• 한국진공학회지
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• 제22권3호
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• pp.156-161
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• 2013

연속적인 1차원의 나노섬유를 제작하는데 빠르고 효과적인 방법인 전기방사법을 이용하여 Ag 나노섬유로 이루어진 투명전극을 제작하고 그 특성을 측정하였다. 전기방사를 통해 제조된 Ag 나노섬유는 큰 종횡비를 갖게 되며 열처리를 통해 생성된 섬유사이의 fused junction이 접촉저항을 낮추어 전기적 특성을 향상시킨다. Ag/고분자 용액을 졸-겔 방법을 이용하여 제조한 후 glass 기판위에 방사시켜 Ag/고분자 나노섬유 구조체를 제작하고 $200{\sim}500^{\circ}C$, 2시간 열처리하여 고분자가 일정부분 제거되고 전도성이 향상된 Ag 나노섬유 투명전극을 제조하였다. Ag 나노섬유의 모폴로지를 FE-SEM을 통해 확인하였고 Ag 나노섬유 투명전극의 투과도와 면저항을 UV-vis-NIR spectroscopy와 I-V특성 측정장치를 사용하여 측정하였다. 투과도 83%에서 면저항 $250{\Omega}/sq$의 투명전극을 제작하였으며 전도성필름에 적합한 수준이다. Ag 나노섬유로 이루어진 투명 전극은 전기적, 광학적, 기계적 특성이 우수하여 차세대 유연 디스플레이에 적용 가능성을 보여준다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.208.1-208.1
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• 2015

최근, 차세대 투명 디스플레이 구동소자로서 산화물 반도체를 이용한 Transparent Amorphous Oxide Semiconductor (TAOS) 기술이 큰 주목을 받고 있다. 산화물 반도체는 기존의 a-Si에 비해 우수한 전기적인 특성과 낮은 구동전압 그리고 넓은 밴드 갭으로 인한 투명성의 장점들이 있다. 그리고 낮은 공정 온도에서도 제작이 가능하기 때문에 유리나 플라스틱과 같은 다양한 기판에서도 박막 증착이 가능하다. 하지만 기존의 furnace를 이용한 열처리 방식은 낮은 온도에서 우수한 전기적인 특성을 내기 어려우며, 공정 시간이 길어지는 단점들이 있다. 따라서 본 연구에서는 산화물 반도체중 In-Ga-Zn-O (IGZO)와 In-Sn-O(ITO)를 각각 채널 층과 게이트 전극으로 이용하였다. 또한 마이크로웨이브 열처리 기술을 이용하여 기존의 열처리 방식에 비해 에너지 전달 효율이 높고 짧은 시간동안 저온 공정이 가능하며 우수한 전기적인 특성을 가지는 투명 박막 트랜지스터를 구현 하였다. 본 실험은 glass 기판위에서 진행되었으며, RF sputter를 이용하여 ITO를 150 nm 증착한 후, photo-lithography 공정을 통하여 하부 게이트 전극을 형성하였다. 이후에 RF sputter를 이용하여 SiO2 와 IGZO 를 각각 300, 50 nm 증착하였고, patterning 과정을 통하여 채널 영역을 형성하였다. 또한 소자의 전기적인 특성 향상을 위해 마이크로웨이브 열처리를 1000 Watt로 2 분간 진행 하였고, 비교를 위하여 기존 방식인 furnace 를 이용하여 N2 분위기에서 $400^{\circ}C$로 30분간 진행한 소자도 병행하였다. 그 결과 마이크로웨이브를 통해 열처리한 소자는 공정 온도가 $100^{\circ}C$ 이하로 낮기 때문에 glass 기판에 영향을 주지 않고 기존 furnace 열처리 한 소자보다 전체적으로 전기적인 특성이 우수한 것을 확인 하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.165-165
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• 2010

GaInZnO는 투명 비정질 산화물 반도체로서 태양전지, 평판 액정 디스플레이, 잡음방지 코팅, 터치 디스플레이 패널, 히터, 광학 코팅 등 여러 응용에 쓰인다. 이 논문에서는 투명전자소자로 관심을 모으고 있는 GaInZnO의 전자적 그리고 전기적 특성을 측정하였다. GaInZnO 박막은 $SiO_2$ (100)/Si 기판위에 RF 마그네트론 스퍼터링 증착법으로 $Ga_2O_3:In_2O_3:ZnO$의 조성이 2:2:1로 된 타겟을 가지고 박막을 성장시켰다. 성장한 후에 RTP를 이용하여 30분간 열처리 하였다. GaInZnO의 전자적 특성을 나타내는 띠틈 및 실리콘 기판과의 원자가 띠 오프셋 값을 측정하였으며, 이 값들을 통해 GaInZnO박막과 실리콘 기판과의 띠 정렬도 수행하였다. 띠틈은 반사 전자 에너지 손실 분광법(REELS)을 이용하여 측정하였고, 원자가 띠 오프셋은 광전자 분광법(XPS)을 이용하여 측정하였다. 열처리 온도가 $400^{\circ}C$까지는 띠틈의 변화 및 XPS 결합에너지의 변화가 없는 것으로 보아 열적안정성이 우수함을 알 수 있다. 반면 $450^{\circ}C$에서의 띠틈이 감소하는 것으로 보아 $450^{\circ}C$에서는 열적안정성이 깨지는 것을 알 수 있다. GaInZnO 박막을 채널 층으로 하고 전극은 알루미늄(Al)으로 된 TFT를 제작하여 전기적 특성을 조사하였다. TFT 특성 결과 이동도가 약, subthreshold swing(S.S)이 약 1.5 V/decade, 점멸비가 약 $10^7$으로 측정되었다. 유리 위에 증착시킨 GaInZnO 박막의 투과율을 측정해본 결과 모든 시료가 가시광선 영역에서 80%이상의 투과율을 갖는 것으로 보아 투명전극소자로 응용이 가능하다는 것을 알 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.199-199
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• 2012

최근 그래핀의 대면적 합성 및 롤투롤 전사 공정의 개발로 그래핀의 상용화가 가시화 되고 있다. 하지만, 그래핀의 독특한 특성인 선형적이고 밴드갭이 없는 에너지 띠 분포 때문에 반도체 소자로서의 직접적인 적용에는 한계가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위한 돌파구로써, 그래핀 복합체의 연구와 개발이 활발히 진행되고 있으며 본 연구에서는 그래핀 복합 적층 구조를 다룬다. 이는 디스플레이, 초고속 반도체 소자, 고성능 광전자소자 및 초고감도 센서 등 다양한 분야에 대한 그래핀의 실용화 가능성이 높아진 것을 의미한다. 특히, 높은 가시광 투과도와 낮은 면저항으로 기존 투명 전극에 대표적으로 사용되고 있는 ITO (Indium Tin Oxide)를 그래핀으로 대체하는 것에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만 그래핀이 높은 전자이동도를 가지는 것에 비하여 비저항과 투과도 측면에 있어서는 ITO의 성능을 뛰어넘지 못하는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 ITO가 가지는 취약점인 기판과의 약한 접착력, 높은 취성, 기판과의 열팽창률 차이 등의 공정상 문제점을 극복하고자 하였다. 그래핀 복합 적층 필름은 플라스틱 기판 (PET) 위에 열 화학기상증착법(Chemical Vapor Deposition, CVD)을 이용하여 합성한 그래핀을 전사하고, ITO 용액을 도포한 다음 다시 그래핀을 씌워 제작하여 샌드위치 구조(sandwich structure)를 형성하였다. 완성된 필름은 광학적, 전기적 특성 분석을 수행하였다. 광학적 분석으로는 라만 분광을 이용한 그래핀 품질평가와 파장대에 따른 광 투과도, 그리고 반사도 측정을 하였으며, 전기적 특성은 면저항을 측정함으로써 분석한다. 결함이 적고, 대면적에 걸쳐 한 층을 이루어야 하는 고품질 그래핀의 요구사항에 따라 라만 분광의 G, 2D, D 띠를 분석하였다. G와 2D 띠의 비율을 통해 그래핀의 층 수를, D 띠의 강도를 통해 결함의 유무를 판단하였다. 또한, 가시광 영역에서 90% 이상의 광 투과도를 보여야 하는 투명 소자의 요구사항 달성 정도를 UV-VIS를 이용하여 확인하였다. 마지막으로, 제작한 필름의 면저항 또한 4-프로브 멀티미터를 이용하여 측정하고, 일반적인 터치스크린의 면저항인 $500{\Omega}/sq$를 만족하는지 평가하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.311.1-311.1
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• 2013

건축물의 유리창을 통하여 유입되는 태양광을 조절하여 냉난방 부하를 절감하고자 사용하는 스마트 윈도우 필름(Electrochromic (EC), Polymer Dispersed Liquid Crystal (PDLC), Suspended Particle Display (SPD))의 방식이 있다. 이러한 스마트 윈도우 필름은 건물 외피에 적용할 때 여름철 태양으로부터 유입되는 열선 차폐만을 목적으로 유리를 완전히 불투명하게 가려버리는 것은 맑고 투명해야하는 창호의 기본적인 용도를 무시한 단편적 기술로서, 스마트 윈도우 필름을 작동하여 투명하게 할 경우 외부에서 열선이 유입되는 문제를 가지고 있다. 스마트 윈도우 필름을 만들 때 필수적으로 사용하는 전극필름으로 플렉서블 기판에 투명 전도막이 형성됨과 동시에 적외선만을 선택적으로 차단하는 기능을 가지는 필름을 제조하여 단열 성능 실험을 실시하였다. 아울러, 스마트 필름의 다양한 적용을 위한 발열 실험도 실시하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.228.1-228.1
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• 2014

투명전도성 산화물(TCO,Transparent Conductive Oxide) 물질로 널리 사용되는 ITO 박막은 산화물 반도체를 평판 디스플레이용 투명전극 재료로 개발하기 위한 많은 연구가 진행되고 있다. ITO (Indium tin oxide)는 약 3.5 eV 정도의 넓은 밴드갭을 가진 축퇴반도체로서 전기적 및 광학적 특성이 우수하기 때문에 대표적 투명전도성 박막으로 가장 많이 사용되고 있다.현재 양산화된 ITO의 조성비는 90:10WT%인 타겟을 사용하는대 투명전극은 비저항이 $1{\times}10-3{\Omega}/sq$이하로 면저항이 $103{\Omega}/sq$전기전도성이 우수하고 380에서 780 nm의 가시광선 영역에서의 투과율이 80% 이상이라는 두 가지 성질을 만족시키는 박막이다. 본 실험에서는 SnO2 1~5wt% 인 ITO타겟을 제작하고 RF-Magnetron Sputtering을 사용하여 영구자석을 이용한 고밀도 플라즈마로 높은 점착성과, 균일한 박막 및 대면적 공정이 가능한 RF-magnetron sputtering방법으로 기판인 Slide glass위에 ITO를 증착하여 광학적 특성 및 전기적 특성에 대하여 측정하였다. 전기적, 광학적 특성 등 XRD을 통해 분석하였다. 그리고 증착된 모든 ITO 박막에서 가시광 투과율을 측정하기 위해 UV-Vis spectrophptometer을 이용하여 분석한 결과 90%이상의 높은 투과율이 측정되었다. ITO박막은 Anti-Fogging, Self-Cleaning, Solar cell 및 디스플레이소자 등 다양한 산업에 이용 가능할 것으로 생각된다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 추계학술대회 논문집 Vol.21
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• pp.159-159
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• 2008

투명전도체 (transparent conducting oxides: TCOs) 는 일반적으로 $10^3\Omega^{-1}Cm^{-1}$의 전도도, 가시광 영역에서 80%이상의 투명성을 가지는 재료로서, 액정 박막 표시 장치(TFT-LCD), 광기전성 소자, 유기 발광 소자, 에너지 절약 창문, 태양전지(sollar cell) 등 전극으로 사용되고 있다. 최근에는 TCO의 전도도특성을 조절하여 반도성특성을 가진 투명 산화물 반도체(transparent oxide semiconductor: TOS) 을 이용한 박막 트랜지스터 연구가 활발히 진행 중이다. 기존의 실리콘을 기반으로 하는 박막 트랜지스터의 낮은 이동도, 불투명성의 특성을 가지고 있지만, 산화물 박막트랜지스터는 높은 이동도를 발현 할 수 있을 뿐만 아니라, 넓은 밴드갭 에너지를 갖는 산화물을 이용하므로 투명한 특성도 발현 할 수 있어 차세대 디스플레이의 구동소자로서 응용연구가 되고 있다. 이에 본 연구에서는 박막트랜지스터 channel layer로서의 Indium-Tin-Zinc oxide 적용특성을 조사하였다. Indium, Tin, Zinc 의 혼합비율을 다양하게 조절하여 타겟을 제작하였다. 이를 RF magnetron sputtering 를 이용하여 박막으로 성장시켰으며, 기판으로는 glass 기판을 사용하였다. 박막 성장시 아르곤과 산소의 비율을 다양하게 조절하였다. 성장시킨 박막은 Hall effect, Transmittance, Work function, XRD등을 이용하여 전기적, 광학적, 구조특성을 평가하였다. Indium-Tin-Zinc Oxide(ITZO) 을 channel layer로 사용하여 Thin-film transistor 을 제작하여, TFT의 I-V 및 stability특성을 평가하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.366-366
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• 2012

현재 사용되고 있는 투명전극재료 중에 ITO(Indium Tin Oxide)가 가장 투명하면서 전기도 잘 통하고 생산성도 좋다. 투명전극은 비저항이 $1{\times}10^{-3}{\Omega}/cm$이하, 면 저항이 $10^3{\Omega}/sq$이하로 전기전도성이 우수하고 380에서 780 nm의 가시광선 영역에서의 투과율이 80%이상이라는 두 가지 성질을 만족시키는 박막이다. 본 연구에서 X-ray Film을 제작하기 위하여 상용화된 ITO Glass 전극 기판에 X-ray가 조사되면 직접 전자 전공 쌍(electron-hole pair)을 발생시켜 전기적 신호를 발생하는 광도전체 물질(Photoconductor)인 PbO, $PbI_2$, $HgI_2$를 스크린 프린팅(Screen Printing)법을 이용하여 각각 제작하였다. 상부 전극으로 마그네틱 스퍼터링(Magnetic Sputtering) 진공 증착 장치를 사용하여 전류, 전압, 아르곤 및 산소 유입량등을 조절하면서 상부 전극을 증착하였다. 이때 타켓으로 $In_2O_3;SnO_2$ (조성비:90:10wt%)를 사용 하였고, base pressure는 $9{\times}10^{-7}torr$, deposition pressure는 $3{\times}10^5torr$를 고정하였다. 또한 전류와 전압은 각각 0.4A, 800V로 유지하고, $O_2$:0.3 ppm, Ar의 경우 4.9 ppm에서 70 ppm까지 올려 플라즈마를 활성화 시킨 후 90초 동안 ITO를 증착하였다. 본 실험에 제작된 박막으로 X-ray을 조사하여 검출기로써 특성 평가를 실시하였으며, 실험결과 X-선 투과와 전도성 등 두가지 특성이 동시에 만족 될 만한 성능을 가질 수 있음을 확인 할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권6호
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• pp.577-582
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• 2013

AZO(Aluminium-doped Zinc Oxide)는 기존의 LCD, OLED, 광센서, 유기태양전지 등의 투명전극에 널리 사용되는 ITO(Indium Tin Oxide)를 대체하기 위한 물질로 주목받고 있다. 본 연구에서는 유기태양전지의 투명 전극으로 많이 사용되는 ITO 를 대체하기 위해 원자층 증착(ALD) 공정의 저온 선택적 증착 특성을 이용하여 유연성 폴리머인 PEN 기판상에 AZO 투명전극을 직접 패턴방식으로 제조하고, 그 투명전극의 구조적, 전기적, 광학적 특성을 평가하였다. 전기적, 광학적 특성 결과들로부터 원자층 증작공정의 저온 선택적 증착 특성을 통해 형성된 AZO 투명전극의 유기태양전지로의 적용 가능성을 확인할 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권3호
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• pp.456-462
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• 2023

탄소나토튜브를 투명 전극에 활용하기 위한 필수요소인 정제과정없이 무정제 단일벽 탄소나노튜브(single-walled carbon nanotube, SWCNT)와 은나노와이어(silver nanowire) 분산액을 제조하여 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET) 필름에 바 코팅을 이용하여 전기전도성 투명전극을 제조하였다. PET 기판 위에 SWCNT 및 은 나노와이어를 각각 포함하는 코팅층을 상호 교차시켜 적층함으로서 은나노와이어의 전기 전도도와 투과도를 극대화시키고 헤이즈 (haze)가 증가되는 단점을 극복하기 위해 SWCNT를 도입하였고, 무정제 SWCNT내에 존재하는 금속 촉매의 산화에 의해서 항온항습 테스트 후 저항이 급격하게 증가하는 문제를 은 나노와이어가 전기적 네트워크 형성에 기여하여 산화에 대한 안정성을 확보할 수 있었다. SWCNT함량이 0.025 wt% 인 분산액을 PET 기판에 먼저 코팅하고 그 위에 은 나노와이어의 함량이 0.05 wt%인 분산액을 코팅한 투명전극의 시트 저항은 47 Ω/□, 투과도는 96.72%, 헤이즈는 1.93% 로 전기적 광학적 특성이 우수하게 나왔고, 산화 안정성 평가를 위한 항온 항습 실험 후 시트 저항의 변화율이 6.4% 로 적게 나타나서 장기적 사용에 적합하다는 것을 알 수 있었다. 무정제 SWCNT 사용함으로 저비용, 친환경 하이브리드 투명전극을 상업적으로 활용 가능한 수준의 제품이 개발되었다.