• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.418-419
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• 2013

현재, 인듐 주석 산화물(indium tin oxide, ITO) 박막은 가시영역에서 전기적 특성 및 광학적 특성이 우수하기 때문에 평면 디스플레이(flat displays), 박막 트랜지스터(thin film transistors), 태양전지(solar cells) 등을 포함한 광소자에 투명전도성산화물(transparent conducting oxide, TCO) 전극으로 가장 일반적으로 사용되고 있다. 하지만, 이 물질은 밴드갭이 3.4 eV로 다소 작아 다양한 분야의 의료기기, 환경 보호에 응용 가능한 자외선 영역에서 상당히 많은 양의 광흡수가 발생하는 치명적인 문제점을 가지고 있다. 또한, 인듐(Indium)의 급속한 소비는 인듐의 매장량의 한계로 인해 가격을 상승시키는 주요한 원인으로 작용하고 있다. 한편, InGaN 기반의 자외선 발광다이오드 분야에서는 팔라듐(Pd) 기반의 반투명 전극과 은(Ag) 기반의 반사전극을 주로 사용하고 있지만, 낮은 투과도와 낮은 굴절률을 때문에 여전히 자외선 발광다이오드의 광추출 효율(extraction efficiency)에 문제점을 가지고 있다. 따라서 자외선 발광다이오드의 외부양자 효율(external quantum efficiency, EQE)을 높이기 위해 높은 투과도와 GaN와 유사한 굴절률을 가지는 p-형 오믹 전극을 개발해야 한다. 본 연구에서는 초박막의 ITO (16 nm)/Ag (7 nm)/ITO (16 nm) 다층 구조를 갖는 투명전도성 전극을 제작한 후, 열처리 온도에 따른 전기, 광학적 특성에 향상에 대해서 조사하였다. 사용된 산화물/금속/산화물 전극의 구조는 유기발광 다이오드(organic light emitting diode, OLED), 태양전지 등에 많이 사용되는 안정적인 투명 전극을 자외선 LED 소자에 처음 적용하여, ITO의 전체 사용량은 줄이고, ITO 사이에 금속을 삽임함으로써 금속에 의한 전기적 특성 향상과 플라즈몬 효과에 의한 투과도를 높일 수 있는 장점을 가지고 있다. 실험 결과로는, $400^{\circ}C$에서 열처리한 ITO/Ag/ITO 다층 구조는 365 nm에서 84%의 광학적 특성과 9.644 omh/sq의 전기적 특성을 확인하였다. 실험 결과로부터 좀 더 최적화를 수행하면, ITO/Ag/ITO 다층 구조는 자외선 발광다이오드의 투명전도성 전극으로 사용될 수 있을 것이라 기대된다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2009.07a
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• pp.1433_1434
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• 2009

AC PDP는 다른 디스플레이들에 비해 높은 소비전력과 낮은 발광효율에 대한 문제를 가지고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 연구에서는 기존의 Stripe shape ITO(Indium Tin Oxide)전극구조에서 Lock shape ITO전극구조를 제안하였다. 이 구조는 long gap을 가진 Square형태의 전극구조에 'ㄱ'형태의 점화전극을 추가한 구조로, 소비전력을 줄이기 위해 전극면적을 줄이고, discharge current를 제어 하였다. 또한 점화전극 구조에 의해 늘어난 gap으로 인한 방전개시전압 상승을 줄 일수 있었다. 실험은 Stripe shape ITO구조와 Lock shape ITO의 전극구조들로 구성되어 있는 Test Panel을 직접 제작하여 방전개시전압, 휘도, 소비전력, 발광효율을 측정하여 그 특성들을 비교하였다. 그 결과 제안된 전극구조에서의 소비전력은 reference 구조에 비해 최대 18% 감소하였고, 발광효율은 최대 13% 상승을 함을 보였다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.18 no.1
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• pp.54-59
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• 2009

We have measured the spatiotemporal behavior for the density of excited Xe atoms in the $1s_5$ metastable states by laser absorption spectroscopy in accordance with various shapes of ITO electrode. The maximum density of excited Xe atoms in the Is5 state in a discharge cell for fish-boned, T-shaped and squared ITO electrodes has been measured to be $3.01{\times}10^{13}\;cm^{-3}$, $2.66{\times}10^{13}\;cm^{-3}$ and $2.06{\times}10^{13}\;cm^{-3}$, respectively. Throughout this experiment, we could understand the influence of the shapes of ITO electrode of micro discharge cell on the high efficiency of AC-PDPs.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.411-412
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• 2013

최근 UV LED는 생화학 및 의료 산업에서 많은 각광을 받고 있다. 특히, 360nm 이하의 파장대를 갖는 UV LED는 치료 기술, 센서, 물이나 공기 등의 정화와 같은 목적으로 특별한 관심이 쏠리고 있다 [1]. 이러한 지속적인 연구를 통하여 현재까지 UV LED는 거대한 성장을 이루어 왔다. 하지만 이러한 노력에도 불구하고, 360 nm 이하의 UV LED는 여전히 오믹 접촉과 전류 분산이 원활하지 못하다는 문제점을 가지고 있다. 이것은 UV LED의 외부 양자 효율을 감소시키고, 더 나아가 극도로 낮은 광 추출 효율을 초래한다. 최근 이러한 문제를 해결하고자, 투명 전도성 산화물(TCO)을 금속 전극과 p-AlGaN 사이에 삽입해주는데, 현재 가장 널리 사용되는 TCO 물질은 ITO 이다 [2]. 하지만 ITO 물질은 상대적으로 작은 밴드갭(3.3~4.3 eV)과 단파장 빛이 가지는 큰 에너지로 인하여 deep-UV 영역에서는 빛이 투과하지 못하고 대부분 흡수된다 [3]. 따라서 본 연구에서는 기존의 박막형 ITO 투명 전극에 비해 투과도 손실을 최소화할 수 있는 mesh, grid 기반의 투명전극을 연구하였다. Fig. 1과 같이 $5{\mu}m$, $10{\mu}m$, $20{\mu}m$ 간격으로 이루어진 mesh, grid 구조의 투명전극을 구현하여 투과도 손실을 최소화하면서 우수한 전기적 특성을 확보하기 위한 구조 최적화 연구를 진행하였다. 본 연구를 위해 mesh, grid 구조의 ITO 전극 패턴을 photolitho 공정으로 형성하였으며, e-beam 증착법으로 60 nm 두께의 ITO 전극을 형성 후 질소 분위기/$650^{\circ}$에서 30초 동안 RTA 공정을 진행하였다. Fig. 1에서 볼 수 있듯이 mesh, grid의 간격이 증가할수록 투명 전극이 차지하는 면적이 감소하여 투과도는 향상되는 반면, 투명 전극과 p-GaN과의 접촉 면적 또한 감소하므로 오믹 특성이 저하된다. 따라서 투과도 손실을 최소화하면서 우수한 전기적 특성을 확보하기 위해 mesh는 $20{\mu}m$, grid는 $10{\mu}m$ 간격의 구조로 각각 최적화하였다. 그 결과 박막 기반의 ITO 투명전극 대비 최대 약 10% 향상된 투과도를 확보하였으며, I-V Curve 결과를 통하여 p-GaN 기판과 mesh 구조의 ITO 전극 사이에 박막 기반의 투명 전극과 비슷한 수준인 $0.35{\mu}A(@5V)$의 전기적 특성을 확보하였다. 결과적으로 mesh, grid 기반 투명전극의 구조 최적화를 통하여 p-GaN과 원활한 오믹 접촉을 형성하는 동시에 기존 박막형 ITO 투명 전극 구조보다 높은 투과도를 확보할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.244.1-244.1
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• 2014

디스플레이 패널의 터치 스크린에 가장 널리 사용되는 ITO 전극은 사용자의 눈에 전극 면이 시각적으로 구분되지 않도록 해야 한다. 따라서 최근에는 ITO 전극 면이 구분되지 않도록 하기 위해 다층 박막으로 이루어진 인덱스 매칭(index matching, IM) 기술을 이용하여 ITO 전극 필름을 제작하고 있다. 이러한 인덱스 매칭된 ITO 필름은 기판이나 공정 조건, 인덱스 매칭 층의 물질 종류에 따라 ITO 박막의 전기적 광학적 특성이 각각 다르게 나타나기 때문에 이에 대한 많은 연구가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 롤투롤 스퍼터링(roll to roll sputtering) 방법으로 고굴절과 저굴절이 순차적으로 코팅 처리된 PET 기판 위에 ITO 박막을 증착하여 IM-ITO 필름을 제작하고 전기적 광학적 특성을 관찰하였다. 이를 위해 습식(wet) 코팅 방법으로 저굴절층과 고굴절층을 PET 필름 위에 코팅하여 IM층을 제작한 PET 필름 위에 ITO 박막을 증착하고, $150^{\circ}C$로 후 열처리를 하여 인덱스 매칭된 ITO 필름을 제작하였다. 제작된 필름은 GIXD를 이용하여 박막의 구조와 결정성을 조사하였고, 면저항 측정기와 홀측정 장치를 이용하여 전기적 특성을 관찰하였다. 그리고 분광광도계와 탁도(haze) 측정기를 이용하여 광학적 특성을 조사하였다. 본 연구를 통해 롤투롤 스퍼터링 방법으로 유무기 복합막으로 구성된 IM-ITO 박막의 전기적 광학적 구조적 특성에 대해 보고하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.595-595
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• 2013

본 연구에서는 brush painting공법을 이용하여 인쇄형 유기태양전지에 적용이 가능한 ITO nanoparticle/Ag nanowire/ITO nanoparticle (Nano IAI) 다층 하이브리드 투명 전극의 전기적, 광학적, 구조적 특성을 연구하였다. 평균 25 nm 사이즈의 ITO 나노 입자로 구성된 ITO 나노 잉크와 직경 20~25 nm의 Ag nanowire 잉크를 기반으로 Brush painting 기술을 적용해 상온, 상압에서 낮은 면저항과 높은 투과도를 가지는 Nano IAI 하이브리드 투명 전극을 제작하였다. Nano IAI 투명 전극 제작 시 일정한 두께에서 Ag nanowire 코팅을 위한 brush painting 횟수를 변수로 하여 최적화 공정을 진행하였으며, Ag nanowire가 2번 brush painting 된 Nano IAI 다층 하이브리드 투명전극은 $3.4{\times}10^{-3}$ ohm-cm의 비저항과 52.33 ohm/square의 낮은 면저항을 나타내었다. 이를 통해 효과적으로Ag nanowire를 ITO nanoparticle 사이에 삽입할 경우, 고온의 열처리 공정을 통하지 않고 낮은 면저항을 가지는 인쇄형 투명 전극을 구현할 수 있음을 확인할 수 있었다. 특히 Nano IAI 다층 하이브리드 전극은 83.83%의 높은 투과도를 나타내는데 이는 삽입된 Ag Nanowire의 폭과 길이가 나노 사이즈이기 때문에 입사되는 빛이 흡수되기보다 대부분 투과하기 때문으로 사료된다. 또한, XRD 분석과 HRTEM 분석을 통해 Nano IAI 다층 하이브리드 투명전극의 전도 메커니즘을 설명하였다. 이와 같은 우수한 전기적, 광학적 특성은 brush painting 기법으로 제작된 Nano IAI 다층 하이브리드 투명 전극의 인쇄형 유기태양전지 적용 가능성을 나타낸다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2011.05a
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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.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2012.05a
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• pp.109.2-109.2
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• 2012

연구에서는 co-sputtering 시스템을 이용하여 아나타세 $TiO_2$의 도핑 농도 변화에 따른 다성분계 $TiO_2$-ITO (TITO) 박막의 전기적, 광학적, 구조적 특성 변화를 알아보고 고 효율을 가지는 인광 유기발광 다이오드를 제작 하였다. 상온에서 최적화된 다성분계 TITO 투명 전극의 급속 열처리 시 $600^{\circ}C$ 급속 열처리 조건에서 매우 낮은 18.06 ohm/sq.면저항, $5.1{\times}10^{-4}$ ohm-cm 비저항과 가시광선 영역 400~550 nm 에서 87.96 %이상의 높은 광학적 투과율과 4.71 eV의 일함수를 확보할 수 있었다. 또한TITO 박막을 양극으로 하여 OLED 소자를 제작한 후 그 성능을 평가하였다. 기존의 ITO 전극과 비교하면 다성분계 TITO 인광 유기 발광 다이오드의 quantum efficiencies (21.69 %)와 power efficiencies (90.92 lm/W)로 ITO 투명전극과 매우 유사함을 알 수 있었고 아나타세 $TiO_2$가 도핑된 TITO 투명 전극의 급속 열처리 공정에도 불구하고 매우 평탄한 표면을 나타냄을 SEM 이미지를 통하여 확인할 수 있었다. 이러한 TITO 투명 전극의 우수한 전기적, 광학적, 구조적 특성은 indium saving 투명 전극으로써 고가의 ITO 박막의 대치가능성을 나타낸다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.11a
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• pp.66-66
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• 2008

본 연구에서는 ITO/Ag/ITO 다층 박막을 유기발광소자와 플렉시블 광전소자의 전극으로 적용하기 위하여 선형 대항 타겟 스퍼터(Linear facing target sputter) 시스템을 이용하여 성막하였고, ITO/Ag/ITO 다층박막의 전기적, 광학적, 구조적 특성을 분석하였다. 선형 대항 타겟 스퍼터 시스템은 강한 일방항의 자계와 타겟에 걸린 음극에 의해 전자의 회전, 왕복 운동이 가능해 마주보는 두 ITO 타겟 사이에 고밀도의 플라즈마를 구속 시켜 플라즈마 데미지 없이 산화물 박막을 성막시킬 수 있는 장치이다. 대항 타겟 스퍼터 시스템을 이용하여 성막한 ITO 전극을 DC power, working pressure, Ar/O2 ratio 에 따른 특성을 각각 분석하였다. glass 기판위에 최적화된 ITO 전극을 bottom layer로 두고, bottom ITO layer 위에 thermal evaporation 을 이용하여 Ag 박막을 6~20nm의 조건에 따라 두께를 다르게 성막하고, Ag 박막을 성막한 후에 다시 bottom ITO 전극과 같은 조건으로 ITO 전극을 top layer로 성막 하였다. 두 비정질의 ITO 전극 사이에 매우 앓은 Ag 박막을 성막 함으로 해서 glass 기판위에 ITO/Ag/ITO 다층 박막전극은 매우 낮은 저항과 높은 투과도를 나타낸다. ITO/Ag/ITO 박막의 전기적 광학적 특성을 보기 위해 hall measurement와 UV/visible spectrometer 분석을 각각 진행하였다. ITO/Ag/ITO 다층 박막 전극이 매우 얇은 두께임에도 불구하고 $4\Omega$/sq.의 낮은 면저항과 85%의 높은 투과도를 나타내는 이유는 ITO/Ag/ITO 전극 사이에 있는 Ag층의 표면 플라즈몬 공명 (SPR) 현상으로 설명할 수 있다. ITO/Ag/ITO 전극의 Ag의 거동을 분석 하기위해 FESEM분석과 synchrotron x-ray scattering 분석을 하였다. ITO/Ag/ITO 전극의 Ag층이 islands의 모양에서 연속적으로 연결되는 변화과정 중에 SPR현상이 일어남을 알 수 있다. 여기서, 대항 타겟 스퍼터 시스템을 이용하여 성막한 ITO/Ag/ITO 다층박막을 OLED 또는 inverted OLEDs의 top 전극으로의 적용 가능성을 보이고 있다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2007.11a
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• pp.175-176
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• 2007

본 연구에서는 기존의 ITO전극을 사용하지 않는 새로운 전극구조를 가지는 AC-PDP를 제안하였다. 제안한 구조는 상판의 유지전극들을 패터닝된 유전체층 사이에 Ag 전극을 경사형 으로 형성하여 만든 구조이다. 테스트 패널은 각각 $250{\mu}\;300{\mu}m,\;350{\mu}m$의 유지전극 간격들을 가지는 제안된 구조와 기존의 유지전극 간격 $60{\mu}m$의 ITO 구조를 reference로하여 제작하였다. 제안한 구조의 휘도는 방전 갭의 길이에 비례하여 증가하였고 방전전류가 약 $33{\sim}70%$ 감소하여 효율이 유지전극 간격 $300{\mu}m$에서 최대 130% 증가하여 2배이상 증가하였다.