• 한국진공학회지
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• 제22권4호
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• pp.211-217
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• 2013

$PCDTBT:PC_{71}BM$과 $PTB7:PC_{71}BM$을 유기고분자 활성층 재료로 이용한 Bulk Hetero-Junction (BHJ) 구조의 유기박막태양전지를 플라스틱 기판 위에 각각 제작하여, 시간변화에 따른 단락전류밀도($J_{SC}$), 개방전압($V_{OC}$), 곡선인자(FF) 및 전력변환효율(PCE) 등 출력특성의 변화에 대해 고찰하였다. 유기박막태양전지의 출력특성 파라메터는 시간 경과에 따라 모두 감소하는 경향을 나타내었으며, 특히 개방전압의 감소폭이 컸다. 이러한 개방전압 감소의 원인은 빛에 대한 장시간의 노출과 산소를 포함하는 수분과의 접촉에 의한 LUMO 준위와 HOMO 준위 차의 감소가 그 원인이라 생각되며, 그 메커니즘에 대해 고찰하였다. 또한 유기박막태양전지 소자의 직렬 및 병렬 저항 값은 감소하다가 다시 증가하는 경향을 보였다. 이는 LUMO 준위와 HOMO 준위 차가 감소함에 의한 것과 공액 고분자 활성층 내부에서의 열적과정 손실에 기인하여 전극과 고분자의 계면에서의 접촉저항의 증가 때문이라고 생각된다. 유기박막태양전지의 전력변환효율은 초기에 급격한 감소를 보이다가 시간이 지날수록 감소폭이 차츰 둔화되어 한계치에 도달한 후, 포화되는 경향을 보였다. 이것이 유기박막태양전지가 실제 구동에서 발생시킬 수 있는 최소 출력특성값인 것으로 판단된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.327-327
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• 2013

본 연구에서는 $SiO_2$ Target과 $In_2O_3$ Target으로 co-sputtering방법을 이용해 증착한 Si-doped $In_2O_3$ (ISO) 박막의 Si 도핑 농도에 따른 전기적, 광학적, 구조적 특성에 대해 연구하였고, 이를 유기태양 전지(OPVs) 에 적용함으로써 그 가능성을 타진하였다. $In_2O_3$ target의 DC power를 100 W로 고정시킨 채 $SiO_2$ target의 RF power 크기를 20~60 W 변화시키면서 상온에서 실험을 진행한 결과 최적 조건은 박막의 두께가 200 nm일 때 Working pressure는 3 mTorr이고, RF power는 50 W이었다. 이 조건으로 제작된 ISO 박막은 550 nm에서 81.51%의 광투과율과 51.91 Ohm/sq.의 비교적 낮은 면저항이 나타남을 Hall measurement 및 UV/Vis spectroscopy 분석을 통해 알 수 있었다. 또한 X-ray diffraction 분석법과 Transmission Electron Microscope 분석법을 통해 $SiO_2$ 도핑 power가 50 W 이상으로 증가할 경우 ISO 박막의 결정성이 감소하여 완벽한 비정질상의 ISO 투명박막이 형성됨을 확인할 수 있었다. 비정질 특성을 갖는 ISO 투명 전극을 이용하여 유기 박막형 태양전지를 제작한 결과 Voc (0.576 V), Jsc (7.671 mA/$cm^2$), FF (62.96%), PCE (2.78%)의 특성을 나타냄으로서 co-sputtering 공정을 통해 최적화된 ISO 박막을 유기 박막형 태양전지에 적용함으로써 광전소자로의 적용 가능성을 확인할 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.366-366
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• 2013

건식 박막증착 공정인 플라즈마 중합법을 이용하여 유기 재료인 Styrene을 절연 박막으로 제작하였다. 플라즈마 중합된 Styrene (ppS) 절연 박막의 정밀한 공정 제어를 위해 bubbler와 circulator를 이용하여 습식 공정과 비교하여도 절연 특성이 뛰어난 pps 절연 박막을 증착하고, 이를 활용하여 gate 전극으로 ITO, insulator layer로 pps, floating gate로 Au, tunneling layer로 ppMMA와 pps, semiconductor로 Pentacene, source/drain 전극으로 Au를 사용한 비휘발성 메모리 소자를 제작하였다. ppMMA와 pps의 서로 다른 tunneling layer의 두께 변화에 따른 비휘발성 메모리 특성 변화를 연구하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.210-210
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• 2010

저항 구조를 가진 유기 쌍안정성 소자는 비휘발성 기억 소자 중에서 구조가 간단하고 제작비용이 저렴하며 플렉시블이 용이한 장점 때문에 많은 연구가 진행되고 있다. 유기물/무기물 복합재료를 사용한 유기 쌍안정성 소자 제작에 대한 연구는 많이 진행되어 왔지만, 넓은 에너지 밴드 갭을 가진 $SnO_2$ 나노 입자가 삽입된 고분자 박막을 기반으로 제작한 유기 쌍안정성 소자에 대한 연구는 상대적으로 미흡하다. 본 연구에서는 Poly(methyl methacrylate) (PMMA) 박막 안에 분산된 $SnO_2$ 나노 입자를 사용하여 제작한 유기 쌍안정성 소자의 전기적인 특성을 관찰하였다. 소자를 제작하기 위해 나노 입자의 전구체인 Tin 2-ethylhexanoate (95%) 2.4 mmol을 dibutyl ether (99.3%) 10 ml에 용해시킨 후, 용매열 화학적 방법을 사용하여 용매 안에서 $SnO_2$ 나노 입자를 합성하였다. 용매 안에 들어있는 1 wt%의 $SnO_2$ 나노 입자와 100 mg의 PMMA를 2 ml의 클로로벤젠에 용해하여 고분자 용액을 제작하였다. 하부 전극 역할을 하는 indium tin oxide가 증착된 유리 기판 위에 고분자 용액을 스핀 코팅하고, 열을 가해 용매를 제거하여 $SnO_2$ 나노 입자가 분산되어 있는 PMMA 박막을 형성하였다. 그 위에 Al 전극을 증착하여 기억 소자를 완성하였다. 제작된 유기 쌍안정성 소자의 전류-전압 (I-V) 측정 결과에서는 동일한 전압에서 서로 크기가 다른 전류가 흐르는 I-V 곡선의 히스테리시스 특성이 나타났다. 그러나 $SnO_2$ 나노 입자가 없는 PMMA 박막으로 형성된 유기 쌍안정성 소자에서는 I-V 곡선의 히스테리시스 특성이 나타나지 않았다. 따라서 PMMA 박막 안에 삽입된 $SnO_2$ 나노 입자가 유기 쌍안정성 소자의 메모리 효과에 결정적인 영향을 준 것을 알 수 있었다. 전류-시간 측정 결과에서는 소자의 ON/OFF 비율이 시간에 따라 큰 변화 이 없이 1000 사이클 이상 지속적으로 유지 하고 있음을 보여 줌으로써 유기 쌍안정성 소자를 장시간 사용할 수 있음을 나타내 주었다.

• 한국마이크로전자및패키징학회:학술대회논문집
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• 한국마이크로전자및패키징학회 2001년도 추계 기술심포지움
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• pp.226-229
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• 2001

현재 초소형 정밀기계(MEMS;Microelectromechanical System) 소자의 가장 큰 문제점으로 대두되고 있는 점착현상을 방지하기 위하여 불화유기박막을 증착하였다. Octafluorocyclobutane(C$_4$F$_{8}$)을 소스가스를 PECVD (Plasma Enhanced CVD)와 ICP (Inductively Coupled Plasma)를 이용하여 증착하였다. 여기에 Ar을 첨가하여 플라즈마의 반응성을 높여주었다. 형성된 불화유기박막의 나노트라이볼러지 특성을 살펴보기 위하여 AFM을 통하여 증착시킨 시편의 topography를 살펴보았다. 그리고 박막의 antiadhesion의 정도를 살펴보기 위하여 cantilever와 박막의 표면 사이에 존재하는 interaction force를 측정 하였고 AFM의 force curve mode를 이용하였다 PECVB를 이용하여 증착된 박막은 ICP를 이용한 박막보다 균일하지 못한 박막을 보였으며 attractive force가 강한 것으로 사료된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.485-485
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• 2012

유기발광소자는 고휘도, 넓은 시야각, 빠른 응답속도, 높은 색재현성, 좋은 유연성의 소자특성 때문에 디스플레이 제품에 많이 응용되고 연구가 활발하게 진행되고 있다. 최근에 저소비전력, 고휘도, 소형화 및 장수명의 장점을 가진 유기발광소자의 상용화가 진행되면서 차세대 디스플레이소자로서 관심을 끌게 되었다. 고분자 유기발광소자는 저분자 유기발광소자에 비해 용액 공정법으로 박막을 형성할 수 있어 제조 비용이 적게 들며 대면적 디스플레이를 제작하는데 유리하기 때문에 많은 연구가 진행되고 있다. 고분자 유기발광소자에서 저전력 소자를 위한 저전압 구동 및 전력 효율을 향상시키기 위한 연구는 대단히 중요하다. 본 연구에서는 고분자 유기발광소자의 구동 전압을 낮추기 위해서 그래핀 정공 주입층을 삽입한 고분자 유기발광소자를 화학적 진공 증착법과 용액 공정을 사용하여 제작하였다. 그래핀 정공 주입층을 삽입한 고분자 유기발광소자는 Indium-tin-oxide(ITO) 투명 전극/그래핀 정공주입층/poly(3,4-ethylenedioxythiophene) poly(styrenesulfonate) (PEDOT: PSS)/poly[2-methoxy, 5-(2'-ethyl-hexyloxy)-p-phenylenevinylene] (MEH-PPV) 층/lithium quinolate (Liq)/aluminium (Al) 전극의 구조를 가진다. 그래핀 정공주입층을 삽입한 고분자 유기발광소자에서 향상된 정공 주입능력을 통해 구동전압을 낮아지는 현상을 분석하기 위해서 전기적 및 광학적 특성을 조사하였다. 그래핀 정공주입층의 광학적 특성을 분석하기 위해서 빛의 투과도 측정을 한 결과 90% 이상의 값을 얻었다. 그래핀 정공 주입층이 소자에 미치는 영향을 조사하기 위하여 ITO/PEDOT:PSS소자와 ITO/그래핀 층/PEDOT:PSS 소자를 각각 제작하여 원자힘 현미경 측정을 하였다. 그래핀박막층을 삽입할 경우, 그래핀박막층을 삽입하지 않았을 때보다 표면 거칠기가 감소하는 것을 알 수 있었다. 이는 산성을 띠는 PEDOT:PSS 용액이 ITO 투명 전극을 손상시키는 것을 방지하고, 표면 거칠기를 감소시켜 누설 전류를 낮출 수 있다는 사실을 보여준다. 또한, 그래핀 박막은 높은 전기 전도도를 가지기 때문에 그래핀 정공주입층을 삽입하였을 때, 높은 전류 밀도 및 발광 휘도와 더 낮은 구동 전압을 확인할 수 있었다. 이러한 결과는 ITO와 PEDOT:PSS의 계면에서의 전공의 주입 능력을 그래핀박막층이 향상시켜 저전압, 고효율 소자를 제작할 수 있다는 것을 보여준다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.115-115
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• 2011

최근 유기물을 사용한 유기 태양 전지의 주된 제작 방식은 유기물질을 유기용매에 녹여 사용 하는 스핀코팅 방식이다. 스핀코팅은 박막 형성이 쉽고 대량생산이 용이하다는 장점이 있지만, 표면분석의 측면에서 보면 박막이 한번에 형성되기 때문에 전극 위에 유기물질이 박막을 형성하는 순간의 계면을 측정하기 어렵다. 그에 반해 진공전기분무 방식은 진공에서 얇은 박막에서부터 점차적으로 두께를 늘려가며 증착 할 수 있고 또한 증착이 진공에서 이루어져서 불순물을 최소화 할 수 있기 때문에 표면분석의 측면에서 용이하다. 특히 본 실험에서는 유기 태양전지에서 벌크 이질접합(bulk heterojunction)을 만드는데 널리 쓰이는 물질인 Poly(3-hexythiophene) (P3HT)과 (PCBM)을 toluene에 녹인 후(0.2 mg/ml), 4-5 kV 사이의 전압을 인가하여, 고전압을 걸어 준 뒤 $5{\times}10^{-6}$ torr의 조건에서 분무하여 Indium Tin Oxide (ITO) 위에 박막의 두께를 늘려가며 증착시켰다. 이렇게 ITO 위에 만들어진 P3HT와 PCBM의 박막을 Photoemission spectroscopic (PES)을 이용하여 따른 화학적 구조와 전자구조를 분석하였고, 또한 동일한 농도의 용액으로 스핀코팅 방법을 이용하여 만든 시료와 앞서 언급한 조건의 진공전기분무 방법을 이용하여 만든 시료 사이의 표면거칠기와 morphology는 Atomic Force Microscopy(AFM)을 이용하여 비교 분석하였다.

• 한국진공학회지
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• 제13권3호
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• pp.99-102
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• 2004

유기 절연층을 사용한 유기 박막 트랜지스터의 특성 향상을 위해 절연층 표면에 Ar플라즈마 처리를 하였다. 플라즈마 처리는 절연체 표면의 화학적, 물리적 특성 변화를 통해 그 후에 이어지는 활성층 성막시 분자들의 결정성을 향상시키기 위한 방법이다. 활성층으로 사용된 물질은 pentacene이며, 절연층으로 사용된 물질은 PVP(poly-vinyl-phenol)이다. Pentacene는 약 $10^{-6}$ Torr에서 0.5 $\AA$/sec의 속도로, PVP는 spin coating법에 의해 각각 성막되었다. 형성된 절연층을 일정 시간동안 H플라즈마 처리 한 후 각 소자의 전기적 특성을 측정하여 표면처리에 의한 특성 변화를 살펴보았다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제8권2호
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• pp.31-36
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• 2001

Plasma Polymerization를 이용하여 Teflon-like 불화 유기 박막을 Si, $SiO_2$, Al, TEOS 위에 증착하였다. Difluoromethane $(CH_2F_2$)에 Ar, $O_2$, 그리고 $CH_4$를 첨가하여 첨가 가스에 따른 불화 유기 박막의 특성을 평가하였다. 각각의 첨가가스에 대하여 압력, 온도, 그리고 첨가가스의 비율을 변화시켜 박막을 증착하여 정접촉각 통한 표면의 친수성 (hydrophilicity)과 소수성(hydrophobicity) 정도를 관찰하였다. Ar을 첨가한 경우 Ar 첨가량과 power의 증가에 따라 정접촉각의 감소를 관찰하였다. 그러나 증착압력이 증가함에 따라 정접촉각이 증가하였다. Ar 첨가시 2 Torr이상의 증착압력에서 분말형태의 초소수성 불화 유기박막을 얻을 수 있었다. $O_2$를 첨가한 경우, $O_2$의 첨가량과 증착압력이 증가함에 따라 정접촉각은 감소하였다. 약 100W까지의 power에서는 정접촉각은 일정하였지만 power의 증가에 따라 정접촉각은 감소하여 200W에서는 천수성표면을 얻을 수 있었다. $CH_4$를 첨가하여 불화유기박막을 증착하였을 경우 $CH_4/CH_2F_2$비율이 5까지 급격한 증가를 나타내었고, 비율이 5이상인 경우에서는 일정한 정접촉각을 나타내었다. 화학기상증착에 의해 제조된 박막보다 plasma polymerization으로 제작된 불화유기박막이 히스테리시스(hysteresis)가 낮은 불화유기박막을 형성하였다.

• 공업화학
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• 제23권3호
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• pp.289-292
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• 2012

용액공정이 가능한 저분자 유기반도체, triethylsilylethynyl anthradithiophene (TES ADT)을 기반으로 한 유기박막 트랜지스터에서 금 전극의 일함수를 제어하기 위해 표면을 자기조립 단분자막(self-assembled monolayers, SAMs)으로 개질하였다. Benzothiol (BT)과 pentafluorobenzothiol (PFBT) 자기조립 단분자막을 이용해 금 전극의 일함수를 조절하고 이를 통해 TES ADT의 HOMO 준위에 대한 정공주입장벽을 최소화 하고자 하였다. 또한, solvent annealing 후처리 공정을 통해 TES ADT 박막의 결정성을 향상시켰고, 이를 PFBT로 개질된 금 전극을 기반으로 한 유기박막 트랜지스터에 적용한 경우 $0.05\;cm^2/Vs$의 높은 전계효과 이동도와 $10^6$의 높은 점멸비를 보고하였다.