비유전율 및 팽창계수가 낮다는 장점을 갖고 있는 코디에리트는 IC페키지로서 매우 흥미있는 재료이다. 졸겔방법에 의해서 얻어진 코디에리트는 무정형 하얀 가루의 결정으로 이를 약 $900^{circ}C$ 로 열처리 하여, 구운 코디에리트 시료를 만들었다. XPS에 의해서, 코디에리트 시료의 미시적 특성을 연구하였는데, 시료 표면에서는 시료내부의 값들과 비교해 볼때, Mg의 많은 감소와 AI과 Si의 증가를 알 수 있었다. $100{\AA}$ 이하의 시료표면에는 ${pi}$ - 코딩리트 상을 갖는 결정이 존재하고, 시료내부는 적은량의 마그네슘 알루미나트($MgAl_2O_4$)가 존재하였다. 한편 코디에리트 표면에서 열처리에 다른 화학적 변화가 없는 것을 알 수 있었다.
백색 유기발광소자는 일반적으로 적색, 청색 및 녹색의 삼원색을 혼합하여 제작하거나 청색 유기발광소자의 빛을 일부 변환시켜 적색 혹은 녹색을 발생하여 백색을 발광하는 구조를 가진다. 백색을 구현하기 위한 삼원색 조합법은 소자의 구조가 복잡하고 제조단가가 상승하며 제작 된 백색 유기 발광 소자내의 발광 영역을 담당하는 물질의 빠른 열화 때문에 발광 스펙드럼에 변화가 생길 수 있다. 본 연구에서 제안하는 색변환 방법은 최적화된 청색 유기발광소자에서 발광된 빛을 색변환 무기물 형광체 층에 의해 재흡수하고 재발광하는 과정에 의해 빛이 발생되기 때문에 색변환 무기물 형광체 층을 사용한 유기발광소자는 구조가 단순하며 무기물 형광체가 외부노출에 안정하기 때문에 상대적으로 안정된 동작이 가능하다. 청색 유기 발광 소자의 효율이나 휘도를 개선하면 소자의 성능이 향상될 수 있는 구조적 장점이 있다. 그러나 기존에 일반적으로 제조하던 방법인 고상반응법에 의한 형광체입자의 크기는 ${\mu}m$ 이상이며 형태도 불규칙한 단점이 있다. 본 연구에서는 졸겔방법으로 녹색 무기물 형광체 $Zn_2SiO_4:Mn$를 제작하였고 청색 형광 유기 발광 소자에 적용하였다. X-선 회절측정 결과는 형성된 녹색 무기물 형광체내의 Zn 이온이 도핑된 Mn 이온에 대체되었음을 보여주었다. 제작된 진청색 형광 OLED의 전계발광 스펙트럼은 461nm에서 발광 스펙트럼을 나태내고 녹색 무기물 형광체는 470 nm에서 여기되어 Mn 이온의 $^4T_1-^6A_1$ 전이에 의하여 526 nm에서 발광을 한다. 이 과정에서 색변환층의 두께가 0.3 mm 이상일 때 461 nm의 발광스펙트럼의 세기가 급격히 줄어들었다. 이 결과는 제작된 녹색 무기물 형광체를 진청색 유기발광소자와 결합하고 색변환층의 두께를 변화하여 제작된 유기발광소자의 발광색을 조절할 수 있음을 보여주었다.
태양전지의 전극 기판으로 사용되는 전도성 투명 산화주석 박막의 제조 방법에 대하여 연구하였다. 졸겔법을 이용하여 산화 주석 박막을 제조하는 경우에 저가의 공정으로 대면적의 박막을 얻을 수 있는 장점이 있다. 본 연구에서는 공정 조건의 확립과 전구체의 설정에 중점을 두었다. 전구체 용액을 isopropyl 알코올에 tin isopropoxide를 용해한 용액을 사용하였으며 수화 반응을 억제하기 위하여 triethanolamine(TEA)을 첨가하였다. Corning유리 위에 spinning과 dipping방법을 이용하여 코팅을 하였으며 이후 열처리하여 최종 산화주석 박막을 제조하였다. 이렇게 제조된 박막은 가시광선 영역에서 $90\%$ 이상의 투과도를 보였으며 $0.01\Omega{\cdot}cm$ 이하의 비저항을 나타냈다
전기적인 장치를 필요로 하는 분야의 빠른 발전에 따라 그 기본이 되는 에너지 저장소자에 관한 연구가 많은 관심을 불러일으키고 있다. 특히, 다양한 에너지 저장 소자 중 기존의 배터리 보다 높은 에너지 밀도와 빠른 충전/방전 속도, 그리고 상대적으로 긴 수명을 가진 슈퍼커패시터에 관한 연구가 많이 이루어 지고 있다. 나노구조를 가진 슈도용량성 물질을 전극에 합성시키는 방법은 크게 두 가지로 나눌 수 있는데 수열합성법이나 전기화학적증착 방법 같이 인위적인 바인더를 사용하지 않고 직접 전극 표면에 합성시키는 방법이 있고, copecipitation이나 졸겔 방법으로 나노구조를 합성한 후 인위적인 바인더를 사용하여 전극 표면에 합성 시키는 방법이 있다. 본 연구에서는 짧은 시간에 물질을 합성시킬 수 있고 인위적인 바인더를 사용하지 않아 더욱 뛰어난 전기적인 특성을 보이는 전기화학적증착 방법을 이용하여 spherically shaped CuO를 전도성 직물에 직접 합성시켜 전기적인 특성을 연구하였다. 유연한 전도성 직물에 합성된 spherically shaped CuO 는 뛰어난 전기화학적 가역성, 상대적으로 높은 비정전용량, 그리고 많은 사이클 테스트에서도 높은 안정성을 보였다. 이처럼 손쉬운 방법으로 유연한 전도성 직물에 합성된 metal oxide 나노구조는 슈퍼커패시터 뿐만 아니라 염료감응형 태양전지, 다양한 종류의 센서 등 많은 분야에서 활용될 것으로 기대된다.
유기 염료가 도핑 된 실리카 나노입자는 바이오 라벨링, 바이오 이미징 및 바이오 센싱에 사용되고 있는 유망한 나노소재이다. 일반적으로 형광 실리카 나노입자는 수정된 스토버 방법($St{\ddot{o}}ber$ Method)으로 합성된다. 본 연구에서는 다양한 크기를 갖는 염료가 첨가되지 않은 형광 실리카 나노입자를 수정된 스토버 합성법인 졸겔 공정으로 합성하였다. 졸겔 공정 중에 기능성 물질인 APTES를 첨가제로 첨가하였다. 졸겔 공정으로 합성된 실리카 나노입자는 $400^{\circ}C$에서 2시간 동안 하소되었다. 합성된 실리카 나노입자의 표면형상과 크기를 전계방출 주사전자현미경으로 조사하였고, 합성된 실리카 나노입자의 형광 특성은 파장 365 nm의 자외선 램프를 조사하여 확인하였다. 또한 합성된 실리카 나노입자의 광발광 (PL) 특성을 형광 분석 형광법으로 조사하였다. 그 결과 합성된 실리카 나노입자는 입자의 크기와 무관하게 모두 청색 형광 특성을 갖는 것으로 확인되었다. 특히, 실리카 나노입자의 크기가 증가할수록 PL 강도는 감소하였다. 염료가 첨가되지 않은 실리카 나노입자의 청색 형광 특성은 APTES 층의 $NH_2$ 기능기와 실리카 매트릭스 뼈대 내부의 산소관련 결함과의 결합에 기인하는 것으로 추정된다.
최근 광 캐패시터 전극 분야는 고효율과 넓은 응용분야로 인해 주목 받고 있다. 본 연구에서는 carbon, 활성 carbon을 사용하여 캐패시터샘플을 제작 하였고 간단한 샌드위치 구조에 각각의 캐패시터 전극은 $20{\times}15nm$의 셀을 사용하였다. 각 셀들은 제작방법에는 졸겔법이 사용되었다. 각 셀들의 수분 및 기타물질의 제거를 위해 $120^{\circ}C$에서 1시간동안 건조시켰고 $500^{\circ}C$에서 2시간동안 소결처리 하였다. 소결처리로 인한 carbon의 특성변화를 알아보기 위해 XRD분석을 실시하였다. 본 연구에서는 캐패시터의 특성을 파악하기 위해 임피던스 특성을 분석하였고 그에 따른 부수적인 결과들을 기술하였다. active carbon을 사용한 캐패시터의 충방전 특성을 측정하였고 최종적으로 평균 두께 $32{\mu}m$, 입자사이즈 $1\sim4.5{\mu}m$의 캐패시터전극용 샘플($20{\times}15nm$)을 제작하였다.
Indium tin oxide (ITO) layers are of considerable interest on account of the combination of properties they provide high electrical conductivity, high infrared reflection with high solar energy transmission, high transmission in the visible range. We are concerned about the variation of the spectral transmittances and sheet resistances as the thickness of SiO2-ZrO2 barrier layer and ITO layers and heat treating conditions are changed. Transmittances and reflectivities were studied by measuring UV-VIS-NIR-, FT-IR spectroscopy. ITO films are crack free, homogeneous and of polycrystalline cubic structure. The microstructure of good ITO films shows a narrow grain size distribution and mean value of 100 nm. The selectivity of absorbing properties is improved by increasing the thickness of ITO films. The increase of sheet resistance of ITO films are due to the increase in the reaction between films and glass substrate.
차세대 LCD back light 시스템으로 Xe plasma plat lamp를 주목하고 있으나 자외선 여기 효율이 떨어져 램프의 휘도 및 광 효율이 낮은 단점을 가지고 있어 이에 따른 개선이 요구되고 있다. MgO는 AC-PDP에서 방전전압의 저하, 방전의 안정성, 동작마진과 같은 특성에 영향을 미치고 있기에 이번 연구 에서는 졸겔법으로 제작한 MgO를 프린팅 방법으로 flat fluorescent lamp에 적용하였다. 실험시 사용한 flat fluorescent lamp의 경우 ITO 전극과 MgO layer 그리고 형광체층을 가진 두 장의 유리판 사이에 Ne-Xe기체를 채운 단순한 구조로 제작하였다. 실험은 압력과 방전거리에 따른 특성을 살펴보았으며, 그 결과 MgO layer 채용한 경우 방전 전압의 감소 및 static margin의 증가를 알 수 있었다.
PAI-CS 나노하이브리드 절연코팅의 표면접착과 기계적 강도 및 내아크 내구성에 대하여 실험 분석하였다. 졸-겔법으로 PAI의 강화입자로 선택한 나노 CS는 메트릭스 수지와의 상안정성이 잘 이루어졌다. 나노경도를 측정한 결과 순수 PAI수지와 비교하여 CS첨가량이 증가함에 따라 경도와 탄성율 그리고 강성이 개선되고 있다. 한편 실란처리 방법에 따라 경 도와 탄성율의 개선폭이 달라지는 경향이 있어 제조시 적절한 실란처리에 의한 표면제어가 필요한 것으로 나타났다. 전기적 표면 내아크시험에서 순수 수지와 비교하여 우수한 내구성을 가지고 있어서 이는 서지와 부분방전 등에 노출되는 전력용 절연 코팅으로 사용이 기대된다.
백색 유기발광소자를 제작하기 위한 여러 가지 유기물층을 사용할 때 제작공정이 어려워지고 유기발광소자의 발광 효율이 저하되고 색안정성이 나빠지는 문제점이 있다. 본 논문에서는 Zn2SiO4:Mn 무기물 형광체를 사용한 유무기 혼성 유기발광소자를 제작하고 발광 메카니즘을 조사하였다. 색변환층으로 사용되는 Zn2SiO4:Mn 형광체는 졸겔 방법을 사용하여 형성하고 비이클용액 및 열처리 공정을 사용하여 유리기판 위에 도포하였다. 형성된 Zn2SiO4:Mn 형광체 층에 대하여 X선 회절측정한 결과는 형광체내의 Zn 이온이 도핑된 Mn 이온에 대체되었음을 보여준다. 제작된 진청색 OLED의 전계발광 스펙트럼은 461 nm 에서 peak 을 나타내고 Zn2SiO4:Mn 무기물 형광체는 470 nm에서 여기 되어 Mn 이온의 4T1-6A1 전이에 의하여 527 nm에서 발광을 한다. Zn2SiO4:Mn 무기물 형광체를 사용한 유기발광소자의 전계발광스펙트럼에서 나타나는 527nm peak 은 Zn2SiO4:Mn 무기물의 색변환에 의해 나타난 결과로서 제작된 유기발광소자에서 발광된 빛을 청색에서 녹색으로 변환한 결과이다. Zn2SiO4:Mn 무기물 색변환층을 사용하여 제작된 무기물/유기물 유기발광소자의 발광 메카니즘은 전계발광스펙트럼 및 광루미네센스 스펙트럼 결과를 기초로 설명하였다. 이 결과는 녹색 무기물 형광체를 진청색 유기발광소자와 결합하여 제작된 유기발광소자의 발광색을 조절할 수 있음을 보여주었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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