• Electronics and Telecommunications Trends
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• v.28 no.5
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• pp.34-42
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• 2013

대면적 태양전지와 디스플레이용 투명전극으로 지금까지는 투명전도성산화물(TCO: Transparent Conductive Oxide)이 일반적으로 사용되어 왔지만, 성능이 향상된 새로운 소자가 등장함에 따라 현재보다 우수한 광학 특성을 가지면서 낮은 전기저항을 갖는 새로운 투명전극을 개발하기 위한 관심이 집중되고 있다. 다양한 종류의 차세대 투명전극 기술 중 현재 응용 가능성이 가장 높은 투명합성전극(TCE: Transparent Composite Electrode, TCO/금속/TCO 구조) 기술은 단일 층 TCO를 사용하는 것보다 우수한 전기 광학적 특성을 보여주고, 더구나 플라스틱 기판 위에 저온에서도 공정이 가능하기 때문에 새로운 투명전극 기술로 부상하게 되었다. 본고에서는 투명합성전극 기술에 대해 소재의 선택, 전기 광학적 특성, 기계적 열적 습도 안정성과 소자 응용 관련 주요 현황에 대해 살펴보고자 한다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2011.05a
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• pp.61.1-61.1
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• 2011

본 연구에서는 Zinc Tin Oxide (ZTO)/Ag/ZTO 다층 투명 전극을 제작하고 이를 비정질 ZTO (a-ZTO) 채널을 기반으로 한 TFT에 적용하여 투명 TFT의 전기적 특성을 확인하였다. 15${\times}$15 mm 크기의 ITO (gate)/Glass 기판상에 ALD법으로 투명 $Al_2O_3$절연층을 형성하고, RF sputtering법으로 50nm 두께의 a-ZTO 채널층을 형성하였다. 열처리를 위하여 Hot plate를 이용해 대기 중에서 $300^{\circ}C$의 온도로 20분간 열처리하여 채널 특성을 최적화 하였다. 이후 투명 Source/Drain으로 ZTO/Ag/ZTO 다층 투명 전극을 DC/RF sputtering법으로 패터닝하여 투명 TFT를 완성하였고, 평가를 위해 금속 (Mo)을 Source/Drain으로 사용한 TFT를 제작하여 그 성능을 비교하였다. ZTO/Ag/ZTO 다층 투명 전극은 Ag의 삽입으로 인하여 3.96ohm/square의 매우 낮은 면저항과 $3.24{\times}10-5ohm-cm$의 비저항을 나타내었으며, Antireflection 효과에 의해 가시광선 영역 (400~600 nm)에서 86.29%의 투과율을 나타내었다. ZTO/Ag/ZTO 다층 투명 전극 기반 투명 TFT는 $6.80cm^2/V-s$의 이동도와 $8.2{\times}10^6$의 $I_{ON}/I_{OFF}$비를 나타내어 금속 Source/Drain 전극에 준하는 특성을 나타내었다. 뿐만 아니라 전체 소자의 투과도 또한 ~73.26% 수준을 나타내어 투명 TFT용 Source/Drain 전극으로서 ZTO/Ag/ZTO 다층 투명 전극의 가능성을 확인하였다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.05a
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• pp.51.1-51.1
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• 2009

나노 임프린트 리소그래피 기술은 마스터 몰드 표면의 나노 패턴을 물리적인 가열, 가압 공정을 통해 기판 위의 고분자 층으로 전사시키는 기술이다. 이 기술은 기존의 노광 기술과는 다르게 직접적인 접촉을 통해 패턴을 형성하기 때문에 기능성 물질의 직접 패턴 형성이 가능한 기술이다. 투명 전극 재료는 다양한 분야으로의 응용이 가능하기 때문에 많은 연구가 진행되고 있다. ITO는 높은 투과율과 전도성 때문에 대표적인 투명 전극 물질로 사용되고 있다. 본 연구에서는 ITO nano particle solution을 이용하여 thermal 임프린팅 공정을 진행해 ITO nano pattern을 형성하는 연구를 진행하였고 이와 같은 기술을 이용하여 glass와 LED 기판에 ITO nano pillar pattern을 제작하였고 이를 주사 전자 현미경과 UV/vis를 이용하여 형성된 나노 ITO 나노 패턴의 구조와 광학적 특성을 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2014.11a
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• pp.57-57
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• 2014

유연 폴리머 기판 상에 광 투과 특성을 기존 전극 대비 혁신적으로 개선한 2차원, 3차원 산화물 나노 구조 전극을 개발하였다. 본 유연투명전극의 높은 광 투과 특성으로 인한 유연소자의 성능 향상을 유연 유기 태양전지 제조를 통해 입증하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.398-398
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• 2011

텍스처링은 입사된 태양빛을 산란시켜 보다 많은 포톤이 흡수층에 흡수하도록 하여 태양전지의 효율이 증대되기 때문에 텍스처링과 관련된 다양한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 ICP 플라즈마 장치를 이용하여 바이어스 유무에 따른 유리기판에 텍스처링을 진행하였다. 텍스처링 된 유리기판에 Boron이 도핑된 ZnO 박막을 MOCVD로 증착하여 각 투명전극의 광학적 특성을 분석하였다. 또한 투명전극이 증착된 기판에 박막실리콘 태양전지를 제작하여 텍스처링 특성에 따른 태양전지 특성을 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2015.05a
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• pp.51-52
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• 2015

Organic light emitting diode (OLED) 나 organic photovoltaic device (OPV)와 같은 유기소자에 전극으로 쓰이고 있는 indium tin oxide (ITO)는 유연한 디바이스에 적용하기에는 유연성이 떨어진다는 문제가 있다. 이를 해결하기 위해서 ITO를 대체할 수 있는 CNT, Graphene, AgNWs, 전도성 고분자 등의 투명전극에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 CNT, Grapene, 전도성 고분자는 여전히 전기적 특성이 좋지 못하기 때문에 차세대 투명전극으로 사용되기는 어려움이 있다. 반면에 AgNWs는 용액공정으로 제조 단가가 비교적 저렴하며, 높은 전기전도도 특성과 우수한 유연성을 가지는 투명 전극이기 때문에 많은 주목을 받고 있다. 그러나 NW-NW간의 접촉저항이 높아 전도성이 저하된다는 문제점과 Environmental stability가 좋지 못하다는 단점이 여전히 존재한다. 본 연구에서는 AgNW 전극 위에 플라즈마처리를 진행하여 AgNW의 전도성과 Stability를 향상시키고자하였다. 플렉서블한 PET기판위에 AgNW 전극을 Spray Coating하여 균일하게 전극을 형성하였고, 플라즈마 처리를 통해서 기판의 변형없이 AgNW의 저항을 45%이상 향상시켰으며, Stability 또한 아무것도 처리하지 않은 AgNW에 대비하여 2배 이상 향상된 것을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.132.1-132.1
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• 2017

본 연구에서는 투명전극 제조를 목적으로 전기방사법을 이용하여 미세구리 패턴을 형성하는 방법에 대하여 연구하였다. $Ag^+$이온이 용해된 폴리비닐부티랄(PVB) 고분자 용액을 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 같은 투명기판 위에 전기방사 하여 $Ag^+$이온/PVB 복합나노와이어를 제조한 후 이를 UV 조사로 환원하여 선택적으로 촉매를 형성하였다. 이후 연속적인 무전해 구리 도금을 통하여 촉매 위에 미세구리배선을 형성함으로써, 투명전극을 제조하였다. 개발 공정을 통해 제조된 투명전극은 기존 Ag나노와이어 기반 투명전극에서 발생하던 접촉저항에 대한 문제를 해결함으로써 전기적, 광학적 특성이 우수한 차세대 유연 디스플레이에 적용 가능성을 보여주었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2011.05a
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• pp.40-41
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• 2011

본 연구에서는 기존 기판에 배선 형성 방법과 비교하여 매우 간단한 방법으로 배선을 기판 안에 함몰시키는 방법을 개발하였다. Gravure Offset Printing 방법으로 제작한 4 ${\mu}m$ 높이의 Ag 배선을 함몰하여 100 nm 로 만듬으로써 95% 이상이 기판 내부로 함몰되었음을 확인할 수 있었고, 함몰 전후의 면저항 값이 변화되지 않음을 확인할 수 있었다. 본 제작한 배선 함몰형 유연 기판은 각종 회로에 적용할 수 있고, 그 뿐만이 아니라 투명전극에 대한 보조 전극으로 적용 가능성을 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.275-275
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• 2011

전극에 응용할 수 있는 소재 중 탄소나노소재는 구리와 비슷한 전기 전도성을 가지며 박막 코팅 시 투명성이 보장되고 코팅력이 매우 우수하다. 하지만 현재 다양한 분야에 응용되고 있는 투명전극 소재인 Indium tin oxide (ITO)를 대체하기에는 아직 이른 실정이다. 또 다른 투명전극 응용 소재인 silver nanowire는 전기 전도성이 우수한 반면 투명 전극으로서 두께가 두꺼워질수록 Haze 발생과 기판과의 부착력, 박막형성 뒤의 내구성 문제가 있다. 본 연구에서는 상기 두 재료를 결합하여 복합 전극을 만들어 두 재료의 복합 비율에 따른 투명성과 전기 전도성을 비교하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.462-462
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• 2011

그래핀은 탄소원자로 구성된 원자단위 두께의 매우 얇은 2차원의 나노재료로서 높은 투광도 뿐만 아니라 우수한 기계적, 전기적 특성을 지니며 구조적 화학적 으로도 매우 안정한 것으로 알려져 있다. 이러한 그래핀을 얻는 방법에는 물리·화학적 박리법, 탄화규소의 흑연화, 열화학기 상증착법(thermal chemical vapor deposition; TCVD)등 많은 방법들이 존재한다. 이중 TCVD방법이 대면적으로 두께균일도가 높은 그래핀을 얻는데 가장 적합한 방법으로 알려져 있다. 한편 그래핀은 우수한 특성들을 기반으로 센서나 메모리와 같은 기능성 소자로 응용이 가능할 뿐 아니라 투명고분자 기판으로 전사함으로서 유연성 투명전극을 제작 가능하여 기존의 인듐산화물(indium tin oxide; ITO) 투명전극을 대체하여 디스플레이, 터치스크린, 전·자기 차폐재 등의 다양한 분야로의 응용이 가능하다고 예측되고 있다. 본 연구에서는 TCVD법을 이용하여 대면적으로 두께균일도가 높은 그래핀을 합성하여 투명 고분자 기판(polyethylene terephthalate; PET) 위에 전사하여 투명전도막을 제작한 후, 압축변형률(compressive strain)의 변화에 따른 전기적 특성 변화를 측정하였다. 그래핀은 300 nm 두께의 니켈박막이 증착된 산화물 실리콘 기판위에 원료가스로 메탄(CH4)을 사용하여 합성하였다. 합성 결과 단층 그래핀의 면적은 약 80% 이상이었으며, 합성된 그래핀은 분석의 용이함 및 향후 다양한 응용을 위하여 식각공정을 통해 산화막 실리콘 기판과 PET기판으로 전사하였다. PET기판 위로 전사하여 제작한 그래핀 투명전도막의 strain 인가에 따른 전기적 특성을 관찰한 결과, 약 20%의 비교적 높은 strain하에서도 전기적특성이 크게 변화하지 않는 것을 확인하였다. 그래핀의 특성분석을 위해서는 광학현미경, 라만 분광기, 투과전자현미경, 자외 및 가시선 분광광도계, 4탐침측정기 등을 이용하였다.