• 산업융합연구
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• 제21권3호
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• pp.189-194
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• 2023

최근에 유연 전자소자에 대한 다양한 연구가 이루어지고 있다. 본 연구에서 유연 전자소자용 금속기반의 투명 전도막으로 Ag 나노와이어로 그 가능성을 평가하였다. 이를 위해 신개념의 브러시 코팅법과 상압플라즈마 기반의 아르곤 플라즈마 증발법으로 Ag 나노 물질을 글라스에 형성시켰다. 먼저 브러시로 Ag 용액을 글라스에 코팅하고, 남아있는 용매는 상압플라즈마로 제거한다. 이 용매 증발 과정에서 상압플라즈마와 용매의 반응에 의해 소리가 발생하기 때문에 용매의 남아있는 정도를 확인할 수 있다. 막의 코팅 횟수에 따른 반사도, 투과도, 흡수도와 같은 광특성 및 전기적인 결과들을 관찰하기 위하여 최대 5번 코팅하여 그 결과들을 분석하였다. 광에 의한 Ag 나노와이어와의 상호작용을 조사할 목적으로 빛의 파장을 200nm부터 800nm까지 변화시키면서 반사도 및 투과도를 측정하였으며, 반사도와 투과도 모두 5번 코팅한 샘플에서 가장 큰 변화를 나타내었다. 특히 흡수도의 경우 반사도나 투과도의 데이터와는 다르게 코팅에 따라 Ag 나노와이어의 빛에 대한 흡수도 증가 추이를 명확하게 확인할 수 있었다. 전기적인 특성은 4번 이상 코팅했을 때부터 큰 변화가 있었으며, 특히 5번 진행시 kΩ/cm2보다 낮아진 저항값을 보였다. 이러한 광 및 전기적인 결과들을 기반으로, 향후 전자소자에 적용하여 투명 전도막으로의 가능성을 검증할 계획이다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.274-274
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• 2016

터치스크린패널로 응용하기 위하여 80%이상의 높은 투과도와 낮은 저항이 요구된다. 그 중에서도 무반사 효과 (anti-reflective, AR) 를 크게하여 투과도를 향상시키는 방법으로 나노구조물, 증착시 경사각, 다층박막 방법 등이 연구 개발되고 있다. 단일 박막을 이용하여 무반사 코팅을 하는 경우, 정밀한 굴절률 조절이 어려우며 낮은 반사율 영역의 선폭이 좁은 단점이 있다. 반면, 저/고굴절률 다층박막의 경우 비교적 굴절률 조절이 용이하고 가시광영역 전반적으로 높은 투과도를 가질 수 있다. plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) 증착법을 이용하여 무반사 효과를 증대시키기 위해 저/고굴절률 다층구조의 박막을 두께조합에 따라 평가하였으며, 가장 널리 사용되고 있는 Sputtering증착법과 비교하여 연구하였다. 제작된 다층박막의 구조는 glass(sub.)/SiN/SiO2/ITO 이며, 무반사 코팅층인 SiN/SiO2층은 각각 PECVD와 Sputtering 증착법을 통해 성장되었고, ITO는 스퍼터링 증착법을 이용하여 동일하게 성장하였다. 그 결과 PECVD 증착법이 Sputtering 증착법에 비하여 가시광영역(400~800nm)에서 더 높은 투과도를 얻게 되었다. 결과의 차이에 대해서 PECVD 증착법과 Sputtering 증착법으로 성장된 SiN, SiO2 박막의 광학적 특성과 물리적 특성의 변화를 spectroscopic ellipsometry (SE), Rutherford backscattering (RBS), atomic force microscopy (AFM) 을 이용하여 비교, 분석하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.308-308
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• 2013

본 연구에 염료감응형 태양전지(Dye Sensitized Solar Cells; DSSCs)의 광전변환효율을 높이기 위해 작업전극에 새로운 구조의 광투과층 및 산란층을 도입하였다. DSSCs 작업전극의 빛을 투과시키는 투과층에 크기가 10 nm 이하의 nanoparticle $TiO_2$를 적용하고, 투과된 빛이 산란되어 많은 전자가 여기 될 수 있도록 기존의 큰 입자 사이즈였던 산란층을 이용하는 대신 $TiO_2$ nanorod 및 nanotube 형태의 구조를 도입하여 기존의 작업전극과 비교하였다. 산란층에서 방향성을 가지는 rutile 상의 $TiO_2$는 저온에서 안정적인 anatase 상의 $TiO_2$보다 화학적으로 안정하며, 높은 산란율을 가지고, 광에 의해 여기된 전자를 직접적으로 집전전극에 전달해 줌으로서 소자의 효율을 증가시킨다고 보고되고 있다. Rutile 상의 $TiO_2$ 층 제작 시 수열합성법을 이용하면 nanorod 모양의 $TiO_2$층을 형성할 수 있고, 이와 같은 방법으로 성장시킨 산란층에 전기영동법의 식각 효과를 사용하면 nanotube 모양의 $TiO_2$층을 성장시킬 수 있어 산란효과의 극대화 및 전극의 표면적을 넓히는 장점이 있다. 각각의 방법을 이용하여 만든 구조 위에 입자 크기 10 nm의 $TiO_2$를 Dr blade 방법으로 도포하여 double layer (산란층+흡수층)로 구성된 작업 전극을 이용한 DSSCs를 제작한 후 I-V curve와 EIS (Electrochemical Impedance Spectroscopy)를 측정하여 효율 및 전기화학적 특성을 분석하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.417-419
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• 2011

태양전지 모듈은 back sheet, 후면 충진재, 태양전지 cell, 전면 충진재, 전면 보호유리의 구성으로 되어 있다. back sheet는 유리 또는 금속을 사용하는데 사용 재료에 따라 각각 유리봉입방식, 슈퍼스트레이트방식으로 구분된다[1]. 태양전지를 보호하기 위한 충진재는 빛의 투과율 저하가 적은 PVB(Poly Vinyl Butylo)나 내습성이 뛰어난 EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 등이 주로 이용된다. 유리봉입방식과 슈퍼스트레이트 방식의 공통점은 모듈 전면에 투과율과 내?충격 강도가 좋은 강화 유리를 사용하는 것이다. 하지만 현재 모듈의 전면 유리는 평탄한 표면 때문에 태양고도가 낮을 때 상대적으로 반사율이 높은 단점을 가지고 있다[2]. 이러한 문제점을 해결하기 위한 방안으로 표면 유리에 요철(anti-glare) 구조를 형성하면 평면 구조의 표면에서 반사되는 태양광이 일부 태양전지 내부로 재입사가 일어나게 되어 표면 반사율이 낮아지게 되고, 이로 인하여 태양전지의 효율이 증가하게 된다. 특히 이러한 효과는 태양고도가 낮아졌을 때 요철(anti-glare) 구조에 의한 반사율의 감소가 증가하기 때문에 평면 구조보다 요철(anti-glare) 구조의 태양전지 모듈 효율이 향상될 것이다. 본 논문에서는 요철(anti-glare) 구조를 만들기 위해서 유리와 평면 구조의 유리에서의 반사율과 투과율을 측정하여 비교 분석하였고, 특히 태양고도의 고도가 변할 때를 비교하기 위하여 반사율 및 투과율을 측정 할 때 입사광의 각도를 변화시켰다. 그리고 태양전지 cell 위에 요철(anti-glare) 구조의 유리와 평명 구조의 유리를 각각 위치시킨 후 태양전지 cell의 효율변화를 확인하였다. 이때 태양전지 cell의 표면은 이방성 식각 용액을 이용하여 역피라미드 구조의 텍스쳐링 태양전지 cell과 평면 구조의 태양전지 cell을 각각 사용하여 비교하였다.

• KSBB Journal
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• 제14권4호
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• pp.414-421
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• 1999

본 연구에서는 미세조류의 배양액을 통한 빛의 전달특성을 수식적으로 표현하고 이를 바탕으로 광합성 활성을 예측할 수 있는 수학적 모델을 구축하였다. 먼저 미세조류의 배양액에서의 빛의 거동은 Beer-Lambert 식으로서 개략적으로 표현할 수 있었다. 미세조류의 광합성을 산소생산속도로서 나타낸 결과 미세조류의 농도가 높은 경우 낮은 농도에 비하면 단위 부피당 활성은 크게 나타난 반면 단위 건조중량당 활성은 오히려 낮게 나타났다. 이렇게 운전조건에 의존적인 광반응곡선을 예측하기 위하여 국부적인 광합성 활성을 가정하고 이를 전체부피에 대하여 평균하는 방버으로 수학적인 모델을 구축하였다. 또한 실험결과를 이용하여 고유 매개변수를 추정하였으며 예측치와 실험치를 비교한 결과 우수한 일치성을 확인하였다. 모델을 이용하여 광합성 활성에 크게 영향을 미치는 빛의 세기, 세포농도 및 빛의 투과특성과 같은 주요 운전조건에 대하여 그 영향을 살펴보았다. 그 결과 빛의 세기가 강할수록 광합성 활성은 증가하지만 광합성효율은 감소하는 경향을 확인할 수 있었다. 미세조류의 세포농도의 경우 단위 부피당 산소생산속도를 위한 최적의 농도가 존재함을 알 수 있었으며 이는 조사되는 빛의 세기에 따라 변화하였다. 빛의 투과거리가 짧을수록 광합성 효율은 증가하지만 충분히 강한 빛이 공급될 경우에는 일정한 투과거리까지는 최고치를 유지하였다. 결론적으로 광생물반응기의 성능을 예측하고 최적조건을 결정하는데 제시된 모델이 유용하게 사용될 수 있을 것으로 판단된다

• 접착 및 계면
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• 제14권2호
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• pp.57-67
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• 2013

FTIR (Frustrated Total Internal Reflection) 터치스크린에서 아크릴 내의 전반사(TIR) 현상이 깨지는 원인을 조사하였다. 먼저 3층 박막(매질1 ($n_1$)-매질2 ($n_2$)-매질3 ($n_3$), $n_1=n_3{\neq}n_2$에서 굴절율의 상대적인 크기에 따라 매질1에서 FTIR 또는 매질1로부터 매질3으로 일반투과(Ordinary Transmission : OT) 현상이 나타남을 확인하고, 이들(FTIR과 OT)의 투과율 이론값은 인접한 두 반사광(또는 투과광)들의 위상차의 실수화 또는 허수화 과정을 통해 서로 전환됨을 이론적으로 유도하였다. 이와 병행하여 터치스크린에 손가락과 같은 외부 접촉에 의해 아크릴판(acrylate) 내에 형성된 전반사 조건이 깨지는 현상을 분석하였다. 이러한 분석과 실험을 토대로, 접촉 인식을 좋게 하기 위한 투명하고 굴절율이 아크릴과 유사한 젖음성 매체(wettable medium)를 적용한 FTIR 터치스크린 구조를 제안하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.290-290
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• 2012

본 실험에서는 RF magnetron sputtering법과 evaporator법을 이용하여 다층박막 OMO구조를 $30{\times}30mm$ 유리기판 위에 제작하였다. Oxide층은 Sputter장비를 이용 IGZO막을 제작하였으며, Metal 층은 evaporator장비를 이용 Ag 막을 제작하였다. 변수로는 Oxide층의 시간에 따른 특성 변화를 연구하였다. 소결된 타겟으로는 In:Ga:ZnO를 각각 1:1:1 mol%의 조성비로 혼합하여 이용하였으며, Ag는 99.999%의 순도를 가진다. Oxide층의 RF sputter 공정 조건으로는 초기압력 $3.0{\times}10^{-6}$ Torr 이하로 하였으며, 증착 압력 $2.0{\times}10^{-2}$ Torr, Rf power 30 W, Ar gas 50 sccm으로 고정 시켰으며, 변수로는 5, 7, 9, 11분은 시간 차이를 두어 증착을 하였다. Metal층의 Evaporator 공정조건으로는 $5.0{\times}10^{-6}$ Torr이하, 전압은 0.3 V, Thickness moniter로 두께를 확인해가며 증착하였으며, $100{\AA}$으로 고정시켰다. 분석결과로는 XRD 측정 결과 35도 부근에서 Ag 피크가 관찰되었다. IGZO막 하나일때 90% 이상의 평균 투과율을 보였으며, 3층의 구조가 모두 증착됐을때의 투과도는 가시광영역에서 평균 80% 이상의 투과율을 보였으며, 500 nm부터 투과율이 떨어지기 시작해 800 nm부근에서는 평균 투과율이 30%까지 떨어져 Metal층인 Ag가 하나의 layer로 잘 증착이 된것을 보여주며, 플라즈몬효과를 보여줌을 알수있다. AFM측정 결과 평균 거칠기는 1.2 nm 정도의 거칠기를 확인했다. 홀 측정결과 전기적 특성은 발견되지 않았다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.282.2-282.2
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• 2016

중적외선 물질에는 Ge, ZnS, ZnSe, Si 등이 있으나 고굴절율이므로 반사가 매우 크게 발생을 한다. 이를 줄이기 위해 다층 박막 무반사 코팅을 일반적으로 사용하지만 열에 취약함, 적합한 물질을 찾는 것이 매우 어려움, 다층 박막으로 제작 시 두께가 매우 두꺼워짐의 단점이 있다. 또한 Ge, ZnS, ZnSe 의 소재는 가격이 Silicon에 비해 매우 비싸다. 그러므로 RCWA(Rigorous Coupled Wavelength Analysis) 시뮬레이션을 이용하여 상대적으로 저렴한 소재임에도 고투과성을 지닌 중적외선용 무반사 실리콘 서브파장구조(Subwavelength Structures, SWSs)를 제안한다. 본 연구에서는 원기둥, 원뿔, 파라볼라, 잘린 원뿔(truncated cone) 등의 형태에 따른 투과율 특성을 파악하여 최적구조가 파라볼라 형태임을 증명하였다. 또한 서브파장구조의 주기, 높이의 특성을 조절하여 공정 시의 종횡비(Aspect ratio)를 고려한 최적형태를 제안하였다. 중적외선 영역($3{\mu}m{\sim}5{\mu}m$)에서 일반 Silicon의 적외선 영역에서 평균 55%의 낮은 투과율을 보이나, 양면에 무반사 구조를 설계 하였을 때 평균 94%의 높은 투과율을 확인할 수 있다. 다양한 형태를 가진 무반사 실리콘 서브파장 구조물을 RCWA 방식으로 계산함으로서 특성을 파악하며 최적구조를 설계 할 수 있다. 또한 단면에 비하여 양면으로 SWSs 구조를 제작할 시 매우 두드러지는 투과특성을 확인할 수 있다. 고굴절율이지만 뛰어난 투과특성을 이용하여 초소형 적외선 카메라 렌즈 뿐만 아니라 적외선 광검출기, 광학 필터 등에 이용 가능할 것으로 예상된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.178.1-178.1
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• 2013

산화물 반도체는 가시광선영역인 380~780nm에서의 투과율이 80% 이상이고, 3.2eV 이상의 밴드갭과 높은 이동도를 가지는 물질로 투명하고 휘어지는 디스플레이에 전도유망한 물질로 연구되고 있다. $10cm^2/V{\cdot}s$ 이상의 이동도를 확보하기 위해 IGZO에서 Ga대신 Sn을 첨가한 ITZO 산화물 반도체에 대한 연구가 되고 있다. 본 연구에서 ITZO 산화물 반도체 박막 증착 시 가장 중요한 특성으로 알려진 산소의 영향에 따른 광학적 특성을 알아보기 위한 실험이다. RF 마그네트론 스퍼터링을 이용하여 산소 가스 분압에 따라 ITZO 박막을 증착하였다. $(Ar+O_2)$의 합을 20으로 고정하고 $O_2/(Ar+O_2)$의 비율을 0~40%까지 가변하였고, $O_2$의 비율이 증가함에 따라 증착율은 감소하는 경향을 보였다. 투명 소자로서의 가능성을 판단하기 위하여 밴드갭과 투과도를 측정하였다. 광학적 밴드갭은 증착 시 산소 분압이 0%에서 40%로 증가할수록 3.46eV에서 3.32eV로 감소하였고, 또한 투과도가 가시광 영역(380~770nm)에서 87%에서 85% 감소하였다. In, Sn, Zn 의 금속 원자와의 결합 과정에서 산소의 빈자리가 줄어들어 전도도가 감소하여 광학적 밴드갭이 감소함에 따라 투과도가 감소하는 것을 확인하였다.

• 한국환경과학회:학술대회논문집
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• 한국환경과학회 2001년도 가을 학술발표회 발표논문집
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• pp.97-98
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• 2001

Acid Orange 7과 Methyl Orange의 경우, UV 빛을 조사하고 $TiO_2$ powder를 투여하였을 때 120분 이내에 탈색이 완전히 이루어짐으로써 색도를 80% 이상 제거할 수 있었다. 광촉매량이 증가할수록 촉매표면적이 증가하여 광반응 속도의 증가를 가져오나, 과도한 촉매량의 투입은 오히려 UV 빛의 효과적인 투과를 방해함으로써 광반응 속도를 감소시킨 것으로 사료된다. 초기 pH는 반응 속도에 큰 영향을 미치지 못하는 것으로 나타났으며, Orange II는 Methyl Orange보다 초기 pH에 다소 큰 영향을 받았다. 초기 농도가 낮을수록 초기 반응 속도는 증가하여 염료 분해 속도가 빠름을 알 수 있었다.