• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.306-306
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• 2013

본 연구에서는 저가격, 대면적화를 위한 롤투롤 스퍼터를 이용하여, Index matching (히가시 야마 $125{\mu}m$)의 PET 기판 위에 ITO 박막을 성막 시킨 정전용량 방식의 터치 패널용 투명 전극에 대하여 전기적, 광학적, 구조적, 표면적 특성을 분석하였다. ITO 타겟은 미쓰이사(일본의) 주석 함량 5 wt%을 사용하였으며, 롤투롤 스퍼터는 degassing챔버와 스퍼터 챔버가 한 시스템에 구성되었고, Degassing 챔버는 좌우측의 Rewinder/Unwinder 롤러에 의해 감고 풀어지는 PET 기판의 수분 및 가스를 중앙부에 위치한 히터를 통해 제거하며, 수분 제거 후 스퍼터 챔버로 옮겨진 1,250 mm폭의 PET기판을 Unwinder/Rewinder 롤러에 장착하며, Unwinder 롤러로부터 풀려진 PET 기판은 guide 롤러를 거쳐 cooling drum과의 물리적 접촉에 의해 PET 기판의 냉각이 일어나게 된다. ITO 캐소드 전에 장착된 할로겐 히터 상부로 기판이 지나가면서 열처리가 진행되고 열처리 후 두 개의 ITO 캐소드 상부를 지나면서 연속적으로 ITO 박막이 PET 기판에 성막 되게 된다. ITO 박막의 주요 성막 변수인 DC Power, Ar/$O_2$ 가스 유량비, 기판의 속도는 최적으로 고정하고, 성막된 ITO박막의 필름을 각각 고온 챔버에서 $150^{\circ}C$도에서 10 min에서 60 min 동안 각각 열처리를 통한 내열성 테스트를 진행하여 ITO 필름의 특성 향상을 비교 분석하였다. 분석을 위해 전기적 특성은 four-point probe로 측정했고, 투과도는 Nippon Denshoku사(社)의 COH-300A를 이용해 가시광(550 nm)에서 분석했고, FE-SEM으로 ITO박막의 표면 상태를 분석하였다. 또한 Rolling Tester (Z-300)를 이용하여 기계적 안정성을 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.581-581
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• 2013

ITO (Indium Tin oxide)는 비화학 양론적 조성을 띄는 n-type 반도체 특성이 있으며 가시광 영역(380~780 nm)의 파장에 대한 높은 광 투과도(>85%)를 가지며 비교적 높은 전도도(${\sim}10^4/{\Omega}-cm$)를 갖고 화학적 안정성이 우수하여 투명전극 박막으로 많이 사용되어왔다. 또한, PET film은 전기절연성, 내후성이 우수하고, 85%의 투과율을 보이는 특성에 의하여 Flexible display의 기판으로 많은 연구가 진행되고 있다. 이와 같은 PET film에 ITO를 증착하여 광 투과도와 전기전도도가 우수한 Flexible display의 투명전극으로 많은 연구 개발이 이루어지고 있다. Flexible ITO 박막의 특성을 향상하기 위해서는 $200^{\circ}C$ 이상의 열처리 공정이 필요하지만, PET는 약 $200^{\circ}C$ 이상에서 열 변형이 일어나므로 열처리 공정이 어렵고 이러한 문제점을 해결하기 위해 ITO/PET film에서 PET film의 변형 없이 ITO 박막의 표면에 전자빔 형태로 조사하여 박막의 물성을 개선하는 연구가 진행되고 있다 [1]. 본 연구에서는 ITO/$SiO_2$가 증착된 PET film에 전자빔을 조사하여 ITO 박막의 물성 변화를 관찰하였고, 전자빔 에너지 변화 및 전자빔 조사 시간에 따라 ITO film의 전기적, 광학적 특성 변화를 분석하였다. 구조적 특성은 XRD (X-ray diffraction), 전기적 특성은 4-point probe, Hall measurement를 이용하였으며, 가시광영역의 광 투과도는 UV-Vis spectrometer로 측정하였다. 전기 광학적 특성 변화는 Figure of Merit (FOM) 수치로 분석하였다. 이 실험으로 PET film에 직접적인 열을 가하지 않으면서 ITO 박막의 표면에 전자빔을 조사 하여, 박막의 전기전도도 및 광 투과율, 결정성 향상 등을 관찰할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2013.05a
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• pp.157-158
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• 2013

차세대 고품질 대면적 평판 디스플레이의 투명전극으로서 ITO 박막은 제조 공정에 따라 낮은 비저항뿐만 아니라 좋은 에칭특성 및 기계적 특성을 갖는 비정질 ITO 박막을 필요로 한다. 따라서 불순물 X를 도입하여 초기 박막 핵생성 밀도 및 핵성장을 제어하여 비정질 ITO:X 박막을 제작하고, 전기적, 미세구조적 및 에칭특성 등 물성 변화를 관찰하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.196-196
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• 2013

가시광 영역에서의 높은 투과도와 낮은 전기 비저항을 갖는 ITO (Indium Tin Oxide) 박막은 현재 Display, Solar Cell, LED, Smart Phone 등 최첨단 IT산업에서 가장 많이 사용되고 있는 투명전극소재이다. IBD (Ion Beam Deposition)방법은 박막의 증착 방법 중 Plasma에서 독립적으로 이온만을 빔의 형태로 조사하여 박막을 증착하는 방법으로 기존 RF 또는 DC 스퍼터방법에 비해서 상대적으로 높은 진공도(low 10E-04 torr)와 비교적 높은 스퍼터 된 입자의 에너지를 가지는 등의 장점으로 증착 된 박막의 밀도, 거칠기가 향상되고 상대적으로 적은 결함을 가지는 박막의 제작에 사용되고 있는 기술이다. (주)인포비온에서는 IBD 기술과 더불어 표면만을 선택적으로 가열할 수 있는 EBA Technology를 사용하여 박막에 Energy를 전달하고, 이를 바탕으로 ITO 박막의 전기적, 광학적, 구조적인 특성의 변화를 관찰 연구했다 [1]. 본 연구에서는 기존의 Sputter 방법과 IBD 방법으로 증착 된 ITO 박막의 전기적, 광학적, 구조적인 특성 변화를 비교 관찰하였고, EBA 후처리로 ITO 박막을 상온에서 처리하여, 박막의 투과도, 면 저항, 미세구조의 변화를 관찰하였다. 각 특성의 변화는 UV-VIS, 4Point-Probe, TEM을 사용하여 분석하였고, 처리 전, 후의 박막의 결합에너지는 XPS로, 박막의 조성변화는 SIMS를 이용하여 각각 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.151-151
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• 2013

무기물 기반, Si-based 태양전지에 비해 가볍고 저렴하다는 관점에서 유기태양전지에 대한 연구가 진행되고 있다. 유기태양전지는 Si-based 태양전지에 비해 그 효율이 낮다는 점이 문제로 제기되어 왔지만, 억셉터와 도너의 nanocomposite 구조인 bulk-heterojunction (BHJ) 구조가 개발이 되면서 유기물의 짧은 엑시톤(exciton) 거리를 극복할 수 있게 되어 그 효율이 비약적으로 증가되는 결과를 낳았다. 또한 넓은 범위의 파장을 흡수 할 수 있는 작은 band-gap을 갖는 물질이 개발됨으로써 유기 태양전지의 효율은 점차 증가하고 있다. 최근에는 독일 회사인 Heliatek에서 12%가 넘는 유기태양전지를 발표함으로써 유기태양전지가 Si-based 태양전지를 대체할 수 있는 차세대 에너지 공급원으로의 가능성을 충분히 보였다. 이런 유기 태양전지는 하부 투명전극인 인듐주석산화물(ITO)/정공이동층(PEDOT:PSS)/광흡수층/전자이동층(LiF)/낮은 일함수를 갖는 상부전극인 Al 구조의 일반적인 구조; ITO/전자이동층/광흡수층/정공이동층/높은 일함수를 갖는 상부전극(Ag), 전하의 이동방향이 반대인 역구조 태양전지, 두 가지로 분류할 수 있다. 하지만 소자 안정성의 관점에서 일반적인 구조의 태양전지는 ITO/PEDOT:PSS 계면에서의 화학적 불안정성과, 낮을 일함수를 갖는 상부전극이 쉽게 산화되는 등의 문제가 있어 상부전극으로 높은 일함수를 갖는 전극을 사용하는 역구조 태양전지가 더 유리하다. 이러한 역구조 태양전지에서 효율을 높일 수 있는 요인 중 하나는 전자이동층에 있다. 광흡수층에서 형성되어 분리된 전자가 전극으로 이동하기위해서는 전자이동층을 거쳐야 한다. 하지만 이 전자이동층 내에서의 전자 이동속도가 느리다면, 즉 저항이 크다면 광흡수증과의 계면에서 Back electron trasnfer현상으로 재결합이 일어나게 되어 전극으로 도달하는 전자의 양이 줄어들게 되고, 이는 유기태양전지 효율을 낮추는 요인이 된다. 전자이동층 자체의 저항뿐만 아니라, 전자이동층의 표면 거칠기(morphology) 또한 유기 태양전지의 효율을 좌우하는 요인 중 하나이다. 광흡수층과 전자이동층의 계면에서 전자의 이동이 일어나는데, 전자이동층의 표면 거칠기가 크게되면 그 위에 박막으로 형성되는 광흡수층과의 계면저항이 증가하게 되고, 이는 광흡수층에서 전자이동층으로의 원활한 전자이동을 저해함으로써 소자 효율의 감소를 일으키게 된다. 따라서 우리는 전자이동층인 ZnO 박막의 스퍼터링 조건을 변화시킴으로써 ZnO 층의 두께에 따른 광투과도, 전기전도성 변화 및 유기태양전지의 효율변화와, 표면 거칠기에 따른 광변환 효율 변화를 관찰하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2008.11a
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• pp.79-80
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• 2008

최근 질화물 계 발광다이오드의 광추출효율을 향상시키기 위하여 발광다이오드의 발광면을 texturing하는 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 직접 패터닝 방식인 나노 임프린팅 공정을 이용하여 blue 발광다이오드의 indium tin oxide (ITO) 투명전극 층에 sub-micron 크기의 hole이 주기적으로 정렬된 구조의 폴리머 패턴을 형성하였으며 임프린팅 공정 후 건식 식각 공정을 통해서 ITO 층을 식각하였다. 그 결과 ITO 투명전극 층에 발광다이오드의 광추출효율을 향상시키기 위한 sub-micron 급의 주기적인 hole 패턴이 형성되었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.400-402
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• 2013

육각형 구조를 지닌 2차원의 물질인 그래핀은 높은 열전도도, 투과도, 이동도와 기계적, 화학적 안정도등 많은 장점을 가졌기 때문에 활발한 연구가 이루어지고 있다. 그래핀의 이런 많은 장점으로 그래핀을 투명전극으로 사용하기 위한 연구가 이루어지고 있지만, 투과도와 이동도를 극대화하기 위하여 단층 그래핀을 사용하게 되면 면저항과 그래핀의 탄화문제를 극복하기 힘들어지고, 면저항과 그래핀의 탄화문제를 위해 다층 그래핀을 사용하게 되면 투과도과 이동도가 떨어지는 단점을 가지게 된다. 즉, 그래핀을 알맞게 적용하기 위해서는 단층 혹은 다층 그래핀을 용도에 맞게 사용할 수 있도록 계획을 수립하는 것이 좋을 것이다. 본 연구에서는 높은 투과도와 이동도를 가진 단층 그래핀을 기존에 투명전극으로 널리 사용되고 있는 ITO와 P형 갈륨나이트라이드 발광다이오드 사이에 삽입층으로 사용함으로써 기존 투명전극으로 ITO를 사용한 발광다이오드보다 약 45%의 발광세기를 향상시킬 수 있었다. 또한, 소비전력을 고려한 발광세기는 약 33% 정도 향상되었다. 이런 발광효율향상을 가져올 수 있었던 이유는 ITO의 단점인 낮은 이동도를 그래핀의 높은 이동도로 보상해주며, 그래핀의 높은 투과도 때문에 그래핀을 한 층 더 삽입하였지만 투과도 면에서 감소가 없었기 때문이다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.265-266
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• 2012

의료용 X-ray의 발전에 따라, 영상의 Digital화가 필요하게 되었다. Digital 영상 구현을 위해 다양한 형태의 영상 검출기가 개발되었다. 진단 영상의 조건으로는 구현 시간이 빠르고 해상도가 높아야 한다. 조건에 부합하는 Flat panel 형태의 직접방식과 간접방식 검출기의 개발이 주로 이루어졌으며, X-ray 검출 효율이 높고 공간 분해능이 높은 직접 방식의 검출기에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 기존 직접방식의 X-ray 검출물질로는 A-Se이 이용되었다. 하지만 A-Se의 경우 낮은 원자번호로 인해 X-ray에 대한효율이 낮으며, 제조 공정과 수율의 문제로 인해 대체 물질의 개발과 공정의 개선이 필요하다. 선행 연구를 통해 X-ray 검출물질의 전기적 특성을 파악을 통해 대체 물질로서 가능성을 알아보았다. 본 연구에서는 기존에 제작된 X-ray 검출물질의 상부전극 증착 물질과 증착법 선정에 대한 연구이다. 선행 연구를 통해 선정된 X-ray 검출물질은 HgI2이다. 상, 하부 전극 선택에 있어 HgI2의 일함수 값(4.15eV)을 고려하여 그와 비슷한 일함수 값을 가진 물질로 전기적 장벽을 제거하여야 한다. 따라서, ITO (일함수 4.45eV)와 Au (일함수 5.1eV)을 선택하였다. ITO의 증착으로 이용된 방법으로는 on-axis 형태의 magnetron plasma sputtering을 이용하였으며, Au의 증착으로 이용된 방법은 Thermal evaporation deposition을 이용하였다. plasma sputtering에 이용된 타겟은 In2O3;SnO2 (조성비:90:10wt%)를 사용하였으며, Chamber의 크기는 넓이 456 ${\phi}cm^2$ 높이 25 cm이며, 로 target과 기판과의 거리는 15cm이다. plasma발생에 필요한 가스로는 Ar과 O2를 이용하였다. 고 진공 환경 조성에 이용된 장비로는 Rotary pump와 Turbo molecular pump이다. plasma 발생 전 진공도는 $3.2{\times}10^{-5}$ Torr, 발생 후 진공도는 $5.1{\times}10^{-5}$ Torr이다. plasma 환경이 조성된 후 증착 시간은 1분 30초이다. Au는 순도 99.999%를 이용하였으며, 이용된 금은 1회 증착에 0.3 g을 이용하였다. Chamber의 넓이 1,444 ${\phi}cm^2$이며, 높이 40 cm, boat와 기판과의 거리는 25 cm이다. 고 진공 환경 조성에 이용된 장비로는 Rotary pump와 diffusion pump를 이용하였다. Au의 승화 전 진공도는 $2.4{\times}10^{-5}$ Torr 증착 시 진공도는 $4.2{\times}10^{-5}$ Torr이며, Boat에 가해준 전압, 전류는 0.97 V, 47 A이며, 증착 시간은 1분 30초이다. 광도전체 층에 각각 증착된 전극의 저항을 통해 증착상태를 판단하였다. DMM (Digital Multimeter)로 1 cm 간격으로 측정된 표면의 저항은 ITO 약 $8{\Omega}$, Au 약 $3{\Omega}$으로 전극으로서 이용이 가능한 상태이다. Au와 ITO가 증착된 HgI2 시편의 전기적 특성은 기존에 이용된 X-ray 변환물질의 성능보다 우수하였다. 하지만 Au와 ITO가 각각 증착된 시편의 전기적 특성은 큰 차이를 보이지 않았다. ITO의 경우 진공 상태에서 이용되는 Gas가 이용되며, Plasma 환경 조성 유지가 어려운 점이 있다. Au전극은 증착 환경 조성이 쉽지만, 전극 물질 이용효율이 떨어지는 단점이 있다. 본 연구를 통해 X-ray 변환물질인 HgI2의 전극물질로 Au와 ITO의 이용가능성을 알아보았다. 두 전극으로 제작된 검출기의 성능은 큰 차이 없이 우수하였고, 전기적 장벽 상태가 낮아 높은 검출 효율을 보였다. 상대적으로 Au 전극의 공정이 간단하고 수율이 높다. 하지만 Au Source의 이용 효율이 떨어지는 단점이 있다. 본 연구의 결과를 통해 공정상의 유리함과 Source의 이용효율을 고려한 분석에 대한 연구가 필요할 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.449-449
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• 2012

플라즈마 디스플레이 패널(PDP)은 가격 경쟁력이 뛰어나고 빠른 반응 속도를 기반으로 한 생생한 화질이 구현 가능한 장점에 힘입어 대형 평판 디스플레이 시장에서 주도적인 위치를 점하여 왔다. 이러한 특징을 갖고 있는 PDP는 최근 성장세를 보이고 있는 PID (Public Information Display) 시장에서도 그 효력을 발휘할 것으로 보인다. 따라서 기존의 HD급이나 Full HD급 미소 방전셀이 아닌 대면적 방전셀을 적용한 PDP 의 방전 특성에 대한 연구가 중요할 것으로 생각된다. 본 논문에서는 ITO 전극 간격 및 전극 폭, 격벽의 폭 및 높이 등 PDP 의 방전 특성에 영향을 미치는 요소들의 수치를 변화시켜 가며 대면적 방전셀을 적용한 PDP의 기본적인 방전 특성을 살펴보고자 하였다. 이를 바탕으로 대면적 방전셀 PDP에서 고효율을 달성하기 위해 필요한 인자의 설계 방향을 제시해보고자 하였다. 본 논문에서 연구된 PDP는 0.862.58 mm의 셀의 크기를 갖도록 설계하였다. 앞서 제시한 바와 같이 구조 변수의 최적화를 위하여 ITO 전극 간격은 80~1, 전극의 폭은 250~750로 다양하게 주어 상판을 제작하였고 격벽의 폭은 100~200, 높이는 150~300까지 다양한 크기를 가지는 하판을 제작하여 박막 증착, 합착, 가열 배기 등의 과정을 통하여 최종적으로 2인치 크기의 테스트 패널을 제작하여 각 패널별 전압 변화, 휘도, 효율 특성 등이 분석되었다. 실험 결과 격벽 폭 150, 높이는 300일 때 negative glow 방전이 안정적으로 형성될 수 있었음을 확인하였고 최적화된 격벽 수치를 기반으로 다양한 ITO 전극 간격 및 전극 폭을 적용한 패널의 방전 특성을 분석할 수 있었다. 이러한 일련의 실험 결과들을 기반으로 향후 대면적 방전셀의 방전 전압을 낮추고 발광 효율을 개선하는데에 있어서 3전극의 면방전 구조를 가지는 PDP 의 셀을 설계하는데에 있어서 올바른 방향을 마련할 수 있을 것이라 생각된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.467.2-467.2
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• 2014

유기태양전지는 친환경 에너지 소스로써 저가 대량 생산이 가능하고 특히 유연한 기판에 적용이 가능하여 많은 관심을 받고 있다. 그럼에도 불구하고 기존에 사용되는 indium tin oxide (ITO)의 사용으로 인한 유연성 부족으로 대체되는 투명전극의 개발이 요구되어지고 있다. 이로 인해 carbon nanotubes, graphene, thin metals, metal grids, and conducting polymers 등이 연구되고 있으며, 이중 Silver nanowires (Ag NWs)를 이용한 방식도 많은 관심과 함께 전기광학적 특성에 대한 연구가 진행되고 있다. 하지만 유기전자소자에 사용되기에는 몇 가지 문제점이 발생하는데 이를 해결하기 위한 노력이 다양하게 이루어지고 있다. 특히 다양한 물질의 혼합을 통해 개선하고자 하는 노력이 증가하고 있는데 적층구조의 전도성필름 형성을 통해 ITO-free OPVs에서 Ag nanowire를 transparent conductive electrodes로 활용하였다. Ag NWs층과 PEDOT:PSS layer의 복합화를 통해 저가의 ITO-free OPVs용 transparent anodes가 가능해졌다.