주로 CIGS 흡수층 제조공정에 편중되어 있으며, CdS 버퍼층 공정조건에 대한 체계적인 연구가 부족하다고 판단된다. 습식공정인 Chemical Bath Deposition (CBD)에 의해 주로 제조되는 CdS는 단순한 제조공정에도 불구하고 CIGS 태양전지의 성능에 지대한 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 특히, CdS합성반응이 개시되기 전까지의 용액잔류시간 (dip time)은 CIGS내로의 Cd이온 농도를 결정하는 중요한 공정변수로 판단된다. CIGS 표면에 Cd이 도핑될 경우, CIGS는 n형 전도성을 갖는 얇은 층을 갖게 되어 전체적으로 n-CIGS/p-CIGS의 동종 접합을 형성하는 장점을 부여할 것으로 기대된다. 따라서 본 논문에서는 dip time을 주요변수로 하여 CIGS 태양전지의 성능에 미치는 영향을 주로 고찰하였다. Cd의 확산 정도는 secondary ion mass spectroscopy (SIMS)를 이용하여 정량화하였으며, 제조된 CIGS 태양전지의 전류-전압 특성과 상관성을 제시하고자 한다.

While the substrate-type solar cells with Cu(In,Ga)Se2 absorbers yield conversion efficiencies of up 20%[1], the highest published efficiency of Cu(In,Ga)Se2 superstrate solar cell is only 12.8% [2]. The commerciallized Cu(In,Ga)Se2 solar cells are made in the substrate configuration having the stacking sequence of substrate (soda lime glass)/back contact (molybdenum)/absorber layer (Cu(In,Ga)Se2)/buffer layer (cadmium sulfide)/window layer (transparent conductive oxide)/anti reflection layer (MgF2) /grid contact. Thus, it is not possible to illuminate the substrate-type cell through the glass substrate. Rather, it is necessary to illuminate from the opposite side which requires an elaborate transparent encapsulation. In contrast to that, the configuration of superstrate solar cell allows the illumination through the glass substrate. This saves the expensive transparent encapsulation. Usually, the high quality Cu(In,Ga)Se2 absorber requires a high deposition temperature over 550C. Therefore, the front contact should be thermally stable in the temperature range to realize a successful superstrate-type solar cell. In this study, it was tried to make a decent superstrate-type solar cell with the thermally stable ZnO:Al layer obtained by adjusting its deposition parameters in magnetron sputtering process. The effect of deposition condition of the layer on the cell performance will be discussed together with hall measurement results and current-voltage characteristics of the cells.

A small amount of Na incorporated in $CuInSe_2$ (CIS) absorption layer has become widely accepted as a requirement for efficient polycrystalline CIS solar cells. However, there is ongoing argument on the role of sodium incorporated in the absorber. In this paper, CIS absorption layers have been deposited using the three-stage co-evaporation process on Mo coated non-Alkali glass substrates. The NaF was evaporated during the second-stage with various fluxes. This paper is focusing on differences of micro-structure and composition ratio of the absorber realized with different Na contents and the variation of electrical properties of the cells with the corresponding absorbers. The analytical results of x-ray diffraction (XRD) patterns, field emission scanning electron microscope (FE-SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS) and current-voltage characteristics will be discussed to investigate the effect of NaF flux on the CIS absorber formation and its cell performance.

The multi-component olivine cathode material, $LiMn_{1/3}Fe_{1/3}Co_{1/3}PO_4$, was prepared via a novel coprecipitation method of the mixed transition metal oxalate, $Mn_{1/3}Fe_{1/3}Co_{1/3}(C_2O_4){\cdot}2H_2O$. The stoichiometric ratio and distribution of transition metals in the oxalate, therefore, in the olivine product, was affected sensitively by the environments in the coprecipitation process, while they are the important factors in determining the electrochemical property of electrode materials with multiple transition metals. The effect of the pH, atmosphere, temperature, and aging time was investigated thoroughly with respect to the atomic ratio of transition metals, phase purity, and morphology of the mixed transition metal oxalate. The electrochemical activity of each transition metal in the olivine synthesized through this method clearly was enhanced as indicated in the cyclic voltammetry (CV) and galvanostatic charge/discharge measurement. Three distinctive contributions from Mn, Fe, and Co redox couples were detected reversibly in multiple charge and discharge processes. The first discharge capacity at the C/5 rate was $140.5\;mAh\;g^{-1}$ with good cycle retention. The rate capability test showed that the high capacity still is retained even at the 4C and 6C rates with 102 and $81\;mAh\;g^{-1}$, respectively.

Recently $Li_{1.2}Ni_{0.2}Mn_{0.6}O_2$ has been consistently examined and investigated by scientists because of its high lithium storage capacity, which exceeds beyond the conventional theoretical capacity based on conventional chemical concepts. Consequently, $Li_{1.2}Ni_{0.2}Mn_{0.6}O_2$ is considered as one of the most promising cathode candidates for next generation in Li rechargeable batteries. Yet the mechanism and the origin of the overcapacity have not been clarified. Previously, many authors have demonstrated simultaneous oxygen evolution during the first delithiation. However, it may only explain the high capacity of the first charge process, and not of the subsequent cycles. In this work, we report a clarified interpretation of the structural evolution of $Li_{1.2}Ni_{0.2}Mn_{0.6}O_2$, which is the key element in understanding its anomalously high capacity. We identify how the structural evolution of $Li_{1.2}Ni_{0.2}Mn_{0.6}O_2$ occurs upon the electrochemical cycling through careful study of electrochemical profiles, ex-situ X-ray diffraction (XRD), HR-TEM, Raman spectroscopy, and first principles calculation. Moreover, we successfully separated the structural change at subsequent cycles (mainly cation rearrangement) from the first charge process (mainly oxygen evolution with Li extraction) by intentionally synthesizing sample with large particle size. Consequently, the intermediate states of structural evolution could be well resolved. All observations made through various tools lead to the result that spinel-like cation arrangement and lithium environment are created and embedded in layered framework during repeated electrochemical cycling.

Nanofibers have a large potential in air filtration applications. In this work, we have developed a photocatalytic polyvinyl alcohol PVA/$TiO_2$ nanofibers membrane for the treatment of air filtration by using electrospinning method. PVA were electrospun into nanofibrous membranes and $TiO_2$ nanoparticles were loaded in PVA nanofibers in various contents from 10% (w/w) to 50% (w/w). The UV-Vis spectra were conducted for testing the existence of $TiO_2$ nanoparticles in PVA fibers. SEM analysis indicated that $TiO_2$ nanoparticles were loaded on the surface of PVA fibers and dispersed linearly along the fiber direction, which originated from the effect of polarization and orientation caused by high electric field. X-ray diffraction (XRD) was used to determine the crystalline of the membrane. Tensile strength was measured to evaluate the physical properties of the membrane. Therefore, our work suggested that PVA/$TiO_2$ nanofiber membrane has a potential application in air filtration area.

We have studied mechanisms of back contact formation in Al evaporation and screen printed Al paste for Si solar cells by TEM analysis. We observed that Si diffuse into Al during heat up. The Si diffusion process made vacancies in Si wafer. The Al began to seep into the Si wafer (Al spike). During heat down, the Al spike were shrink which causes the doped region (BSF).

겨울철 혹한지방에서의 차량운행 또는 여름철 혹서지방에서의 장시간 차량 운행시 차체를 구성하고 있는 강판에는 약 $-50^{\circ}C{\sim}150^{\circ}C$의 온도환경에 처하게 된다. 따라서 이러한 저온 고온 환경하에서 차체 충돌상품성 예측 및 충돌안전 설계를 위해 온도에 따른 차체 강판의 기계적 물성평가가 요구된다. 이를 위해 본 연구에서는 자동차용 충돌부재에 주로 쓰이는 HS440MPa, HS590MPa급 냉연 고장력 강판에 대해 $-60^{\circ}C{\sim}200^{\circ}C$의 온도범위로 저온 고온 인장시험을 수행 하였다. 각각의 인장시험 결과로부터 온도 별 항복강도, 인장강도, 연신율, 가공경화지수 등 기계적 물성 변화를 평가하였다. 저온 고온 인장시험은 ZWICK Z250 만능재료시험기를 사용하였고 KS5호 규격의 인장시편을 사용하였으며, 시편에 충분한 온도를 가하기 위하여 목표온도 도달 후 20분간 유지한 뒤 인장시험을 수행하였다. 인장시험결과 HS440MPa, HS590MPa급 두 강종 모두 온도가 낮아질수록 강도 및 연신율 등이 증가하였고, 온도가 증가할수록 강도 및 연신율 등 기계적 물성이 저하 되었다. 즉, 우리가 주로 평가해왔던 상온($25^{\circ}C$)에 비해 저온 고온 환경하에서는 강판의 기계적 물성 변화가 큰 것을 알 수 있다. 따라서 혹한 또는 혹서 지방 등 온도차이가 큰 운행환경하에서의 차체 강도 및 충돌안전성 확보를 위해 온도에 따른 강판의 정확한 물성평가가 필요하고 차체 설계시 온도에 따른 강도변화를 충분히 고려하여야 한다.

Recently, hot stamping process has been paid attention greatly by automobile makers in accordance with the fuel efficiency and environmental issues as well as crash safety issue. The hot-stamped parts, however, demand extreme mechanical properties such as tensile strength of over 1470 MPa or equivalently Vickers hardness of around 450. In this work, to meet the demand efficiently, a method to predict mechanical property of hot-stamped parts based on numerical phase transformation scheme has been proposed associated with the thermo-mechanical coupled finite element analysis. This work deals with various phase transformation equations and validates them to select appropriate model for 0.2C-0.1Si-1.4Mn-0.5Cr-0.01Mo-0.002B steel sheet. The authors show that an efficient method saving time and cost to develop hot-stamped automobile parts ensuring suitable mechanical properties such as Vickers hardness and strength.

Recently high strength steel sheets with high formability for automotive parts have been being developed to meet the demands for passenger safety and weight reduction of car body. Among these high strength steels, dual-phase steels are regarded as one of the attractive steels due to their excellent mechanical properties including high strength and ductility. However, to be successfully applied to automotive parts they should be corrosion resistant enough to satisfy the required quality of car maker. This also requires their feasibility for galvannealed production including hot dip galvanizability. In this study has been placed on understanding the effects of heat-treatment(austenizing and isothermal treatment) on the microstructures and mechanical properties of a 0.06C-0.03Si-2.0Mn high strength steel for cold forming. The microstructure and phase distribution were examined with eth aids of SEM, EBSD, TEM etc.. Through the study the production of 590MPa grade DP GA steels with good formability and galvaniability were shown to be possible.

In this study, oxidized alginate/gelatin/biphase calcium phosphate (BCP)- based hydrogel composites were fabricated. Alginate sodium was oxidized by periodate. The oxidized product was confirmed by using $^1H$ and $^{13}C$ NMR spectra. The number average molecular weight ($M_n$), the average molecular weight ($M_w$) of the oxidized alginate were determined by Gel Permeation Chromatography (GPC). The hydrogel was formed from the oxidized alginate and gelatin solution via Schift-base reaction. The hydrogel showed a highly porosity by a Scanning Electron Microscope (SEM) and Mercury Intrusion Porosimetry (MIP). Crosslinked density of the gel matrix were assessd by trinitrobenzene sulfonic acid (TNBS) assay that shows a high effect on swelling ratio. Increment of the crosslinked desity resulted in enhancing compressive strength of the hydrogel composite. The cytotoxity of hydrogel was assessed with osteoblast MG-63. The hydrogel composites show a high compatibility. The obtained results showed a potential application for bone regeneration in future.

생체재료란 손상된 생체조직의 기능을 가능한 한 정상에 가까운 상태로 회복시킬 때 이용되는 재료이다. 생체재료는 보건 의료 분야 중 치료, 재활 및 예방의 수단으로 생체에 적용되기 때문에 인간 수명연장 및 사고, 질병의 증가 등에 따라 그 중요성이 점점 증가되고 있는 추세이다. 그럼에도 불구하고, 생체재료 이식에 따른 면역기전에 대해서는 명확하게 밝혀지지 않고 있다. 따라서 본 연구에서는 미생물의 특이 구조를 인식하여 염증반응을 유도하는 TLR (Toll like receptor)을 통한 면역학적 기전을 생체재료 이식시 나타나는 면역반응에 적용하고자 macrophage cell line인 RAW264.7을 이용하여 확인하였다. 생체재료(칼슘-인산계 뼈이식제, PCL microphere)의 특성은 electron microscope(SEM, TEM)을 통하여 관찰하였고 RAW264.7에 의한 세포 독성실험 (MTT와 LDH assay) 결과 세포독성은 없는 것으로 확인되었다. 생체재료가 TLR pathway에 미치는 영향을 Western blotting과 RT-PCR을 이용하여 확인하였으며, 면역반응 시 유도되는 cytokine을 RT-PCR과 ELISA를 이용하여 확인하였다.

In this work, HAp-(t-ZrO2) ceramic composites of biomimic artificial bone were fabricated by multi-extrusion process in order to replace nature bone. HAp-(t-ZrO2) and graphite powders were mixed separately with ethylene vinyl acetate (EVA) and stearic acid using shear mixer. Extruded HAp-(t-ZrO2) filaments and carbon filaments were arranged in the die to fabricate the first pass filament. The first pass filaments were arranged in the same die with a central carbon core for making the space for spongy bone. Burning out and sintering processes were performed to remove the binder and lubricant. The microstructure channel diameter was researched around $300{\mu}m$. Microstructure analysis was carried out by OM, SEM, and $\mu$-CT. Compressive strength was investigated for the artificial bone. Some preliminary bio-compatibility test was evaluated.

Poly-carprolactone (PCL)은 생분해성 고분자로 장기간의 임상실험 결과 생체에 독성이 없으며 생체친화성이 우수한 소재로 확인되어 PLGA, PLLA 등과 더불어 조직공학 분야에서 널리 사용되고 있는 생체재료이다. 그러나 PCL은 5개의 비극성 methylene group과 1개의 극성 ester group이 반복되는 지방족의 polyester로 구조상 탄소수가 많아 소수성을 띄는 단점을 가지고 있다. 이러한 표면이 소수성인 재료의 경우, 초기 단백질 흡착능이 떨어져 세포의 부착이 느린 속도로 일어나므로 세포 분화 및 조직 재생이 더디게 일어난다. 본 연구에서는 소수성의 PCL 표면의 단백질 흡착능을 증가시키기 위해 기능성 amine group을 부착하였으며, 또한 골재생을 촉진시킬 수 있는 세포외 기질인 collagen과 osteopontin을 부착함으로써 고기능성 PCL membrane을 제조하였다. 제조된 PCL membrane은 골재생용 조직공학에의 응용을 위해 지방유래 줄기세포를 이용하여 부착능 및 골세포로의 분화능을 확인하였다. 표면 성질의 변화에 의한 세포의 부착능의 변화를 confocal microscopy을 이용하여 부착에 관여하는 단백질의 발현을 확인하였으며, collagen과 osteopontin에 의한 골세포로의 분화능을 확인하기 위해 real time PCR을 통해 골세포의 분화 표지 유전자의 발현을 비교 분석하였다.

Recently, highly porous bone substitutes, which have interconnected open pore structure, have been focused on improving their mechanical properties and modifying their functions. Especially, it is highly required to develop functional gradient structured bone substitute which is available for controlling their material properties such as bioresorption rate and elastic modulus. Porous $ZrO_2$ scaffold was fabricated by the sponge replica method using PU sponge. After 3 times of dip coating and the subsequent oven drying, burning out and microwave sintering were carried out. Various $ZrO_2$-BCP powder mixtures were prepared depending on the ratio and coated on the $ZrO_2$ scaffold by dip coating process. X-ray diffraction analysis was performed to characterize the phase identification of the scaffolds. Microstructures of the bone substitutes were observed using scanning electron microscopy.

조직공학의 중요한 요소로 작용하는 scaffold는 여러 가지 필수적인 조건들을 만족시켜야 한다. 대표적인 특징들로는 (1)생분해성 및 비독성, (2)넓은 표면적을 갖는 상호 연결된 내부 다공성 구조, (3)구조적 안정성, (4)세포부착 기질의 제공, (5)낮은 면역 반응성, (6)혈전 형성 억제, (7)친수성, (8)생체 기능성 등을 들 수 있다. 이러한 scaffold가 갖추어야 할 특성 중에서 세포 부착 기질 제공을 위하여 scaffold에 표면 개질을 통한 기능기를 도입하였다. 본 연구에서는 BCP scaffold의 구조적 안정성 부여를 위하여 PCL(polycaprolactone)을 infiltration 하였다. PCL은 소수성의 특징을 갖고 있어 세포와 상호작용 할 수 있는 생물학적 반응기가 없기 때문에 세포와의 친화성이 떨어진다. 세포의 친화성을 높여주기 위해 실리콘의 전구체인 TEOS(tetraethly orthosilicate)를 코팅하고, 그 위에 카복실기(carboxylic acid group)를 도입하였다. 또한 세포의 고정화를 높여주기 위해 fibronectin을 코팅하여 BCP/PCL scaffold의 세포 친화성을 높여주었다. 이와 같이 제조된 고기능성 BCP/PCL scaffold의 내부 구조와 특성을 Micro-CT로 확인하였고, 또한 실리콘 코팅 여부를 확인하기 위하여 SEM-EDS를 통해 관찰하였으며, FT-IR 관찰을 통해 카복실기 도입 여부를 확인 하였다. 또한 생체적합성 평가를 위해 MTT assay, 조골세포의 부착에 미치는 영향을 관찰하기 위해 SEM, 조골세포의 유전자 발현에 미치는 영향을 관찰하기 위해 RT-PCR을 통해 확인 하였다.

Most of previous methods for the dispersions of carbon nanotube were achieved by various chemical functionalizations. In this study, however, we generated highly water dispersed carbon nanofibers by altering intrinsic materials property only, such as crystallinity of outer layers of carbons, without chemical treatment. Although most of chemical functionalization requires acidic treatment and may degrade their chemical functions by interacting with other molecules, suggested strategy demonstrated a simple but chemically non-degradable carbon nanotube for the application of various medical applications, such as drug delivery system and implant coatings.Furthermore, protein adsorption was increased by the reducing surface crystalinity since outer activated surface induced more adsorption of oxygen and eventually greater protein adsorption than pristine carbon nanofibers.

poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) (PHBV) is a bacterially derived copolymer produced by fermentation. PHBV has been attractive because of its potential environmental, pharmaceutical and biomedical applications. Recently, the electrospinning technique has been used to fabricate fibrous mat for biomedical applications such as artificial blood vessel, drug release and scaffolds, because this method is simple and easy to get ultrafine polymer fibers. Depending on speed of rotation drum collector, fiber structure was different. In this work, PHBV fiber was aligned by electrospinnning machine. Furthermore, alignment of PHBV fiber mats was given angle such as $45^{\circ}$, $60^{\circ}$ and $90^{\circ}$. The morphology of each aligned PHBV fiber mat was observed by SEM technique. The mechanical property was evaluated depending on alignment angle. Especially, cell attachment ability depending on alignment of PHBV fiber mats was carried out using MG- 63 osteoblast like cells.

최근 골손상이 있을 경우 골 형성을 유도하고 기능을 부여하여 단순한 골조직의 대체를 위한 지지체가 아닌 한층 더 나아간 지지체의 연구가 활발히 진행되고 있다. 뼈 형성 억제 인자를 억제하거나 촉진인자를 첨가하여 뼈의 형성이 증가시키고, 뼈 형성과정에 관여하는 신호체계를 유도하는 어떤 물질을 첨가하여 뼈의 형성을 증가시킬 수 있다. 줄기세포는 다양한 세포로 분화할 수 있는 능력이 있는데 그 과정에서 여러 가지 signal이 관여한다. 그 중 wnt signaling은 줄기 세포가 분화하는 과정뿐만 아니라 세포의 사멸, 이동에 있어서도 매우 중요한 역할을 하며, 줄기세포의 운명 결정에 영향을 미친다고 알려져 있다. Silicon은 조골세포의 부착과 증식, 세포의 활성을 증가시키며 뼈의 형성과정과 석회화 과정에서 중요한 역할을 한다. 또한 BMP-2, collagen 등과 같은 유전자의 발현을 증가시킨다. 따라서 본 연구에서는 Silicon이 조골세포로의 분화과정에 관여하는 신호전달 중 wnt 신호에 미치는 영향에 대해 유전자의 발현 양상과 단백질의 발현 양상을 살펴보기 위해 각각 RT-PCR과 western-blotting을 수행하였다.

In this experiment, artificial blood vessel was fabricated from electro-spun PU/PCL. To assist with endothelial growth, PU/PCL surface was coated with the RGD peptide. To prevent a clot of blood, anti-thrombus agent was loaded to the fibrous mat and values were reflected through FT-IR data. In vitro study, SEM and MTT data showed that the component was of excellent biocompatibility and cell proliferation. In in vivo study, the artificial blood vessel was implanted in a dog's artery. The results of the CT scan, ultrasound and H&E staining showed that artificial blood vessel was excellent for artery replacement applications.

Possessing of carbon nanotubes in biopolymer intrigued much interest due to their mechanical and unique nanoscale surface properties. Surface stiffness can be controlled by the amount of carbon nanotubes in polymer and surface wettability can be altered by the order of nanoscale surface roughness. Protein adsorption mechanism on nanostructured carbon nanotube/polymer thin film will be discussed in this study. In addition, we identified that mechanical stimuli also contribute the messenchymal stem cell and bone cell interactions. Importantly, live cell analysis system also showed altered morphology and cellular functions. Thus, embedding of carbon nanostructures simultaneously contribute to protein adsorption and cellular interactions. In conclusion, this study demonstrated the evidence that nanoscale surface features determine the subsequent biological interactions, such as protein adsorption and cellular interactions.

일반적으로 석출물의 석출은 핵생성(Nucleation)-성장(Growth)-조대화(Coarsening)의 단계를 거친다. 핵생성에 의해 생성된 개개의 핵들은 아직 열역학적으로 평형 상태가 아니다. 석출물의 부피 분율은 아직 상태도에서 예측할 수 있는 값까지 도달하지 못했다. 과포화된 기지에서 생성된 핵은 계속적으로 기지로부터 용질 원자를 공급받아 성장하게 된다. 석출물의 성장은 그 부피 분율이 상태도에서 예상되는 값에 도달할 때까지 계속된다. 시간에 따른 석출 분율 계산과 분산된 석출물들이 matrix내에서 어느 정도 용해도를 갖는다면, 보다 작은 크기의 입자들은 용해되어 보다 큰 입자로 석출(성장)하려는 경향이 있다. 이러한 현상의 구동력은 전체 시스템의 계면 에너지 감소에 의해 주어지며, 결국 하나의 큰 입자만이 존재하게 될 것이다. 본 연구에서는 석출분율을 계산하기 위해 상용프로그램인 Pandat을 통해 Mg-Al 2원계합금의 상태도 및 석출분율 계산을 위한 열역학 데이터를 계산하였다. 계산된 열역학 데이터는 C언어로 함수화 하여 입력하고 Excell을 통해 석출분율을 계산하였다. 계산된 석출분율과 실험값의 비교를 통해 fitting parameters를 대입하여 계산값 및 실험값의 오차율을 줄였다. 본 연구에서 계산된 석출분율은 미래의 석출상 크기 및 분포 등을 개발하는 기초데이터로 활용할 수 있을 것이다.

최근 수송기기 및 전자부품산업에서의 성능향상 요구에 따라 경량고강도 비철금속재료의 수요가 증대되고 있다. 특히, 세계적으로 에너지 절약 및 환경 공해 규제가 대폭 강화됨에 따라 자동차, 항공기 등 수송기기의 소재경량화 소재로 낮은 밀도 기계적 가공성이 우수한 마그네슘 합금이 각광을 받고 있다. 그러나 Mg합금은 알루미늄 합금과는 달리 보호성 산화피막이 형성되지 않아 내식성 및 고온강도가 매우 취약하다. 이를 보안하기 위해서 본 연구에서는 마그네슘의 강도 개선을 위한 원소로써 고용강화 원소로 많이 쓰이는 Zn과 입자 미세화로 인한 항복강도를 증가시키는 Mn의 3원계 합금에 고온에서 안정한 Mg2Sn상이 형성되는 Sn을 첨가하여 시효처리에 따른 기계적 특성과 미세조직을 관찰하였다. 실험 이전에 Pandat Program에 의한 열역학적 분석을 바탕으로 Mg-Zn-Mn 및 Mg-Zn-Mn-Sn의 상태도 계산 및 MgZn와 Mg2Sn 석출분율을 예측하였다. 열역학 계산을 통해 도출된 석출온도를 통해 Mg-Zn-Mn 및 Mg-Zn-Mn-Sn 합금의 열처리에 따른 경도 및 미세구조를 관찰하였다. 또한, 기계적 특성을 평가하기 위해 상온 및 고온 인장시험을 실시하였고 XRD, SEM을 이용하여 석출상을 분석하였다.

Mg합금은 모든 구조용 재료 중에서 비강도가 크며 가공성이 가장 우수하여 재료의 실제 적용시에 2차 가공비 측면에서 다른 경량재료에 비해 유리하다. 그래서 경량화를 필요로 하는 최근 산업체의 요구를 충족시킬 수 있는 재료이다. 그러나 마그네슘 합금의 적용이 매우 제한되는 이유는 결정구조가 hcp로서 냉간가공이 어렵고, 강화기구가 석출경화 및 고용강화로 제한되기 때문에 기계적 성질, 즉 강도와 연성이 모두 낮다. 특히 고온에서 기계적 성질이 급격히 저하되기 때문에 구조용 재료로써는 사용이 어렵다. 따라서, 본 연구에서는 고온에서 안정한 MgZn상과 항복강도를 향상시키는 Mg4Ag상의 석출을 보이는 Mg-Zn-Mn-Ag합금의 시효거동 및 미세조직 변화에 대해 검토하고자 하였다. 본 합금의 석출거동, 미세조직 및 경도 변화에 미치는 시효처리의 영향에 관한 연구를 수행하기 위해 Pandat Program을 이용해 열역학적 계산을 통한 상태도 해석 및 석출상을 예측 하였다. 계산된 결과는 DSC실험을 통해 비교 분석함으로써 신뢰성을 확보하였고 미세조직 및 석출상 분석을 위해 OM, SEM 그리고 XRD로 관찰하였다. 또한, 시효처리에 따른 기계적 특성을 분석하기 위해 상온 및 고온 인장시험을 하였고, 인장시험 후 파단면 분석을 통하여 재료의 파괴거동을 분석하였다.

1980년대 이후로 등장한 Nd-Fe-B 소결자석은 뛰어난 자성특성을 나타내며, 원재료도 풍부하기 때문에 단위 자기 에너지당 가격은 비교적 저가이다. 따라서 대부분의 기존 Sm-Co와 주조 Al-Ni-Co 자석재료를 대체하며 다양한 첨단사업의 핵심소재로 적용되며, 자동차 및 의료기기 등 산업 전반에 사용되고 있다. 이러한 응용 중에서도 향후 녹색성장을 위한 신성장동력 산업인 하이브리드 자동차의 구동 모터로서 사용되는 대표적인 영구자석이다. 현재 개발된 Nd계 영구자석은 큐리온도가 낮고 높은 온도에서 자기적 성능의 열화가 심하게 진행된다는 단점이 있기 새로운 합금 설계 및 공정의 최적화를 통해 보자력을 향상 시킴으로써 사용온도를 $200^{\circ}C$ 정도로 높이는 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 일반적인 제조공정을 통해 제조된 소결체의 미세구조에 변화시키기 위하여 약 $10^{-5}$ Torr의 진공분위기에서 $10^{\circ}C/min$의 승온/냉각속도로 $350^{\circ}C$부터 $450^{\circ}C$ 구간에서 2 사이클부터 8 사이클까지 승온과 냉각을 반복하는 열처리를 수행하였다. Nd-Fe-B 소결자석을 $350^{\circ}C{\sim}450^{\circ}C$ 온도구간에서 반복적인 열처리를 수행한 결과 열처리 사이클에 따라 보자력 특성이 다르게 나타내었다. 이에 승온과 냉각을 반복하며 나타난 미세구조의 변화가 자성특성에 어떠한 영향을 미쳤는지에 대해 고찰하였다.

Cu has been used for metallic interconnects in ULSI applications because of its lower resistivity according to the scaling down of semiconductor devices. The resistivity of Cu lines will affect the RC delay and will limit signal propagation in integrated circuits. In this study, we investigated the characteristics of electroplated Cu films according to the variation of concentration of organic additives. The plating electrolyte composed of $CuSO_4{\cdot}5H_2O$, $H_2SO_4$ and HCl, was fixed. The sheet resistance was measured with a four-point probe and the material properties were investigated with XRD (X-ray Diffraction), AFM (Atomic Force Microscope), FE-SEM (Field Emission Scanning Electron Microscope) and XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy). From these experimental results, we found that the organic additives play an important role in formation of Cu film with lower resistivity by EPD.

The effect of additives as rare-earth in dielectric materials has been studied to meet the development trend in electronics on the miniaturization with increasing the capacitance of MLCCs (multi-layered ceramic capacitors). It was reported that the addition of rare-earth oxides in dielectrics would contribute to enhance dielectric properties and high temperature stability. Especially, dysprosium and thulium are well known to the representative elements functioned as selective substitution in barium titanate with perovskite structure. The effects of these additives on microstructure and electric properties were studied. The 0.8 mol% Dy doped $BaTiO_3$ and the 1.0 mol% Tm doped $BaTiO_3$ had the highest electric properties as optimized composition, respectively. According to the increase of rare-earth contents, the growth of abnormal grains was suppressed and pyrochlore phase was formed in more than solubility limits. Furthermore, the effect of two rare-earth elements co-doped $BaTiO_3$ on the dielectric properties and insulation resistance was investigated with different concentration. The dielectric specimens with $BaTiO_3-Dy_2O_3-Tm2O_3$ system were prepared by design of experiment for improving the electric properties and sintered at $1320^{\circ}C$ for 2h in a reducing atmosphere. The dielectric properties were evaluated from -55 to $125^{\circ}C$ (at $1KHz{\pm}10%$ and $1.0{\pm}0.2V$) and the insulation resistance was examined at 16V for 2 min. The morphology and crystallinity of the specimens were determined by microstructural and phase analysis.

The particle generation during the plasma enhanced process is highly considered as serious problem in the semiconductor manufacturing industry. The material for the plasma processing chamber requires the plasma etching characteristics which are homogeneously etched surface and low plasma etching depth for preventing particulate contamination and high durability. We found that the materials without grain boundaries can prevent the particle generation. Therefore, the amorphous material with the low plasma etching rate may be the best candidate for the plasma processing chamber instead of the polycrystalline materials such as yttria and alumina. Three glasses based on $SiO_2$ and $Al_2O_3$ were prepared with various rare-earth elements (Gd, Y and La) which are same content in the glass. The glasses were plasma etched in the same condition and their plasma etching rate was compared including reference materials such as Si-wafer, quartz, yttria and alumina. The mechanical and thermal properties of the glasses were highly related with cationic field strength (CFS) of the rare-earth elements. We assumed that the plasma etching resistance may highly contributed by the thermal properties of the fluorine byproducts generated during the plasma exposure and it is expected that the Gd containing glass may have the highest plasma etching resistance due to the highest sublimation temperature of $GdF_3$ among three rare-earth elements (Gd, Y and La). However, it is found that the plasma etching results is highly related with the mechanical property of the glasses which indicates the cationic field strength. From the result, we conclude that the glass structure should be analyzed and the plasma etching test should be conducted with different condition in the future to understand the plasma etching behavior of the glasses perfectly.

Copper oxide films have been deposited on silicon substrates by direct current magnetron sputtering of Cu in O2 / Ar gas mixtures. The target oxidation occurring as a result of either adsorption or ion-plating of reactive gases to the target has a direct effect on the discharge current and the resulting composition of the deposited films. The kinetic model which relates the target oxidation to the discharge current was proposed, showing the one-to-one relationship between discharge current characteristics and film stoichiometry of the deposited films.

내열성과 내부식성, 촉매능력등이 뛰어난 백금은 자동차 배출가스 정화촉매, 유/무기화학반응의 공정 촉매, 석유화학산업에서의 촉매 등 촉매 뿐만 아니라 용융유리용 도가니, 유리 섬유용 부싱 등의 유리산업, 백금 열전대 외에도 전기/전자기기, 치과용 합금, 장신구, 항공우주,등의 많은 분야에서 폭넓게 쓰인다. 한편 낮은 기계적 특성을 개선하기 위하여 로듐 등의 백금족 원소를 첨가한 합금을 제조하여 이용하고 있지만 로듐의 공금 부족과 이에 따른 가격 상승으로 인한 대체조성의 설계가 요구되고 있다. 또한 고온의 산화분위기에 노출이 되면 산화물이 형성되고 이것이 휘발하여 중량의 손실이 생긴다고 알려져 있다. 본 연구에서는 백금 합금의 이러한 문제점의 해결방안을 제시하고자 백금족 원소를 첨가하고 첨가 원소별 산화휘발의 정도를 측정하였다. 시편은 plasma arc melting법으로 각각 Pt, Pt-20%Rh, Pt-11%Ir, Pt-10%Rh-10%Ir의 조성을 가지는 합금을 만든 후 압연을 하여 판상으로 만들었고, 이를 각각 $1000^{\circ}C$, $1200^{\circ}C$, $1400^{\circ}C$ 등에서 각각 96시간 까지 산화휘발시켜 중량손실량을 측정하였고 이를 XPS를 이용한 표면분석을 하여 산화휘발거동을 규명하였다. 그 결과 Pt-20%Rh가 가장 우수한 고온산화휘발특성을 보였으며 상대적으로 고온산화휘발특성이 좋지 않은 Pt-Ir 2원계 합금에 Rh를 첨가한 Pt-10%Rh-10%Ir 3원계 합금을 만들어 약 60% 향상된 결과를 얻을 수 있었고 이 결과를 증기압 관점에서 고찰하였다.

니켈기 초내열합금 Inconel 617은 수소생산용 초고온 가스 냉각로의 열 교환기와 고온 가스관 등의 고온 배관용 후보재료로써, Cr, Mo, 와 W등의 첨가물이 함유된 고용 강화된 합금으로, 우수한 고온 강도, 크립 저항성, 내부식성 및 내산화성을 가지고 있는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 결정립 미세화가 고온열화에 의해 입계를 따라 형성되는 internal oxide에 미치는 영향에 대해 평가하였고, 이러한 internal oxide가 인장응력 하에서 크렉 형성 및 전파에 미치는 영향을 평가하기 위하여 3-point bending test를 수행하였다. 미세한 결정립을 가지는 Inconel 617은 냉간압연 후 재결정을 통해 확보하였으며, as-received(AR)과 grain-refined(GR) Inconel 617은 $950^{\circ}C$에서 2000시간 동안 He분위기 하에서 열화시험을 수행하였다. AR과 GR에 형성된 internal oxide은 깊이와 분포 등의 뚜렷한 차이를 보였으며, 이러한 차이로 인해 인장응력 하에서 크렉 전파의 큰 차이를 나타내었다.

$Y_2O_3$ $Er_2O_3$ and $Nd_2O_3$ doped polycrystalline silicon nitride were prepared by hot pressed sintering at $1850^{\circ}C$ and their optical transmittance were investigated in visible and in infrared region. Mechanical and tribological properties were also investigated. Grain growth in silicon nitride was reduced with addition of $Y_2O_3$ and $Nd_2O_3$. 1 wt.% of each rare earth metal were sintered with 3 wt.% MgO, 9wt.% AlN and 87 wt.% of ${\alpha}-Si_3N_4$. Adding these rare earth metal oxides shows good mechanical properties as high strength and toughness and also shows low friction coefficient.

본 연구에서 우리는 casting기법을 통해 생산된 각종 귀금속 제품의 결함 및 강도 향상을 위해 다양한 조건에서 열처리를 실시하였다. casting시 일정하지 못한 온도로 냉각되어 생성된 시료내부의 결함들을 제거하기 위해 진공분위기에서 각 온도 및 시간별 조건을 달리하여 강도 및 grain의 변화를 관찰하였다. 모든 시료는 열처리 후 불안정한 grain 들이 안정화되어 경도 및 강도가 향상되는 경향을 보였으나, 특정 온도 및 시간에서는 오히려 경도가 감소하는 경향을 나타내었다. 열처리 후 모든 시료의 표면특성변화를 관찰하기 위해 OM (Optical microscope), SEM (scanning electron microscope)을 통해 분석하였고, Vickers경도계를 통해 경도 및 강도 변화를 관찰하였다. 또한 XRF(X-ray fluorescence) 분석을 통해 원소별 합금비를 정량적으로 분석하였다. 본 연구 결과를 통해 casting기법으로 생산된 귀금속 제품의 강도, 경도, 표면특성을 향상시킬 수 있는 최적조건을 얻을 수 있었다.

나노금속분말은 기존의 마이크론 입자와 다른 특이한 기계적, 전기적, 자기적 특성을 나타낸다. 나노금속분말 제조에서 가장 중요한 것은 오염되지 않은 고순도의 분말을 균일하고, 고분산된 입자를 제조하는 것으로 전기선폭발법(Electric Explosion of Wire, EEW)은 이러한 요구조건을 만족시킨다. 최근에는 전기선폭발법을 유체 내에 적용하여 분말을 제조하는 공정이 개발되었다. 이로 인해 고순도의 구형의 금속 나노입자를 얻을 수 있다. 본 연구에서는 물, 알코올, 에틸렌글라이콜 등 다양한 유체내에서 다양한 순금속 분말과 TiNi, SUS 등 나노합금분말을 제조하였다. 제조된 금속입자의 특성과 금속입자가 분산된 유체의 특성은 FE-SEM, HR-TEM, XRD, Turbiscan등으로 분석하였다.

각종 전자 및 산업용 기기, 수송기기류의 고성능화에 따라 다양한 특성을 갖는 합금판재에 대한 수요도 증가하여, 기존의 합금판재의 성질이외의 기능성이 추가된 새로운 판재 제조기술 확보의 필요성이 증가하고 있다. 그러나 기존의 합금 설계 및 조직제어방법으로는 새로운 기능을 갖는 합금 판재의 개발에는 한계가 있으며 따라서 기존 특성이외에 여러 가지 기능성을 부여하는 판재의 제조를 위한 새로운 기술 개발이 요구되고 있다. 특히 경량재료로서 그 사용량이 계속 증가하고 있는 알루미늄 판재에 대하여 내 외부 층의 조성이 다른 합금으로 이루어진 다층 금속판재 제조방법을 도입함으로써 내식성, 열전도성, 브레이징성 등의 다양한 기능성이 부여된 알루미늄 판재의 제조가 가능하다. 본 연구에서는 다양한 기능성을 갖는 다층 금속 복합판재를 제조하기위하여 압연접합기술을 적용하고 다양한 합금계의 조합을 통하여 기능성이 향상된 다층 알루미늄 판재를 제조하는 기술을 개발하였다. 먼저 경량 열교환기 제조에 사용되고 있는 브레이징용 알루미늄 클래드재 제조를 위하여 여러 가지 압연접합 조건에서 알루미늄 클래드 재를 효율적으로 제조하는 방법을 개발하였다. 또한 기존의 고강도 알루미늄 합금에 대하여 내 외부합금층을 달리하여 다층 알루미늄 판재를 제조하고 기계적 특성 변화을 평가하였으며 새로운 특성을 갖는 알루미늄 판재의 제조가능성을 타진하였다.

비대칭압연의 일종인 이주속압연은 기존의 압연에서 도입되는 대칭적 변형과 매우 다른 변형을 도입할 수 있으므로 새로운 금속 소재의 제조 공정 프로세스로 많은 주목을 받고 있다. 이주속압연을 행하게 되면 중립점(neutral point)이 상부롤과 하부롤에서 다른 위치에 놓이게 되며, 이로 인해 일반 동속 압연과 달리 두께 표면부위에서만 도입되는 전단 변형을 내부까지 도입시킬 수 있으므로 두께 방향으로 균일한 변형을 부가할 수 있을 뿐 아니라, 재료 전체에 큰 상당 변형량을 도입할 수 있으므로 균일한 석출상의 생성을 가능하게 한다. 본 연구팀은 지난 연구에서 무산소동에 이주속압연을 실시하여 균일변형을 위한 최적 이주속압연조건을 확립하였으며, 연구결과를 토대로 새롭게 합금 설계한 Cu-Fe-P 동합금에 이주속 압연을 실시하여 압연조건에 따른 미세조직 및 기계적 특성 변화를 조사하였다. 그 결과 이주속압연이 동속압연에 비해 세 종류의 동합금 모두에서 두께 방향으로 균일한 전단변형을 도입할 수 있었으며, macrostructure면에서 두께 방향으로 불균일성은 그다지 크게 나타나지 않았다. 또한 인장특성은 이주속압연과 동속압연재 사이에 큰 차이가 없었으나 동속압연재와 달리 이주속압연재의 집합조직은 상부롤, 중심부, 하부롤 모두에서 압연집합조직이 발달하였다. 본 연구에서는 지난 연구결과를 토대로 이주속압연된 동합급에 $100^{\circ}C-800^{\circ}C$까지 여러 온도에서 30분간 Annealing을 실시하여 미세조직 및 기계적 특성을 조사 하였다.

지금까지 능동 구동 디스플레이의 TFT backplane에 사용하고 있는 채널 물질로는 수소화된 비정질 실리콘(a-Si:H)과 저온 폴리실리콘(low temperature poly-Si)이 대표적이다. 수소화된 비정질 실리콘은 TFT-LCD 제조에 주로 사용되는 물질로 제조 공정이 비교적 간단하고 안정적이며, 생산 비용이 낮고, 소자 간 특성이 균일하여 대면적 디스플레이 제조에 유리하다. 그러나 a-Si:H TFT의 이동도(mobility)가 1 cm2/Vs이하로 낮아 Full HD 이상의 대화면, 고해상도, 고속 동작을 요구하는 UD(ultra definition)급 디스플레이를 개발하는데 있어 한계 상황에 다다르고 있다. 또한 광 누설 전류(photo leakage current)의 발생을 억제하기 위해서 화소의 개구율(aperture ratio)을 감소시켜야하므로 패널의 투과율이 저하되고, 게이트 전극에 지속적으로 바이어스를 인가 시 TFT의 문턱전압(threshold voltage)이 열화되는 문제점을 가지고 있다. 문제점을 극복하기 위한 대안으로 근래 투명 산화물 반도체(transparent oxide semiconductor)가 많은 관심을 얻고 있다. 투명 산화물 반도체는 3 eV 이상의 높은 밴드갭(band-gap)을 가지고 있어 광 흡수도가 낮아 투명하고, 광 누설 전류의 영향이 작아 화소 설계시 유리하다. 최근 다양한 조성의 산화물 반도체들이 TFT 채널 층으로의 적용을 목적으로 활발하게 연구되고 있으며 ZnO, SnO2, In2O3, IGO(indium-gallium oxide), a-ZTO(amorphous zinc-tin-oxide), a-IZO (amorphous indium-zinc oxide), a-IGZO(amorphous indium-galliumzinc oxide) 등이 그 예이다. 이들은 상온 또는 $200^{\circ}C$ 이하의 낮은 온도에서 PLD(pulsed laser deposition)나 스퍼터링(sputtering)과 같은 물리적 기상 증착법(physical vapor deposition)으로 손쉽게 증착이 가능하다. 특히 이중에서도 a-IGZO는 비정질임에도 불구하고 이동도가 $10\;cm2/V{\cdot}s$ 정도로 a-Si:H에 비해 월등히 높은 이동도를 나타낸다. 이와 같이 a-IGZO는 비정질이 가지는 균일한 특성과 양호한 이동도로 인하여 대화면, 고속, 고화질의 평판 디스플레이용 TFT 제작에 적합하고, 뿐만 아니라 공정 온도가 낮은 장점으로 인해 플렉시블 디스플레이(flexible display)의 backplane 소재로서도 연구되고 있다. 본 실험에서는 rf sputtering을 이용하여 증착한 a-IGZO 박막에 대하여 열처리 조건 변화에 따른 a-IGZO 박막들의 광학적, 전기적 특성변화를 살펴보았고, 이와 더불어 a-IGZO 박막을 TFT에 적용하여 소자의 특성을 분석함으로써, 열처리에 따른 Transfer Curve에서의 우리가 요구하는 Threshold Voltage(Vth)의 변화를 관찰하였다.

산화물 기반의 TFT는 유리, 금속, 플라스틱 등 기판 종류에 상관없이 균일한 제작이 가능하며, 상온 및 저온에서 대면적으로 제작이 가능하고, 저렴한 비용으로 제작 가능하다는 장점 때문에 최근 많은 연구가 이루어지고 있다. 현재 TFT 물질로 많이 연구되고 있는 산화물은 ZnO (3.4 eV)나 InOx (3.6 eV), GaOx (4.9 eV), SnOx(3.7 eV)등의 물질과 각각의 조합으로 구성된 재료들이 주로 사용되고 있으며, 가장 많은 연구가 이루어진 ZnO 기반의 TFT는 mobility와 switching 속도에서 우수한 특성을 보이나, 트렌지스터의 안정성이 떨어지는 것으로 보고 되고 있다. 그러나 IGZO 물질의 경우 결정학적으로 비정질이며 상온 및 저온에서 대면적으로 제작이 가능하고, 높은 전자 이동도의 특성을 가지고 있는 장점 때문에 최근 차세대 산화물 트렌지스터로 각광받고 있다. IGZO TFT 소자의 경우 Ag, Au, In, Pt, Ti, ITO 등 다양한 전극 물질이 사용되고 있는데, 이들 중 active channel과 ohmic contact을 이루는 Al, Ti, Ag의 적용을 통해 향상된 성능을 얻을 수 있다. 하지만 이들 전극 재료는 TFT 소자 제작시 필수적인 열처리 공정에 노출되면서 active channel 과 전극 사이 계면에 문제점을 야기할 수 있다. 특히, Ti의 경우 산화가 잘되기 때문에 전극계면에 TiO2를 형성하여 contact resistance의 큰 영향을 미치는 것으로 보고 되고 있다. 본 연구에서는 ohmic 전극재료인 Ti 또는 Ti/Au를 적용하여 TFT 소자 제작 및 특성에 대한 평가를 진행했으며, 열처리에 따른 전극과 IGZO 계면 사이의 미세구조와 전기적인 특성간의 상관관계를 연구하였다. 이를 통해, 소자 제작 공정을 최적화하고 신뢰성 있는 소자 특성을 얻을 수 있었다.

최근까지는 주로 비정질 실리콘이 디스플레이의 채널층으로 상용화 되어왔다. 비정질 실리콘 기반의 박막 트랜지스터는 제작의 경제성 및 균일성을 가지고 있어서 널리 상용화되고 있다. 하지만 비정질 실리콘의 구조적인 문제인 낮은 전자 이동도(< $1\;cm^2/Vs$)로 인하여 디스플레이의 대면적화에 부적합하며, 광학적으로 불투명한 특성을 갖기 때문에 차세대 디스플레이의 응용에 불리한 점이 있다. 이런 문제점의 대안으로 현재 국내외 여러 연구 그룹에서 산화물 기반의 반도체를 박막 트랜지스터의 채널층으로 사용하려는 연구가 진행중이다. 산화물 기반의 반도체는 밴드갭이 넓어서 광학적으로 투명하고, 상온에서 증착이 가능하며, 비정질 실리콘에 비해 월등히 우수한 이동도를 가짐으로 디스플레이의 대면적화에 유리하다. 특히 Zinc Oxide의 경우, band gap이 3.4eV로써, transparent conductors, varistors, surface acoustic waves, gas sensors, piezoelectric transducers 그리고 UV detectors 등의 많은 응용에 쓰이고 있다. 또한, a-Si TFTs에 비해 ZnO-based TFTs의 경우 우수한 소자 성능과 신뢰성을 나타내며, 대면적 제조시 우수한 균일성 및 낮은 생산비용이 장점이다. 그러나 ZnO-baesd TFTs의 경우 일정한 bias 아래에서 threshold voltage가 이동하는 문제점이 displays의 소자로 적용하는데 매우 중요하고 문제점으로 여겨진다. 특히 gate insulator와 channel layer사이의 interface에서의 defect에 의한 charge trapping이 이러한 문제점들을 야기한다고 보고되어진다. 본 연구에서는 Zinc Oxide 기반의 박막 트랜지스터를 DC magnetron sputtering을 이용하여 상온에서 제작을 하였다. 또한, $Si_3N_4$ 기판 위에 electron cyclotron resonance (ECR) $O_2$ plasma 처리와 plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD)를 통하여 $SiO_2$ 를 10nm 증착을 하여 interface의 개선을 시도하였다. 그리고 TFTs 소자의 출력 특성 및 전이 특성을 평가를 하였고, 소자의 field effect mobility의 값이 향상을 하였다. 또한 Temperature, Bias Temperature stability의 조건에서 안정성을 평가를 하였다. 이러한 interface treatment는 안정성의 향상을 시킴으로써 대면적 디스플레의 적용에 비정질 실리콘을 대체할 유력한 물질이라고 생각된다.

차세대 디스플레이용 전극 재료는 투명하면서도 낮은 저항값을 가져야 하는 투명 전극 재료로 금속, 금속산화물, 전도성 고분자, 탄소재료 등을 들 수 있다. 금속재료는 전도도는 우수하지만, 낮은 투과도로 투명전극 재료로 적절하지 않고, 대표적인 금속산화물 재료인 indium tin oxide (ITO)의 경우, 우수한 투과성과 낮은 면저항을 기반으로 차세대 디스플레이용 전극으로 현재 사용되고 있다. 하지만 ITO 박막은 휘거나 접을 때 기계적 안정성이 취약한 문제점을 나타내고 있다. 이러한 문제점을 극복하기 위해 전도성과 탄성계수가 높고, 저온에서 대면적 공정이 가능한 CNT을 투명 박막 전극 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만 투명전극 제조시, 탄소 나노튜브 간의 van der waals 인력에 의한 응집 현상으로 인한 분산의 불안정성과 분산제 사용으로 인하여 탄소 나노튜브 박막전극의 전기적, 광학적 특성이 저하를 야기한다. 이에 본 실험에서는 아크 방전 공정으로 합성한 SWCNT 분산액을 사용하여 spray coating 방법으로 glass 위에 박막을 형성하였다. SWCNT 투명 박막 전극 위에 DC sputtering을 이용하여 얇은Ni를 도포한 후, $450{\sim}500^{\circ}C$, ethylene gas 분위기의 thermal CVD방법으로 Carbon NanoFibers (CNFs)를 생성시킴과 동시에 분산제를 burning out하였다. CNF 성장 전후의 투명 박막의 전기적 특성은 four point probe를 이용하여 면저항과 UV-vis 장비를 이용하여 가시광선 영역에서의 광학적 투과도를 측정 비교하였다.

기존의 thermal spray coating은 분사시 가스와 입자가 높은 열을 동반하여 상대적으로 차가운 기판과의 충돌되는 과정에서 기판과 입자 사이에 열응력이 발생하게 되고, 이것은 코팅 특성을 저하시킨다. 또한 고온의 가연성 가스등의 사용으로 작업 시 안전문제 등의 단점이 있었다. 이러한 단점을 보완하기 위하여 분사 시 운동에너지를 주로 이용하는 cold spray coating 공정이 개발되었다. 이 공정은 코팅 입자를 임계속도 이상으로 가속시켜 입자와 기판이 충돌시 소성 변형을 통해 적층되는 코팅기술이다. Cold spray coating공정은 상온 코팅이 가능하기 때문에 주입입자의 물성이 비교적 그대로 유지되고, 고온의 열로 인한 기판의 변질을 막을 수 있다. Cold Spray coating에서 주로 원형 노즐을 사용하나 본 연구에서는 분사 효율 향상을 위한 광폭노즐을 사용하여 코팅 시간 단축을 기대하고 있다. 임계속도 이상의 입자 확보를 위하여 노즐의 expansion ratio와 노즐 shape의 변화를 주어 그에 따른 노즐내의 유동장을 수치해석을 통해 계산하였다. 분사되는 출구면과 기판 사이의 입자 속도 분포를 해석하였고, 이를 통해 임계속도 이상의 속도를 갖는 유효 입자들의 분포 및 유효 분사 면적을 예측하였다. 또한, 기존의 원형 노즐과 광폭 노즐과의 유동장 비교 및 각 노즐 분사면을 분석하여 cold spray coating공정에서의 효율적인 노즐 형상을 디자인하였다.

A novel electrochemical potentiostatic method has been examined in order to enhance the hole concentration of p-type GaN thin films using KOH and HCl electrolyte. The hole concentration was increased more than 2 times by the electric voltge apply with the mobility of $10{\sim}12cm^2/V.s$. At optimum condition of 3V apply, hole concentration was enhanced more than reference sample from $1.7{\times}10^{-17}cm^{-3}$ to $4.1{\times}10^{-17}cm^{-3}$. Application of this activation method to blue-LED fabrication improved optical output from 18.4mW to 20.6mW, that is ~12% increase. SIMS analysis indicates that nearly 70% of hydrogen atoms could be removed by this method.

An improvement in the optical and structural properties of p-GaN was obtained by using antimony (Sb) as a surfactant during p-GaN growth. Two different growth temperatures of p-GaN such as $1030^{\circ}C$ and $900^{\circ}C$ were considered. Keeping the growth conditions for p-GaN constant, Sb was introduced during p-GaN growth while varying the [Sb]/([Ga]+[Mg]) flow ratio. [Sb]/([Ga]+[Mg]) flow ratio will be denoted as SGM ratio for convenience. SGM ratio of 0, 0.015 and 0.03% were considered for high temperature p-GaN growth. SGM ratio of 0, 0.005, 0.01 and 0.02% were considered for low temperature p-GaN growth. The analysis results suggest that using the optimum SGM ratio during p-GaN growth greatly improves the optical and structural properties of the p-GaN.

레이저 색소 분자간의 회합을 막음으로써 높은 레이저 효율을 갖는 고체 색소 레이저를 제조하기 위해 레이저 색소인 DCM을 유-무기 하이브리드 재료에 화학적으로 결합시켰다. 수산화기를 기능기로 갖는 DCM을 합성하여 이를 솔-젤반응의 전구체로 활용하였다. 유기실란을 DCM과 함께 솔-젤반응을 시킴으로써 DCM이 결합된 유무기 하이브리드 재료를 제조하였다. DCM이 결합된 유-무기 하이브리드 재료는 유기물과 무기물의 특성을 각각 갖고 있기 때문에 용액공정을 통해 고체 색소 레이저를 단시간에 제작할 수가 있을 뿐만 아니라 열적 및 광학적으로 우수한 특성을 보여주었다. Nd:YAG 레이저를 여기광으로 이용하여 DCM이 결합된 유-무기 하이브리드 재료의 레이저 효율을 측정하여 DCM을 유기용매에 녹인 색소 레이저의 레이저 효율과 비교하였다. DCM이 결합된 유-무기 하이브리드 재료는 DCM의 농도가 높아질 수록 유기용매를 이용한 색소 레이저에 비해서 더 높은 레이저 효율을 가지는 것을 관찰하였다. 이는 DCM이 결합된 유-무기 하이브리드 재료에 각각의 DCM 분자가 실록산 망목구조와 화학적으로 결합이 되어있기 때문에 하이브리드 재료에 안정적으로 존재할 수 있게 되고 망목구조에 둘러쌓여 분자간의 회합이 방지되는 효과를 가지게 되기 때문이다.

대표적인 투명 전극 재료indium tin oxide(ITO)의 경우, 우수한 투과성과 낮은 면저항을 기반으로 차세대 디스플레이용 전극으로 각광 받고 있다. 하지만 제조 단가가 높으며 brittle 하여 유연 디스플레이에 적용이 어려우며 대면적 제조가 어렵다는 단점이 있어 이를 대체할 수 있는 새로운 물질이 필요한 실정이다. 대표적인 후보 물질로는 탄소 육각형이 서로 연결된 관 형태인 탄소나노튜브가 있으며 뛰어난 전기 전도도와 물리적 특성을 투명 전극에 적용하기 위한 연구가 활발히 진행 중이다. 본 연구에서는 탄소나노튜브 투명 전극 제조 시 잔여 분산제 제거 및 doping의 효과를 위해 수행되는 산처리 공정을 하지 않고 투명 전극의 특성을 향상 시키는 연구를 진행하였다. 제작된 박막에 압력을 인가하여 탄소나노튜브 네트워킹의 향상과 두께의 감소를 얻을 수 있었다. 실험에 사용된 탄소나노튜브는 아크 방전 공정으로 합성된 2nm의 single wall 탄소나노튜브이며 이를 분산제인 sodium dodecyl sulfate(SDS)에 분산하여 용액형태로 제작하여 사용하였다. 분산제를 제거하기 위해 탈이온수를 사용하였으며 고분자 mold를 사용하여 압력을 인가하여 그에 따른 전기적, 광학적 변화를 관찰하였다. 제조된SWCNT 박막은 four point probe measurement를 이용하여 sheet resistance를 측정하였고 UV-vis를 이용하여 투과도와 반사도 등의 광학적 특성을 측정하였다. 박막의 표면은 field emission scanning electron microscope (FESEM)과 Atomic force microscope(AFM)를 이용하여 관찰하였다.

We have developed a novel crystallization process, where the crystallization temperature is lowered compared to the conventional RTA process and the metal contamination is lowered compared to the conventional VIC process. A very-thin a-Si film was deposited and crystallized at $550^{\circ}C$ for 3 h by the VIC process and then a thick a-Si film was deposited and crystallized by the RTA process at $680^{\circ}C$ for 5 min using the VIC poly-Si layer as a crystallization seed layer. The RTA crystallized temperature could be lowered up to $50^{\circ}C$, compared to RTA process alone. The poly-Si film appeared a needle-like growth front and relatively well-arranged (111) orientation. In addition, the Ni concentration in the poly-Si film was lowered to $3{\times}10^{17}\;cm^{-3}$ and that at the poly-Si/$SiO_2$ interface was lowered to $5{\times}10^{19}\;cm^{-3}$. The reduction in metal contamination could be greatly helpful to achieve a low leakage current in poly-Si TFT, which is the critical parameter for commercialization of AMOLED.

FPD (Flat Panel Display) 제조 공정에서 사용되는 패턴은 수 ${\mu}m$ 수준까지 감소하였으며, FPD의 크기는 급격하게 대형화 되여 현재 8세대(2200mm*2500mm)에 이르고 있다. 이에 따라, $1\;{\mu}m$ 이상의 크기를 갖는 오염입자에 의한 수율 저하를 극복하기 위한 세정효율의 향상 및 다량의 초순수 사용에 따른 폐수 발생으로 인한 환경오염, 또한 장비의 크기에 따른 공간 효용성 감소와 이에 따른 공정 비용의 증가 등의 어려움에 직면하고 있다. 따라서, 현장에서는 고효율, 저비용의 세정 공정 기술 개발에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 문제점들을 해결 하고자 이류체 노즐 세정 장치와, 화학액 린스를 위한 초순수 Spray, 건조 공정에 해당하는 Air-knife, Halogen lamp로 구성된 소형화 된 고속 FPD(Flat Panel Display) 세정기에 대한 연구를 진행 하였다. 이류체 노즐은 초순수와 $N_2$ 가스를 내부에서 혼합하여 액적(Droplet)을 형성하여 고압으로 분사시키는 장치로서 화학액을 사용하지 않고 물리적인 방법으로 오염입자를 제거한다. Spray는 유기 오염입자 제거를 위한 오존수의 린스 공정을 위해 설치 하였다. 세정 후 표면에 남아있는 기판의 액막(water film)은 고압의 가스를 분사하는 Air-knife를 통해 제거하였으며, 고속 공정시 발생할 수 있는 Air-knife에서 제거하지 못한 잔류 액막을 Halogen lamp를 사용하여 효과적으로 제거함으로써, 물반점(water mark) 없는 건조 공정을 얻을 수 있었다. 실험에는 미세 입자의 정량적인 측정을 위하여 유리 기판 대신에 6인치 실리콘 웨이퍼(P-type (100))를 사용하였으며, > $\;1{\mu}m$ 실리카 입자를 스핀방식을 사용하여 정량적으로 균일하게 오염하였으며, 오염물의 개수 및 분포는 파티클 스캐너 (Surfscan 6200, KLA-Tancor, USA)를 사용하여 분포 및 개수를 정량적으로 측정 하였다. 이류체 노즐은 $N_2$ 가스의 압력과 초순수의 압력을 변화시켜 측정하여, 각각 0.20 MPa, 0.01 MPa에서 최적의 세정 결과를 얻을 수 있었으며, 건조 효율은 Air-Knife의 입사 각도와 건조면 간격, 할로겐 램프의 온도를 조절 하여 최적의 조건을 얻을 수 있었다.