• 전자통신동향분석
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• 제22권5호
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• pp.46-56
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• 2007

투명전자소자는 투명한 특성을 이용하여 기존의 전자기기가 가지고 있는 공간적/시각적 제약을 해소하려는 목적을 가진 소자이며 투명트랜지스터를 기반으로 한다. 투명 트랜지스터는 투명반도체(주로 산화물), 투명절연체, 투명전도체로 구성되어 있다. 투명 트랜지스터와 투명 OLED를 결합한 투명디스플레이에 정보 인식/정보 처리 기능이 추가로 구현되어 있는 공간 임베디드 정보 단말기를 스마트 창이라고 부른다. 투명전자소자는 초기에는 투명하지 않은 형태의 산화물 트랜지스터를 이용한 디스플레이 분야에 주로 이용될 가능성이 높고 2010년 이후에 투명 IC, 스마트 창 형태의 신규 시장이 창출될 것으로 예측된다. 또한, 투명전자소자 분야는 세계적으로 개발 초기단계이기 때문에 원천 특허 확보 등에 주력할 필요가 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.276.1-276.1
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• 2016

본 연구에서는 차세대 유연 투명 히터 (Flexible and transparent heater) 제작을 위한 ATO 나노입자-은 네트워크 하이브리드 투명 전극의 특성을 연구하였다. 최적화된 은 네트워크 (Self-assembled Ag network) 투명 전극 상에 20-30 nm의 직경을 가지는 ATO (Sb-doped $SnO_2$) 나노입자를 스프레이 방식으로 상압, 상온에서 코팅하여 인쇄형 ATO-은 네트워크 하이브리드 투명 전극을 구현하였다. 스프레이로 코팅된 투명 ATO 나노 입자는 은 네트워크 전극의 빈 공간을 매워 줌으로써 은 네트워크 간의 연결성 및 표면 조도를 낮춰주어 유연 투명 히터 작동 시 전류의 집중 현상을 막아줄 수 있다. ATO-은 네트워크 하이브리드 투명 전극의 최적화를 위해 스프레이 횟수에 따른 하이브리드 투명 전극의 전기적, 광학적, 표면 특성을 분석하였으며, 최적의 조건에서 14 Ohm/square의 면저항과 66%의 투과도를 가지는 하이브리드 투명 전극을 구현하였다. 또한 FESEM 분석을 통해 ATO-은 네트워크 하이브리드 전극의 표면 및 계면 구조를 연구하고 ATO 코팅이 은 네트워크 전극의 특성에 미치는 영향을 규명하였다. 최적화된 ATO-은 네트워크 하이브리드 투명 전극을 이용하여 유연 투명 히터를 제작하고 전압에 따른 히터의 온도의 변화를 측정하여 차세대 유연 투명 히터용 투명 전극으로 인쇄기반 ATO-은 네트워크 하이브리드 투명 전극의 가능성을 확인하였다.

• 전자통신동향분석
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• 제25권1호
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• pp.124-131
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• 2010

지속적인 발전을 해 온 디스플레이 시장은 LCD 시장이 주도하고 있으며, LCD는 2006년 600억 달러에서 2009년에는 62% 성장한 약 980억 달러의 시장규모에 달할 것으로 전망되고 있다. 디스플레이 분야 중에서 최근에 각광받는 투명전자소자 관련 분야는 투명반도체, 투명전극, 투명유전체를 기반으로 제조된 전자소자에 관한 기술 분야이며, 투명전자소자는 정보인식, 정보처리, 정보표시의 기능을 투명한 전자기기로 구현함으로써 기존 전자기기의 공간적/시각적 제약을 해소할 수 있다. 투명전자소자는 u-IT 스마트 창에 사용될 수 있으며 스마트 창은 스마트 홈이나 스마트 자동차용 창으로 응용하는 것이 가능하다. 나아가서는 투명전자소자를 이용한 스마트 창, 스마트 쇼 윈도, 투명 내비게이터 등 투명 IT 전자기기는 2010년부터 시장을 형성해 2015년에 200억 달러 규모로 급성장될 것으로 예측되고 있다. 이에 본 고에서는 투명전자소자 분야에 대한 시장 동향과 전세계 특허 동향을 심층 분석해보고, 아울러 미국에 출원된 특허를 대상으로 해당 기술 분야에서 우리나라의 국제경쟁력을 분석하여 향후 투명전자소자 분야의 연구개발 방향을 모색해 보고자 한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.330-330
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• 2016

투명전극은 디스플레이, 터치스크린, 태양전지 등 폭넓은 분야에서 응용되고 있어 현재 각광 받는 연구 주제 중 하나이다. 특히, ITO(인듐산화물)을 이용한 투명전극은 뛰어난 효율성 때문에 가장 주목 받고 있는 전극 형태 중 하나이다. 그러나 ITO투명전극은 인듐 소재의 희소성으로 인한 자원고갈문제 및 복원력, 투명도 등에서 취약점을 지니고 있는 것으로 보고되어 있다. 이러한 ITO 투명전극의 취약점을 보완하고, 동시에 플렉서블 디스플레이(Flexible Display) 소자에 적용 가능한 대체 투명전극에 관한 연구는 현재 가장 주목할 만한 가치가 있는 연구분야로 부각되고 있다. 본 연구에서는 대체 투명전극 중 하나로 그래핀 투명전극(Graphene Transparent Electrode)을 주목했다. PEN(Polyethylene Naphthalate) 투명기판 상에 Wet-Transfer형식으로 그래핀을 전사하여 그래핀 투명전극을 구현했으며, 복원력 확인을 위해 그래핀에 2가지 (Compressive/Tensile) 압력을 가하며 구부러짐 실험(Bending Test)을 진행하며 그래핀 투명전극의 저항값을 측정했다. 일반 금속전극의 경우, 일정한 수준 이상의 압력 또는 구부러짐이 반복되는 실험의 횟수가 증가되면 원래의 복원력을 상실하며, 저항값이 상승하는 것으로 보고된바 있다. 그러나 이번 연구에서는 그래핀 투명전극을 사용해 PEN 기판 위에 투명전극을 제작한 경우, 일정한 수준의 구부러짐 반복횟수(~1,000회) 및 구부러짐 정도(~10%) 하에서 저항값이 일정하게 유지됨을 확인할 수 있었다. 별도로, 기존에 알려져 있던 순수 그래핀(Pristine Graphene)의 취약점 중 하나인 높은 저항값을 우려하여 본 연구에서는 그래핀에 도핑을 하고, 그 영향을 분석해 보았다. 그 동안 그래핀 도핑법에 대한 적지않은 연구들이 진행되었으며, 본 연구에서는 TFSA(Bis(trifluoromethanesulfonyl)amide)라는 물질을 이용한 그래핀 도핑법을 채택했다. 실험 결과, 도핑된 그래핀 투명전극은 위와 같은 수준의 그래핀 본연의 복원력을 유지하면서 저항값은 순수 그래핀 대비 약 70% 정도 낮아짐을 확인할 수 있었다. 본 연구를 통해 그래핀 투명전극이 그래핀 고유의 특성인 높은 투명도와 복원력, 도핑으로 인한 저항값 감소가능성을 확인함으로써, 그래핀 투명전극이 ITO 투명전극의 좋은 대체자가 될 수 있는 가능성을 확인할 수 있었다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2011년도 춘계학술발표대회
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• pp.27.2-27.2
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• 2011

본 연구에서는 저저항/고투과 플렉시블 투명 전극 개발을 위해 금속 그리드가 적용된 투명 전극을 개발하였다. Lift off 공정을 도입하여 플렉시블 PET 기판 위에 Ag grid를 성막하고 이후 연속 공정이 가능한 Roll-to-Roll sputtering system을 이용하여 최적화된 ITO(40nm)/Ag(12nm)/ITO(40nm) 다층 투명 전극을 성막하였다. 제작된 플렉시블 투명 전극의 전기적, 광학적, 구조적 특성 및 기계적/전기적 안정성 평가를 위해 four-point probe measurement, Hall effect measurement, UV/Vis spectrometer, scanning electron microscopy 및 bending tester를 이용하여 각각의 특성을 분석하였다. Ag grid가 적용된 ITO/Ag/ITO 투명 전극에서 Ag의 배선 간격이 0.75 mm일 때 0.18 ohm/sq. 의 낮은 면 저항과 가시광선 영역에서 80% 이상의 높은 투과율을 나타내었으며, 이러한 저저항 및 고투과율 특성으로 인해 최적화된 배선 간격 0.75 mm에서 $538.11{\times}10^{-3}\;ohm^{-1}$의 매우 높은 figure of merit ($T^{10}/R_{sh}$) 값을 확보할 수 있었다. 기계적 응력에 따른 전기적 안정성 특성 분석 결과 5,000회 이상의 bending cycle 에서도 초기 저항 값과 유사한 전기적 특성을 나타냄으로써 Ag grid가 적용된 ITO/Ag/ITO 플렉시블 투명 전극의 기계적 응력에 따른 전기적 안정성을 확인할 수 있었다. Ag grid가 적용된 ITO/Ag/ITO 투명 전극의 투명 안테나 적용 가능성을 타진하기 위해 low band 및 high band 영역에서의 안테나 효율을 측정하였으며, 모든 영역에서 상용화된 copper 안테나와 유사한 효율을 나타내었다. Ag grid를 이용한 플렉시블 투명 전극의 저저항/고투과율 특성은 플렉시블 광전소자의 투명 안테나로의 적용 가능성을 나타낸다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2011년도 춘계학술발표대회
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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.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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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.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.275.2-275.2
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• 2016

본 연구에서는 pilot급 대면적 roll-to-roll 스퍼터를 이용하여 상온에서 제작한 ITO/Cu/ITO 다층 투명 전극의 유연 투명 히터 적용 가능성과 투명 전극의 면저항이 히터의 input 전압에 미치는 영향을 연구하였다. 상부/하부 ITO 두께를 35 nm로 고정하고 Cu interlayer의 두께를 변수(4 nm~ 12 nm)로 하여 제작한 ITO/Cu/ITO 다층 투명 전극의 전기적, 광학적, 구조적, 표면 특성을 분석하고 삽입된 Cu의 역할을 연구하였다. Cu 두께의 증가에 따라 면저항은 25.4 Ohm/square에서 5.80 Ohm/square로 급격히 감소하나 투과도 역시 75.51%에서 62.62%로 감소하였다. 유연 투명 히터에 적용하기 위해 최적화된 ITO/Cu/ITO 다층 박막의 유연성을 다양한 밴딩 테스트를 통해 분석하였으며, 10,000번의 반복 굽힘 시험에도 저항의 변화가 없음을 관찰 할 수 있었다. 이러한 저저항, 고투과, 고유연 ITO/Cu/ITO 다층 투명 전극을 이용하여 유연 투명 히터를 제작하였으며, Cu interlayer의 두께에 따른 유연 투명 히터의 발열 특성을 평가하였다. 유연 투명 히터의 온도를 100도에 이르게 하기 위한 Saturation input voltage는 투명 전극의 면저항에 가장 크게 영향을 받았고, 면저항이 낮아질수록 더 낮은 saturation input voltage에서 100도에 도달함을 알 수 있었다. Cu interlayer의 두께가 12 nm 일 때에는 6V의 input voltage로도 유연 투명 히터의 온도가 100도에 도달함 알 수 있었다. 이를 통해 roll-to-roll 스퍼터로 제작된 대면적 ITO/Cu/ITO 다층 투명 전극이 차세대 유연 투명 히터용 투명 전극으로 적용 가능성이 매우 높음을 확인하였다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2012년도 춘계학술발표대회
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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.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.133.1-133.1
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• 2016

투명히터는 자동차유리 및 헤드램프의 성에 제거, 건축의 단열 및 난방, 의료용, 군사용 등 다양하게 사용되어지고 있으며, 더 나아가 플렉서블하고 웨어러블한 투명히터가 연구되고 있다. 투명히터에 사용되고 있는 대표적 투명전극인 Indium Tin Oxide (ITO)는 높은 투과도와 낮은 면저항을 가지지만 유연성이 좋지 않아 유연한 투명히터에 적용하기에는 어려움이 있다. 이를 해결하기 위해서 ITO를 대체할 수 있는 CNT, Graphene, AgNW, 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 AgNW는 용액공정으로 제조 단가가 비교적 저렴하며, 높은 전기전도 특성을 가지는 투명전극이다. AgNW는 나노와이어가 네트워크를 형성하고 있어 높은 전도성과 광 투과도를 가지지만 $200^{\circ}C$ 이상의 온도에서 손상된다. 이를 해결하기 위해 AgNW전극에 금속 산화막을 형성하여 내열성을 향상시키고자 하였다. 그러나 기존의 Reactive Sputter 방식으로 금속 산화막을 형성하게 되면 산소 분위기에서 AgNW가 산화되기 때문에 본 연구에서는 AgNW위에 금속 박막을 증착하고 Ion Beam 처리를 통해서 금속 산화막을 형성하여 AgNW 전극과 유사한 투과도와 저항을 가지면서 $300^{\circ}C$ 까지 열적 안정성을 확보하여 내열성을 향상시켰다. 유연한 PES기판 위에 스핀 코팅 방법으로 AgNW를 코팅하였고, Magnetron Sputter로 금속 박막을 형성한 후 Ion Beam 처리를 통해 금속 산화막을 형성하였다. 이를 적용하여 투명히터를 제작한 결과 유연 기판상 투명히터로 활용이 가능함을 확인하였다.