• Journal of Adhesion and Interface
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• v.21 no.3
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• pp.86-92
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• 2020

We confirmed the effects on the device performances and the charge injection characteristics of organic field-effect transistor (OFET) by selectively differently controlling the surface energies on the contact region of the substrate where the source/drain electrodes are located and the channel region between the two electrodes. When the surface energies of the channel and contact regions were kept low and increased, respectively, the field-effect mobility of the OFET devices was 0.063 ㎠/V·s, the contact resistance was 132.2 kΩ·cm, and the subthreshold swing was 0.6 V/dec. They are the results of twice and 30 times improvements compared to the pristine FET device, respectively. As the results of analyzing the interfacial trap density according to the channel length, a major reason of the improved device performances could be anticipated that the pi-pi overlapping direction of polymer semiconductor molecules and the charge injection pathway from electrode is coincided by selective surface treatment in the contact region, which finally induces the decreases of the charge trap density in the polymer semiconducting film. The selective surface treatment method for the contact region between the electrode and the polymer semiconductor used in this study has the potential to maximize the electrical performances of organic electronics by being utilized with various existing processes to lower the interface resistance.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.115-115
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• 2010

고휘도 고효율 백색 LED (lighting emitting diode)가 차세대 조명광원으로 급부상하고 있다. 백색 LED를 생산하기 위한 공정에서 MOCVD (유기금속화학증착)장비를 이용한 에피웨이퍼공정은 에피층과 기판의 격자상수 차이와 열팽창계수차이로 인하여 생성되는 에피결함의 문제로 기판과 GaN 박막층 사이에 완충작용을 해줄 수 있는 버퍼층 (Buffer layer)을 만든다. 그 위에 InGaN/GaN MQW (Multi Quantum Well)공정을 하여 고휘도 고효율 백색 LED를 구현 할 수 있다. 이 공정에서 기판의 온도가 불균일해지면 wafer 파장 균일도가 나빠지므로 백색 LED의 yield가 떨어진다. 균일한 기판 온도를 갖기 위한 조건으로 기판과 induction heater의 간격, 가스의 흐름, 기판의 회전, 유도가열코일의 디자인 등이 장비의 설계 요소이다. 본 연구에서는 유도가열방식의 유도가열히터를 이용하여 기판과 히터의 간격에 차이에 따른 기판 균일도 측정했고, 회전에 의한 기판의 온도분포와 자기장분포의 실험적 결과를 상용화 유체역학 코드인 CFD-ACE+의 모델링 결과와 비교 했다. 또한 가스의 inlet위치에 따른 기판의 온도 균일도를 측정하였다. 본 연구에서 사용된 가열원은 유도가열히터 (Viewtong, VT-180C2)를 사용했고, 가열된 흑연판 표면의 온도를 2차원적으로 평가하기 위하여 적외선 열화상 카메라 (Fluke, Ti-10)를 이용하여 온도를 측정했다. 와전류에 의한 흑연판의 가열 현상을 누출 전계의 분포로 확인하기 위하여 Tektronix사의 A6302 probe와 TM502A amplifier를 사용했다. 흑연판 위에 1 cm2 간격으로 211곳에서 유도 전류를 측정했다. 유도전류는 벡터양이므로 $E{\theta}$를 측정했으며, 이때의 측정 방향은 흑연판의 원주방향이다. 또한 자기장에 의한 유도전류의 분포를 확인하기 위하여 KANETEC사의 TM-501을 이용하여 흑연판 중심으로부터 10 mm 간격으로 자기장을 측정 했다. 저항 가열 히터를 통하여 대류에 의한 온도 균일도를 평가한 결과 gap이 3 mm일때, 평균 온도 $166.5^{\circ}C$에서 불균일도 6.5%를 얻었으며, 회전에 의한 온도 균일도 측정 결과는 2.5 RPM일 때 평균온도 $163^{\circ}C$에서 5.5%의 불균일도를 확인했다. 또한 CFD-ACE+를 이용한 모델링 결과 자기장의 분포는 중심이 높은 분포를 나타냄을 확인했고, 기판의 온도분포는 중심으로부터 55 mm되는 곳에서 300 W/m3로 가장 높은 분포를 나타냈다. 가스 inlet 위치를 흑연판 중심으로 수직, 수평 방향으로 흘려주었을 때의 불균일도는 각각 10.5%, 8.0%로 수평 방향으로 가스를 흘려주었을 때 2.5% 온도 균일도 향상을 확인했다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.311-311
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• 2014

III-N계 물질로 이루어진 GaN 기반의 광 반도체는 직접 천이형 넓은 밴드갭 구조를 갖고 있기 때문에 적외선부터 가시광선 및 자외선까지를 포함한 폭 넓은 발광파장 조절이 가능하여 조명 및 디스플레이 관련 차세대 광원으로 많은 관심을 받고 있다. 하지만, GaN기반의 발광 다이오드는 많은 연구기관들의 오랜 연구에도 불구하고 고출력을 내는데 있어 여전히 많은 문제들이 존재한다. 그 중, 주입전류 증가에 따른 효율감소 현상은 출력을 저해하는 대표적인 요소로 알려져 있는데, 이전의 연구 결과에서 알려진 효율감소 현상의 원인으로 결정결함에 의한 누설전류, Auger 재결합, 이송자 넘침 현상 그리고 p-n접합부의 온도 상승 등의 현상이 알려져 있다 [1-2]. 하지만 여전히 주입 전류 증가에 따른 효율 감소 현상의 원인에 대해 명확한 해답은 없으며 아직도 많은 논의가 이루어 지고 있다. 따라서, 본 연구에서는 GaN기반의 청색 및 녹색 LD와 LED소자를 이용하여 주입전류 밀도의 변화에 따른 자발 발광 영역에서의 효율감소 현상의 원인을 규명하고 한다. 유기금속화학증착법(MOCVD)를 이용하여 c면 사파이어 위에 서로 다른 발광파장을 가지는 InGaN/GaN 다중양자우물구조의 질화물계 LED와 LD 박막을 제작하였으며 성장 구조에 의한 특성으로 인해 발생하는 효율 저하 현상을 방지하고자 InGaN/GaN으로 이루어진 다중양자우물층의 조성만 제어하여 청색과 녹색으로 발광하도록 하였다. 청색 및 녹색 LD 웨이퍼들을 이용하여 주입전류 증가에 따른 발광특성을 조사하기 위해 LD와 LED는 표준 팹 공정에 의해 제작되었다. 전계 발광 측정을 위해 상온에서 직류 전류를 주입하여 GaN계 청색 및 녹색 LED와 LD에 각 5 mA/cm2에서 50 mA/cm2까지 전류밀도를 증가시킴에 따라 LD 및 LED칩 형태에 상관없이 청색 LD와 LED의 파장은 약 465nm에서 약 458nm로 감소하였고 녹색 LD와 LED의 파장은 약 521nm에서 약 511~513 nm까지 단파장화가 발생했다. 이는 동일한 웨이퍼에 동일한 전류 밀도를 주입하였기 때문에 발생하는 것으로 판단된다. 그러나, 청색 LED의 효율은 50 mA/cm2에서 약 70%정도로 감소하고 반면 녹색 LED의 경우 동일한 전류밀도 하에 약 52%정도로 감소하였지만, 청색과 녹색 LD의 경우 동일한 전류 밀도의 범위 내에서 더욱 낮은 효율저하 현상을 나타내었다. 또한, 접합 온도를 측정한 바 청색소자가 녹색 소자에 비하여 낮은 접합 온도를 나타낼 뿐아니라, 청색 및 녹색 LD의 경우 LED 보다 낮은 접합 온도를 나타내고 있었다. 이는 InGaN 활성층의 In 조성이 증가할수록 비발광 센터에 의한 접합온도 상승 뿐 아니라, LD ridge 구조에서 더 많은 열이 방출되어 접합 온도가 감소될 수 있는 것으로 판단된다. 우리는 동일한 웨이퍼에 LED와 LD를 제작하였고, 동일한 전류 주입밀도를 인가하였기 때문에 LD와 LED의 효율 감소 현상의 차이는 이송자 넘침 현상, 결정 결함, 오제 재결합 등이 원인보다 활성층의 접합 온도 상승이 가장 큰 영향이 될 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.113-113
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• 2017

최근 많은 산업의 발전으로 인해 환경오염을 유발시키는 폐수가 다량으로 배출되고 있으며, 이러한 폐수 속에는 유기용매, 고분자 물질 및 각종 염 등의 난분해성 물질들이 다량으로 함유되어 있다. 이런 물질들을 분해시키기 위해 물리적, 생물학적 수처리 방법이 많이 이용되고 있지만 이 방법들은 각각 운전비용과 처리비용이 고가인 단점이 있다. 따라서 비용과 효율 측면에서 효과적인 폐수처리를 위해서 전기화학적 폐수처리 방법이 많이 사용되고 있다. 물리적, 생물학적 처리 방법에 비해 비용이 적게 들고, 처리 후 잔류물이 남지 않으며, 독성을 띄는 산화제의 첨가 없이도 높은 폐수처리 능력을 보이기 때문에 친환경적이므로, 전기화학적 폐수산화 처리에 사용되는 불용성 전극에 대한 연구가 많이 진행되어져 오고 있다. 그 중 BDD(Boron-doped diamond) 전극은 표면에서 강력한 산화제인 수산화 라디칼의 높은 발생량으로 인해 뛰어난 폐수처리 능력을 보이므로 불용성 전극 분야에서 활발한 연구가 진행 중이다. 그러나 기존에 BDD 전극의 기판 모재로 이용되던 Si, W, Pb등은 모두 기계적 강도, 폐수처리 능력 및 독성 문제로 인해 한계가 있었고, 특히 Nb기판 위에 형성시킨 BDD 전극은 뛰어난 폐수처리 능력에도 불구하고 비싼 모재 원가로 인해 상용화가 힘든 실정이다. 이런 문제점을 해결하기 위해 높은 기계적 강도와 전기화학적 안정성을 가진 Ti 기판을 사용한 BDD 전극에 대한 연구가 보고되고 있다. 그러나 BDD와 Ti 간의 lattice mismatch, BDD층 형성을 위한 고온 공정시 탄소의 확산으로 인한 기판 표면에서의 TiC층 형성으로 인해 접착력이 감소하여 박리가 생기는 문제점이 있다. BDD와 Ti의 접착력을 향상시키기 위해 융점이 높고, 전기전도성이 우수한 TiN을 diffusion barrier layer로 삽입하면 탄소 확산에 의한 TiC층의 생성을 억제하여, 내부응력에 기인한 접착력 감소를 방지할 수 있다. 또 하나의 방법으로 Ti 기판의 전처리를 통해 BDD층의 접착력을 향상 시킬 수 있다. Sanding과 etching을 통해 기판 표면의 물리, 화학적인 표면조도를 부여하고, seeding을 통해 diamond 결정 성장에 도움을 주는 seed 입자를 분포시킴으로써, 중간층과 BDD층의 접착력을 향상시키고, BDD 결정핵 성장을 촉진시켜 고품질의 BDD박막 증착이 가능하다. 본 연구에서는 기존 Si, Nb 등의 기판 모재를 Ti로 대체함으로써 제조원가를 절감시키고, TiN 중간층을 삽입하여 접착력을 향상 시킴으로써 기존의 BDD 전극과 동등한 수준의 물성 및 수처리 특성을 가진 BDD전극 제작을 목표로 하였다. $25{\times}25mm$의 Ti 기판위에 TiN 중간층을 DC magnetron sputtering을 이용하여 증착 후, BDD 전극 층을 HFCVD로 증착하였다. 전처리를 진행한 기판과 중간층 및 BDD층의 미세구조를 XRD로 분석하였고, 표면 형상을 SEM으로 확인하였다. BDD전극의 접착력 분석을 통해 TiN 중간층의 최적 조성을 도출하고, 최종적으로 BDD/TiN/Ti 전극의 CV특성과 가폐수의 COD분해능력 및 축산폐수, 선박평형수 등의 실제 폐수 처리 능력을 BDD/Si, BDD/Nb 전극과 비교 검토할 것이다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2016.11a
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• pp.157-157
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• 2016

최근 많은 산업의 발전으로 인해 환경오염을 유발시키는 폐수가 다량으로 배출되고 있으며, 이러한 폐수 속에는 유기용매, 고분자 물질 및 각종 염 등의 난분해성 물질들이 다량으로 함유되어 있다. 이런 물질들을 분해시키기 위해 물리적, 생물학적 수처리 방법이 많이 이용되고 있지만 이 방법들은 각각 운전비용과 처리비용이 고가인 단점이 있다. 따라서 비용과 효율 측면에서 효과적인 폐수처리를 위해서 전기화학적 폐수처리 방법이 많이 사용되고 있다. 물리적, 생물학적 처리 방법에 비해 비용이 적게 들고, 처리 후 잔류물이 남지 않으며. 독성을 띄는 산화제의 첨가 없이도 높은 폐수처리 능력을 보이기 때문에 친환경적이므로, 전기화학적 폐수산화 처리에 사용되는 불용성 전극에 대한 연구가 많이 진행되어져 오고 있다. 그 중 BDD(Boron-doped diamond) 전극은 표면에서 강력한 산화제인 수산화 라디칼의 높은 발생량으로 인해 뛰어난 폐수처리 능력을 보이므로 불용성 전극 분야에서 활발한 연구가 진행 중이다. 그러나 기존에 BDD 전극의 기판 모재로 이용되던 Si, W, Pb등은 모두 기계적 강도. 폐수처리 능력 및 독성 문제로 인해 한계가 있었고, 특히 Nb기판 위에 형성시킨 BDD 전극은 뛰어난 폐수처리 능력에도 불구하고 비싼 모재 원가로 인해 상용화가 힘든 실정이다. 이런 문제점을 해결하기 위해 높은 기계적 강도와 전기화학적 안정성을 가진 Ti 기판을 사용한 BDD 전극에 대한 연구가 보고되고 있다. 그러나 BDD와 Ti 간의 lattice mismatch, BDD층 형성을 위한 고온 공정 시 탄소의 확산으로 인한 기판 표면에서의 TiC층 형성으로 인해 접착력이 감소하여 박리가 생기는 문제점이 있다. BDD와 Ti의 접착력을 향상시키기 위해 융점이 높고, 전기전도성이 우수한 TiN을 diffusion barrier layer로 삽입하면 탄소 확산에 의한 TiC층의 생성을 억제하여, 내부응력에 기인한 접착력 감소를 방지할 수 있다. 또 하나의 방법으로 Ti 기판의 전처리를 통해 BDD층의 접착력을 향상 시킬 수 있다. Sanding과 etching을 통해 기판 표면의 물리, 화학적인 표면조도를 부여하고, seeding을 통해 diamond 결정 성장에 도움을 주는 seed 입자를 분포시킴으로써, 중간층과 BDD층의 접착력을 향상시키고, BDD 결정핵 성장을 촉진시켜 고품질의 BDD박막 증착이 가능하다. 본 연구에서는 기존 Si, Nb 등의 기판 모재를 Ti로 대체함으로써 제조원가를 절감시키고, TiN 중간층을 삽입하여 접착력을 향상시킴으로써 기존의 BDD 전극과 동등한 수준의 물성 및 수처리 특성을 가진 BDD전극 제작을 목표로 하였다. $25{\times}25mm$의 Ti 기판위에 TiN 중간층을 DC magnetron sputtering을 이용하여 증착 후, BDD 전극 층을 HFCVD로 증착하였다. 전처리를 진행한 기판과 중간층 및 BDD층의 미세구조를 XRD로 분석하였고, 표면 형상을 SEM으로 확인하였다. BDD전극의 접착력 분석을 통해 TiN 중간층의 최적 조성을 도출하고, 최종적으로 BDD/TiN/Ti 전극의 CV특성과 가폐수의 COD분해능력 및 축산폐수, 선박평형수 등의 실제 폐수 처리 능력을 BDD/Si, BDD/Nb 전극과 비교 검토할 것이다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2006.10a
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• pp.77-78
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• 2006

최근 flexible OLED의 구동에 사용하기 위한 유기박막트랜지스터(Organic Thin Film Transistor, OTFT)의 연구에서는 용매에 용해되어 spin coating이 가능한 재료의 개발에 관심을 두고 있다. 현재 pentacene으로는 아직 spin coating으로 제작할 수 있는 상용화된 제품이 없고 spin coating이 가능한 활성층 물질(active material)로 P3HT가 쓰이고 있다. 본 연구에서는 용해 가능한 P3HT 활성층 물질과 여러 종류의 용해 가능한 게이트 절연물(gate insulator, Gl)을 사용하여 안정된 소자를 구현할 수 있는 공정을 개발하는 목적으로 metal-insulator-semironductor(MIS) 소자를 제작하여 C-V 특성을 측정하고 분석하였다. 먼저 7mm${\times}$7mm 크기의 pyrex glass 시편 위에 바닥 전극으로 $1600{\AA}$ Au을 증착하고 spin coating 방식을 이용하여 PVP, PVA, PVK, BCB, Pl의 5종류의 게이트 절연층을 각각 형성하였고 그 위에 같은 방법으로 P3HT를 코팅하였다. P3HT 코팅 시 bake 공정의 유무와 spin rpm의 변화에 따른 P3HT의 두께를 측정하였다. Gl의 종류별로 주파수에 따른 capatltancc를 측정하여 비교, 분석하였다. C-V 측정 결과 PVP, PVA, PVK, BCB, Pl의 단위 면적당 capacitance 값은 각각 1.06, 2.73, 2.94, 3.43, $2.78nF/cm^2$로 측정되었다. Threshold voltage, $V_{th}$는 각각 -0.4, -0.7, -1.6, -0.1, -0.2V를 나타냈다. 주파수에 따른 capacitance 변화율을 측정한 결과 Gl 물질 모두 주파수가 높을수록 capacitance가 점점 감소하는 경향을 보였으나 1${\sim}$2nF 이내의 범위에서 작은 변화율만 나타냈다. P3HT의 두께와 bake 온도를 변화시켜 C-V 값을 측정한 결과 차이는 없었다. FE-SEM으로 관찰한 결과에서도 두께나 온도에 따른 P3HT의 표면 morphology 차이를 확인할 수 없었다. 본 연구에서 PVK와 P3HT의 조합이 수율(yield)면에서 가장 안정적이면서 $3.43\;nF/cm^2$의 가장 높은 capacitance 값을 나타내고 $V_{th}$ 값 또한 -1.6V로 가장 낮은 값을 보였다.

• The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers C
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• v.48 no.5
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• pp.285-295
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• 1999

Electroluminescent(EL) devices based on organic materials have been of great interest due to their possible applications for large-area flat-panel displays. They are attractive because of their capability of multi-color emission, and low operation voltage. An approach to realize such device characteristics is to use active layers of lanthanide complexes with their inherent extremely sharp emission bands in stead of commonly known organic dyes. In general, organic molecular compounds show emission due to their $\pi$-$\pi*$ transitions resulting in luminescence bandwidths of about 80 to 100nm. Spin statistic estimations lead to an internal quantum efficiency of dye-based EL devices limited to 25%. On the contrary, the fluorescence of lanthanide complexes is based on an intramolecular energy transfer from the triplet of the organic ligand to the 4f energy states of the ion. Therefore, theoretical internal quantum efficiency is principally not limited. In this study, Powders of TPD, $Eu(TTA)_3(phen) and AlQ_3$ in a boat were subsequently heated to their sublimation temperatures to obtain the growth rates of 0.2~0.3nm/s. Organic electrolumnescent devices(OELD) with a structure of $glass substrate/ITO/Eu(TTA)_3(phen)/AI, glass substrate/ITO/TPD/Eu(TTA)_3(phen)/AI and glass substrate/ITO/TPD/Eu(TTA)_3(phen)/AIQ_3AI$ structures were fabricated by vacuum evaporation method, where aromatic diamine(TPD) was used as a hole transporting material, $Eu(TTA)_3(phen)$ as an emitting material, and Tris(8-hydroxyquinoline)Aluminum$(AlQ_3)$ as an electron transporting layer. Electroluminescent(EL) and current density-voltage(J-V) characteristics of these OELDs with various thickness of $Eu(TTA)_3(phen)$ layer were investigated. The triple-layer structure devices show the red EL spectrum at the wavelength of 613nm, which is almost the same as the photoluminescent(PL) spectrum of $Eu(TTA)_3(phen)$.It was found from the J-V characteristics of these devices that the current density is not dependent on the applied field, but on the electric field.

• Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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• v.22 no.1
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• pp.1-8
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• 2002

The high frequency ultrasonic transducers using polyvinyliden fluoride(PVDF) and polyvinylidene fluoride trifluorethyylene(P(VDF-TrFE)) were developed. The characteristics of fabricated high frequency ultrasonic transducer such as beam diameter, high frequency ultrasonic detection field and amplitude of the first pulse echo signal from the test target in the water were analyzed. The high frequency ultrasonic detection field was affected by the length of coaxial cable between high frequency transducer and ultrasonic pulser/receiver. As the size of the test target increased, the high frequency detection field decreased and the amplitude of a reflection signal increased. The peak amplitude of the first pulse echo signal of P(VDF-TrFE) transducer was higher than that of PVDF transducer. The high frequency ultrasonic detection field of PVDF transducer was wider than that of P(VDF-TrFE) transducer. With C-scan testing, the developed high frequency ultrasonic transducer could detect the 30 to $100{\mu}m$ of hydrogen induced crack of steel specimen by C-scan testing.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.29 no.2
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• pp.113-119
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• 2022

In order to improve the mechanical reliability of next-generation electronic devices including flexible, wearable devices, a high level of mechanical reliability is required at various flexible joints. Organic adhesive materials such as epoxy for bonding existing polymer substrates inevitably have an increase in the thickness of the joint and involve problems of thermodynamic damage due to repeated deformation and high temperature hardening. Therefore, it is required to develop a low-temperature bonding process to minimize the thickness of the joint and prevent thermal damage for flexible bonding. This study developed flexible laser transmission welding (f-LTW) that allows bonding of flexible substrates with flexibility, robustness, and low thermal damage. Carbon nanotube (CNT) is thin-film coated on a flexible substrate to reduce the thickness of the joint, and a local melt bonding process on the surface of a polymer substrate by heating a CNT dispersion beam laser has been developed. The laser process conditions were constructed to minimize the thermal damage of the substrate and the mechanism of forming a CNT junction with the polymer substrate. In addition, lap shear adhesion test, peel test, and repeated bending experiment were conducted to evaluate the strength and flexibility of the flexible bonding joint.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.22 no.5
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• pp.310-316
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• 2021

Conventional satellites are generally large satellites that are multi-functional and have high performance. However, small satellites have been gradually drawing attention since the recent development of lightweight and integrated electric, electronic, and optical technologies. As the size and weight of a satellite decrease, the barrier to satellite development is becoming lower due to the cost of manufacture and cheaper launch. However, solar panels are essential for the power supply of satellites but have limitations in miniaturization and weight reduction because they require a large surface area to be efficiently exposed to sunlight. Space solar cells must be manufactured in consideration of various space environments such as spacecraft and environments with solar thermal temperatures. It is necessary to study structural materials for lightweight and high-efficiency solar cells by applying an unfolding mechanism that optimizes the surface-to-volume ratio. Currently, most products are developed and operated as solar cell panels for space applications with a triple-junction structure of InGaP/GaAs/Ge materials for high efficiency. Furthermore, multi-layered junctions have been studied for ultra-high-efficiency solar cells. Flexible thin-film solar cells and organic-inorganic hybrid solar cells are advantageous for material weight reduction and are attracting attention as next-generation solar cells for small satellites.