• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.412-412
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• 2012

갈륨비소(GaAs)는 수직공진표면방출레이저, 발광다이오드, 태양전지 등과 같은 광전소자에 널리 사용되는 물질이다. 그러나 높은 굴절률을 갖는 갈륨비소는 표면에서 30% 이상의 반사율을 갖기 때문에 광손실로 인해 소자의 성능이 저하된다. 따라서 표면 Fresnel 반사율을 낮출 수 있는 효율적인 반사방지막이 필요하다. 최근, 열적 불일치, 물질 선택, 접착력 저하의 단점을 가지고 있는 기존 다중박막을 대체하는 생체모방 서브파장 나노구조가 활발히 연구되고 있다. 이러한 구조는 공기(air)부터 갈륨비소까지 선형적인 유효굴절률 분포를 갖는 유효 단일박막과도 같기 때문에 소자 표면에서의 광손실을 줄일 수 있다. 더욱이, 자연계의 나방의 각막과 나비의 눈의 구조 형태를 모방한 반도체 생체모방 복합 눈(compound eye)은, 즉 마이크로 렌즈모양과 서브파장 나노격자구조의 복합적 형태, 표면에서 우수한 반사방지 특성을 나타낸다. 본 연구에서는, 포토리소그래피와 유도결합플라즈마 식각법을 이용하여 GaAs 기판 표면에 마이크로 렌즈 모양의 패턴을 형성한 후, 스핀코팅을 이용하여 나노 크기를 갖는 실리카 구를 도포하여 건식 식각함으로써 복합 눈 구조를 갖는 갈륨비소 반사방지막을 제작하였다. 제작된 샘플의 표면 및 식각 형상은 전자현미경(scanning electron microscope)을 사용하여 관찰하였으며, UV-vis-NIR spectrophotometer를 사용하여 반사율을 측정하였다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.17 no.12
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• pp.482-487
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• 2016

Ultra-violet rays are very harmful to eye health care. The blocking of ultra-violet rays and a reduction of optical reflection in the visible light range, which is to increase the share of transmitted light, and avoid the formation of ghost images in imaging, are important for the applications of polymer eyeglasses lenses. In this study, the high-refractive index polymer lenses, n=1.67, were fabricated by injection-molded method with the xylene diisocyanate monomer, 2,3-bis-1-propanethiol monomer, and benzotriazol UV absorber (SEESORB 709) mixture. To reduce the reflection of the polymer lens surfaces, multi-layer anti-reflection (AR) coatings were coated for both sides of the polymer lens using an E-beam evaporation system. The optical properties of the UV blocking polymer lens were characterized using a UV-visible spectrometer. The material properties of the thin films, which were composed AR coating layers, refractive index, and surface roughness, were analyzed by ellipsometry and atomic force microscopy. As a result, the fabricated polymer lens perfectly blocked ultra-violet rays below 395 nm with a blocking rate greater than 99%.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.18 no.3
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• pp.1-6
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• 2017

Functional coatings, such as anti-reflection and self-cleaning, are frequently applied to cover glass for photovoltaic applications. Anti-reflection coatings made of mesoporous silica film have been shown to enhance the light transmittance. $TiO_2$ photocatalyst films are often applied as a self-cleaning coating. In this study, transparent hydrophobic anti-reflective and self-cleaning coatings made of $SiO_2/TiO_2$ thin layers were fabricated on a slide glass substrate by the sol-gel and dip-coating processes. The morphology of the functional coatings was characterized by field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) and atomic force microscopy (AFM). The optical properties of the functional coatings were investigated using an UV-visible spectrophotometer. Contact angle measurements were performed to confirm the hydrophobicity of the surface. The results showed that the $TiO_2$ films exhibit a high transmittance comparable to that of the bare slide glass substrate. The $TiO_2$ nanoparticles make the film more reflective and lead to a lower transmittance. However, the transmittance of the $SiO_2/TiO_2$ thin layers is 93.5% at 550 nm with a contact angle of $110^{\circ}$, which is higher than that of the bare slide glass (2.0%).

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.18 no.10
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• pp.771-776
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• 2017

The cover glass of mobile displays and photovoltaic cells needs a functional coating, such as an anti-reflection and self-cleaning coating. Numerous studies have been conducted on the engineering application of biomimetic functional surfaces, such as moth eye and lotus leaf Anti-reflection coantings of silica nanoparticles could enhance the light transmittance. $TiO_2$ photocatalyst coatings have been applied to self-cleaning functional films. In this study, transparent hydrophobic anti-reflective coatings consisting of thin layers of $SiO_2/TiO_2$ nanoparticles were fabricated on a slide glass substrate by the sol-gel process and dip-coating process. The dependence of the surface morphology of the functional coatings was investigated by the atomic force microscopy (AFM), contact angle measurement, and UV-visible spectroscopy. It was found that the coating of $TiO_2$ nanoparticles exhibited a high average transmittance comparable to that of the bare slide glass substrate in the visible light range. The bi-layered functional coating of 7 nm $SiO_2$/7nm $TiO_2$ nanoparticles exhibits a transparent hydrophobic surface with a contact angle of $110^{\circ}$ and an improvement of the average transmittance of 2.3% compared to the bare slide glass substrate in the visible light range.

• Journal of the Korean Solar Energy Society
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• v.36 no.5
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• pp.1-8
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• 2016

In this paper, we evaluated the effect of a silica-based Anti-Reflection(AR) coating for PV modules. The coating technique can be easily applied to large-scale PV modules at room temperature with improvements of the optical properties that is qualified by the optical transmission measurements on the coated cover glass of the modules. The power improvement of the large-scale PV modules shows the increasing about 2.4% at standard condition of the coating technique on average. To improve the AR coating effect of the PV modules, we have characterized the individual PV modules by the measurements of DC power output, modified performance ratio(PRm) and the regression. The results show that the significant improvements of the AR coating effect are 6.4%, 5.5% and 4.5% of increasing of the performances by using the measurements of DC power output, modified performance ratio(PRm) and the regression, respectively.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.300.1-300.1
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• 2013

반사방지막 코팅(Anti-reflection coating)은 태양전지(Solar cell), 발광다이오드(LED) 등의 반사율을 낮추어 효율을 증대시키기 위하여 사용되고 있다. 본 실험에서는 유리 기판 위에 실리콘 타겟을 이용한 Reactive magnetron sputtering 장비를 활용하여, 50~100 mTorr의 높은 공정 압력(High pressure)에서 증착하여 SiO2 반사방지막 코팅층을 형성하였다. Ellipsometer를 이용하여 SiO2 박막층의 굴절률(Refractive index)을 측정한 결과, 공정 압력에 따라 SiO2 박막이 다양한 굴절률을 가지는 것을 확인할 수 있었다. 또한, UV-Vis spectrometer를 이용하여, 450~600 nm 파장에서의 반사율(Reflectance)과 투과율(Transmittance)을 측정하여 비교, 분석하였다. 나아가 증착된 SiO2 반사방지막을 비정질 실리콘 박막 태양전지에 적용하여 효율 향상 효과를 실험하였다. 이를 활용하여 낮은 굴절률을 갖는 반사방지용 SiO2 코팅층을 형성하여 태양전지의 광 변환 효율을 상승 시킬 수 있고, 발광다이오드의 광 추출 효율을 증가시킬 있을 것으로 여겨진다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.20 no.5
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• pp.381-386
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• 2011

We fabricated the ZnO (zinc oxide)/$SiO_2$ (silicon dioxide) branch hierarchical nanostructures by the e-beam evaporation of $SiO_2$ onto the surface of the electrochemically grown ZnO nanorods on Si substrate, which leads to the self-assembled $SiO_2$ nanorods by oblique angle deposition between vapor flux and vertically aligned ZnO nanorods. In order to investigate the effects of $SiO_2$ deposition on the morphology and optical property of ZnO/$SiO_2$ branch hierarchical nanostructures, the evaporation time of $SiO_2$ was varied under a fixed deposition rate of 0.5 nm/s. The vertically aligned ZnO nanorods on Si substrate exhibited a low reflectance of <10% in the wavelength range of 300~535 nm. For ZnO/$SiO_2$ branch hierarchical nanostructures at 100 s of evaporation time of $SiO_2$, the more improved antireflective property was achieved. From these results, ZnO/$SiO_2$ branch hierarchical nanostructures are very promising for optoelectronic and photovoltaic device applications.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.11a
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• pp.49.1-49.1
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• 2009

산업화 이후, 석탄 석유를 중심으로 한 화석연료가 이산화탄소를대량으로 배출하며 지구 온난화를 야기함에 따라, 석유를 대체할 새로운 에너지원에 대한 관심이 높아지고 있다. 많은 대체에너지 가운데, 청정하고 무한 재생 가능한대체에너지를 이야기할 때, 가장 큰 기대를 받고 있는 것은 태양에너지이며, 이에 보조를 맞춰 태양광 발전에 대한 연구개발이 국내외적으로 활발히 진행되고 있는 실정이다. 태양 전지는 빛 에너지를 직접 전기 에너지로 바꿔주는 소자로, 셀의효율을 높이기 위해서는 최대한 많은 빛을 흡수시킬 수 있는 것이 중요하다. 빛의 반사를 줄이는 방법에는 Texturing 과 Antireflecting coating 이있다. Antireflecting coating은 반도체와 공기의 중간 굴절율을 갖는 박막을 증착하여 측면 반사를 감소시킴으로서 빛의 손실을 감소시키는 역활을 한다. 반사 방지막으로 쓰이는 SiNx는 SiOx의 대체 물질로 굴절률이 약 1.5로서 Si에 쉽게 형성시킬 수 있고, texturing된 Si 표면에 적합하며 반사율을 10 %에서 2 %로 줄일 수 있다. 나아가 고성능의 반사방지막은 박막의 균일도확보 및 passivation 공정이 필수적이라 판단된다. 따라서 본 연구에서는 PECVD 방법으로 SiH4와 NH3 gas 의 비율을 변화시켜 증착한 SiNx 박막의 결정학적 특성을 X-ray Diffraction 분석과 TEM (TransmissionElectron Microsopy) 을 통해 관찰하였으며, XPS (X-rayphotoelectron spectroscopy) 를 통해 화학적결합을 확인하였고, 이를 FT-IR (Fourier Transform-Infrared spectroscopy)를 통해 관찰한 결과와 연관시켜분석하였다. 굴절율의 경우 Ellipsometry를 이용하여측정하였으며 위의 측정을 통하여 SiNx박막의 반사 방지막으로써의 가능성을 확인하였다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2011.05a
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• pp.62.2-62.2
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• 2011

산업화 이후, 석탄 석유를 중심으로 한 화석연료가 이산화탄소를 대량으로 배출하며 지구 온난화를 야기함에 따라, 기존의 화석연료를 대체할 청정하고 무한 재생 가능한 대체에너지로 가장 큰 기대를 받고 있는 것은 태양에너지이며, 이에 보조를 맞춰 태양광발전에 대한 연구개발이 국내외적으로 활발히 진행되고 있는 실정이다. 태양 전지는 빛 에너지를 직접 전기 에너지로 바꿔주는 소자로, 셀의 효율을 높이기 위해서는 최대한 많은 빛을 흡수시킬 수 있는 것이 중요하다. 빛의 반사를 줄이는 방법에는 texturing과 antireflecting coating이 있다. Antireflecting coating은 반도체와 공기의 중간 굴절율을 갖는 박막을 증착하여 측면 반사를 감소시킴으로서 빛의 손실을 감소시키는 역할을 한다. 과거에 반사방지막으로 가장 많이 사용되었던 물질은 SiO로써 굴절률은 1.8~1.9로서 최소의 반사율은 1% 미만이지만, 가시광선영역에서의 흡수에 의한 손실이 생기므로, SiNx가 대체 물질로 제안되었다. SiNx의 경우 굴절률이 약 1.5로서 Si에 쉽게 형성시킬 수 있고, texturing된 Si 표면에 적합하며 반사율을 10%에서 2%로 줄일 수 있는 장점을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 high power, high frequency PECVD 방법으로 $SiH_4$와 $NH_3$ gas의 비율, $N_2$ carrier gas 등 공정 변수를 변화시켜 증착한 SiNx 박막의 결정학적 특성을 X-ray diffraction 분석과 XPS (X-ray photoelectron spectroscopy)를 통해 화학적 결합을 확인하였고, 이를 FT-IR (Fourier Transform-Infrared spectroscopy)를 통해 관찰한 결과와 연관시켜 분석하였다. 굴절율의 경우 ellipsometer를 이용하여 측정하였으며 위의 측정을 통하여 SiNx박막의 반사 방지막으로써의 가능성을 확인 하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.451-451
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• 2010

최근들어 80인치 이상의 대경 고화질 display 및 휴대용 projection display 제작이 가능한 LCoS (Liquid Crystal on Silicon) display에 대한 관심이 높아지고 있다. LCoS projection display는 높은 개구율, 빠른 응답속도, 고화질, 대형 디스플레이 임에도 불구하고 낮은 제조단가 등의 여러 가지 장점을 가지고 있다. LCoS projection display의 핵심 기술로는 높은 투과도와 낮은 반사율을 갖는 유리기판, 무기 배향막 증착 기술, Si back plane과의 접합기술 등이 있다. 이 중 LCoS projection display 제작을 위한 첫 단계인 유리기판은 가시광선 영역에서 96% 이상의 높은 투과도와 3% 미만의 반사도를 요구하는 기술을 필요로 한다. 본 연구에서는 indium이 doping된 tin oxide (ITO)를 투명 전도성막으로 사용하고, $SiO_2/MgF_2$ 이중 박막을 반사방지막으로 채택하여 고투과도 및 저반사율을 갖는 유리기판 제조에 응용하였다. 먼저 15nm 두께의 ITO 박막을 DC sputtering을 이용하여 8-inch 크기의 corning1737 유리기판 상에 증착한 후, 그 반대편에 e-beam evaporation 장비를 사용하여 120nm 두께의 반사 방지막을 증착하였다. 또한 유리기판 상에 증착된 투명 전도성막의 표면개질을 위하여 Ar plasma를 이용하여 treatment를 수행하였다. 이 때 sputtering 조건은 DC power, Ar 유량 및 압력을 조절함으로서 높은 투과도를 갖는 최적의 조건을 구현하였고, e-beam evaporation을 이용한 반사방지막 증착 조건은 $SiO_2$와 $MgF_2$의 계면에서 빛의 반사를 최소화할 수 있는 최적의 조건을 구현하였다. 제작된 유리기판은 가시광선 영역에서 97% 이상의 투과도를 보였으며, 최대 2.8%의 반사율을 보여, LCoS display 제작에 적합함을 확인할 수 있었다. 또한 Ar plasma 처리 후 ITO 박막의 면저항 값은 $100\;{\omega}/{\Box}$, 표면 거칠기는 rms 값 기준 0.095nm, 접촉각 $20.8^{\circ}$의 특성을 보여, 타 index matched transparent conducting oxide가 coating된 유리기판에 비해 우수한 특성을 보였다.