• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.237.1-237.1
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• 2015

OLED의 낮은 외부 광자 효율 문제를 해결하기 위해서는 발광층은 물론 전극 재료에 대한 연구가 함께 진행되어야 한다. 최근 플렉서블 디스플레이(Flexible Display) 분야에서 투명전극(Transparent Electrode)은 큰 주목을 받고 있다. 기존 전자소자의 투명전극으로는 인듐산화물(ITO, Indium Tin Oxide)이 널리 사용되어 왔으나, ITO의 주원료인 인듐(Indium)은 희소성으로 인해 앞으로 30년 후에 고갈될 것으로 예상되어 ITO를 대체할만한 투명전극 재료가 필요하게 되었다. 인듐이 포함되지 않은(Indium-free) 투명전극을 개발하려는 많은 연구들이 진행 중인데, 본 연구에서는 PEN(Polyethylene Naphthalate) 유연기판 상에 그래핀(Graphene)을 투명전극으로 구현하여 OLED의 효율을 높이는데 이용하고자 하였다. 화학 기상 증착(CVD, Chemical Vapor Deposition) 방법을 이용하여 Cu 호일 위에 그래핀을 성장시킨 후 PEN 유연기판에 전사하여 그래핀 투명전극을 구현하면서 그래핀 성장층을 단층 또는 다층으로 구분하여 성장시켜 각각의 투명전극을 구현해보았다. 유연기판 상의 그래핀의 상태를 확인하기 위해 라만 분광(Raman Spectroscopy) 분석을 이용하여 그래핀 고유의 라만 꼭지점(Raman peak)인 G 꼭지점(G peak: 1580 cm-1), 2D 꼭지점(2D peak: ~2700 cm-1)을 확인하였는데 그래핀 전사 상태가 양호하여 D 꼭지점(D peak: ~1360 cm-1)은 나타나지 않았다. 원자힘 현미경(AFM, Atomic Force Microscope) 분석을 통해 다층 및 단층 그래핀 표면의 거칠기(Roughness) 및 두께(Thickness)를 각각 확인할 수 있었고 자외선-가시광선 분광법(UV-Visible Spectroscopy) 분석으로 그래핀 투명전극과 유연기판의 투과도(Transmittance)를 분석하였으며, 단층 그래핀 투과도가 90%수준의 높은 값이 나타나 ITO보다 개선됨을 확인하였다. 그래핀 면저항은 TLM(Transmission Line Measurement)법을 통해 측정하였는데, 단층 그래핀의 경우 $800{\Omega}/{\square}$ 내외 수준임을 확인할 수 있었다. 본 연구에서는 근자외선 영역에서 높은 투과도와 우수한 전기적 특성을 가지는 그래핀 투명 전도성 전극 구조를 제안하고, 나아가 가시영역에서 ITO를 대체할 수 있는 투명 전도성 전극 물질을 개발함으로써 발광다이오드의 광효율을 높일 수 있는 투명 전도성 전극을 구현하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2008.11a
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• pp.79-80
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• 2008

최근 질화물 계 발광다이오드의 광추출효율을 향상시키기 위하여 발광다이오드의 발광면을 texturing하는 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 직접 패터닝 방식인 나노 임프린팅 공정을 이용하여 blue 발광다이오드의 indium tin oxide (ITO) 투명전극 층에 sub-micron 크기의 hole이 주기적으로 정렬된 구조의 폴리머 패턴을 형성하였으며 임프린팅 공정 후 건식 식각 공정을 통해서 ITO 층을 식각하였다. 그 결과 ITO 투명전극 층에 발광다이오드의 광추출효율을 향상시키기 위한 sub-micron 급의 주기적인 hole 패턴이 형성되었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.372-372
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• 2011

염료 감응형 태양전지는 상,하판 투명전극(TCO), 나노입자의 다공질 TiO2, 염료 고분자 층으로 구성된 광전극과 투명전극 및 백금(Pt) 박막으로 구성된 상대전극 그리고 두 전극 사이를 산화 환원용 전해질 용액으로 채우고 있는 구조이다. 이 구조에서 투명전극(TCO)은 재료비의 많은 부분을 차지하므로 제작비용 절감을 위한 TCO-less에 관한 연구가 활발히 진행 중이다. 본 연구에서는 TCO-less 염료 감응형 태양전지 제작을 위해 이중층 Ti 전극 구조를 제안하였다. 제작과정은 광조사 부분을 확보한 유리기판에 e-beam 증착법을 이용해 Ti 전극을 증착시킨 후 TiO2를 Ti전극과 일부 중첩하여 인쇄하고 그 위에 두 번째 Ti전극을 제작한다. 이중층 Ti전극 구조는 SEM, EIS 등의 분석장비를 사용하였고 기존 FTO 구조에 비해 단락전류밀도, 에너지 변환효율은 감소하였으나 직렬 내부저항이 약 27% 감소하여 fill factor가 28% 향상된 결과를 얻을 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.177.2-177.2
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• 2014

현재 플렉시블 전자기기에 대한 수요가 증가함에 따라 Ag nanowire는 ITO 대체용 투명전극 물질로 주목받고 있다. Ag nanowrie 투명전극은 면저항이 약 $300{\Omega}/sq$ 정도인 PEDOT 투명전극 보다 성능이 우수하지만, 표면에 나노와이어의 적층으로 100 nm 크기의 돌기들이 존재하여 균일한 표면특성이 요구되는 투명전극에 불리한 요인이 된다. Ag nanowire를 투명전극으로 사용하여 OLED를 제조할 경우, 40 nm~100 nm의 두께를 갖는 HTL층보다 투명전극 표면의 Rpv 값이 큰 경우 Leakage current가 증가하므로 이러한 돌기들을 감소시키는 것이 Ag nanowire를 투명전극에 적용할 수 있는 중요한 요건이 된다. 본 연구에서는 PET film 위에 Ag nanowire를 얇게 코팅하여 투과도 약 87%, 면저항 $20{\Omega}/sq$ 이하의 특성을 갖는 투명전극을 제조하였다. 그리고 Ag nanowire를 코팅한 투명전극의 표면 Roughness를 감소시키기 위해 Roll press를 이용하여 나노와이어를 물리적으로 압착하였고, 압착된 Ag nanowire 투명전극 위에 PEDOT를 코팅하여 전도도 및 표면 Roughness를 감소시키는 연구를 진행하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.161.1-161.1
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• 2017

최근 OLED기술을 조명에 응용하고자 하는 연구가 급증되고 있다. 이는 유연하고, 대면적 확장이 가능하며, 다양한 형태 구현에 있어 장점이 존재하기에 차세대 감성조명으로써 주목을 받고 있다. 고효율의 OLED 조명을 위해서는 저저항/고유연의 투명전극 소재의 개발을 통해 전기적 손실을 최소화해야하고, 광추출층의 적용을 통해 내부에서 생성된 빛을 외부로 잘 방출시켜 광학적 손실을 최소화해야한다. 이를 위해 많은 다양한 투명전극에 대한 연구와 광추출을 위한 방법에 대한 연구가 진행이 되고 있고, 두 가지 효과를 한번에 얻을 수 있는 집적기판에 대한 수요가 높아지고 있다. 본 연구는 인쇄공정과 플라즈마 공정을 통해, 미세배선이 함몰된 집적 기판을 개발하여 저저항/고유연 투명전극을 구현하였고 기판상 나노구조체 형성을 통해 광추출 효율을 기존에 비해 20% 이상 향상시킬 수 있었다. 이러한 기판은 향후 대면적 OLED 조명에 응용이 가능할 것이라 전망한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.123-123
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• 2010

투명전극 물질인 ITO는 가시광선 영역에서 높은 투과율과 낮은 전기저항을 나타내어 OLED, PDP, LCD등 다양한 분야에서 널리 사용되는 물질이다. 하지만 차세대 조명으로 개발이 확대되고 있는 OLED 조명 등 더 많은 분야에 적용하기 위해서는 많은 개선점이 필요하다. 특히 픽셀 구조가 아닌 OLED 조명의 경우 ITO의 저항에 의해 전압 강하가 발생하여 휘도 불균일, 발열 등의 문제가 발생할 수 있다. 이 때문에 보다 우수한 전기적인 특성과 높은 투과율을 갖는 투명전극이 필요하다. 현재 이러한 문제점을 개선하기 위해 ITO 박막 내부에 얇은 금속 층을 삽입하여 다층 박막으로 증착하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 기존의 투명 전극인 ITO 대신 ITO 중간에 Ag를 삽입한 3층 박막인 ITO/Ag/ITO와 5층 박막인 ITO/Ag/ITO/Ag/ITO를 투명 전극으로 대체하였을 때 수반되는 전기적, 광학적 특성을 알아보고자 한다. 또한 열처리 조건을 다르게 하여 열처리에 따른 다층 박막의 특성 변화도 비교해보았다. In-line 형태의 RF-DC sputter를 이용하여 다층박막을 증착시킨 후 Oven과 Vacuum Oven에 열처리를 하여 특성을 알아보았다. 전기적 특성을 알아보기 위해 4-point probe를 이용하여 비저항을 측정하였고, UV-VLS spectrometer를 이용하여 투과율을 측정하였다. 또한, Atomic force microscopy(AFM)을 이용하여 표면 형상을 측정하였다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2012.05a
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• pp.108.2-108.2
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• 2012

디스플레이는 유리 기판이나 폴리머 기판에 진공장비를 통한 투명전극(TCO)를 증착시키고, 그 위에 발광체와 유전체를 쌓는 방식으로 공정을 진행한다. 특히 투명전극(TCO)의 경우 진공장비를 이용하여 증착을 진행하는데, 이러한 생산 공정은 고가의 생산 장비 및 재료와 공정의 복잡화에 따른 생산단가 상승등으로 인한 경쟁력 저하 문제가 야기되고 있다. 본 연구에서는 투명전극(TCO)의 주재료인 인듐 주석 산화물(ITO)를 배제하고, 아연 산화물(ZnO)에 알루미늄을 도핑한 투명전극을 습식방식으로 형성하는 기술에 관한 것이다. Sol-gel법을 이용한 용액 제조와 ZnO에 Al을 도핑하여, 후 열처리하여 유리 기판에 $1{\mu}m$두께를 갖는 투명전극 기판을 제작하였다. 각 공정에 있어서 조성변화가 투명전극 층에 미치는 영향에 대해서 조사 하였다. 이와 같은 제조 공정에는 Sol-gel 용액 제조, 박막형성에 이은 후처리로 이루어지는 단순공정이 적용되어, 기존 투명전도 산화막 공정에 대비하여 단순 공정으로 이뤄지며, 진공 설비를 배제함으로써 기존공정 대비 경쟁력을 갖게 된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.177.1-177.1
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• 2014

단일벽 탄소나노튜브(single-wall carbon nanotube)와 그래핀(graphene)과 같은 저차원 구조의 탄소물질은 우수한 기계적, 전기적, 열적 광학적 특성으로 인해 투명하고 유연한 차세대 전자소자로의 응용(투명전극, 투명트랜지스터, 투명센서 등)을 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 단일벽 탄소나노튜브와 단일층 그래핀을 이용한 하이브리드 박막을 제작하여 투명전극(transparent electrode)과 전계효과 트랜지스터(field effect transistors)로의 응용 가능성을 연구하였다. 하이브리드 박막의 제작은 간단한 방법으로 단일벽 탄소나노튜브가 스핀 코팅된 구리 호일 위에 열 화학기상증착법(thermal chemical vapor deposition)을 통해 제작 하였다. 제작 과정 중 탄소나노튜브의 스핀코팅 조건을 최적화하여 하이브리드 박막에서 탄소나노 튜브의 밀도와 정렬을 제어하였으며 하이브리드 박막 제작 후 스핀 코팅 방향에 따른 박막의 저항을 측정하여 단일벽 탄소나노튜브의 코팅 방향에 따라 박막의 저항이 달라지는 모습을 확인할 수 있었다. 하이브리드 박막의 투명전극 특성을 확인 한 결과 $300{\Omega}/sq$의 면저항에 96.4%의 우수한 투과도를 보이는 것을 확인 할 수 있었다. 또한 하이브리드 박막은 CVD 그래핀과 비교하여 향상된 와 on-state current를 보이는 것을 확인 할 수 있었다. 우리는 단일벽 탄소나노튜와 단일층 그래핀으로 이루어진 하이브리드 박막이 앞으로의 투명하고 유연한 소자제작 연구에 있어 새로운 투명 전극 및, 트랜지스터 제작 방법을 제시 할 수 있을 것이다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2010.05a
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• pp.32.1-32.1
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• 2010

본 연구에서는 질화물계 발광 다이오드의 광추출효율을 향상시키기 위해서 Bi-layer나노 임프린트 리소그래피와 Lift-off 공정을 이용하여 ITO투명전극 층 상부에 TiO2 나노 패턴을 형성하였다. 발광 다이오드의 투명전극 층 상부에 UV 나노 임프린트 리소그래피를 이용하여 주기적인 폴리머 패턴을 형성한 후 폴리머 패턴 상부에 RF magnetron Sputtering 공법을 이용하여 TiO2를 증착하고 Lift-off 공정을 이용하여 TiO2 나노 패턴을 제작하였다. 그 결과를 주사전사 현미경(SEM)으로 확인한 결과 임프린트 스탬프와 동일한 나노 패턴이 질화물 계 발광다이오드 투명 전극층 표면에 주기적으로 형성되었다. TiO2 나노 패턴 형성을 통한 광추출 효율의 향상 효과를 확인하기 위해 Electroluminescence (EL) 측정한 결과 TiO2 나노 패턴이 형성된 발광다이오드 소자의 EL 강도가 나노 패턴이 없는 발광다이오드와 비교하여 12% 정도 향상 되었음을 보였고, 이는 고 굴절율 나노 패턴이 활성층에서 발생된 빛의 산란 효과를 유도하여 빛의 내부 전반사를 감소시킨 결과로 해석된다. 또한 소자의 전기적 특성평가를 위한 I-V 측정결과, TiO2 나노 패턴이 형성된 발광 다이오드의 전기적 성질이 저하되지 않았음을 확인하였다.

• 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.