• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.186-186
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• 2011

태양전지의 효율을 증가시키기 위해서는 표면에서의 Fresnel 반사를 줄여 입사된 빛이 흡수층까지 잘 도달되도록 해야 한다. 그러나 결정질 실리콘의 경우, 굴절률이 높아 32% 이상의 표면반사율을 보이고 있어, 실리콘 태양전지 표면에 단일 또는 다중 박막의 무반사 코팅을 통해 반사율을 낮추는 방법이 널리 사용 되어 오고 있었다. 하지만, 이와 같은 코팅 방법은 열적팽창 불일치, 물질 선택의 어려움뿐만 아니라 낮은 반사율을 포함하는 파장 및 빛의 입사각 영역의 제한 등 여러 문제점을 지니고 있다. 이러한 문제점을 보완하기 위해, 표면에 서브파장의 주기를 갖는 나노구조(subwavelength structure, SWS)의 형성에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 습식 식각보다 건식 식각을 이용한 SWS 제작 방법이 표면 profile을 제어하기 용이하나 패턴 형성을 위해 식각 마스크가 필요하다. 최근, 복잡하고 고가의 전자빔 또는 나노임프린트를 이용한 패턴 형성보다, 간단/저렴하며 대면적 제작이 용이한 금속 나노입자 마스크를 이용한 SWS의 제작에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 또한 SWS의 무반사 특성은 표면 profile에 따라 크게 영향을 받는다. 따라서 본 실험에서는 열적 응집현상에 의해 형성되는 self-assembled Pt 나노입자 식각 마스크 및 $SiCl_4$가스를 사용한 유도결합 플라즈마(inductively coupled plasma, ICP) 장비를 이용하여 무반사 실리콘 SWS를 제작하였으며, SWS 표면 profile에 따른 구조적 및 무반사 특성을 조사하기 위해 다양한 공정조건을 변화시켰다. 실리콘 기판 위의 Pt 박막은 전자빔 증착(e-beaml evaporation)법을 사용하였고, 급속 열처리(RTA)를 통해 Pt 나노입자의 식각 마스크를 형성시켰다. Pt 나노입자들의 패턴 및 제작된 무반사 실리콘 SWS의 식각 profile은 scanning electron microscope를 사용하여 관찰하였으며, UV-VIR-NIR spectrophotometer를 사용하여 350~1050 nm 파장 영역에서의 반사율을 측정하였다. ICP 식각 조건을 변화시켜 5% 이하의 낮은 반사율을 갖는 높이가 높고 쐐기 형태의 실리콘 SWS를 도출하였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.36 no.1
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• pp.25-29
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• 2012

The properties of carbon nanotube-metal hybrid nanostructures are critically dependent on the structure and chemistry of the metal-carbon nanotube interface. In this study, the interface between nickel and multi-walled carbon nanotubes (CNTs) has been investigated using physical vapor-deposited (sputter-deposited) nickel onto the surface of freestanding carbon nanotube arrays processed by nano-imprint lithography (NIL). These interfaces have been characterized by transmission electron microscopy and 3D atom probe tomography. In the nickel nanocrystals growing on the CNT surface, a metastable hexagonal $Ni_3C$-types phase appears to be stabilized. The structural stability of the nickel-CNT interface is also discussed and related to potential implications for the properties of these nanocomposites.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.19 no.2
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• pp.96-104
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• 2010

We suggest here a cost-effective replica fabrication method for transparent and hard molds for imprinting lithography such as NIL and S-FIL. The process starts with the use of a replica hard mold from a master, using a polymer copy as a carrier. The polymer copy as a carrier was treated by soluble process for forming anti-adhesion layer. Duplicated hard molds can eliminate direct contact between a hard master and a patterned polymer on a substrate and the generated contamination of a master during the imprinting process. The replica hard mold exhibits the glass-like properties introduced here, such as transparency and hardness, make it appropriate for nanoimprint lithography and step-and-flash imprint lithography.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.25 no.4
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• pp.47-52
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• 2018

In this study, the effects of the heat treatment and multi-scale hierarchical structures on the durability of the nano-patterned functional PMMA(Poly(methyl-methacrylate)) film was evaluated. The heat treatments that consisted of high-pressure/high-temperature flat pressing and rapid cooling process were employed to improve mechanical property of the PMMA films. Multi-scale hierarchical structures were fabricated by thermal nanoimprint to protect nano-scale structures from the scratch. Examination on surface structures and functionalities such as wetting angle and transmittance revealed that the preopposed heat treatment and multi-scale hierarchical structures are effective to minimize surface damages.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.17 no.1
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• pp.31-36
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• 2007

Nanoimprint lithography (NIL) is a new lithographic method that offers a sub-10nm feature size, high throughput, and low cost. One of the most serious problems of NIL is the stiction between mold and resist. The antistiction layer coating is very effective to prevent this stiction and ensure the successful NIL results. In this paper, an antistiction layer was deposited by VSAM (vapor self assembly monolayer) method on silicon samples with FOTS (perfluoroctyltrichlorosilane) as a precursor for making an antistiction layer. A specially designed LPCVD (low pressure chemical vapor deposition) was used for this experiment. All experiments were achieved after removing the humidity. First, the evaporation test of FOTS was performed for checking the evaporation temperature at low pressure. FOTS was evaporated at 5 Tow and $110^{\circ}C$. In order to evaluate the temperature effect on antistiction layer, chamber temperature was changed from 50 to $170^{\circ}C$ with 0.1ml of FOTS for 1 minute. Good hydrophobicity of all samples was shown at about $110^{\circ}$ of contact angle and under $20^{\circ}$ of hysteresis. The surface energies of all samples calculated by Lewis acid/base theory was shown to be about 15mN/m. The deposited thicknesses of all samples measured by ellipsometry were almost 1nm that was similar value of the calculated molecular length. The surface roughness of all samples was not changed after deposition but the friction force showed relatively high values and deviations deposited at under $110^{\circ}$. Also the white circles were founded in LFM images under $110^{\circ}$. High friction forces were guessed based on this irregular deposition. The optimized VSAM process for FOTS was achieved at $170^{\circ}C$, 5 Torr for 1 hour. The hot embossing process with 4 inch Si mold was successfully achieved after VSAM deposition.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.416-417
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• 2013

최근 질화물계 발광다이오드(light emitting diode, LED) 소자는 핸드폰, 스마트 TV 등의 디스플레이 분야와 실내외조명, 감성조명, 특수조명 등의 조명분야에 그 응용분야가 급속히 확대되고 있다. 이러한 LED 소자는 에너지 절감과 친환경에 장점을 가지고, 가까운 미래에 조명시장을 대체할 것으로 예상된다. 이를 만족하기 위해서는 현재보다 더 높은 효율을 갖는 LED 개발이 요구되어지고 있는 상황이다. 일반적으로 질화물계 LED 소자의 효율은 내부양자 효율, 광추출 효율 등으로 나타낼 수 있다. 내부 양자효율은 성장된 결정의 질의 개선 및 다층의 이종접합 또는 다중양자우물 구조와 같이 활성층의 캐리어 농도를 높이는 접합구조로 설계되어 80% 이상의 효율을 나타낸다. 그러나 광추출 효율은 이에 미치지 못하고 있다. 이는 반도체 재료의 높은 굴절률로 인하여 빛이 외부로 탈출하지 못하고 내부로 반사되거나 물질 안에서 흡수가 일어나기 때문이다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위해 많은 연구 그룹들은, 표면에 패턴 형성하여 빛의 전반사를 줄여 그 효율을 올리는 연구결과를 보고하고 있다. 대표적인 방법으로는 wet etching, 전자빔 리소그라피, 나노임프린트 리소그라피, 레이저 홀로 리그라피, 나노스피어 리소그라피 등이 사용되고 있다. 이 중, 나노스피어 리소그라피는 폴리스틸렌 혹은 실리카 등과 같은 나노 크기의 bead를 사용하여 반도체 기판 표면에 단일층으로 고르게 코팅한 마스크로 사용하여 패턴을 주는 방법이다. 이 방법의 장점으로는 대면적에 균일한 패턴을 형성할 수 있고, 공정비용이 저렴하여 양산하기에 적합하다는 특징이 있다. 나노스피어 리소그라피를 통해서 표면에 생성된 패턴 모양의 각도에 따라서, 식각되는 깊이에 변화에 따라 실험한 결과들은 있지만, 아직까지 크기가 다른 나노입자들의 마스크 이용하여 형성된 패턴 밀도에 따른 광 추출 효과에 대한 연구가 많이 미흡하다. 따라서 본 연구에서는 다양한 크기의 실리카로 패턴을 형성시켜 패턴 밀도에 대한 광추출 효율의 효과에 대해서 조사하였다. 실험 방법으론, DI, 에탄올, TEOS, 암모니아의 순서대로 그 혼합 비율을 조정하여 100, 250, 500 nm 크기의 나노입자를 합성하였고 이것을 질화물계 LED의 표면 위에 단일층으로 스핀코팅 방법을 통해 코팅을 하였다. 그 후 ICP-RIE 방법으로 필라 패턴을 형성하였는데, 그 결과 100 nm SiO2 입자를 이용한 경우 $4.5{\times}10^9$/$cm^2$, 250 nm의 경우 $1.4{\times}10^9$/$cm^2$, 500 nm의 경우 $0.4{\times}10^9$/$cm^2$의 패턴의 밀도를 보여주었다(Fig. 1). 패턴의 밀도에 따라 전계광학적 특성을 확인하여 보았는데, 그 결과는 평평한 표면과 비교하였을 때 100 nm에서 383%, 250 nm에서는 320%, 500 nm에서는 244% 상승하는 결과를 보여주었다(Fig. 2). 이번 실험을 통해서 LED의 광추출 효율은 표면 모양과 깊이 뿐 아니라 밀도가 커질수록 그 효율이 올라간다는 사실을 알 수 있었다.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.27 no.4
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• pp.55-60
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• 2020

The PERC photovoltaic (PV) modules installed in PV power plant are still reports potential-induced degradation (PID) degradation due to high voltage potential differences. This is because Na+ ions in the cover glass of PV modules go through the encapsulant (EVA) and transferred to the surface of solar cells. As positive charges are accumulated at the ARC (SiOx/SiNx) interface where many defects are distributed, shunt-resistance (Rsh) is reduced. As a result, the leakage current is increased, and decrease in solar cell's power output. In this study, to prevent of this phenomenon, a Moth-eye nanostructure was deposited on the rear surface of an optical film using Nano-Imprint Lithography method, and a solar mini-module was constructed by inserting it between the cover glass and the EVA. To analyze the PID phenomenon, a cell-level PID acceleration test based on IEC 62804-1 standard was conducted. Also analyzed power output (Pmax), efficiency, and shunt resistance through Light I-V and Dark I-V. As a result, conventional solar cells were decreased by 6.3% from the initial efficiency of 19.76%, but the improved solar cells with the Moth-eye nanostructured optical film only decreased 0.6%, thereby preventing the PID phenomenon. As of Moth-eye nanostructured optical film, the transmittance was improved by 4%, and the solar module output was improved by 2.5%.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.30 no.2
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• pp.65-70
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• 2023

Nanoimprint lithography (NIL) has attracted much attention due to its process simplicity, excellent patternability, process scalability, high productivity, and low processing cost for pattern formation. However, the pattern size that can be implemented on metal materials through conventional NIL technologies is generally limited to the micro level. Here, we introduce a novel hard imprint lithography method, extreme-pressure imprint lithography (EPIL), for the direct nano-to-microscale pattern formation on the surfaces of metal substrates with various thicknesses. The EPIL process allows reliable nanoscopic patterning on diverse surfaces, such as polymers, metals, and ceramics, without the use of ultraviolet (UV) light, laser, imprint resist, or electrical pulse. Micro/nano molds fabricated by laser micromachining and conventional photolithography are utilized for the nanopatterning of Al substrates through precise plastic deformation by applying high load or pressure at room temperature. We demonstrate micro/nanoscale pattern formation on the Al substrates with various thicknesses from 20 ㎛ to 100 mm. Moreover, we also show how to obtain controllable pattern structures on the surface of metallic materials via the versatile EPIL technique. We expect that this imprint lithography-based new approach will be applied to other emerging nanofabrication methods for various device applications with complex geometries on the surface of metallic materials.