• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.214.1-214.1
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• 2015

Thin-film transistors (TFTs)의 채널층으로 널리 쓰이는 indium-gallium-zinc oxide (IGZO)는 높은 전자 이동도(약 10 cm2/Vs)를 나타내며 유기 발광 다이오드디스플레이(OLED)와 대면적 액정 디스플레이(LCD)에 필수적으로 사용되고 있다. 하지만, 이러한 재료는 우수한 TFT의 채널층의 특성을 가지는 반면, ZnO 기반 재료이기 때문에 소자 구동에서의 안정성은 가장 큰 문제로 남아있다. 따라서 최근, IGZO layer의 특성을 향상시키기 위한 연구가 다양한 방법으로 시도되고 있다. IGZO의 조성비를 조절하여 전기적 특성을 최적화거나 IGZO layer의 조성 중 Ga을 다른 금속 메탈로 대체하는 연구도 이루어지고 있다. 그러나 IGZO에 미량의 도펀트를 첨가하여 박막 특성 변화를 관찰한 연구는 거의 진행되지 않고 있다. 산화물 TFTs의 전기적 특성과 안정성은 산소 함량에 영향을 많이 받는 것으로 알려져 있으며, 더욱이 TFT 채널층으로 쓰이는 IGZO 박막의 고유한 산소 공공은 디바이스 작동 중 열적으로 활성화 되어 이온화 상태가 될 때 소자의 안정성을 저하시키는 것이 문제점으로 지적되고 있다. 그러므로 본 연구에서는 낮은 전기 음성도(1.22)와 표준전극전위(-2.372 V)를 가지며 산소와의 높은 본드 엔탈피 값(719.6 kJ/mol)을 가짐으로써 산소 공공생성을 억제할 것으로 기대되는 yttrium을 IGZO의 도펀트로 도입하였다. 따라서 본 연구에서는 Y-IGZO의 박막 특성 변화를 관찰하고자 한다. 본 연구에서는 magnetron co-sputtering법으로 IGZO 타깃(DC)과 Y2O3 타깃(RF)를 이용하여 기판 가열 없이 동시 방전을 이용해 non-alkali glass 기판 위에 증착 하였다. IGZO 타깃은 DC power 110 W으로 고정하였으며 Y2O3 타깃에는 RF Power를 50 W에서 110 W까지 증가시키면서 Y 도핑량을 조절하였다. Working pressure는 고 순도 Ar을 20 sccm 주입하여 0.7 Pa로 고정하였다. 모든 실험은 $50{\times}50mm$ 기판 위에 총 두께 $50nm{\pm}2$ 박막을 증착 하였으며, 그 함량에 따른 전기적 특성 및 광학적 특성을 살펴보았다. 또한, IGZO 박막 제조 시 박막의 안정화를 위해 열처리과정은 필수적이다. 하지만 본 연구에서는 열처리를 진행하지 않고 Y-IGZO의 안정성 개선 여부를 보기 위하여 20일 동안 상온에서 방치하여 그 전기적 특성변화를 관찰하였다. 나아가 Y-IGZO 채널 층을 갖는 TFT 소자를 제조하여 소자 구동 특성을 관찰 하였다. Y2O3 타깃에 가해지는 RF Power가 70 W 일 때 Y-IGZO박막은 IGZO박막과 비교하여 상대적으로 캐리어 밀도는 낮은 반면 이동도는 높은 최적 특성을 얻을 수 있었다. 상온방치 결과 Y-IGZO박막은 IGZO박막에 비해 전기적 특성 변화 폭이 적었으며 이것은 Y 도펀트에 의한 안정성 개선의 결과로 예상된다. 투과도는 Y 도핑에 의하여 약 1.6 % 정도 상승하였으며 밴드 갭 내에서 결함 준위로 작용하는 산소공공의 억제로 인한 결과로 판단된다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2003.07b
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• pp.1070-1073
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• 2003

We have studied the characteristics of organic light-emitting diodes(OLEDs) with the PTFE buffer layer. The OLEDs have been based on the molecular compounds, N,N'-diphenyl-N,N'-bis (3-methylphenyl)-1, 1'- biphenyl-4, 4'-diamine (TPD) as a hole transport, tris(8-hydroxyquinolinoline) aluminum (III) ($Alq_3$) as an electron transport and the Polytetrafluoroethylene (PTFE) as a buffer layer. The devices of structure were fabricated ITO/PTFE/TPD(40nm)/$Alq_3$(60nm)/Al( 150nm) to see the effects of the PTFE buffer layer in organic EL devices. The thickness of the PTFE layer varied from 0.5 to 10[nm]. We were measured Current-Voltage-Luminance Characteristics and Luminance efficiency due to the variation of PTFE thickness. the PTFE layer was reported that helped to enhance the hole tunneling injection and effectively impede induim diffusion from the ITO electrode. We have obtained an improvement of luminance efficiency when the PTFE thickness is 0.5[nm] is used. The improvement of efficiency of is expected due to a function of hole-blocking of PTFE in OLEDs.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.23 no.5
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• pp.397-402
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• 2010

In this paper, we studied WVTR(water vapor transmission rate) properties of $Si_3N_4$ thin film that was deposited using TCP-CVD (transformer coupled plasma chemical vapor deposition) method for the possibility of OLED(organic light emitting diode) encapsulation. Considering the conventional OLED processing temperature limit of below $80^{\circ}C$, the $Si_3N_4$ thin films were deposited at room temperature. The $Si_3N_4$ thin films were prepared with the process conditions: $SiH_4$ and $N_2$, as reactive gases; working pressure below 15 mTorr; RF power for TCP below 500 W. Through MOCON test for WVTR, we analyzed water vapor permeation per day. We obtained that WVTR property below 6~0.05 gm/$m^2$/day at process conditions. The best preparation condition for $Si_3N_4$ thin film to get the best WVTR property of 0.05 gm/$m^2$/day were $SiH_4:N_2$ gas flow rate of 10:200 sccm, working pressure of 10 mTorr, working distance of 70 mm, TCP power of 500 W and film thickness of 200 nm. respectively. The proposed results indicates that the $Si_3N_4$ thin film could replace metal or glass as encapsulation for flexible OLED.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.06a
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• pp.51-52
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• 2007

Built-in voltage in organic light-emitting diodes was studied using modulated photocurrent technique ambient conditions. From the bias voltage-dependent photocurrent, built-in voltage of the device is determined. The applied bias voltage when the magnitude of modulated photo current is zero corresponds to a built-in voltage. Built-in voltage in the device is generated due to a difference of work function of the anode and cathode. A device was made with a structure of anode/$Alq_3$/cathode to study a built-in voltage. ITO and ITO/PEDOT:PSS were used as an anode, and Al and LiF/AI were used as a cathode. It was found that an incorporation of PEDOT:PSS layer between the ITO and $Alq_3$ increases a built-in voltage by about 0.4V. This is consistent to a difference of a highest occupied energy states of ITO and PEDOT:PSS. This implies that a use of PEDOT:PSS layer in anode improves the efficiency of the device because of a lowering of anode barrier height. With a use bilayer cathode system LiF/Al, it was found that the built-in voltage increases as the LiF layer thickness increases in the thickness range of 0~1nm. For 1nm thick LiF layer, there is a lowering of electron barrier by about 0.2eV with respect to an Al-only device. It indicates that a very thin alkaline metal compound LiF lowers an electron barrier height.

• Journal of Sensor Science and Technology
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• v.30 no.5
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• pp.309-313
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• 2021

Organic semiconductors have received tremendous attention for their research because of their tunable electrical and optical properties that can be achieved by changing their molecular structure. However, organic materials are inherently unstable in the presence of oxygen and moisture. Therefore, it is necessary to develop moisture and air stable semiconducting materials that can replace conventional organic semiconductors. In this study, we developed a NiO_x thin film through a solution process. The electrical characteristics of the NiO_x thin film, depending on the thermal annealing temperature and UV-ozone treatment, were determined by applying them to the hole injection layer of an organic light-emitting diode. A high annealing temperature of 500 ℃ and UV-ozone treatment enhanced the conductivity of the NiO_x thin films. The optimized NiO_x exhibited beneficial hole injection properties comparable those of 1,4,5,8,9,11-hexaazatriphenylene hexacarbonitrile (HAT-CN), a conventional organic hole injection layer. As a result, both devices exhibited similar power efficiencies and the comparable electroluminescent spectra. We believe that NiO_x could be a potential solution which can provide robustness to conventional organic semiconductors.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.29 no.4
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• pp.179-186
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• 2019

In this study, we investigated the structural properties of $Ga_2O_3$ thin films and the photo-electrical properties of metal-semiconductor-metal (MSM) photodetectors deposited by Ti/Au electrodes. $Ga_2O_3$ thin films were grown at different temperatures using metal organic chemical vapor deposition (MOCVD). The crystal phase of $Ga_2O_3$ changed from ${\varepsilon}$-phase to ${\beta}$-phase depending on the growth temperature. The crystal structure of ${\varepsilon}-Ga_2O_3$ was confirmed by X-ray diffraction (XRD) analysis and the formation mechanism of crystal structure was discussed by scanning electron microscopy (SEM) images. From the results of current-voltage (I-V) and time-dependent photoresponse characteristics under the illumination of external lights, we confirmed that the MSM photodetector fabricated by ${\varepsilon}-Ga_2O_3$ showed much better photocurrent characteristics in the 266 nm UV range than in the visible range.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.353-353
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• 2012

InAs nanowires (NWs)는 나노소자스케일의 전자소자나 광전자소자를 위한 기본 단위(building block)로 사용될 수 있고, 1차원적 나노구조를 가지면서 나타나는 특별한 전기적, 광학적 특성으로 인해 전계효과 트랜지스터, 레이저, 광발광 다이오드, 가스 검출 센서 등의 많은 응용소자로 활용을 위한 연구가 진행되 있으며 주로 실리콘, 갈륨비소 기판 위에 금속유기기상 증착(MOCVD) 또는 분자선 증착 (MBE)을 이용하여 선택적 수직배열 성장 조절을 위한 연구와 특성 평가 연구가 주로 이뤄지고 있다. 본 연구에서는 InAs NWs를 MBE 장치를 이용하여 Si(111) 기판 위에 Au와 같은 촉매를 사용하지 않고 Si과 InAs의 큰 격자 불일치로 인하여 성장되는 Volmer-weber 성장 모드를 이용 하였다. InAs NW 성장모드는 Si ($5.4309{\AA}$)과 InAs ($6.0584{\AA}$) 사이에 큰 격자상수 차이를 이용하게 되는데 촉매를 사용하여 성장하는 일반적인 이종 화합물 반도체 성장 모드와 달리 액상상태가 존재하지 않고 바로 In과 As이 Si 기판 위를 이동하여 수직방향으로 성장이 이루어지는 vaporsolid(VS) 모드이다. InAs NW V-S 성장 모드는 Si 기판과의 격자 상수차에 의한 스트레스를 이용해야 하므로 Si기판 위에 존재하는 native oxide는 완벽히 제거되어야 한다. InAs NW 최적 성장 조건을 찾기위해 V/III raitio, 성장 온도, 기판표면처리 등의 성장 변수를 변화 시켜가며 실험을 수행하였다. Native oxide를 제거하기 위하여 HF와 buffered oxide etchant (BOE)를 사용하였다. InAs NWs 성장조건은 Indium flux를 고정 시키고 V/III ratio는 50~400까지 변화를 주었다. V/III ratio를 200으로 고정을 시키고 성장온도를 $375{\sim}470^{\circ}C$에서 성장 하였다. 이 때 InAs NWs는 $430^{\circ}C$에서 가장 높은 밀도와 aspect ratio를 얻을 수 있었다. Arsenic flux에 대해서는 많을 수록 좋은 aspect ratio를 얻을 수 있었다. 하지만 InAs 구조의 절대 부피는 거의 같다는 것을 확인 할 수 있었고 이는 온도와 V/III ratio가 Indium adatom의 surface migration length에 대하여 중요한 요소로 작용되는 것을 알 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.11a
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• pp.66-66
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• 2008

본 연구에서는 ITO/Ag/ITO 다층 박막을 유기발광소자와 플렉시블 광전소자의 전극으로 적용하기 위하여 선형 대항 타겟 스퍼터(Linear facing target sputter) 시스템을 이용하여 성막하였고, ITO/Ag/ITO 다층박막의 전기적, 광학적, 구조적 특성을 분석하였다. 선형 대항 타겟 스퍼터 시스템은 강한 일방항의 자계와 타겟에 걸린 음극에 의해 전자의 회전, 왕복 운동이 가능해 마주보는 두 ITO 타겟 사이에 고밀도의 플라즈마를 구속 시켜 플라즈마 데미지 없이 산화물 박막을 성막시킬 수 있는 장치이다. 대항 타겟 스퍼터 시스템을 이용하여 성막한 ITO 전극을 DC power, working pressure, Ar/O2 ratio 에 따른 특성을 각각 분석하였다. glass 기판위에 최적화된 ITO 전극을 bottom layer로 두고, bottom ITO layer 위에 thermal evaporation 을 이용하여 Ag 박막을 6~20nm의 조건에 따라 두께를 다르게 성막하고, Ag 박막을 성막한 후에 다시 bottom ITO 전극과 같은 조건으로 ITO 전극을 top layer로 성막 하였다. 두 비정질의 ITO 전극 사이에 매우 앓은 Ag 박막을 성막 함으로 해서 glass 기판위에 ITO/Ag/ITO 다층 박막전극은 매우 낮은 저항과 높은 투과도를 나타낸다. ITO/Ag/ITO 박막의 전기적 광학적 특성을 보기 위해 hall measurement와 UV/visible spectrometer 분석을 각각 진행하였다. ITO/Ag/ITO 다층 박막 전극이 매우 얇은 두께임에도 불구하고 $4\Omega$/sq.의 낮은 면저항과 85%의 높은 투과도를 나타내는 이유는 ITO/Ag/ITO 전극 사이에 있는 Ag층의 표면 플라즈몬 공명 (SPR) 현상으로 설명할 수 있다. ITO/Ag/ITO 전극의 Ag의 거동을 분석 하기위해 FESEM분석과 synchrotron x-ray scattering 분석을 하였다. ITO/Ag/ITO 전극의 Ag층이 islands의 모양에서 연속적으로 연결되는 변화과정 중에 SPR현상이 일어남을 알 수 있다. 여기서, 대항 타겟 스퍼터 시스템을 이용하여 성막한 ITO/Ag/ITO 다층박막을 OLED 또는 inverted OLEDs의 top 전극으로의 적용 가능성을 보이고 있다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.202-202
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• 2012

유연성 투명 전도막은 현대 전자산업의 발전에 있어 필수적인 부품소재로서, 가시광선의 투과율이 80% 이상이고 면저항이 $100{\Omega}/sq.$ 전후이며 휘거나 접히고 나아가 두루마리의 형태로도 응용이 가능한 소재를 일컫는다. 이러한 유연성 투명 전도막은 차세대 정보디스플레이 산업 및 유비쿼터스 사회의 중심이 되는 유연성 디스플레이, 터치패널, 발광다이오드, 태양전지 등 매우 다양한 분야에 응용이 기대된다. 이러한 이유로 고 신뢰성 유연성 투명 전도막 개발기술은 차세대 산업에 있어서의 핵심기술로 인식되고 있다. 현재로서는 인듐 주석 산화물(indium tin oxide; ITO) 및 전도성 유기고분자를 사용하여 투명 전도막을 제조하고 있으나, ITO 박막의 경우 인듐 자원의 고갈로 인한 가격상승 및 기판과의 낮은 접착력, 열팽창계수의 차이로 인한 공정상의 문제, 산화물 특유의 취성으로 인한 유연소자로서의 내구성 저하 등의 문제가 제기되고 있다. 전도성 유기고분자의 경우는 낮은 전기전도도와 기계적강도, 유기용매 처리 등의 문제점이 지적되고 있다. 따라서 높은 전기전도도와 투광도 뿐만 아니라 유연성을 지니는 재료의 개발이 요구되고 있는 실정이다. 최근 이러한 재료로서 그래핀(graphene)과 탄소나노튜브(carbon nanotube; CNT)를 중심으로 하는 탄소나노재료가 주목받고 있으며 많은 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 열화학기상증착법(thermal vapor deposition; TCVD)으로 합성된 그래핀 및 CNT를 이용하여 탄소나노재료 복합체 기반의 유연성 투명 전도막을 제작하고 그 특성을 평가하였다. 그래핀과 CNT합성을 위한 기판으로는 각각 300 nm 두께의 니켈과 1 nm 철이 증착된 실리콘 웨이퍼를 이용하였으며, 원료가스로는 메탄(CH4)과 아세틸렌(C2H2)등의 탄화수소가스를 이용하였다. 그래핀의 경우 원료가스의 유량, 합성온도, 냉각속도를 변경하여 대면적으로 두께균일도가 높은 그래핀을 합성하였으며, CNT의 경우 합성시간을 변수로 길이 제어합성을 도모하였다. 합성된 그래핀은 식각공정을, CNT는 스프레이 증착공정을 통해 고분자 기판(polyethylene terephthalate; PET) 위에 순차적으로 전사 및 증착하여 탄소나노재료 복합체 기반의 유연성 투명 전도막을 제작하였다. 제작된 탄소나노재료 복합체 기반의 유연성 투명 전도막은 물리적 과부하를 받았을 때 발생할 수 있는 유연성 투명 전도막의 구조적결함에 기인하는 전도성 저하를 보상하는 특징이 있어, 그래핀과 탄소나노튜브 각각으로 제조된 유연성 투명 전도막보다 물리적인 하중이 반복적으로 인가되었을 때 내구성이 향상되는 효과가 있다. 40% 스트레인을 반복적으로 인가하였을 때 그래핀 투명 전도막은 20 사이클 이후에 면저항이 $1-2{\Omega}/sq.$에서 $15{\Omega}/sq.$ 이상으로 급증한 반면 그래핀-CNT 복합체 투명 전도막은 30사이클까지 $1-2{\Omega}/sq.$ 정도의 면저항을 유지하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2009.06a
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• pp.275-276
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• 2009

We have studied physical properties of organic light-emitting diodes (OLEDs) in a device with 7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane (TCNQ). Since the TCNQ has a high electron affinity, it is widely used for a charge-transport and injection layer. And the TCNQ-derivatives have also been used to control the conductivity of the materials. It is known that a charge injection and transport in OLEDs with a TCNQ-derivative enhances a performance of the devices such as operating voltage and efficiency. To see how the TCNQ affects on the device performance, we have made a reference device in a structure of ITO(170nm)/TPD(40nm)/$Alq_3$(60nm)/LiF(0.5nm)/Al(100nm). And several type of devices were manufactured by doping TCNQ either in TPD or $Alq_3$ layer. The TCNQ layer was also formed in between the organic layers. N,N'-diphenyl-N,N'-di(m-tolyl)-benzidine (TPD), tri(8-hydroxy quinoline) aluminium ($Alq_3$), and TCNQ layers were formed by thermal evaporation at a pressure of $10^{-6}$ torr. The deposition rate was $1.0{\sim}1.5\;{\AA}/s$ for TPD, and $1.0{\sim}1.5\;{\AA}$ for $Alq_3$. The LiF was thermally evaporated at a deposition rate of $0.2\;{\AA}/s$ successively. The device with TCNQ-derivative improved the turn-on voltage compared to the one without TCNQ-derivative.