• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2016년도 추계학술대회 논문집
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• pp.148-148
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• 2016

디스플레이 시장이 rigid에서 flexible로 변화하기 시작하면서 유연 투명전극 소재에 대한 수요가 증가하고 있다. 투명전극으로 대표되는 Indium Tin Oxide(ITO)는 고투과 저저항의 장점을 가지지만 유연성이 떨어져 이를 대체 할 투명전극 소재로 Metal mesh, Ag nano-wire, CNT, Graphene, Conductive polymer 등에 대한 응용 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 Metal mesh 용 Cu thin film 형성을 위해 플라즈마 표면처리 기술로 플라스틱 기판과 Cu 박막 사이의 밀착력을 향상시키고자 공정 연구를 수행하였다. 고품질의 Cu thin film 제작을 위해 양산용 roll to roll 장비를 이용하였고, 선형이온소스를 적용하여 플라즈마 표면처리를 수행하였다. 이후 마그네트론 스퍼터링을 통해 Ni buffer layer 및 Cu 박막 증착 공정을 in-situ로 진행하였다. 이러한 공정을 통해 제작한 Cu thin film의 밀착력을 평가하기 위해 cross cut test(ASTM D3359)를 수행하였다. 그 결과 플라스틱 기판과 Cu 금속 박막 사이의 밀착력이 0B에서 5B까지 향상된 것을 확인하였고, 플라즈마 표면처리 공정을 통해서 저항 또한 감소되는 결과를 얻을 수 있었다. 본 연구를 통해 polyethylene terephthalate(PET)뿐만 아니라 polyimide(PI) 기판 상에서도 플라즈마 표면처리를 통해 금속 박막의 밀착력이 향상되는 결과를 확인하였으며, flexible copper clad laminate (FCCL) 같은 유연 정보 소자 분야에 응용 가능할 것으로 기대된다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 추계학술대회 논문집 Vol.21
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• pp.443-443
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• 2008

본 연구에서는 Ga-doped ZnO(GZO)-Ag-GZO 다층 투명전극을 Dual DC magnetron sputtering system을 이용 하여 유리기판 위에 상온에서 제작하여 Ag 두께에 따른 전기적, 광학적, 구조적 특성변화를 조사하였다. Hall effect measurement와 UV/Vis spectrometer로 전기적, 광학적 특성을 분석하였으며, X-ray diffraction(XRD)와FE-SEM분석을 통해 결정성과 표면 특성을 조사하였다. FE-SEM 분석결과 island 형태에서 continuous layer로 박막의 형상이 바뀌면서 다층 투명전극의 전기적, 광학적 특성에 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 본 실험에서 Ag 두께 12 nm에서 가장 최적화되어 유리기판위에 상온에서 증착되었음에도 불구하고 $5.5{\times}{\times}10^{-5}\Omega$-cm, $6\Omega$/sq. 의 매우 낮은 면저항과 비저항을 각각 나타내었고 550 nm 파장에서 87 % 의 높은 광 투과도를 나타내었다. 또한 두께 12 nm의 Ag가 삽입된 다층 투명전극을 polyethylene terephthalate (PET) 기판위에 성막하여 Bending test를 실시하여 0.1% 이하의 매우 낮은 저항변화를 확인함으로써 플렉시블 기반의 디스플레이나 태양전지의 투명 전극으로서의 응용 가능성을 확인하였고 마지막으로 최적화된 다층 투명전극을 유기물태양전지의 애노드에 적용하여 기존 ITO 애노드를 대체할 수 있는 투명전극으로서의 가능성을 제시하였다.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제9권2호
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• pp.118-125
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• 2018

Herein we report on the selective synthesis and direct growth of nanostructures using an aqueous chemical growth route. Specifically, Al-doped ZnO (AZO) nanoflakes (NFs) are vertically grown on indium tin oxide (ITO) coated flexible polyethylene terephthalate (PET) sheets at low temperature and ambient environment. The morphological, optical, and electrical properties of the NFs are investigated as a function of the Al content. Furthermore, these AZO-NFs are integrated into perovskite solar devices as the electron transport layer (ETL) and the fabricated devices are tested for photovoltaic performance. It was determined that the doping of AZO-NFs significantly increases the performance metrics of the solar cells, mainly by increasing the short-circuit current of the devices. The observed enhancement is primarily attributed to the improved conductivity of the doped AZO-NF, which facilitates charge separation and reduces recombination. Further, our flexible solar cells fabricated through this low temperature process demonstrate an acceptable reproducibility and stability when exposed to a mechanical bending test.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.283.1-283.1
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• 2014

최근 주위 환경에 존재하는 다양한 에너지를 전기에너지로 회수 또는 수확하는 에너지 하베스팅 기술(energy harvesting technology)이 크게 주목을 받고 있으며, 이와 더불어 압전 나노발전소자(piezoelectric nanogenerator)의 연구가 활발해 진행되고 있다. 한편, 수열합성법 또는 전기화학증착법을 이용하여 비교적 간단하게 수직으로 성장된 산화아연 나노로드(ZnO nanorod)는 광대역 에너지 밴드갭(wide bandgap energy)과 압전(piezoelectric)특성을 갖게 된다. 이렇게 수직 정렬된 나노로드의 기하학적 구조는 외부 물리적인 힘에 의해 구부러짐(bending) 변형이 일어나 압전특성이 효과적으로 일어나며, 이런 현상을 이용하여 압전 나노발전소자에 응용할 수 있다. 본 연구에서는 상부의 전극의 표면 거칠기(surface roughness)를 증가시켜 외부 힘에 의해 산화아연 나노로드가 효과적으로 변형을 일으켜 압전 특성을 향상시켰다. 실험을 위해, 산화아연 마이크로로드 어레이 (microrod arrays)와 실리카 마이크로스피어(silica microsphere)를 각각 템플릿으로 이용하여 그 위에 금(Au)를 증착하여 상부전극을 제작하였다. 산화아연 나노로드와 마이크로로드는 전기화학증착법을 이용해서 저온공정($75^{\circ}C$)으로 ITO가 코팅된 PET 기판위에 성장하였으며, 인가된 전압의 세기를 변화시켜 산하아연 구조물의 크기를 조절하였다. 또한 화합합성법으로 실리카 마이크로 스피어를 준비하였다. 이러게 제작된 상부전극을 통해 기존의 사용되었던 전극과 비교하여 성능이 향상됨을 확인하였으며, 이와 함께 이론적인 분석을 진행하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.278.2-278.2
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• 2014

We have investigated the highly flexible and transparent Si-doped $In_2O_3$(ISO)/Ag/ISO multilayer grown on polyethylene terephthalate (PET) substrates using a roll-to-roll sputtering system. The electrical and optical properties of ISO/Ag/ISO multilayer electrodes depended on the insertion of a nano-size Ag layer. Due to the high conductivity of a nano-size Ag layer, the optimized ISO/Ag/ISO multilayer electrodes showed the lowest resistivity of $3.679{\times}10^{-5}Ohm-cm$, even though the ISO/Ag/ISO multilayer electrodes was sputtered at room temperature. Furthermore, the ISO/Ag/ISO multilayer electrodes exhibited a high transmittance of 86.33%, because of the anti-reflection effect, comparable to Sn-doped $In_2O_3$ (ITO) electrodes. In addition, the ISO/Ag/ISO multilayer electrodes had a very smooth surface morphology without surface defects and showed good flexibility. The flexible OSCs fabricated on ISO(30nm)/Ag(8nm)/ISO(30nm) multilayer electrode showed a power conversion efficiency of 3.272%. This result indicates that the ISO/Ag/ISO multilayer is a promising transparent conducting electrode for flexible OSCs.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.511-511
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• 2013

균일한 전기 전도성 및 우수한 광투과성과 내화학성을 갖는 탄소나노튜브(CNT) 기반의 투명전도막(TCF)은 기존의 ITO 박막보다 우수한 유연성을 갖기 때문에 차세대 플렉시블 디스플레이 소재로서 많은 관심을 모으고 있다. 특히 낮은 저항과 투과도가 일정하면서 투명 전도막의 내구성을 향상 및 유지 시키는 연구는 상업화에 가장 필요한 연구 분야이다. 본 연구에서는 PET기판을 이용한 탄소나노튜브로 제작된 투명전도막 위에 오버 코팅을 통한 물성에 따른 내구성 개선 및 유지를 연구하였다. 오버 코팅 물질로는 실리콘계 투명 하드코팅 소재를 기본으로 하고 용매 및 합성 온도을 제어하여 내구성을 개선하고자 하였다. 연구결과 CNT 코팅층과 오버 코팅층과의 젖음성이 물성 향상에 가장 많은 영향을 끼치는 것을 관찰하였고, 특히 젖음성이 증가할수록 투과도와 전기전도도가 향상되는 것을 확인하였다. 구조 분석결과, 이러한 젖음성에 가장 많은 영향을 주는 것은 용매의 비점과 비중 그리고 용질의 합성 온도 임을 확인하였다. 또한 오버코팅 물질 중 고비점 용매가 고온 고습 환경에서 240시간 이상 내구성 테스트 결과, 투명전도성 평가 지수(${\sigma}DC/{\sigma}OP$)가 향상되었고 또한 테스트 전후의 HAZE 변화율이 10%이하 임을 확인하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2006년도 하계학술대회 논문집 Vol.7
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• pp.40-41
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• 2006

In this work, we developed the 0-3 type piezoelectric composite to incorporate the advantages of both ceramic and polymer. The PVDF-PZT composites were fabricated with various mixing ratio by 3-roll mi11 mixer. The composite solutions were coated on ITO bottom-electrode deposited on PET (polyethylene terephthalate) polymer film by the conventional screen-printing method. After depositing the top-electrode of silver-paste, 4kV/mm of DC field was applied at $120^{\circ}C$ for 30min to poling the 0-3 composite film. The value of $d_{33}$ was increased as the PZT weight percent was increases. But the $g_{33}$ value showed the maximum at 65 wt% of PZT powder.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.202-202
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• 2012

유연성 투명 전도막은 현대 전자산업의 발전에 있어 필수적인 부품소재로서, 가시광선의 투과율이 80% 이상이고 면저항이 $100{\Omega}/sq.$ 전후이며 휘거나 접히고 나아가 두루마리의 형태로도 응용이 가능한 소재를 일컫는다. 이러한 유연성 투명 전도막은 차세대 정보디스플레이 산업 및 유비쿼터스 사회의 중심이 되는 유연성 디스플레이, 터치패널, 발광다이오드, 태양전지 등 매우 다양한 분야에 응용이 기대된다. 이러한 이유로 고 신뢰성 유연성 투명 전도막 개발기술은 차세대 산업에 있어서의 핵심기술로 인식되고 있다. 현재로서는 인듐 주석 산화물(indium tin oxide; ITO) 및 전도성 유기고분자를 사용하여 투명 전도막을 제조하고 있으나, ITO 박막의 경우 인듐 자원의 고갈로 인한 가격상승 및 기판과의 낮은 접착력, 열팽창계수의 차이로 인한 공정상의 문제, 산화물 특유의 취성으로 인한 유연소자로서의 내구성 저하 등의 문제가 제기되고 있다. 전도성 유기고분자의 경우는 낮은 전기전도도와 기계적강도, 유기용매 처리 등의 문제점이 지적되고 있다. 따라서 높은 전기전도도와 투광도 뿐만 아니라 유연성을 지니는 재료의 개발이 요구되고 있는 실정이다. 최근 이러한 재료로서 그래핀(graphene)과 탄소나노튜브(carbon nanotube; CNT)를 중심으로 하는 탄소나노재료가 주목받고 있으며 많은 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 열화학기상증착법(thermal vapor deposition; TCVD)으로 합성된 그래핀 및 CNT를 이용하여 탄소나노재료 복합체 기반의 유연성 투명 전도막을 제작하고 그 특성을 평가하였다. 그래핀과 CNT합성을 위한 기판으로는 각각 300 nm 두께의 니켈과 1 nm 철이 증착된 실리콘 웨이퍼를 이용하였으며, 원료가스로는 메탄(CH4)과 아세틸렌(C2H2)등의 탄화수소가스를 이용하였다. 그래핀의 경우 원료가스의 유량, 합성온도, 냉각속도를 변경하여 대면적으로 두께균일도가 높은 그래핀을 합성하였으며, CNT의 경우 합성시간을 변수로 길이 제어합성을 도모하였다. 합성된 그래핀은 식각공정을, CNT는 스프레이 증착공정을 통해 고분자 기판(polyethylene terephthalate; PET) 위에 순차적으로 전사 및 증착하여 탄소나노재료 복합체 기반의 유연성 투명 전도막을 제작하였다. 제작된 탄소나노재료 복합체 기반의 유연성 투명 전도막은 물리적 과부하를 받았을 때 발생할 수 있는 유연성 투명 전도막의 구조적결함에 기인하는 전도성 저하를 보상하는 특징이 있어, 그래핀과 탄소나노튜브 각각으로 제조된 유연성 투명 전도막보다 물리적인 하중이 반복적으로 인가되었을 때 내구성이 향상되는 효과가 있다. 40% 스트레인을 반복적으로 인가하였을 때 그래핀 투명 전도막은 20 사이클 이후에 면저항이 $1-2{\Omega}/sq.$에서 $15{\Omega}/sq.$ 이상으로 급증한 반면 그래핀-CNT 복합체 투명 전도막은 30사이클까지 $1-2{\Omega}/sq.$ 정도의 면저항을 유지하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.434-434
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• 2012

Despite recent efforts for fabricating flexible transparent conducting films (TCFs) with low resistance and high transmittance, several obstacles to meet the requirement of flexible displays still remain. Indium tin oxide (ITO) thin films, which have been traditionally used as the TCFs, have a serious obstacle in TCFs applications. SWNTs are the most appropriate materials for conductive films for displays due to their excellent high mechanical strength and electrical conductivity. Recently, it has been demonstrated that acid treatment is an efficient method for surfactant removal. However, the treatment has been reported to destroy most SWNT. In this work, the fabrication by the spraying process of transparent SWNT films and reduction of its sheet resistance by Au-ionic doping treatment on PET substrates is researched. Arc-discharge SWNTs were dispersed in deionized water by adding sodium dodecyl sulfate (SDS) as surfactant and sonicated, followed by the centrifugation. The dispersed SWNT was spray-coated on PET substrate and dried on a hotplate. When the spray process was terminated, the TCF was immersed into deionized water to remove the surfactant and then it was dried on hotplate. The TCF film was then was doped with Au-ionic doping treatment, rinsed with deionized water and dried. The surface morphology of TCF was characterized by field emission scanning electron microscopy. The sheet resistance and optical transmission properties of the TCF were measured with a four-point probe method and a UV-visible spectrometry, respectively. This was confirmed and discussed on the XPS and UPS studies. We show that 87 ${\Omega}/{\Box}$ sheet resistances with 81% transmittance at the wavelength of 550 nm. The changes in electrical and optical conductivity of SWNT film before and after Au-ionic doping treatments were discussed. The effects of hole transport interface layer using Au-ionic doping SWNT on the performance of organic solar cells were investigated.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.110-110
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• 2015

표면에너지는 계면특성을 지배하는 핵심인자로 디스플레이의 터치 스크린 패널 공정, 이종소재의 접합, 금속의 클래딩 등 실제 산업에 있어서 매우 중요하다. 표면에너지는 코팅과 본딩 이론에 있어서 기본이 되는 물리량으로 표면에너지가 높을수록 코팅 또는 박막 증착시 코팅, 증착이 용이하며 이종소재의 접합도 쉽게 일어난다. 본 연구에서는 플라즈마 표면처리시 산소 분율의 변화에 따른 기판의 표면에너지와 코팅층과 기판의 부착력의 변화에 대해 연구하였다. 연구의 주요 기판으로 ITO, PET 기판을 사용하였고, 표면 에너지 변화를 확인하기 위해 기판을 상온 상압 플라즈마에 노출시켰다. 플라즈마는 아르곤(Ar)의 공급량을 20 LPM으로 고정하고 산소($O_2$)의 공급량을 0 sccm에서 40 sccm 까지 10 sccm 간격으로 변수를 주었다. 표면에너지 값은 기판 위에 형성된 액체의 접촉각을 통해 도출하였다. 표면에너지 측정 액체로 증류수(deionized water)와 디오도메탄(diiodo-methane)을 사용하였다. 표면에너지는 산소분압이 10 sccm에서 최대값인 76 mJ/m2으로 증가한 후 20 sccm까지 유지하다 다시 직선적으로 감소하였다. 기판에 증착된 크롬 박막의 부착력은 스크래치 테스트를 통해 측정하였다. 표면에너지의 증가와 비례하게 부착력은 증가하였고 표면에너지가 감소하는 범위에서는 부착력도 감소하였다. 기판과 코팅층의 부착력 증가 원인 중 하나인 계면 산화물 층의 생성 여부를 알아보기 위해 auger electron spectroscopy (AES) 분석을 진행하였다. AES 분석을 통해 플라즈마 표면처리시 기판과 코팅층의 계면 산화물층의 두께가 표면에너지의 변화와 비례하게 증가하였다가 감소하는 것을 확인하였다. 산소분압이 10 sccm 이었을 경우 산화물층의 두께가 가장 두꺼웠다. 또한 계면의 화학적 결합 상태를 알아보기 위해 X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) 분석을 진행하였으며 산소 분율의 변화에 따라 크롬 산화물의 양이 증가하였다 감소하는것을 확인하였다. 이 연구를 통해 산소를 포함한 플라즈마 표면개질이 기판과 코팅층의 부착력 증가에 영향을 끼침을 확인 할 수 있었다. 또한 이를 응용하여 부착력 증가가 필요한 다양한 분야에서도 쉽게 적용시킬 수 있을 것이다.