• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.364-364
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• 2013

현재 투명전극은 주로 ITO를 사용하고 있으며, ITO는 인듐산화물(In2O3)과 주석산화물(SnO2)이 9대 1의 비율로 혼합된 화합물로 인듐이 주성분이다. 따라서 ITO 사용량의 증가는 인듐의 수요 증가를 이끌어 2003년 이후 인듐 잉곳의 가격이 급등하였다. LCD에 응용되는 금속재료의 가격추이를 비교해보면, 인듐이 가장 큰 변화를 보이고 있으며, 2005년 인듐 가격은 2002년 대비 1,000% 이상 상승하였다가 2007년 이후 500%p 하락하여 2008년 2월 22일 기준으로 톤당 49만 달러에 거래되고 있다. 같은 기간 동안 알루미늄의 가격은 76.6% 상승하였으며 구리는 394%, 주석은 331% 상승하였다. 이러한 인듐의 가격 상승폭은 동일한 기간 동안 다른 금속 재료와 비해 매우 크며, 단위 질량당 가격도 20배 이상 높은 수준이다. ITO의 주성분인 인듐의 이러한 가격의 급등 및 향후 인듐의 Shortage 예상으로 인해 ITO 대체재 확보의 필요성이 증가되고 있다. 태양광 발전산업에서 현재 주류인 결정질 실리콘 태양전지의 변환효율은 꾸준히 향상되고 있으나, 태양전지의 가격이 매년 서서히 하강되고 있는 실정에서 결정질 실리콘 가격의 상승 등으로 고부가 가치 산업유지에 어려움이 있으며, 생산 원가를 낮출 수 있는 태양전지 제조기술로는 2세대 태양전지로 불리는 박막형이 현재의 대안으로 자리매김하고 있으며, 박막태양전지 산업분야가 현재의 정부정책 지원 없이 자생력을 갖추고 또한 시장 경쟁력을 확보하기 위해서는 박막태양전지 개발과 더불어 저가의 재료개발도 시급한 상황이다. 본 연구에서는 In-line magnetron sputtering system을 사용하여 소다라임 유리기판 위에 박막태양전지용 투명전도성 ZnO(Al) 박막 및 ZnO(AlGa) 박막을 각각 제작하였다. 각각 박막의 표면특성 및 성장구조, 결정성을 조사하였고, 또한 전기적 특성, 홀이동도와 개리어농도, 박막의 두께, 광투과율 특성을 연구하였다. ZnO(Al)박막, ZnO(AlGa)박막 대한 각각 특성을 평가하고 그 결과들을 논하고자 한다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2011.05a
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• pp.240.2-240.2
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• 2011

그라파이트 산화물(graphite oxide;G.O)는 그라파이트와는 다르게 물에서의 분산 능력이 뛰어나고 다양한 기판상에 단일 G.O layer를 형성할 수 있는 특성을 가지고 있으며, 유연(flexible)하고 투명(transparent)하기 때문에 다양한 전 자기 디바이스에 적용 가능하다. 특히, 최근 자성산화물 나노입자(magnetic oxide nanoparticles)에 대한 연구가 집중되고 있는데, 이러한 자성 나노입자와 G.O와의 복합체에 대한 연구는 다양한 분야로의 적용성에 대한 새로운 길을 열어주고 있다. 본 연구에서는 화학적 처리법을 적용하여 자성 나노입자(Co 나노입자)와 G.O 복합체를 제조하였다. Natural Graphite powder (N.G)에 $H_2O_4$ (98%) 및 $(NH_4)_2SO_4$를 적정 몰비로 첨가하여 반응 시킨 후 공기 중에서 열처리 공정을 수행하여 expanded graphite (E.G)를 제조 하였다. 열처리된 E.G를 $1,050^{\circ}C$ 온도에서 15~30초 및 30~60초 동안 공기 중에서 열처리 하여 expanded graphite oxide (E.G.O)를 제조하였으며, E.G.O와 $Co(acac)_3$의 화학적 반응을 통하여 Co 자성나노입자-G.O 복합체를 제조하였다. N.G, E.G, E.G.O 및 E.G.O+Co입자의 결정구조 분석을 위하여 XRD 측정을 수행하였으며, FTIR을 이용하여 각 단계에서의 반응성에 대한 연구를 수행하였다. 각 단계에서 표면 및 내부 미세구조 특성 분석을 위하여 SEM, TEM, 및 EDX 분석을 수행하였으며, E.G.O+Co 복합체의 자기적 특성 평가를 위하여VSM (vibrating sample magnetometer) 측정을 수행하였다. 이러한 연구 결과는 향후 자성나노입자와 그라핀과의 복합화를 위한 기저 기술로 활용가능하리라 판단된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.410-410
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• 2012

투명 전도성 TCO (Transparent Conductivity Oxide)박막 중 ITO (Indium Tin Oxide) 박막은 n-type의 전도특성을 갖는 산화물로서 가시광선 영역에서의 높은 투과율, 전기 전도도, 넓은 밴드갭을 나타내기 때문에 디스플레이 및 태양전지 분야에 널리 사용 되어 지고 있다. 이 실험에서는 ITO 증착시 산소 유량의 변화에 따라 특성의 변화를 관찰하고자 실험을 진행 하였다. 실험에서 산소 유량은 0 sccm에서 12 sccm까지 변화를 주었으며, ITO는 RF 마그네트론 스퍼터를 이용하여 유리위에 증착하였다. 실험에서 인가된 RF power는 2 kW, 13.56 MHz, 공정 압력은 $4.5{\times}10^{-6}torr$에서 진행하였다. 유리와 타겟 사이의 거리는 200 mm로 고정하였으며, 온도는 상온에서 공정을 진행하였다. 증착된 ITO의 전기전도도(${\sigma}$)는 3 sccm까지는 증가하는 경향을 보이다가 그 이후부터는 감소하는 것을 확인 할 수 있었다. 투과율과 이차전자방출계수의 결과 또한 전기전도도와 유사한 경향성을 보여 주었다. 이를 통해 3 sccm의 산소 유량으로 증착된 ITO의 전기적 특성이 가장 좋은 것으로 확인이 되었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.282-282
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• 2012

본 연구에서 SiOC 박막을 제작하기 위해서 RF 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 유량별 RF 파워의 변화에 따라서 AZO 박막을 성장시켰으며 박막의 광학적 특성을 조사하였고 투명 전도성 박막으로써 AZO 박막을 SiOC 박막 위에 성장시켜서 광학적인 특성을 조사하였다. Si 웨이퍼의 종류에 따라서 광학적인 특성에 조금의 변화가 있는 것을 확인하였으며, n-type Si의 경우 electron transition에 의한 emission 특성이 달라지는 것에 비하여 상대적으로 p-type Si의 경우 변화가 거의 없는 것으로 나타났다. 일반적으로 사용되는 SiO2 산화막 위에 증착한 AZO 박막에 비하여 SiOC 박막 위에 증착할 경우 빛의 흡수가 많이 일어나는 것을 확인할 수 있었으며, AZO/SiOC 박막의 반사도 역시 많이 감소하였으며, 이러한 전기적인 특성은 태양전지에서 전면전극으로 사용할 경우 반사방지막으로서의 특징도 나타낸다는 것을 의미한다. 스퍼터 방법에 의한 증착법은 낮은 온도에서도 공정이 가능하다는 장점이 있으며, 절연특성이 우수한 SiOC 박막을 AZO 박막의 보호막으로 사용할 경우 용도에 따라서 우수한 특성을 나타낼 수 있음을 확인하였다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 1989.07a
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• pp.319-322
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• 1989

Using pyrosol method, based on the pyrolysis of an aerosol produced by ultrasonic spraying, the deposition of transparent conducting oxides (TCO) such as $In_2O_3$ : Sn, $SnO_2$ : Sb and $SnO_2$ : F on glass substrates was studied. The electrical, optical and structural properties as functions of substrate temperature, dopant concentration, substrate type and carrier gas type were investigated.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2015.11a
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• pp.287-288
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• 2015

최근 투명 산화물 전극 (TCO)은 LED, electronic display, solar cell, touch screen panel (TSP) 등 다양한 분야에 많이 사용되고 있다. TCO는 높은 광 투과도와 전도성으로 인해 여러 분야에 많이 사용되고 있으며, 특히 ITO (Sn-doped indium oxide)가 display 분야에 많이 적용되고 있다. 하지만, ITO는 투과도와 면저항의 반비례 관계를 가지므로 더 낮은 면저항이 요구되는 대면적 TSP 분야에 적용되기에는 많은 개선이 필요하다. 따라서, 본 연구에서는 metal mesh film의 연구를 통해 TSP 분야에 사용되는 ITO를 대체하고자 한다. 제작된 mesh film은 모두 면저항은 $15{\Omega}/{\square}$ 이하, 광 투과도 90% (@550nm) 이상을 나타내었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.301-301
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• 2012

Amorphous In-Ga-Zn-O (a-IGZO)는 광학적으로 투명하고 높은 전자이동도를 가지고 있어서 차세대 thin-film-transistor의 channel layer 물질로 각광받고 있다. 이러한 a-IGZO를 TFT channel layer로 사용하기 위해서는 소스 드레인 전극물질과 IGZO박막의 계면에서 ohmic contact을 만드는 것도 중요하다. 하지만 산화물 반도체의 특성상 금속물질을 증착시킬 때 산화금속계면을 형성하기 때문에 ohmic contact이 형성되기 어려운 것으로 알려져 있다. Au는 보통 전극물질로 많이 사용되는데, 이는 전기전도도가 매우 높고, 독특한 산화환원반응 특성을 보이지만, 화학반응을 잘 일으키지 않는 안정성을 가지는 성질에 기인한다. 본 연구진은 Au가 a-IGZO에 증착 시에 일어나는 표면의 화학적 상태변화를 이해하기 위해 방사광을 이용한 고분해능 광전자 분광법을 이용하여 표면변화를 분석하였다. Au는 (Au 4f) 증착 초기엔 약간의 gold oxide가 함께 형성되지만, 주로 metal gold의 형태로 존재하였다. In 3d, Ga 3d, O 1s, Zn 3d 각각의 스펙트럼에서는 Au 증착으로 인해 낮은 결합에너지에 새로운 state가 나타났다. 한편, In은 상대적으로 다른 원소들에 비해 Au와 좀 더 결합을 잘 하는 것으로 나타났는데 이는, In 5s 전자궤도가 전도메커니즘에서 중요한 역할을 하기 때문에, In-Au의 상대적인 강한 결합은 a-IGZO의 전기적 특성 변화에 기여할 수 있음을 의미한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.383-383
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• 2014

최근 디스플레이, 태양전지 그리고 touch screen panels 등 optoelectronic 장치의 시장이 성장함에 따라 투명전극의 수요가 증가하고 있다. Indium tin oxide (ITO)의 좋은 특성 때문에 주로 투명전극에 많이 사용되고 있다. 그러나 화학적 안정성이 떨어지고, 휘어질 때 특성저하가 심하여 금속나노와이어, 탄소나노튜브, 전도성폴리머, 그리고 그래핀 등의 다른 투명전극의 연구가 활발히 진행되고 있다. 그 중에서 그래핀은 높은 전자 이동도(200000 cm2v-1s-1)와 휘어져도 전기적 크게 변하지 않는 특성 때문에 유망한 투명 전도성 전극 (Transparent Conductive Electrodes, TCEs)으로 연구되어왔다. 또한 다양한 속성 가운데, 높은 광 투과성은 그래핀의 가장 큰 장점이다 [1]. 최근, 화학 기상 증착 (Chemical Vapor Deposition, CVD) 등 다양한 제조 방법이 대량 생산을 위해 개발되었다. 그러나 이 방법은 비용이 많이 들며, 과정이 상당히 복잡하고 높은 온도 (${\sim}1000^{\circ}C$)를 필요로 한다. 따라서 용매 기반의 환원된 그래핀 산화물(Reduced Graphene Oxides, RGOs)이 최근 주목 받고 있다. 그러나 RGOs의 면저항이 높아 전극으로서 사용이 제한된다. 따라서 전기적 특성을 향상시키는 방법으로 단일 벽 탄소 나노튜브 (Single-Walled Carbon Nanotubes, SWNTs)를 혼합하거나 화학적 도핑을 통하여 면저항을 크게 향상시키는 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 이런 화학적 도핑의 경우 박막이 공기 중에 직접 산소나 습기와 반응하여 전기적 특성이 저하되는 문제점을 가지고 있다 [2]. 이러한 문제를 해결하기 위해 AuCl3을 도핑한 박막에 내열성 및 내광성 등의 화학적 안정성이 뛰어난 PEDOT:PSS를 코팅하여 필름의 공기중의 노출을 막아 줌으로써 도핑의 안전성 및 전기적 특성을 최적화하였다. 본 연구에서는 간단한 dip-coating방법을 사용하여 4개의 RGO/SWNTs 박막을 흡착하였다. 다음으로 AuCl3를 도핑하여 면저항 $4.909K{\Omega}$, $4.381K{\Omega}$인 두 개의 샘플의 시간과 온도에 따른 면저항의 변화를 확인하였다. 그리고 필름의 도핑 안전성을 향상 시키기 위해 AuCl3를 도핑한 필름 위에 전도성 폴리머 PEDOT:PSS 코팅하여 면저항 $886.1{\Omega}$, $837.5{\Omega}$인 두 개의 샘플의 시간과 온도에 따른 면저항의 변화를 확인하였다. AuCl3 도핑된 필름의 경우 공기 중에 150시간 노출 시 72%의 면저항 증가가 발생하였지만 PEDOT:PSS가 코팅된 필름의 경우 5%의 면저항 증가가 나타나 확연한 차이를 보였다. 또한 AuCl3 도핑한 필름의 경우 $150^{\circ}C$에서 60시간동안 공기중에 노출되었을 때 525%의 면저항 증가가 발생하였지만 PEDOT:PSS가 코팅된 필름의 경우 58%의 면저항 증가를 나타내었다. 이것은 PEDOT:PSS가 passivation역할을 하여 필름이 공기에 노출된 부분을 막아주어 도핑된 필름의 면저항의 변화를 줄여 주었음을 알 수 있다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.162.2-162.2
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• 2015

플렉서블 디스플레이에 사용되는 투명전극은 벤딩에 의한 인장(tensile) 및 압축(compressive) 스트레스 하에서도 전극의 특성이 지속적으로 유지되어야 한다. 기존 OLED소자의 투명전극으로 사용되던 인듐산화물(ITO, Indium Tin Oxide)는 인듐(Indium)의 희소성 문제뿐만 아니라 벤딩에 대한 복원력이 나쁜 것으로 알려져 플렉서블 디스플레이에는 적합하지 않은 것으로 알려져 있다. 벤딩에 강하고 복원력이 우수한 투명전극 재료가 필요하게 되었다. 본 연구에서는 PEN (Polyethylene Naphthalate) 유연기판 상에 그래핀(Graphene)전극을 구현하여 벤딩에 대한 저항특성을 관찰하였고 일반적으로 많이 사용하는 Aluminum 전극과의 비교를 통해 광효율을 지속적으로 유지할 수 있는 플렉서블 OLED용 전극구현 가능성을 연구하였다. 일반적으로 Al금속은 인장 스트레스를 받음에 따라 저항이 증가하고 다시 복원되면 저항이 감소하는 특성을 갖고 있는데 인장 스트레스에 따라 저항과 늘어난 길이와의 관계는 다음과 같다. $R/R0=(L/L0)^2$ ----------------------------------------- (1) 그러나 반복된 스트레스가 가해질 경우 Al 금속 전극은 복원력을 잃고 저항이 원래대로 돌아가지 않는 문제가 발생하는데 반해 그래핀은 벌집모양의 구조를 갖고 있어 벤딩에 대한 강도가 셀 뿐만 아니라 고탄력으로 인해 복원력이 우수하여 여러 싸이클(cycle)의 벤딩 실험에 의해서도 복원력이 지속적으로 유지되었다. Al 금속 전극의 경우 벤딩 각도 또는 정도에 따라 복원력이 유지되는 구간이 있으나 반복적인 벤딩 싸이클에 의해 복원력이 감소하여 인장 스트레스에 의한 저항 증가 후 스트레스 제거 시 저항 감소가 되지 않는데 24시간 동안 전기 저항 변화를 관찰하면 수시간 후에나 저항이 어느 수준까지만 복원되는 것을 확인할 수 있었으나 복원에 오랜 시간이 소요된다는 점에서 그래핀과 비교가 된다. SEM(Scanning electron microscopy) 분석을 통해 인장 스트레스 인가/제거를 반복함에 따라 Al 금속표면이 표면에 열화되는 것을 확인하였으나 그래핀에서는 나타나지 않았다. 본 연구에서는 높은 투과도와 우수한 전기적 특성을 가지는 그래핀 투명 전도성 전극이 다양한벤딩 조건에서도 뛰어난 복원 특성을 보이는 것을 밝혀내어 차세대 투명 전극 물질로 개발하고자 하였다.

• 전자공학회논문지 IE
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• v.44 no.2
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• pp.21-25
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• 2007

Multilayer transparent electromagnetic wave shielding film with 1 m wide, was fabricated by using roll to roll DC plasma coating with ITO and Ag layer on PET substrate. By optimizing properly the design parameters, such as a processing condition, the surface resistance and the thickness of each layers, the homogeneous film could be obtained. Electromagnetic wave shielding film showed the high shielding effectiveness of 23dB(99.5%) in 2-18 GHz range and the transmittance of 83.1% in 400-700nm.