• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.428-428
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• 2016

Copper indium sulfide (selenide) (CuIn(S,Se)2,CISSe)는 1.0~1.5 eV의 Direct band gap과 105 cm-1이 넘는 큰 광 흡수 계수를 가지고 있어 박막 태양전지의 흡수층으로써 연구되어 왔다. 최근 대량생산 및 저가 공정에 용이하다는 측면에서 용액 공정 기반 CISSe 태양전지 연구가 크게 주목 받고 있다. 용액공정 기반 중 하이드라진을 사용 한 경우 매우 높은 효율을 기록하였으나, 하이드라진 자체의 유독성과 폭발성 때문에 분위기 제어가 필요하고 여전히 저가화 및 대면적 제작에 한계가 있다. 따라서 알코올 솔젤 기반 CISSe 태양전지 제작 연구가 많이 진행되었으나, 결정립 성장 및 칼코겐 원자를 공급하기 위해 불가피하게 황화/셀렌화 후속 열처리 공정을 요구한다. 후속 열처리 공정은 폭발성의 황화수소/황화셀레늄 기체 분위기 제어와 고가의 장비를 필요로 한다. 본 연구에서는 매우 안정적이며 저가 용매인 물과 아민계 첨가제를 이용하여 Cu, In 전구체와 S, Se 이 포함된 Cu-In-S 잉크와 Se잉크를 제작하였다. 잉크 내에 S, Se을 첨가 함으로써 추가적인 후속공정 없이 비활성 가스 분위기에서 고품질의 CISSe 박막 제작을 가능케 하였다. 또한 Se 잉크 증착 횟수에 따른 결정 구조, 광학적 성질의 차이에 주목하였다. 따라서 수계 잉크를 대기 중에서 스핀코팅으로 박막을 제작한 후, Hot plate에서 건조하여 균일한 박막을 제조하고, 제작된 박막을 tube furnace에서 환원 분위기 및 비활성 가스 분위기에서 열처리 진행하여 $1.3{\mu}m$ 두께의 고품질의 CISSe 흡수층을 제작하였다. 이러한 흡수층에 대해 XRD, SEM, EDS 분석을 진행하여, 결정성, 미세구조, 및 조성을 확인하였으며, 제작된 흡수층 위에 버퍼층/투명전극층을 차례로 증착하여 CISSe 태양전지를 제작하여 셀 성능 및 양자 효율 특성을 파악하였다. 또한 액상 Raman 분석을 통해 결정립 성장 과정 메커니즘을 제시하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.570-570
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• 2012

그래핀(graphene)은 육각형의 탄소원자 한층으로 이루어진 이차원 구조체로써 우수한 물리적, 전기적 특성으로 인해 다양한 분야에서 응요을 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히, 그래핀과 금속 나노입자의 복합구조는 수소 저장체, 가스센서, 연료전지, 화학 촉매등의 다양한 분야에서 응용이 가능하다. 현재까지 그래핀/금속나노입자 복합구조의 제작 방법에는 열증발(thermal evaporation), 전기도금법(electrodeposition), 표면 기능화(surface functionalization)를 이용한 방법이 보고되었다. 하지만 이러한 방법은 긴 공정시간이 요구되며, 나노입자의 크기 분포가 넓다는 단점을 지닌다. 본 연구에서는 화학기상증착법을 통해 합성된 그래핀이 전사된 SiO2 (300nm)/Si 기판에 염화기가 포함된 백금 화합물 분산용액을 스핀코팅(spin-coating)하고 MeV 전자빔을 조사하여 Pt/grapheme 복합구조를 형성하였다. 이 방법은 균일한 크기 분포의 나노입자의 형성이 가능하며, 간단하고, 대면적 공정이 가능하며, 다른 방법에 비해 그래핀의 결함형성이 적다는 장점을 지닌다. Pt/grapheme 의 기하학적 구조를 주사전자현미경(scanning electron microscopy)와 투과전자현미경(transimission)을 통해 분석하였고, Pt와 graphene의 일함수(workfunction)의 차이에 의해 야기되는 전하이동에 의한 도핑(doping)현상을 라만 분광기(Raman spectroscopy)와 X-선 광전자 분광기(X-ray photoelectron spectroscopy)를 통해 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.279-279
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• 2007

비휘발성 메모리 Fe-RAM은 빠른 정보처리 속도와 전원공급이 차단되었을 때도 계속 정보를 유지할 수 있는 비휘발성 특징과 더불어 저전압, 저전력 구동의 장점이 있어서, 차세대 메모리로 많은 주목을 받고 있다. FeRAM에 사용되는 강유전체는 주로 Pb(Zr,Ti)$O_3$가 적용되었는데, 최근에는 비납계 강유전체의 연구도 활발히 이루어지고 있다. 이러한 비납계 강유전체 중에서 가장 특성이 우수한 물질은 $(Bi,La)_4Ti_3O_{12}$ (BLT) 이다. 그런데 BLT는 결정 방향에 따른 강한 이방성의 강유전 특성을 나타내기 때문에 BLT 박막을 이용하여 Fe-RAM 소자 등을 제작하기 위해서는 결정의 방향성을 세심하게 제어하는 것이 매우 중요하다. 지금까지 연구된 BLT 박막의 방향성 조절결과를 보면, BLT 박막을 스핀 코팅 법 (spin coating method)으로 증착하고, 핵생성 열처리 단계를 조절하여 무작위 방향성을 갖는 박막을 제조하는 방법이 일반적이었다. 그런데 이러한 스핀 코팅법에서의 핵생성 단계의 제어는 공정 조건 확보가 너무 어려운 단점이 있다. 이러한 어려움을 극복할 수 있는 대안은 스퍼터링 증착법(sputtering deposition method), PLD (pulsed laser deposition)법 등과 같은 PVD (physical vapor deposition) 법의 증착방법을 적용하는 것이다. PVD 법으로 증착하는 경우에는 이미 박막 내에 무수한 결정핵이 존재하기 때문에 핵생성 단계가 필요가 없게 된다. PVD 증착법의 적용을 위해서는 타겟의 제조 및 평가 실험이 선행되어야 한다. 그런데 벌크 BLT 재료의 소결공정 조건과 전기적 특성에 관한 연구 결과는 거의 발표가 되지 않고 있다. 본 실험에서는 $Bi_2O_3,\;TiO_2,\;La_2O_3,\;Nb_2O_5\;and\;Al_2O_3$ 분말들을 이용하여 최적의 조성을 구하기 위하여 $Nb^{+5}$ 와 $Al^{+3}$을 $Ti^{+4}$ 자리에 소량 치환시켜 제조하였다. 혼합된 분말을 하소 후 pellet 형태로 성형하여 소결을 실시하였다. 시편을 1mm 두께로 연마하고, 양면에 silver 전극을 인쇄하여 전기적 특성을 측정하였다. 측정결과 $Ti^{+4}$ 자리에 $Nb^{+5}$를 치환하여 제조한 시편에서 $2P_r{\sim}31\;{\mu}c/cm^2$정도의 매우 우수한 특성을 얻었다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 한국재료학회 2003년도 춘계학술발표강연 및 논문개요집
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• pp.224-224
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• 2003

광통신을 위한 구성 요소는 빛을 발생시키는 발광소자, 빛을 검출하는 수광소자 그리고 광신호를 처리하는 광신호처리 소자로 구성된다. 이때 각 소자간 광전송과 광소자에 의한 광 신호 처리 과정에서 광전송 손실이 심각하게 일어나 광정보를 상실하게 되므로 각 요소별로 광신호 증폭이 반드시 필요하다. 뿐만 아니라 완전 광화에 의한 초고속/대용량 광통신망의 구축에는 저가이며, 광집적화가 가능한 광도파로형 광증폭기가 요구되고 있다. 짧은 거리에 높은 증폭 효율을 얻기 위한 광도파로형 광증폭기를 구현하기 위해서는 광통신 파장대인 1.55$\mu\textrm{m}$ 대역의 증폭이 가능한 Er 이온을 고농도로 도핑 할 필요가 있다. 그러나 Er 이온을 단순히 고농도로 첨가하면 Er-Er 간 뭉침 현상에 의해 더 이상의 증폭이 어렵게 된다. 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하면서 스핀 코팅이 가능하여 저가 공정이 가능한 유/무기 졸-겔 재료 내에 Er 이온을 제어된 방법으로 첨가하고 그 결합 환경을 FT-IR 및 $^{17}$ O-NMR로 분석하였다. 유/무기 졸겔 재료 제조를 위하여 먼저 MPTS(MethAcryoxyPropylTrimethoxySilane)를 부분 가수분해한 후 ZrOCl$_2$.8$_2$O (Zirconyl Chloride Octahydrate) 와 ErCl$_3$. 6$H_2O$ (Erbium(III) Chloride Hexahydrate)를 순차적으로 결합시키고, Zr/MPTS 및 Zr/Er의 첨가비에 따른 발광 특성을 PL(photoluminescence) 스팩트럼으로 분석하여 Er 이온의 주위 결합 환경이 PL에 미치는 영향을 조사하였다. 또한 Si 기판에 코팅한 Er이 도핑된 유/무기 하이브리드 졸-겔 코팅막의 굴절율 등 광도파로 재료로서의 특성도 프리즘 커플러 등을 이용하여 조사하였다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 한국재료학회 2010년도 춘계학술발표대회
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• pp.31.2-31.2
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• 2010

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.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• 제29권2호
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• pp.121-127
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• 2022

Micro-LED is a light-emitting diode smaller than 100 ㎛ in size. It attracts much attention due to its superior performance, such as resolution, brightness, etc., and is considered for various applications like flexible display and VR/AR. Micro-LED display requires a mass transfer process to move micro-LED chips from a LED wafer to a target substrate. In this study, we proposed a vacuum chuck method as a mass transfer technique. The vacuum chuck was fabricated with MEMS technology and PDMS micro-mold process. The spin-coating approach using a dam structure successfully controlled the PDMS mold's thickness. The vacuum test using solder balls instead of micro-LED confirmed the vacuum chuck method as a mass transfer technique.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제54권1호
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• pp.114-119
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• 2016

In this study, we tried to add the conductivity to natural polymer like bacterial cellulose (BC) coated with the conductive polymer PEDOT:PEG, graphene and silver nano-wire (AgNW). Sulfuric acid of 10 to 20% was previously mixed with PEDOT:PEG and then the solution was electron spin-coated on the BC membrane. And then, additive coating with graphene and AgNW were done to improve conductivity, which was examined by hall effect. As the result, we confirmed a considerable improvement of conductivity compared to BC-coated film without sulfuric acid treatment as $2.487{\times}10^{10}$ vs $8.093{\times}10^{15}$ ($1/cm^3$), showing higher electron density with $3.25{\times}10^5$ times. Also, we identified that changed particle type to the polymer type by sulfuric acid using SEM analysis. For FT-IR analysis, it was confirmed that S-O radical ($1200cm^{-1}$) increased in the sulfuric acid treatment than non-treated sulfuric acid. As the method used very small amount of PEDOT:PEG, its transparency could be kept, and pre-treatment process of sulfuric acid will be able to simplify the production process.

• Journal of IKEEE
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• 제25권1호
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• pp.64-68
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• 2021

We demonstrate an effect of annealing temperature on imprinting process of BiLaO thin film for liquid crystal alignment. BiLaO prepared sol-gel process was deposited by spin coating on a glass substrate, and then transferred to a pre-fabricated aligned pattern which is fabricated on a silicon wafer by laser interference lithography. Thin film was annealed at different temperature of 100, 150, 200, and 250 ℃. From the polarized optical microscopy analysis, the liquid crystal orientation was not uniform at the annealing temperature of 200 ℃ or lower and the uniform liquid crystal alignment characteristics were confirmed at the annealing temperature of 250 ℃. From atomic force microscopy, the pattern was not transferred at a temperature of 200 ℃ or lower. In contrast, the pattern was transferred at 250 ℃. Anisotropy of the thin film was obtained by the alignment pattern transferred at a temperature of 250 ℃, and the liquid crystal molecules could be evenly oriented on the thin film. Therefore, it was confirmed that the liquid crystal alignment process by the imprinting process of the BiLaO oxide film was affected by the annealing temperature.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• 제13권1호
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• pp.39-45
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• 2004

Ultraviolet-nanoimprint lithography (UV-NIL) is a promising method for cost-effectively defining nanoscale structures at room temperature and low pressure. A 5${\times}$5${\times}$0.09 in. quartz stamp is fabricated using the etch process in which a Cr film was employed as a hard mask for transferring nanostructures onto the quartz plate. FAS(Fluoroalkanesilane) is used as a material for anti-adhesion surface treatment on the stamp and a thin organic film to improve adhesion on a wafer is formed by spin-coating. The low viscosity resin droplets with a nanometer scale volume are dispensed on the whole area of the coated wafer. The UV-NIL experiments have been performed using the EVG620-NIL. 370 nm - 1 m features on the stamp have been transferred to the thin resin layer on the wafer using the multi-dispensing method and UV-NIL process. We have measured the imprinted patterns and residual layer using SEM and AFM to evaluate the potential of the process.

• Journal of Convergence for Information Technology
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• 제7권5호
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• pp.53-58
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• 2017

In the age of oil exhaustion, low cost, semi-transparent solar cell, the dye-sensitized solar cell (DSC) has attracted significant attention since 1991 of $Gr{\ddot{a}}tzel$ report. To enhance the light-harvest capability of the photoelectric electrode, and efficiency of photoelectric transformation of the DSC, scattering layer of various structure have been proposed to photoelectric electrode materials. The scattering center of scattering layer needs the large titanium dioxide nanoparticles of 250 - 300 nm in diameter. In this study, the large sized $TiO_2$ nanocyrstals of around 300 nm were synthesized using the modified sol-gel process. According to the analysis of XRD and TEM, the synthesized $TiO_2$ nanoparticles exhibit single crystals of anatase phase. The optical transmittance of the synthesized titanium dioxide film prepared by spin coating is around 50% at 550 nm. It is suitable for scattering layer as a scattering center, and expected to enhance the efficiency of photoelectric transformation of the DSC.