• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.89-89
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• 2018

스마트 폰이나 내비게이션, 태블릿 PC, TV 등 디스플레이 소자가 휴대 가능해지고 고급화되면서 빛 반사로 인한 눈부심, 시인성 저하 등에 대한 문제가 제기되고 있다. 디스플레이의 반사방지를 위해 방현성(anti-glare) 및 반사방지(anti-reflection) 특성의 코팅이나 기능성 필름에 대한 연구 개발이 이루어지고 있다. 특히 반사방지 기능 부여를 위해 나방눈(moth-eye) 구조를 모방하여 표면 나노 구조 형상화에 대한 연구가 활발히 진행되고 있지만, 나노 임프린팅 및 리소그라피 공정을 통한 패턴 공정은 마스크나 몰드를 필요하고 대면적 제작에 어려움이 있다. 본 연구에서는 폭 300 mm급 롤투롤 이온빔 표면처리를 통해 나노 구조 몰드 필름을 제작하였고, 이형용 수지를 이용한 표면 구조 전사를 통해 모스 아이 구조와 같은 나노 구조 패턴이 전사되는 것을 확인하였다. 나노 구조가 전사된 필름에 대한 투과도 관찰 결과, 전체 투과도 91% 이상으로 투과도가 약 3% 향상되고 반사도는 저하되는 결과를 확인하였다. 롤투롤 장비를 이용하여 대면적 필름 제작이 가능한 것을 확인하였고, 나노패턴의 구조 형성 및 반사방지 기능에 대한 신뢰성 검토를 통해서 양산화 가능할 것이라 전망된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.378-379
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• 2012

ITO 만큼 높은 전도성과 광학적 투과성을 갖는 Al-doped ZnO (AZO) 박막을 DC-Pulse magnetron sputtering을 이용하여 40 nm 두께로 증착 후 리소그라피 공정을 통해 $30{\mu}m$ 간격으로 패터닝 하였다. 간격 30 ${\mu}m$로 배열된 AZO를 촉매층으로 하는 수열합성법을 리사이클 공정을 반복하여 수행하여 ZnO 나노선을 성장시켰다. 이와 같이 AZO 전극 사이에 길이 $30{\mu}m$의 ZnO 나노선이 래터럴 구조로 연결된 소자의 $NH_3$ 가스감지 특성을 조사하였다. 합성된 나노선의 전기적, 광학적, 구조적인 특성을 분석하여 높은 가스 감지도를 예상할 수 있는 특성을 확인하였다. 제작된 가스센서를 진공 챔버에 설치 후 양 전극간에 동작전압(Operating voltage)을 1 V로 인가하여 고정한 후에 $NH_3$를 주입(Injection)과 퍼지(Purge)를 반복하며 그 주입량(10 ppm, 20 ppm, 40 ppm, 60 ppm)에 변화를 주었고, 그에 따른 전류변화를 관찰하여 $NH_3$ 가스감지특성을 평가하였다.

• Proceedings of the KSME Conference
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• 2003.04a
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• pp.1065-1068
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• 2003

The nano imprint process is one of the next generation lithography has been mentioned as one of major nanoreplication techniques because it is simple process, low cost, high replication fidelity and relatively high throughput. This process requires a surface contact between a template with patterns and a wafer on a stage. After contact, the vertical moving the template to the wafer causes some directional motions of the stage. Thus the stage must move according to the motions of the template to avoid the damage of the transferred patterns on the wafer. This study is to develop the wafer stage with a passive compliance to overcome the damage. This stage is designed with the concept like that it has a monolithic, symmetry and planar 6-DOF mechanism.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2006.07c
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• pp.1364-1365
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• 2006

본 논문에서는 두께 0.25 mm의 알루미늄 포일 (foil)을 이용해 나노기공 알루미나 주형을 만들었다. 우선 알루미늄 포일 표면의 유기물을 제거한 후, 전해연마 방법을 이용하여 표면을 매끄럽게 하였다. 또, 양극산화를 통해 알루미늄 표면에 나노기공을 형성하였다. 나노기공 알루미나($Al_{2}O_{3}$) 주형 위에 Polymethyl methacrylate (PMMA)를 얇게 도포하여 나노기공 사이로 침투시킨 후 주형을 제거하여 나노기둥인 PMMA를 얻었다. 이것을 나노임프린트 리소그라피 기법을 이용하여 태양전지의 N-type 물질로 맏이 사용되는 티타니아 ($TiO_2$)의 면적을 넓게 할 수 있다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.244-245
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• 2010

최근 광전자 분야에서는 미래 에너지 자원에 대한 관심과 함께 GaN 기반 발광다이오드 및 태양전지 연구가 활발히 진행되고 있다. GaN는 높은 전자 이동도와 높은 포화 속도 등의 광전자 소자에 유리한 특성을 가지고 있으나, 고 인듐 함유량과 막질의 우수한 특성을 동시에 구현하는 것은 매우 어렵다. 이를 극복하기 위한 방법으로써 선택 영역 박막 성장법(Selective Area Growth)은 마스크 패터닝을 통해 제한된 영역에서만 박막을 성장하는 방법으로써 GaN의 막질을 향상 시킬 수 있는 방법으로 주목받고 있다. 본 논문에서는 대면적 기판에서 GaN의 막질 향상뿐만 아니라 고인듐 InGaN 박막 성장을 위하여 서브마이크로미터 주기와 크기를 갖는 홀 패턴을 포토리소그라피 공정 최적화를 통해 구현할 수 있는 방법에 대해 논의한다. 그림. 1은 사파이어 기판 위에 선택 영역 박막 성장법을 이용하여 성장한 n-GaN/활성층/p-GaN의 구조를 나타낸 그림이다. 이를 통하여 서브마이크로미터 스케일의 반극성 InGaN면 위에 높은 인듐 함유량을 가지면서도 우수한 특성을 갖는 박막을 얻을 수 있다. 본 실험을 위하여 사파이어 기판 위에 SiO2를 증착한 후 포토레지스트(AZ5206)을 도포하고 포토리소그라피 공정을 진행하여 2um 크기 및 간격을 갖는 패턴을 형성했다. 그림. 2는 AZ5206에 UV를 조사(5초)하고 현상(23초)한 패턴을 윗면(그림. 2(a))과 $45^{\circ}$ 기울인 면(그림. 2(b)) 에서 본 SEM(Scanning Electron Microscope) 사진이다. 이를 통해 약 2.2um의 홀 패턴이 선명하게 형성 됨을 볼 수 있다. 그 후 수백나노 직경의 홀을 만들기 위해서 리플로우 공정을 수행한다. 그림. 3은 리플로우 온도에 따른 패턴의 홀 모양을 AFM(Atomic Force Microscope)을 이용하여 측정한 표면의 사진이다. 이를 통해 2차원 평면에서 리플로우 온도 및 시간에 따른 변화를 볼 수 있다. 그림.3의 (a)는 리플로우 공정을 진행하기 전 패턴이고, (b)는 $150^{\circ}C$에서 2분, (c)는 $160^{\circ}C$에서 2분 (d)는 $170^{\circ}C$에서 2분 동안 리플로우 공정을 진행한 패턴이다. $150^{\circ}C$와 $160^{\circ}C$에서는 직경에 큰 변화가 없었고, $160^{\circ}C$에서는 시료별 현상 시간 오차에 따라 홀의 크기가 커지는 경향이 나타났다. 그러나 $170^{\circ}C$에서 2분간 리플로우 한 시료 (그림. 3(d))의 경우는 홀의 직경이 ~970nm 정도로 줄어든 것을 볼 수 있다. 홀의 크기를 보다 명확히 표현하기 위해 그림.3에 대응시켜 단면을 스캔한 그래프가 그림.4에 나타나 있다. 그림.4의 (a) 및 (b)의 경우 포토레지스트의 높이 및 간격이 일정하므로, 리플로우에 의한 영향은 거의 없었다. 그림. 4(c)의 경우 포토레지스트의 높이가 그림.4(a)에 비해 ~25nm 정도 낮은 것으로 볼 때, 과도 현상 및 약간의 리플로우가 나타났을 가능성이 크다. 그림. 4(d)에서는 ~970nm의 홀 크기가 나타나서 본 연구에서 목표로 하는 나노 홀 크기에 가장 가까워짐을 확인할 수 있었다. 따라서, $170^{\circ}C$ 이상의 온도와 2분 이상의 리플로우 시간 조건에서 선택 영역 성장을 위한 나노 홀 마스크의 크기를 제어할 수 있음을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 2010.11a
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• pp.421-422
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• 2010

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.316-316
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• 2013

실리콘(Si)은 이미지 센서, 포토검출기, 태양전지등 반도체 광전소자 분야에서 널리 사용되고 있는 대표적인 물질이다. 이러한 소자들은 광추출 또는 광흡수 효율을 향상시키는 것이 매우 중요하다. 그러나 Si의 높은 굴절율은 표면에서 30% 이상의 반사율을 발생시켜 소자의 성능을 저하시킨다. 따라서, 표면에서의 광학적 손실을 줄이기 위한 효과적인 무반사 코팅이 필요하다. 최근, 우수한 내구성과 광대역 파장 및 다방향성에서 무반사 특성을 보이는 서브파장 주기를 갖는 나노격자(subwavelength grating, SWG) 구조의 형성 및 제작에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 구조는 경사 굴절율 분포를 가지는 유효 매질을 형성시킴으로써 Fresnel 반사율을 감소시킬 수 있어 반도체 소자 표면에서의 광손실을 줄일 수 있다. 그러나, SWG나노구조는 식각에 의한 표면 결함(defects)들이 발생하게 된다. 이러한 결함은 표면에서의 재결합 손실을 발생시켜 소자의 성능을 크게 저하시킨다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 표면 보호막 및 무반사 코팅 층을 목적으로 하는 산화막을 표면에 형성시키기도 한다. 따라서 본 실험에서는 레이저간섭리소그라피 및 건식 식각을 이용하여 Si 기판에 SWG 나노구조를 형성하였고, 제작된 샘플 표면 위에 실리콘 산화막(SiOx)을 furnace를 이용하여 형성시켰다. 제작된 샘플들의 표면 및 식각 profile은 scanning electron microscope를 사용하여 관찰하였으며, UV-vis-NIR spectrophotometer 를 사용하여 빛의 입사각에 따른 반사율을 측정하였고, 표면 접촉각 측정 장비를 이용하여 표면 wettability를 조사하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.312.2-312.2
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• 2014

실리콘은 광센서, 태양전지, 발광다이오드 등 광소자 응용 분야에서 널리 사용되고 있는 물질이다. 그러나 실리콘의 높은 굴절율(n~3.5)은 표면에서 약 30% 이상의 Fresnel 반사를 발생시켜 소자의 효율을 감소시키는 원인이 된다. 따라서, 반사손실을 줄이기 위해서는 실리콘 표면에 효율적인 무반사 코팅을 필요로 한다. 기존의 단일 혹은 다중 박막을 이용한 무반사 코팅 기술은 물질간 열팽창계수의 불일치, 접착력 문제, 박막 두께 조절 및 적합한 굴절율을 갖는 물질 선택 어려움 등의 단점을 지니고 있다. 최근, 이러한 무반사 코팅 기술의 대안으로 곤충 눈 구조를 모방한 나노크기의 서브파장 격자구조 (subwavelength gratings, SWGs)에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 이러한 SWGs 구조는 공기와 반도체 표면 사이에 점진적, 선형적으로 변화하는 유효굴절율을 갖기 때문에, 광대역 파장영역뿐만 아니라 다양한 각도에서 입사하는 빛에 대해서도 효과적으로 Fresnel 표면 반사를 낮출 수 있다. 본 연구에서는 실리콘 기판 표면 위에 효율적인 무반사 특성을 갖는 계층적 SWGs 나노구조를 제작하기 위해, 레이저간섭리소그라피 및 열적응집금속 입자를 이용한 식각 마스크 패터닝 방법과 유도결합플라즈마 식각 공정을 이용하였다. 제작된 무반사 실리콘 SWGs 나노구조의 표면 및 식각 프로파일은 전자주사현미경으로 관찰하였고, 표면 접촉각 측정 장비를 이용하여 샘플 표면의 젖음성을 확인하였다. 제작된 샘플의 광학적 특성을 조사하기 위해 UV-vis-NIR 스펙트로미터와 엘립소미터 측정 시스템들을 이용하였다.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.22 no.12 s.177
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• pp.16-21
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• 2005

Photonic crystals, periodic structure with a high refractive index contrast modulation, have recently become very interesting platform for the manipulation of light. The existence of a photonic bandgap, a frequency range in which the propagation of light is prevented in all directions, makes photonic crystal very useful in application where the spatial localization of light is required, for example waveguide, beam splitter, and cavity. However, the fabrication of 3 dimensional photonic crystals is still difficult process. A concept that has recently attracted a lot of attention is a planar photonic crystal based on a dielectric membrane, suspended in the air and perforated with two dimensional lattice of hole. The fabrication of Si master with pillar structure using hot embossing process is investigated for two dimensional, low-index-contrast photonic crystal waveguide. From our research we show that the multiple stamp copy process proved to be feasible and useful.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.5 no.3
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• pp.223-226
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• 2004

Injection molding using plastic materials was expected to mass production of structure with nano pattern for low cost phase. The PDMS mold was produced easily and uniformly by using thermal embossing. Quartz master for embossing method was made using electron beam lithography it had 100-500 nm size of line and dot type. The PDMS mold was produced after a brief hardening process and the master removal. The results show that various patterns are successfully fabricated the nano scale.. The replicated mold would be useful a stamper fabrication for injection molding.