• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.104-104
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• 2011

ZnO는 3.37 eV의 넓은 에너지 밴드갭을 갖는 투명 전도성 반도체이며 우수한 전기적, 광학적 특성으로 인해 광원소자 개발을 위한 새로운 물질로 많은 주목을 받아왔다. 더욱이, ZnO는 쉽게 나노구조 형성이 가능하기 때문에 이를 응용한 가스센서, 염료감응태양전지, 광검출기 등의 소자 개발이 활발히 이루어지고 있다. 최근에는 GaN 기반 발광다이오드 (light emitting diode, LED)의 광추출 효율을 향상시키기 위한 ZnO 나노구조 응용에 관한 연구가 보고되고 있다. GaN 기반 LED의 경우 반도체 물질과 공기 사이의 높은 굴절률 차이로 인하여 낮은 광추출 효율을 나타낸다. 이를 해결하기 위한 방법으로 표면 roughening, texturing 등 에칭공정을 이용해 광추출 효율을 개선하려는 연구들이 보고되고 있으나, 복잡한 공정과정을 필요로 하고 에칭공정에 의한 소자 표면 손상으로 전기적 특성이 나빠질 수 있다. 반면 전기화학증착법으로 성장된 ZnO 나노구조를 이용할 때, 보다 간단한 방법으로 쉽고 빠르게 나노구조를 형성할 수 있고 낮은 공정온도를 가지기 때문에 소자의 전기적 특성에 큰 영향을 주지 않는다. 수직방향으로 잘 정렬된 ZnO 나노구조를 갖는 LED의 경우 내부 Fresnel 반사 손실을 효과적으로 줄여 발광 효율을 크게 향상시킬 수 있다. 따라서, ZnO 나노구조의 성장제어 및 성장특성을 분석하는 것은 매우 중요하다. 본 연구에서는 ITO glass 위에 ZnO 나노구조를 성장하고 그 특성을 분석하였다. ITO glass 기판 위에 RF magnetron 스퍼터를 사용하여 Al 도핑된 ZnO (AZO)를 얇게 증착한 후 전기화학증착법으로 ZnO 나노구조를 성장하였다. 농도, 인가전압, 공정시간 등 다양한 공정조건을 변화시키면서 성장 메커니즘을 분석하였고, scanning electron microscope (SEM) 및 X-ray diffraction (XRD)을 통하여 구조 및 결정성 등을 분석하였다. 또한, UV-Visible-NIR spectrophotometer를 사용하여 투과율을 실험적으로 측정하여 ZnO 나노구조의 광학적 특성을 분석하였고, rigorous coupled wave analysis (RCWA) 방법을 사용하여 계면에서 발생하는 내부 반사율을 계산함으로써 나노구조의 효과를 이론적으로 분석하였다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.4 no.6
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• pp.715-722
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• 1994

Thermochromic $Vo_{2}$ thin films for "smart windows" were prepared by electron beam evaporationmethod on a glass substrate and spectral transmittances were examined by spectrophotometer. Substratetemperature of $300^{\circ}C$ and annealing temperature of $400^{\circ}C$ were found to be effective to give athermochromism on $Vo_{2}$ thin film due to the crystallization of the thin film. Furthermore, annealing of$Vo_{2}$ thin film affected the spectral transmittance and reduced the transmittance significantly at wavelengthbelow 500nm.$V_{0.95}W_{0.05}O_{2}$ thin film doped by 5 atomic percent of W showed semiconductor-metal transition around 0$0^{\circ}V_{0.995}W_{0.005}O_{2}$thin film which contains 0.5 atomic percent Sn showed therrnochrornisrn when it was depositedat substrate temperature of $300^{\circ}C$ and annealed at $450^{\circ}C$ for 5 hours in argon gas. The transitiontemperature of the $V_{0.995}W_{0.005}O_{2}$ thin film was found to be about $25^{\circ}C$ and showed some hysterisis. and showed some hysterisis.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.337-337
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• 2014

투명 전도성 산화물(transparent conductive oxide: TCO) 박막은 높은 투과율과 낮은 비저항 덕분에 LCD (liquid crystal display), PDP (plasma display panel), OLED (organic light emitting display) 등 평판 디스플레이에 널리 사용되고 있다. 현재 양산되고 있는 ITO (indium tin oxide)는 90% 이상의 높은 투과율과 우수한 전도성으로 인해 TCO 박막 가운데서 디스플레이 산업에서 가장 널리 쓰이고 있다. 그런데, ITO의 인듐산화물에 의한 간질성 폐렴(interstitial pneumonia)의 유발 위험이 있다든가, 인듐의 매장량이 적어 원자재 가격이 비싼 단점도 가지고 있다. 이에 최근 ITO를 대체할 수 있는 TCO물질로 많은 연구가 이루어지고 있는데, 특히 AZO (aluminum-doped zinc oxide)는 그 중 대표적인 대체물질로서 독성이 없고 가격도 저렴하여 많은 관심이 증폭되고 있다. 현재 AZO는 sol-gel 방법이나 CVD (chemical vapor deposition) 또는 스퍼터링 방법 등으로 증착되고 있다. 본 연구에서는 두 개의 이종타겟(hetero target)을 장착한 대향 타겟 스퍼터링(facing target sputtering: FTS) 장치를 사용하여 AZO 박막을 제작한다. 기존의 여러 증착법과 달리, FTS 장치는 두 타겟 사이에 형성되는 플라즈마 내의 ${\gamma}$-전자를 구속하게 되며, 낮은 가스 압력에서 고밀도 플라즈마가 생성되어 빠른 증착 속도와 안정적인 방전을 유지한 상태에서 박막을 증착할 수가 있다. 또한 기판과 플라즈마가 이격되어 있어 높은 에너지를 갖는 입자들의 기판 충돌을 억제할 수 있는 장점들을 갖는다. 이종 타겟인 ZnO와 Al2O3를 사용하고 각 타겟에 인가되는 파워 변화를 통해 AZO 박막 내 Al2O3의 성분비를 조절하였다. ZnO 타겟의 증착 파워를 100 W로 고정할 경우, Al2O3 타겟의 증착 파워가 (50~90) W으로 실험을 하였으며, Al2O3 타겟의 증착 파워가 70 W일 때 AZO 박막의 Al2O3 성분비는 2.02 wt.%이며 박막의 비저항 값은 $5{\times}10^{-4}{\Omega}{\cdot}cm$로 최소값을 보였다. 이러한 비저항의 변화는 파워에 따른 AZO 박막의 캐리어 이동도(Hall mobility)와 캐리어의 농도(Carrier Concentration)의 변화와 밀접한 관계가 있음을 보여주며, 특히 AZO 박막의 캐리어 농도와 캐리어 이동도는 AZO 박막을 형성하고 있는 결정립의 크기에 의존하는 것이 X-선 회절 패턴과 SEM으로부터 확인되었다. 특히, 본 연구에서는 두 개의 이종 타겟(hetero target) Al2O3와 ZnO를 장착하고 각각의 파워를 변화시켜 도핑 량을 조절할 수는 대향 타겟 스퍼터링(FTS: facing-target sputtering) 방법을 이용하여 제작된 AZO 박막에 대해 전기적, 광학적 및 구조적 특성을 분석하고 ITO의 대체물로서의 가능성을 검토하고자 한다.

• Journal of Soil and Groundwater Environment
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• v.9 no.1
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• pp.1-11
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• 2004

Foam reduces the mobility of gas phase in porous media to overcome gravity override and to divert acid into desired layers in the petroleum industry and to enhance the efficiency of environmental remediation. Recent experimental studies on foam show that foam exhibits a remarkably different flow rheology depending on the flow regime. This study, for the first time, focuses on the issues of foam diversion process under the conditions relevant to groundwater remediation, combining results from laboratory linear-flow experiments and a simple numerical model with permeability contrasts. Linear flow tests performed at two different permeabilities (k = 9.1 and 30.4 darcy) confirmed that two flow regimes of steady-state strong foams were also observed within the permeability range of shallow geological formations. Foam exhibited a shear-thinning behavior in a low-quality regime and near Newtonian rheology in a high-quality regime. Data taken from linear flow tests were incorporated into a simple numerical model to evaluate the efficiency of foam diversion process in the presence of permeability contrasts. The simple model illustrated that foam in the high-quality regime exhibited a successful diversion but foam in the low-quality regime resulted in anti-diversion, implying that only foam in the high-quality regime would be applicable to the diversion process. Sensitivity study proved that the success of diversion process using foam in the high-quality regime was primarily controlled by the limiting capillary pressures (${P_c}{^*}$) of the two layers of interest. Limitations and implications are also discussed and included.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.244.2-244.2
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• 2016

폴리 실리콘 박막은 저온 안정성, 산화 안정성, 가스 투과성 및 전기재료로서의 우수한 물성 때문에 산업에서 계속적으로 넓게 쓰이고 있다. 특히 최근 높은 색 재현율과 고화질로 각광을 받고 있는 능동형 유기발광 다이오드 (AMOLED)를 위한 Thin Film Transistor (TFT)는 신뢰성 및 우수한 특성이 요구되기 때문에 반드시 폴리실리콘 TFT가 적용되어야 한다. 이러한 이유 때문에 아모포스 실리콘을 폴리실리콘으로 결정화 시키는 방법들이 많이 연구 되어져왔다. 이 연구에서는 아모포스 실리콘 박막을 고품질의 폴리실리콘 박막으로 제조하기 위해, 기판에 positive DC 전압을 펄스 형태로 인가함으로써, 기판에 입사되는 전자를 이용한 열처리 방법을 사용하였다. 열처리 온도는 기판에 들어오는 current값을 조절함으로써 제어할 수 있었다. 열처리를 위해 사용 된 수소화 된 아모포스 실리콘은 Low Pressure Chemical Vapor Deposition (LPCVD)장비로 530도에서 증착 되었으며, 이러한 아모포스 실리콘 박막은 공정시간 60 s 이내에 샘플 표면온도가 600도 이상으로 증가함으로써 균일한 폴리실리콘 막으로 제조 되었다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.19 no.3
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• pp.224-229
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• 2010

Indium oxide $(In_2O_3)$ thin films have been prepared on glass substrate by using radio-frequency reactive magnetron sputtering with changing the oxygen flow ratio. The substrate temperature was kept at a fixed value of $400^{\circ}C$, and the sputtering gas and reactive gas were supplied with argon and oxygen, respectively. The oxygen partial flow ratio was varied by controlling the amount of oxygen with respect to the total mixed gases, 10%, 20%, 30%, 40%, and 50%. The optical, electrical, and structural properties of the deposited thin films were investigated by using ultraviolet-visible-near infrared spectrophotometer, Hall measurement, and X-ray diffractometer and scanning electron microscopy. The $In_2O_3$ thin film deposited at 20% of oxygen flow ratio showed an average transmittance of 86% in the wavelength range of 430~1,100 nm, an electrical resistivity of $1.1{\times}10^{-1}{\Omega}cm$. The results show that the transparent conducting films with optimum conditions can be achieved by controlling the oxygen flow ratio.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.516-516
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• 2013

Flexible Display를 제작하기 위해서는 유기소자를 보호하는 보호막이 필요하다. 유기소자는 산소 및 수분에 매우 취약하기 때문에 장수명을 확보하기 위해서는 추가적인 보호층이 필요하다. 본 논문에서는 이를 위해 Encapsulation 중 한 방법인 Barrier Film을 제작하고 그에 따른 광학적인 특성 및 수분 투습율을 조사하였다. Barrier film의 광학적 분석 방법으로는 XPS, SEM, AFM, Transmittance를 측정하였으며, XPS는 박막내의 화학적인 결합을 알기 위해서 사용되었고, SEM은 박막의 두께 및 박막내의 결함을 파악하고자 하였다. SEM을 통해 증착속도가 32.6 nm/m이라는 것을 관찰할 수 있었다. AFM을 통해 증착된 박막의 표면 거칠기를 파악하였다. Transmittance는 PET 기판을 사용하여 가시광 영역에서 80%이상의 투과도를 나타내었다. PECVD 장비를 사용하여 SiH4, NH3, N2가스를 사용하여 PET 필름 위에 박막을 증착하였으며, 유량을 10~400 sccm 내에서 변화시키고, RF Power는 각각 30~300 W 15분간 증착하였다. 제작된 보호막의 수분투습율은 $2{\times}10{_2}^{-2}g/m^2/day$ 이하의 값을 나타내었다.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.22 no.7
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• pp.1233-1241
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• 2000

The purpose of this study is to see the remediability and pilot system operating condition on diesel contaminated areas. Air permeability(k) and trend of gas phase ($O_2/CO_2/VOCs$) concentration to determine the remediation rate of the contaminated sites are very important. So we tested air permeability and trend of gas phase concentration. Throughout soil vapor extraction(SVE) and bioventing hybrid pilot test on different conditions, the range of air permeability(k) was 1985~1194 darcy. The tests result in soil vapor extraction and bioventing hybrid system was appropriate on this test sites, and the suitable injection air flow rate was $3.5m^3/hr$.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2006.11a
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• pp.120-120
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• 2006

탄소나노튜브는 nm급의 크기에 높은 전기전도도, 열전도 효율, 감한 기계적 강도 등의 장점을 가지며, FED(Field Emission Display), 극미세 전자 스위칭 소자, SET(Single Electron Transistor), AFM(Atomic Force Microscope) tip등 여러 분야로의 응용을 연구하고 있다. 본 연구에서는 탄소나노튜브를 Si 웨이퍼 위에 Ni/Ti 금속층을 촉매층으로 사용하고, 암모니아($NH_3$)가스와 아세틸렌 ($C_2H_2$)가스를 각각 희석가스와 성장원으로 사용하여 합성하였다. 탄소나노튜브의 성장은 Hot filament 화학기상증측(HFPECVD) 방식을 사용하였으며, 이 방법은 다량의 합성, 높은 균일성, 좋은 정렬 특성등의 장점을 가진다. 성장 온도는 탄소나노튜브의 성장 특성을 변화시키는 중요한 요소이다. 성장 온도에 따라 수직적 성장, 성장 밀도등의 특성 변화를 관찰하였다. 성장된 탄소나노튜브층 성분 분석은 에너지 분산형 X-선 측정기(EDS)를 통해 관찰하였고, 끝단에 촉매층이 존재하는 30~50 nm 폭을 가진 다중벽 탄소나노튜브를 고배율 투과전자현미경(HRTEM) 분석을 통해 관찰하였다. 전계방사 주사전자현미경(FESEM) 분석을 동해 1~3${\mu}m$의 길이를 가진 탄소나노튜브가 높은 밀도로 성장된 것을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.202-202
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• 2012

유연성 투명 전도막은 현대 전자산업의 발전에 있어 필수적인 부품소재로서, 가시광선의 투과율이 80% 이상이고 면저항이 $100{\Omega}/sq.$ 전후이며 휘거나 접히고 나아가 두루마리의 형태로도 응용이 가능한 소재를 일컫는다. 이러한 유연성 투명 전도막은 차세대 정보디스플레이 산업 및 유비쿼터스 사회의 중심이 되는 유연성 디스플레이, 터치패널, 발광다이오드, 태양전지 등 매우 다양한 분야에 응용이 기대된다. 이러한 이유로 고 신뢰성 유연성 투명 전도막 개발기술은 차세대 산업에 있어서의 핵심기술로 인식되고 있다. 현재로서는 인듐 주석 산화물(indium tin oxide; ITO) 및 전도성 유기고분자를 사용하여 투명 전도막을 제조하고 있으나, ITO 박막의 경우 인듐 자원의 고갈로 인한 가격상승 및 기판과의 낮은 접착력, 열팽창계수의 차이로 인한 공정상의 문제, 산화물 특유의 취성으로 인한 유연소자로서의 내구성 저하 등의 문제가 제기되고 있다. 전도성 유기고분자의 경우는 낮은 전기전도도와 기계적강도, 유기용매 처리 등의 문제점이 지적되고 있다. 따라서 높은 전기전도도와 투광도 뿐만 아니라 유연성을 지니는 재료의 개발이 요구되고 있는 실정이다. 최근 이러한 재료로서 그래핀(graphene)과 탄소나노튜브(carbon nanotube; CNT)를 중심으로 하는 탄소나노재료가 주목받고 있으며 많은 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 열화학기상증착법(thermal vapor deposition; TCVD)으로 합성된 그래핀 및 CNT를 이용하여 탄소나노재료 복합체 기반의 유연성 투명 전도막을 제작하고 그 특성을 평가하였다. 그래핀과 CNT합성을 위한 기판으로는 각각 300 nm 두께의 니켈과 1 nm 철이 증착된 실리콘 웨이퍼를 이용하였으며, 원료가스로는 메탄(CH4)과 아세틸렌(C2H2)등의 탄화수소가스를 이용하였다. 그래핀의 경우 원료가스의 유량, 합성온도, 냉각속도를 변경하여 대면적으로 두께균일도가 높은 그래핀을 합성하였으며, CNT의 경우 합성시간을 변수로 길이 제어합성을 도모하였다. 합성된 그래핀은 식각공정을, CNT는 스프레이 증착공정을 통해 고분자 기판(polyethylene terephthalate; PET) 위에 순차적으로 전사 및 증착하여 탄소나노재료 복합체 기반의 유연성 투명 전도막을 제작하였다. 제작된 탄소나노재료 복합체 기반의 유연성 투명 전도막은 물리적 과부하를 받았을 때 발생할 수 있는 유연성 투명 전도막의 구조적결함에 기인하는 전도성 저하를 보상하는 특징이 있어, 그래핀과 탄소나노튜브 각각으로 제조된 유연성 투명 전도막보다 물리적인 하중이 반복적으로 인가되었을 때 내구성이 향상되는 효과가 있다. 40% 스트레인을 반복적으로 인가하였을 때 그래핀 투명 전도막은 20 사이클 이후에 면저항이 $1-2{\Omega}/sq.$에서 $15{\Omega}/sq.$ 이상으로 급증한 반면 그래핀-CNT 복합체 투명 전도막은 30사이클까지 $1-2{\Omega}/sq.$ 정도의 면저항을 유지하였다.