• Korean Chemical Engineering Research
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• 제60권2호
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• pp.184-192
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• 2022

수열합성을 통해 합성한 다공성 NiO는 리튬 폴리설파이드의 용출을 억제하기 위하여 리튬-황 전지의 전극에 사용되었다. 리튬-황 전지의 전극은 경제적이고 간단한 진공 여과 방법을 이용하여 집전체와 바인더가 없는 프리스탠딩 플렉서블 전극으로 제작되었다. 다공성 NiO를 첨가한 S/CNT/NiO 전극은 순수 S/CNT 전극에 비해 125 mA h g^-1 증가한 877 mA h g^-1 (0.2 C)의 초기 방전용량과 200 사이클 후 84% (S/CNT: 66%)의 우수한 용량 유지율을 나타내었다. 이는 방전 과정 중에서 NiO와 리튬 폴리설파이드의 강한 화학적 결합에 의하여 리튬 폴리설파이드의 전해질로 용출되는 것을 억제하여 나타난 결과이다. 또한 S/CNT/NiO 전극의 유연성 테스트를 위해 1.6 × 4 cm²의 파우치셀로 제작하여 폴딩한 상태와 하지 않은 상태에서 모두 620 mA h g^-1의 안정적인 사이클 특성을 나타내었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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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.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2016년도 추계학술대회 논문집
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• pp.149-149
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• 2016

투명전극인 Indium Tin Oxide (ITO)는 높은 투과도와 낮은 면저항을 가지지만 brittle한 성질로 유연성이 떨어져 플렉서블한 디바이스에 적용하기에는 어려움이 있다. 이를 해결하기 위해서 ITO를 대체할 수 있는 CNT, Graphene, AgNW, 전도성 고분자 투명전극이 연구되어지고 있다. 투명전극 중에서도 AgNW는 용액공정으로 제조 단가가 비교적 저렴하며, 높은 투과도와 전기전도 특성을 가지는 투명전극으로 주목받고 있는 차세대 투명전극이다. AgNW는 나노와이어가 네트워크를 형성하고 있어 높은 전도성과 광 투과도를 가지지만 내열성이 좋지 않아 $200^{\circ}C$ 이상의 온도에서 손상된다. 또한 흡습성의 고분자 물질로 둘러싸여 있기 때문에 내환경성이 좋지 않다는 단점이 있다. 이를 해결하기 위해 본 연구에서는 AgNW전극에 플라즈마 처리를 통해서 $250^{\circ}C$ 까지 내열성을 향상시킬 수 있었으며 추가적으로 Overlayer를 형성하여 $300^{\circ}C$까지 열적 안전성을 확보하여 내열성을 향상시켰다. 습도 85%, 온도 $85^{\circ}C$에서 36일간 환경안정성테스트 결과, 기존 AgNW 전극은 저항이 164% 증가한 것에 비해 플라즈마 처리후 Overlayer를 형성한 AgNW는 49% 저항증가로 저항증가율이 3배 이상 감소하여 환경안정성이 향상된 것을 확인하였다. 이는 흡습성 고분자 물질이 플라즈마 처리에 의해 제거되고 Overlayer가 보호막 역할을 하여 산소와 반응하지 않았기 때문으로 판단된다. 플라즈마 처리와 Overlayer를 형성한 AgNW 전극을 적용하여 투명히터를 제작한 결과 유연 기판상 투명히터로 활용이 가능함을 확인하였고 내열성이 향상되어 높은 전압에서도 안정적인 구동을 보였다. 이를 투명히터 뿐만 아니라 다양한 디바이스에 적용한다면 보다 높은 효율을 기대할 수 있을 것이라 예상된다.

• 폴리머
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• 제35권4호
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• pp.370-374
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• 2011

폴리아닐린(polyaniline, PANI) 전도성 고분자 용액을 camphorsulfonic acid(CSA)로 도핑하여 제조하였고 FTIR을 이용하여 고분자 중합 및 도핑유무를 확인하였다. 제조된 폴리아닐린을 스핀 코팅하여 유기박막 트랜지스터의 게이트 전극으로 사용하였으며, 열처리 온도변화에 따른 전기 전도도 변화를 4-probe measurement로 확인하였다. 또한 표면 특성을 이해하기 위해 atomic force microscope(AFM)와 optical microscope를 이용하였다. 폴리아닐린 게이트전극을 활용하여 얻은 유기박막 트랜지스터의 소자성능은 최고 이동도가 0.15 $cm^2$/Vs, 전류점멸비가 $2.4{\times}10^6$임을 확인하였다. 고분자 전극의 소지특성을 비교분석하기 위해, 같은 구조의 Au 전극소자를 제작하였다. Au 금속전극소자와 유사한 성능을 보인 폴리아닐렌 게이트 전극 소자는 플렉서블 유기박막 트랜지스터 전극으로 충분히 사용될 수 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.380-380
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• 2012

유기물 나노 복합체는 고집적/저전력/플렉서블 특성을 가지는 초고효율 비휘발성 메모리 소자를 제작하는데 많은 이점을 가지고 있어, 차세대 비휘발성 메모리 소자에 사용되는 소재로 매우 각광받고 있다. 그 중, WORM 특성을 가지는 메모리 소자는 1회 쓰기 후 수많은 읽기가 가능하기 때문에, 그 효율성이 매우 뛰어나 이목을 끌고 있다. 유기물 나노 복합체 중에서, poly(3-hexylthiophene) (P3HT)는 화학적/전기적 안정성과 전하의 이동도 특성이 뛰어나기 때문에 전자 소자에 응용하려는 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 $P_3HT$ 고분자를 polymethylmethacrylate(PMMA) 고분자에 분산시킴으로써, 상태를 기억하는 저장 매체로 사용하였다. 본 연구의 소자를 제작하기 위하여 약 9 : 1 비율을 가지는 PMMA 와 $P_3HT$를 용매인 클로로벤젠에 녹여 용액을 준비하였다. Indium Tin Oxide (ITO)가 코팅된 glass를 화학적 처리를 통해 청결하게 만든 후, PMMA와 $P_3HT$가 용해되어 있는 용액을 스핀 코팅 방법으로 박막을 형성하였다. PMMA 속에 $P_3HT$가 분산되어 있는 활성층 위에 상부 전극으로 Al을 열 증착 방식을 통하여 형성하였다. 제작된 WORM 특성을 갖는 유기물 나노 복합체 플렉서블 소자의 메모리 효과에 대한 분석을 위하여, -5V에서 5V까지 전압을 인가하여 전류-전압 특성을 측정하였다. 초기 낮은 전도도 (OFF 상태, 10-10A에서 10-4A)를 유지하다가, 쓰기 전압을 1회 가해준 후부터는 높은 전도도 (ON 상태, 10-5A 에서 10-2A)를 유지하는 특성을 관측하였다. 또한 WORM 특성을 갖는 메모리 소자로써의 능력을 보여주기 위하여, 1회 쓰기 전압 후 읽기 전압인 1V를 인가하여 높은 전도도 상태에 대한 상태 유지 능력을 측정하였고, 전하 수송 메커니즘을 규명하기 위하여 피팅 모델을 통해 설명하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.390-390
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• 2013

유기물을 이용하여 제작한 비휘발성 메모리 소자는 저전압 구동, 간단한 공정과 플렉서블 모바일에 응용 가능성 때문에 많은 연구가 진행되고 있다. 나노복합체를 사용하여 제작한 비휘발성 메모리 소자의 전기적 특성에 대한 연구가 많이 진행되었으나 고분자를 저장매체로 사용한 메모리 소자의 전기적 특성에 대한 연구는 미흡하다. 본 연구에서 poly (methylmethacrylate) (PMMA)와 poly (3-hexylthiophene) (P3HT) 혼합한 용액을 이용하여 제작한 메모리 소자의 전기적 특성을 연구하였다. P3HT와 PMMA를 같이 클로로벤젠에 용해한 후 초음파 교반기를 사용하여 두 물질을 고르게 섞었다. Indium-tin-oxide가 코팅된 유리 기판 위에 제작한 고분자 용액을 스핀 코팅하고, 열을 가해 용매를 제거하였다. P3HT박막 위에Al을 상부전극으로 열증착하여 소자를 제작하였다. 제작된 소자의 전류-전압(I-V) 측정결과는 같은 전압에서 전도도가 큰 ON 상태와 전도도가 작은 OFF 상태의 큰 ON/OFF 전류비율을 가진 전류의 히스테리시스를 보여주었다. P3HT를 포함하지 않은 소자의 I-V 측정결과는 전류의 히스테리시스 특성이 보이지 않았고 이것은 P3HT 박막이 메모리 특성을 나타내는 저장매체가 됨을 알 수 있었다. 소자의 전류-시간 특성 측정 결과는 전류의 ON/OFF 비율이 시간에 따라 큰 감쇠 현상 없이 오랫동안 지속적으로 유지됨을 보여줌으로 소자의 동작 안정성을 알 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.206.2-206.2
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• 2013

무기물/유기물 나노복합체로 제작한 유기 쌍안정성 형태의 메모리 소자는 공정이 단순하고 뛰어난 유연성을 갖고 있기 때문에 플렉서블 메모리 소자에서 많은 연구가 진행되고 있다. 그러나 다양한 연구에도 불구하고 절연성 고분자 박막 내부에 분산 된 나노입자를 이용하여 제작한 저항성 구조의 비휘발성 메모리 소자의 전하수송 메커니즘에 대한 연구는 미흡하다. 본 연구에서는 CuInS2 (CIS)/ZnS 나노입자가 분산되어 있는 절연성 고분자 박막을 사용한 기억소자의 전하수송 메커니즘을 규명하였다. 본 연구는 indium-tin-oxide (ITO)가 코팅된 플렉서블 polyethylene terephthalate (PET) 기판을 화학물질로 세척한 후 CIS/ZnS 나노입자와 절연성 고분자인 poly(N-vinylcarbazole)가 혼합된 용액을 스핀코팅 방법으로 도포했다. 도포된 용액에 열처리를 하여 용매를 제거한 후, 형성된 박막을 저항 변화 층으로 사용하였다. 제작된 메모리 소자는 Al 상부 전극을 고 진공에서 열 증착 방식을 이용하여 PET/ITO/CIS-ZnS 나노입자가 분산된 절연성 고분자/Al 구조를 갖는 저항성 기억 소자를 제작하였다. 소자의 전류-전압 (I-V) 특성 결과는 같은 전압에서 전도도가 높은 상태 (ON)와 낮은 상태 (OFF)가 존재하는 걸을 관찰하였다. 실험을 통해 두 상태 변화를 일으키는 일정 전압을 가하기 전까지 각각의 ON 또는 OFF 상태를 계속 유지하여 비휘발성 메모리 소자로 활용할 수 있음을 확인 할 수 있었다. ON 또는 OFF 상태의 전기적 스트레스를 측정으로 ON과 OFF 상태가 안정성을 가지는 것을 관찰 하였다. I-V 특성 결과를 기초로 메모리 소자의 전하수송 메커니즘을 규명 하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권7호
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• pp.4457-4462
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• 2014

본 논문은 현재 폭넓게 연구 되고 있는 투명하면서 유연성을 갖는 플랙서블 투명전극 어플리케이션 (플렉시블 디스플레이, 터치패널, 투명 전자신문, 모바일 기기 등)에 사용 될 수 있는 안테나 설계에 관한 것이다. 안테나는 PIFA(Planar Inverted F-shaped Antenna) 구조의 노트북용 안테나로 플랙서블 (Flexible)한 폴리아미드 (Polyamide)기판위에 제작 되었으며, 안테나 전극은 IZTO/Ag/IZTO의 3층 투명 전극을 이용하여 우수한 전기적, 광학적 특성을 나타내면서 높은 유연성을 가진다. 또한 본 논문에서는 두 가지 전극 (IZTO/Ag/IZTO 3층전극, Ag 단층전극)에 따른 투명도 및 안테나 성능을 비교를 하였다. 안테나의 공진주파수는 WLAN (802.11a)의 5.18~5.32 GHz대역이며, 성능 측정 결과 최대 89 %의 효율과 5.86 dBi의 성능을 갖는다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.425-425
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• 2012

유기물/무기물 나노 복합체를 사용하여 제작한 메모리 소자는 간단한 공정과 3차원의 고집적, 그리고 플렉서블한 특성을 가지고 있어 차세대 전자 소자 제작에 매우 유용한 소재이기 때문에 많은 연구가 진행되고 있다. 다양한 유기물 메모리 소자중에서 유기 쌍안정성 소자(organic bistable devices, OBD)의 전하 수송 메커니즘은 많이 연구가 되었지만, 트랩의 밀도와 분포에 따른 전기적 특성에 대한 연구는 미흡하다. 본 연구에서는 두 전극 사이에 나노 입자가 분산되어 있는 유기물 박막에 존재하는 트랩의 밀도와 분포로 인해 같은 인가전압에서도 다른 전도율이 나타나는 현상을 분석하였다. 하부 전극으로 Indium-tin-oxide가 코팅된 유리기판과 상부 전극인 Al 사이에 나노입자가 분산된 폴리스티렌 박막을 기억 매체로 사용하는 OBD를 제작하였다. OBD의 전기적 특성을 관찰하기 위하여 space-charge-limited-current (SCLS) 모델을 사용한 이론적인 연구를 실험 결과와 비교 분석하였다. 계산된 전류-전압 결과는 트랩 깊이에 따른 가우스 분포로 이루어진 개선된 SCLS 모델을 사용하였을 때 측정된 전류-전압 결과와 잘 일치 하였다. 낮은 인가전압에서 Ohmic 전류가 생기는 것을 개선된 SCLS 모델과 병렬저항을 사용하여 설명하였다. 이 연구 결과는 유기물/무기물 나노 복합체를 사용하여 제작한 OBD의 트랩의 밀도와 분포에 따른 전기적 특성을 이해하는데 도움을 준다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.446-446
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• 2013

유기태양전지는 가벼운 무게와 우수한 유연성을 가져 플렉서블 태양전지 및 롤투롤(Roll-to-roll) 인쇄 공정에 대한 적용 가능성 때문에 많은 연구가 이루어지고 있다. 하지만 이종접합 유기태양전지를 상용화하기 위해서는 낮은 전력 변환 효율 (PCE)을 증진하는 연구가 필요하다. 본 연구에서는 간단한 용액공정을 통해 poly (3-hexylthiophene) (P3HT) 나노구조층을 사용하여 indium-tin-oxide 양극 전극/poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfonate) 정공수송층/P3HT 나노구조층/P3HT 복합체로 제작한 나노구조층/C60 전자수송층 /lithium quinolate 전자주입층/Al 음극 전극 구조의 유기태양전지를 제작하였다. 전류밀도-전압 곡선 결과는 P3HT 복합체 이용한 나노구조층를 가진 유기태양전지의 구조는 평면층을 가진 유기태양전지에 비해서 PCE가 향상됨이 관찰되었다. 유기태양전지는 짧은 엑시톤의 확산거리가 PCE 감소의 주요 원인이 된다. P3HT 복합체를 사용한 나노구조층을 가지는 유기태양전지는 광활성층과 전자수송층 사이의 계면이 넓어지는 효과를 가진다. 계면이 넓어지는 효과를 통해 생성된 엑시톤을 효율적으로 분리할 뿐만 아니라 더 많은 양의 전하를 생성할 수 있기 때문에 전하의 양이 증가되고 더 높은 전류를 생성하여 PCE를 효과적으로 높일 수 있다.