• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
• /
• 2012.05a
• /
• pp.66.2-66.2
• /
• 2012

프린팅공정을 이용한 패터닝 기술은 디스플레이, 태양전지, RFID 등 다양한 분야에서 각광을 받고 있다. 프린팅공정은 대면적 패터닝 공정이 가능하며, 다단계 공정인 Litho보다 공정이 단순하다는 장점이 있지만, 현재까지 원하는 크기와 두께의 패턴구현이 쉽지 않다는 단점이 있다. 프린팅 공정을 전자소자의 패터닝 기술로 사용하기 위해서는, 다양한 선폭과 선 두께를 자유자재로 구현하는 것이 가능해야 한다. 또한 미세한 선폭을 인쇄할 수 있을 수록 더 미세한 전자소자 또는 디스플레이 소자를 만들어 낼 수 있으며, 박막을 구현하는 것은 유기소자를 인쇄방식으로 하기 위해서는 필수적이다. 본 논문은 이러한 정밀한 패터닝이 가능한 롤 인쇄 공정의 기본 메커니즘을 설명하고 이를 이용한 미세 박막 인쇄 공정을 실험을 통해 검증하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2011.02a
• /
• pp.101-101
• /
• 2011

투명전도성산화물(transparent conducting oxides, TCOs) 박막으로써 널리 쓰이는 산화인듐주석(indium tin oxide, ITO)은 전기 전도성과 광 투과성이 우수하여 주로 유기발광다이오드(organic light-emitting diode, OLED)의 전극, 발광다이오드(light-emitting diode, LED)의 current spreading 층 및 태양전지(solar cell)의 윈도우층(window layer) 등의 광전자 소자로 응용되고 있으나, 고가의 indium 가격과 인체에 유해한 독성 등이 문제점으로 지적되고 있다. 따라서 indium의 함량을 저감한 새로운 조성의 TCO 또는 indium을 함유하지 않은 친환경적인 TCO 대체 재료 개발의 필요성이 증대되고 있다. 이러한 재료 중 하나인 AZO (Al-doped zinc oxide, $Al_2O_3$: 2 wt.%)는 3.82eV의 넓은 에너지 밴드갭을 가지며, 가시광선 및 근 적외선 파장 영역에 대하여 90% 이상의 높은 투과율을 나타낸다. 또한, 습식식각이 가능하며, 매우 풍부하여 원가가 매우 저렴하고, 독성이 없다. 본 연구에서는 박막 증착율이 높고, 제작과정의 조정이 용이한 RF magnetron 스퍼터를 이용하여 glass 기판 위에 AZO 박막을 성장하고, $N_2$ 분위기에서 다양한 온도 조건에서 열처리(rapid thermal annealing, RTA)하여 전기 및 광학적 특성에 대하여 비교 분석하였다. 또한, 이후에 기존의 성장방법과 달리 고가의 진공 장비를 사용하지 않고, 저온에서도 간단한 구조의 장비를 이용하여 균일한 나노구조를 성장시킬 수 있는 전기화학증착법(electrochemical deposition)으로 AZO 박막위에 ZnO 나노로드를 다양한 성장조건에 따라 성장시켜 광학적 특성을 비교 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2016.02a
• /
• pp.141.1-141.1
• /
• 2016

저분자 유기태양전지에 사용되는 zinc phthalocyanine(ZnPc)기반의 유기 2층 박막 구조인 ZnPc/C60와 ZnPc/C70에서, 열처리 온도에 따른 유기물층 계면의 변화, ZnPc 층의 격자상수와 응력 변화를 x-ray reflectivity와 GIWAXS 측정을 이용하여 연구하였다. C60 fullerene 층이 있는 ZnPc의 계면은 열처리 온도가 증가하면서 계면의 거칠기가 증가하였으나, C70 fullerene 층이 있을 때는 180도의 고온에서도 계면 거칠기가 증가하지 않고 안정한 상태를 유지하였다. Fullerene층이 있는 ZnPc는 단일 ZnPc 박막에 비해 압축 응력(compressive strain)을 더 받게 되나, 박막의 열처리 온도가 증가함에 따라 응력이 점진적으로 감소하게 된다. 특히 C70 fullerene 층이 있는 경우 ZnPc의 경우 180도에서 응력이 모두 사라진다. 이러한 fullerene 종류에 따른 박막의 응력과 계면의 안정성 특성은 표면 모폴로지에 영향을 주게 되어, ZnPC/C60 박막의 경우 ZnPc/C70에 비해 약 2배 큰 120nm의 grain을 갖게 된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2013.08a
• /
• pp.127.2-127.2
• /
• 2013

오늘날 유기고분자기반 태양전지는 다른 태양전지와 비교될 정도로 낮은 광변환효율로 인해 효율향 상을 위한 많은 연구들이 진행되어 왔다. 그중 패터닝을 통한 광포집률과 charge carrier 수집효율이 증가되었다는 많은 보고들이 있었다. 따라서 우리는 200~1,400 nm polystyrene bead를 합성하여 air-liquid interfacial 방법을 이용해 2차원 육방조밀구조를 갖는 template를 형성하고 Nanosphere lithography (NSL)를 이용하여 대면적으로 균일한 poly(3,4-ethylenedioxythiophene) poly(styrenesulfonate) (PEDOT:PSS)를 패턴화하였다. 균일한 패턴형성을 측정하기위해 Field Emission Scanning Electron Microscopy (FE-SEM), image를 얻었으며, Atomic Force Microscopy (AFM)를 통해 형성된 패턴의 낙차 높이를 얻었고, Near IR-UV-Vis을 통해 bead size 변화에따라 얻어진 PEDOT:PSS 패턴의 반사율을 측 정하였다.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
• /
• 2009.06a
• /
• pp.915-916
• /
• 2009

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2014.02a
• /
• pp.104-104
• /
• 2014

미래형 전자소자는 높은 성능과 더불어 소형화, 박막화를 거쳐 휘어질 수 있고(flexible), 착용이 가능하며(wearable), 접을 수 있거나(foldable) 늘어날 수 있는(stretchable) 방향으로 발전해 가고 있다. 실리콘, 갈륨비소 등 무기소재를 기반으로 하는 전자소자의 경우 그 성능은 우수하나 딱딱하고 휘어질 수 없는 반면, 유기소재를 기반으로 하는 경우 보다 유연한 구조를 가질 수 있지만 성능이나 신뢰성면에서 아직 개선할 점이 많이 남아있다. 최근에는 성능이 우수한 무기소재를 초박막 형태로 구성하여 이를 휘거나 늘어날 수 있는 기판에 부착하는 형태의 소자들이 많이 개발되고 있으며 이를 통해 박막트랜지스터, LED, CMOS 회로, 태양 전지 및 각종 센서 등이 휘거나 심하게 변형될 수 있는 형태로 진화하였으며, 기존에 구현하기 어려웠던 피부에 부착이 가능한 전자소자, 반구형 구조를 갖는 이미지 센서 등의 구현이 가능하게 되었다. 무기소재 박막을 플렉서블 기판에 부착시키는 데에는 전사 프린팅(transfer printing) 방법이 핵심기술로서 주로 이용된다. 본 튜토리얼은 플렉서블/스트레쳐블 전자소자의 구현을 위한 전사 프린팅 방법을 소개하고, 구체적인 공정 방법과 이를 이용한 독특한 형태 전자소자의 개발에 대해 다루고자 한다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
• /
• 2013.05a
• /
• pp.135-136
• /
• 2013

본 연구에서는 ripple 구조의 ZnO 박막을 역 구조 태양전지 내에서의 전자 수집층 으로 사용하였으며, $P3HT/IC_{60}BA$와 PEDOT을 각각 active layer와 정공 수집층 으로 사용하였다. zinc acetate의 농도 조절을 통해 다양한 두께와 roughness를 갖는 ripple 구조의 ZnO를 합성할 수 있었으며, hot plate위에서의 온도 조절을 통해 저온에서의 ZnO ripple를 합성할 수 있었다. 다른 농도를 사용해 합성한 ZnO ripple들 보다 0.6M의 zinc acetate를 사용하였을 때 가장 높은 power conversion efficiency (PCE) 와 external quantum efficiency (EQE)를 보여주었다. AFM과 SEM 분석을 통해 0.6M의 zinc acetate조건에서는 표면적이 가장 넓으면서도 다른 농도를 사용 하였을 때에 비해 상대적으로 ripple의 깊이가 더 깊은 표면을 갖는 ZnO가 생성됨을 알 수 있었다. 이는 상대적으로 넓은 surface area를 갖는 ZnO ripple과 active layer 계면사이에서 보다 용이한 charge transfer가 이루어 질수 있기 때문이다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2013.02a
• /
• pp.418-419
• /
• 2013

현재, 인듐 주석 산화물(indium tin oxide, ITO) 박막은 가시영역에서 전기적 특성 및 광학적 특성이 우수하기 때문에 평면 디스플레이(flat displays), 박막 트랜지스터(thin film transistors), 태양전지(solar cells) 등을 포함한 광소자에 투명전도성산화물(transparent conducting oxide, TCO) 전극으로 가장 일반적으로 사용되고 있다. 하지만, 이 물질은 밴드갭이 3.4 eV로 다소 작아 다양한 분야의 의료기기, 환경 보호에 응용 가능한 자외선 영역에서 상당히 많은 양의 광흡수가 발생하는 치명적인 문제점을 가지고 있다. 또한, 인듐(Indium)의 급속한 소비는 인듐의 매장량의 한계로 인해 가격을 상승시키는 주요한 원인으로 작용하고 있다. 한편, InGaN 기반의 자외선 발광다이오드 분야에서는 팔라듐(Pd) 기반의 반투명 전극과 은(Ag) 기반의 반사전극을 주로 사용하고 있지만, 낮은 투과도와 낮은 굴절률을 때문에 여전히 자외선 발광다이오드의 광추출 효율(extraction efficiency)에 문제점을 가지고 있다. 따라서 자외선 발광다이오드의 외부양자 효율(external quantum efficiency, EQE)을 높이기 위해 높은 투과도와 GaN와 유사한 굴절률을 가지는 p-형 오믹 전극을 개발해야 한다. 본 연구에서는 초박막의 ITO (16 nm)/Ag (7 nm)/ITO (16 nm) 다층 구조를 갖는 투명전도성 전극을 제작한 후, 열처리 온도에 따른 전기, 광학적 특성에 향상에 대해서 조사하였다. 사용된 산화물/금속/산화물 전극의 구조는 유기발광 다이오드(organic light emitting diode, OLED), 태양전지 등에 많이 사용되는 안정적인 투명 전극을 자외선 LED 소자에 처음 적용하여, ITO의 전체 사용량은 줄이고, ITO 사이에 금속을 삽임함으로써 금속에 의한 전기적 특성 향상과 플라즈몬 효과에 의한 투과도를 높일 수 있는 장점을 가지고 있다. 실험 결과로는, $400^{\circ}C$에서 열처리한 ITO/Ag/ITO 다층 구조는 365 nm에서 84%의 광학적 특성과 9.644 omh/sq의 전기적 특성을 확인하였다. 실험 결과로부터 좀 더 최적화를 수행하면, ITO/Ag/ITO 다층 구조는 자외선 발광다이오드의 투명전도성 전극으로 사용될 수 있을 것이라 기대된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2011.08a
• /
• pp.255-255
• /
• 2011

$SiO_2$는 유전체 물질로서 고온에 강하고 열 변화에 민감하지 않으며 자외선을 잘 투과시키는 특성 때문에 각종 광전자 소자에 많이 응용되고 있다. 최근에는 classical thermal oxidation 방식을 이용하여 태양전지의 효율을 증가하기 위한 표면 보호막, 유기발광다이오드의 보호막 및 barrier로 적용되고 있다. $SiO_2$ 박막의 경우 RF-DC sputtering, thermal evaporation, plasma enhanced chemical vapor deposition, E-beam evaporation 등의 다양한 방법을 통하여 제작되고 있다. 이들 중 E-beam evaporation 법은 높은 증착속도, 증착방향성, 낮은 불순물농도 등 많은 장점을 가지고 $SiO_2$ 박막 증착이 가증하다. 따라서 본 연구에서는 Si 기판위에 $SiO_2$를 증착각도를 0$^{\circ}$, 25$^{\circ}$, 50$^{\circ}$, 70$^{\circ}$로 변화시켜 증착하였고, 증착속도, 빔 세기, 기판 회전속도 등을 변화시켰다. 또한, 증착 각도에 따른 유전율 차이를 무반사 특성 향상에 응용하기 위해 다양한 layer 층을 순차적으로 성장시켰다. 제작된 $SiO_2$의 나노구조의 구조적, 광학적 특성은 field emission scanning microscopy, atomic force microscopy, UV-VIS-NIS spectrophotometer를 이용하여 분석되었다.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
• /
• v.17 no.2
• /
• pp.63-67
• /
• 2010

The organic solar cells with Glass/ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/Al structure were fabricated using regioregular poly (3-hexylthiophene) (P3HT) polymer:(6,6)- phenyl $C_{61}$-butyric acid methyl ester (PCBM) fullerene polymer as the bulk hetero-junction layer. The P3HT and PCBM as the electron donor and acceptor materials were spin casted on the indium tin oxide (ITO) coated glass substrates. The optimum mixing concentration ratio of photovoltaic layer was found to be P3HT:PCBM = 4:4 in wt%, indicating that the short circuit current density ($J_{SC}$), open circuit voltage ($V_{OC}$), fill factor (FF) and power conversion efficiency (PCE) values were about 4.7 $mA/cm^2$, 0.48 V, 43.1% and 0.97%, respectively. To investigate the effects of the post annealing treatment, as prepared organic solar cells were post annealed at the treatment time range from 5min to 20min at $150^{\circ}C$. $J_{SC}$ and $V_{OC}$ increased with increasing the post annealing time from 5min to 15min, which may be originated from the improvement of the light absorption coefficient of P3HT and improved ohmic contact between photo voltaic layer and Al electrode. The maximum $J_{SC},\;V_{OC}$, FF and PCE values of organic solar cell, which was post annealed for 15min at $150^{\circ}C$, were found to be about 7.8 $mA/cm^2$, 0.55 V, 47% and 2.0%, respectively.