• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2010.06a
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• pp.217-217
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• 2010

산화물유전체/금속/산화물유전체(D/M/D) 구조의 투명전극은 우수한 통전성과 투광성을 갖는 동시에 근적외선 및 전자파 차폐가 가능하여 각종 디스플레이 장치로의 응용을 위해 많은 연구가 진행 중이다. 이러한 구조의 다층막의 경우 금속층과 산화물층간 계면에서의 산소확산으로 인한 광학적, 전기적 특성 저하가 문제가 되고 있다. 본 연구에서는 층간 산소확산방지를 통해 다층막의 전기적 특성을 개선하기 위해 $TiO_2$/Ag/$TiO_2$, $TiO_2$/ZnS/Ag/ZnS/$TiO_2$ 구조의 다층막을 DC/RF 마그네트론 스퍼터를 이용하여 제조하여 ZnS 박막이 다층막의 특성에 미치는 영향을 비교 평가하였다. 제조된 박막의 전기적, 광학적, 계면 특성을 4-point probe, Spctrophotometer, AES을 이용하여 분석하였으며 PDP필터용 전극으로의 적용 가능성을 평가하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.329-329
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• 2013

본 연구에서는 PEDOT:PSS와 crystalline-ITO (c-ITO) 박막 계면에서의 화학적 반응을(박리 및 용해 특성)을 관찰하기위해 spin-coating 및 droplet dropping을 통하여 PEDOT:PSS 용액을 코팅하고 이후 화학적 거동에 따른 전기적, 광학적 및 구조적 특성 변화를 관찰하였다. 강산성을 띄는 PEDOT:PSS (Al 4083) 박막의 코팅 전, 0.4T sodalime glass 위에 열처리를 통하여 성막된 c-ITO 투명전극을 15분 동안 상압 오존 공정을 통하여 계면처리함으로써 다른 변수의 영향을 배제하였으며, 표면 처리 후 spin-coating 및 droplet dropping method를 통하여 PEDOT:PSS를 코팅하여 c-ITO와 PEDOT:PSS 계면사이의 화학적 반응의 영향을 시간 경과에 따라 분석하였다. PEDOT:PSS 코팅 후 솔밴트 제거를 위해 hot plate를 이용하여 $110^{\circ}C$로 열처리되었다. Spin-coating 방법과는 달리 droplet dropping 방법을 통해 형성된 c-ITO 투명전극/PEDOT:PSS 계면에서는 spin coating에서 적용된 동일한 공정변수적용에도 불구하고 PEDOT:PSS의 산성으로 인한 ITO 투명전극 표면에서의 화학적 조성변화가(In, Sn, O의 조성의 변화) 발생됨을 x-ray photoelectron spectroscopy 결과를 통해 확인하였다. 뿐만 아니라 계면 조성반응 변화에 따른 전기적 특성 및 광학적 투과율의 열화가 발생됨을 Hall measurement 측정과 UV/Vis spectrometer 결과를 통하여 도출하였다. 본 결과를 통해 c-ITO/PEDOT:PSS 사이에서 발생되는 내산특성/계면 화학변화가 유기태양전지에서의 산화물 투명전극과 유기물 계면 열화현상에 영향을 받을 수 있음을 나타낸다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2011.05a
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• pp.38.1-38.1
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• 2011

최근 중동정세의 변화와 유류 소비의 증가에 따른 유가의 급등과, 일본 지진사태로 일어난 원자력 발전의 안정성에 대한 문제로 인하여 안전하고 깨끗하게 에너지를 생산할 수 있는, 저탄소 녹색성장을 구현할 수 있는 신재생 에너지에 관련된 연구에 많은 관심이 모아지고 있다. 특히 태양광 에너지를 전기로 변환하여 사용하는 것은 최근 가장 큰 관심사 중 하나이다. 나노결정 Si (nc-Si) 박막은 이러한 광전자 산업 및 태양 에너지 분야에서의 폭넓은 응용 가능성으로 많은 연구가 진행되고 있다. 이러한 nc-Si 박막의 발광 특성은 비정질 박막내 Si 나노결정에 기인한 양자제한효과(quantum confinement effect)에 의한 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 증착시 기판에 AC (alternating current) Bias를 인가하여 PE CVD 기법으로 nc-Si:H 박막을 증착하였다. H2와 SiH4를 각기 45, 20 sccm으로, 100 W의 RF 전압을 주어 플라즈마를 생성하였으며, 60~900 Hz의 주파수 범위에서 60 V의 Bias를 인가하여 박막을 증착하였다. 이들 박막의 결정 크기, 결정화도, 나노 구조 및 광학적, 화학적, 기계적 특성을 XRD, FT-IR, Raman spectroscopey, AFM, PL, Nano indenter 등을 사용하여 조사하였으며, 기판에 인가된 전압과 주파수에 따른 결정크기와 박막의 광학적 특성과 상관관계를 고찰하였다. Bias 전압에 따라 ~1에서 ~4 nm의 크기를 갖는 나노 크리스탈이 생성 되었으며, 최고 10%의 나노결정 분율을 가지는 박막을 증착하였다. 이는 광학적 특성에도 영향을 주어 PL (photoluminescence)의 피크는 470~710 nm의 영역에서 관찰되었다. 또한 AC-Bias의 영향으로 박막 내 응력 해소에도 영향을 주어 박막내 존재하는 응력이 결정에 미치는 영향도 알 수 있었다. 이번 발표에선 증착 조건에 따른 박막의 나노구조 및 광학적 특성의 변화와 이들 간의 상관관계를 발표하고자 한다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2011.05a
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• pp.27.2-27.2
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• 2011

본 연구에서는 저저항/고투과 플렉시블 투명 전극 개발을 위해 금속 그리드가 적용된 투명 전극을 개발하였다. Lift off 공정을 도입하여 플렉시블 PET 기판 위에 Ag grid를 성막하고 이후 연속 공정이 가능한 Roll-to-Roll sputtering system을 이용하여 최적화된 ITO(40nm)/Ag(12nm)/ITO(40nm) 다층 투명 전극을 성막하였다. 제작된 플렉시블 투명 전극의 전기적, 광학적, 구조적 특성 및 기계적/전기적 안정성 평가를 위해 four-point probe measurement, Hall effect measurement, UV/Vis spectrometer, scanning electron microscopy 및 bending tester를 이용하여 각각의 특성을 분석하였다. Ag grid가 적용된 ITO/Ag/ITO 투명 전극에서 Ag의 배선 간격이 0.75 mm일 때 0.18 ohm/sq. 의 낮은 면 저항과 가시광선 영역에서 80% 이상의 높은 투과율을 나타내었으며, 이러한 저저항 및 고투과율 특성으로 인해 최적화된 배선 간격 0.75 mm에서 $538.11{\times}10^{-3}\;ohm^{-1}$의 매우 높은 figure of merit ($T^{10}/R_{sh}$) 값을 확보할 수 있었다. 기계적 응력에 따른 전기적 안정성 특성 분석 결과 5,000회 이상의 bending cycle 에서도 초기 저항 값과 유사한 전기적 특성을 나타냄으로써 Ag grid가 적용된 ITO/Ag/ITO 플렉시블 투명 전극의 기계적 응력에 따른 전기적 안정성을 확인할 수 있었다. Ag grid가 적용된 ITO/Ag/ITO 투명 전극의 투명 안테나 적용 가능성을 타진하기 위해 low band 및 high band 영역에서의 안테나 효율을 측정하였으며, 모든 영역에서 상용화된 copper 안테나와 유사한 효율을 나타내었다. Ag grid를 이용한 플렉시블 투명 전극의 저저항/고투과율 특성은 플렉시블 광전소자의 투명 안테나로의 적용 가능성을 나타낸다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.367-367
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• 2014

Transparent conductive oxides (TCOs) 박막은 가시광선영역에서의 높은 투과율과 낮은 저항 특성을 동시에 갖고 있어 최근 smart windows, solar cells, liquid crystal displays (LCD), organic light emitting devices (OLED)등과 같은 최첨단 기기에 필수적인 구성요소로 활발히 사용되고 있다. 따라서, 현재까지 FTO ($SnO_2:F$), ITO ($In_2O_3:Sn$), ATO ($SnO_2:Sb$)등과 같은 다양한 TCO들이 많은 연구자들에 의해 연구되고 있다. 그 중 ITO는 우수한 전기적(${\sim}10^{-4}{\Omega}cm$) 및 광학적(~85%) 특성 때문에 현재 상업적으로 활발히 응용되고 있는 대표적인 물질이다. 하지만 ITO의 주된 구성요소인 indium은 제한적인 매장량과 과도한 소비량 때문에 원가가 비싸다는 문제점이 있다. 반면에, ATO는 우수한 전기적(${\sim}10^{-3}{\Omega}cm$) 및 광학적(~80%) 특성뿐만 아니라 구성물질들의 매장량이 풍부하여 ATO의 원가가 저렴하다는 장점을 가지고 있어 현재 ITO을 대체 할 수 물질로 관심 받고 있다 [1]. 지금까지 우수한 특성을 갖는 ATO박막을 합성하는 방법으로 sol-gel spin coating, sputtering, spray pyrolysis, chemical vapor deposition (CVD)등이 알려져 있다. 이 중에서도, sol-gel spin coating과 spray pyrolysis은 solution기반의 합성법으로 분류되며 합성과정이 간단하고 비용이 저렴하다는 장점이 있고 현재까지 많은 연구가 보고되었다. 그러나, 진공기반이 아닌 우수한 특성을 갖는 solution기반의 ATO박막을 합성하기 위해서는 새로운 합성법의 개발이 학문적으로나 산업적으로도 매우 중요한 이슈이다. 따라서, 본 연구에서는 electrospray을 활용하여 solution기반의 ATO박막을 처음으로 합성하였다. 게다가 ATO박막에 열처리온도에 따른 구조, 화학, 전기, 광학적 특성을 확인하기 위하여 X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), Scanning Electron Microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), Hall Effect Measurement System, UV spectrophotometer를 사용하였다. 이러한 실험 결과들을 바탕으로 electrospray을 통해 합성된 solution기반의 ATO박막에 자세한 특성을 본 학회에서 다루도록 하겠다.

• Ceramist
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• v.14 no.4
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• pp.35-43
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• 2011

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.535-536
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• 2013

본 연구에서는 DC/RF co-sputtering공법을 통해 제작한 In-Mo-O 투명 Mo doping 농도 및 열처리 온도에 따른 전기적, 광학적, 구조적 특성을 분석하고, 최적화된 In-Mo-O 투명전극을 유기태양전지(OPVs)와 유기발광다이오드(OLED)에 적용하여 그 가능성을 평가하였다. Mo doping 농도는 co-sputtering 공정 중 MoO3에 인가되는 radio-frequency (RF) power를 변화시켜 조절되었으며, 투명전극의 광학적 특성 및 전기적 특성 향상을 위해 성막 공정 후 급속 열처리 공정을 온도 별로 진행하였다. In-Mo-O 투명 전극은 Mo 도핑 농도에 영향을 받음을 확인할 수 있었고, 최적화된 Mo doping 파워에서 성막한 In-Mo-O 박막은 급속 열처리 공정 후 면저항 24.57 Ohm/square, 투과도 81.57% (400~1,200 nm wavelength)를 나타내었다. Bulk hetero-junction 기반의 고효율 유기태양전지와 유기발광다이오드 적용하기 위해 본 연구에서 제작된 IMO 투명전극의 구조적 특성, 결정성 및 표면특성은 x-ray diffraction (XRD), atomic force microscopy(AFM), field effect scanning electron microscopy (FE-SEM), High-resolution transmission electron microscopy (HRTEM) 분석을 통해 진행하였다. In-Mo-O 투명 전극상에 제작된 OLEDs와 OPV는 reference ITO 전극에 제작된 OLEDs/OPV와 비교할 때 유사하거나 향상된 특성을 나타내었으며 이는 In-Mo-O 박막이 OLED/OPV용 투명 전극으로 적용이 가능함을 말해준다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.245-245
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• 2016

본 연구에서는 선형 대향 타겟 스퍼터 (Linear Facing Target Sputtering: LFTS) 시스템을 이용하여 ITO와 Ti doped $In_2O_3$ (TIO) 타겟을 Co-sputtering한 InSnTiO 투명 전극의 전기적, 광학적 특성을 연구하였다. InSnTiO 투명전극의 전기/광학적 및 구조적 특성은 Hall measurement, UV/Vis spectrometry, X-ray Diffraciton 분석법을 통해 최적화 하였고, DC power, substrate to target distance (TSD), target to target distance (TTD), ambient treatment 변수 조절을 통해 최적화된 LFTS InSnTiO 투명전극을 제작하였다. LFTS 공정을 이용한 InSnTiO 투명전극의 성막 공정 중 DC파워와 공정압력 변화에 따른 구조적, 표면적 특성 변화는 Field-Emission Scanning Electron Microscopy (FE-SEM) 과 X-ray Diffractometer (XRD) 분석을 통해 관찰하였다. 이렇게 증착된 InSnTiO 투명전극은 급속열처리 시스템으로 (Rapid Thermal Annealing system) 후열처리를 진행하여 투과도의 향상과 면저항의 감소를 확인하였다. 본 연구에서는 다양한 분석을 통해 Co-sputtering한 InSnTiO 박막의 특성과 다양한 장점을 소개한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.210.1-210.1
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• 2013

ZnO는 태양전지의 투명전극 및 윈도우 물질로 그 동안 광범위하게 사용되어 왔다. 하지만 태양광의 효율 증가를 위하여서는 가시광 영역뿐만 아니라 자외선 및 적외선 영역을 이용할 필요가 있다. 또한 금속 산화물 반도체 나노 입자는 크기를 조절하여 흡수하는 태양광의 파장 영역을 조절할 수 있고 이를 이용하여 이종구조를 사지는 고효율의 태양전지를 구현할 수 있다. 본 연구에서는 3.4 eV의 에너지 밴드갭을 가지는 ZnO박막내에 밴드갭을 조절 할 수 있는 금속 산화물 나노입자를 삽입하여 광학적, 전기적 특성을 연구하였다. ZnO 박막을 증착하기 전 유리 및 사파이어 기판에 스퍼터를 사용하여 Pt금속전극을 형성한 이후, ZnO 박막을 $1{\times}10^{-10}$ Torr의 기본 진공도를 유지하는 초고진공 스퍼터를 사용하여 100 nm 두께로 증착 하였다. 금속 산화물 나노 입자를 제작 하기 위하여, ZnO 박막에 열증착 장비(thermal evaporator)를 사용하여 In 나노 입자를 10 nm 이하의 크기로 제작 하였다. 그 상부에 초고진공 스퍼터 와 열증착 장비를 사용하여 ZnO 박막 및 In 나노 입자를 순차적으로 증착하여 수백 nm 두께의 ZnO 박막을 제작한다. ZnO 박막 내부에 형성된 In 양자점은 ZnO 증착공정 중에 산화되어 $In_2O_3$ 의 산화물 나노 입자로 형성되며, 내부의 구조는 투과전자 현미경을 사용하여 확인 하였다. 제작된 금속 산화물 나노입자가 포함된 ZnO 박막의 광학적 특성을 photoluminescence, UV-Vis spectroscopy, ellipsometry를 통하여 확인 하였으며, solar simulator와 전류-전압 특정 장비를 사용하여 전기적 특성을 분석 하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.178.1-178.1
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• 2014

본 연구에서는 RF스퍼터링법에 의하여 유리기판에 NiO를 40 nm만큼 증착시킨후, 30분 동안 각각 상온, $100^{\circ}C$, $200^{\circ}C$, $300^{\circ}C$, $400^{\circ}C$로 후 열처리 하였다. 박막의 전자적, 광학적 특성은 XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy), REELS (Reflection Electron Energy Loss Spectroscopy)와 UV-Spectrometer를 이용하여 =측정하였고, Hall Effect를 이용하여 전기적 특성을 측정하였다. XPS측정결과, $400^{\circ}C$ 후 열처리 한 NiO박막은 NiO 결합인 Ni2+가 줄어 들면서 금속 결합인 Ni0가 증가하면, 상온에서 띠틈이 4.0eV, 3.4eV로 줄어드는 것을 REELS로 확인 했다. 이 값은 UV-Spectrometer를 이용한 광학적 띠틈과 같음을 보였다. Hall Effect측정 결과 $400^{\circ}C$ 후 열처리한 샘플에서 P-type에서 N-type으로 바뀜을 보였으며, 비저항이 낮아지는 경향을 보였다. UV-Spectrometer를 이용한 광학적 특성을 측정해본 결과, 가시광선영역인 380 nm~780 nm에서의 투과율이 75%이상으로 투명전자소자로의 응용이 가능하다는 것을 보여 주었다.