• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.262.1-262.1
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• 2013

ZnO 나노구조는 전기적 성질과 화학적인 안정성 때문에 가스센서, 투명 전극 및 태양전지와 같은 전자소자와 광소자에 널리 사용되고 있다. ZnO 박막을 증착하는 방법은 Physical Vapor Deposition과 Chemical Vapor Deposition이 있으나 나노 구조를 가진 SnO2를 형성하기 어렵다. 전기 화학적 증착(Electrochemical Deposition: ECD)은 낮은 온도에서 진공 공정이 필요하지 않기 때문에 경제적이며 빠른 성장 속도를 가지고 있기 때문에 ZnO 나노 구조를 효과적으로 형성 할 수 있다. 본 연구에서는 Indium Tin Oxide (ITO) 기판 위에 ZnO 나노 구조를 형성시켜 전기적 및 구조적 특성을 관찰하였다. 0.1 M zinc nitrate와 0.1 M potassium chloride를 용매에 각각 용해하여 ZnO 나노구조를 성장하였다. ZnO 나노구조를 성장하기 위하여 인가전압을 -0.75 V부터 -2.5 V까지 0.5 V 간격으로 변화하였다. X-선 회절 분석결과에서 ZnO의 피크의 크기가 큰 전기화적적 성장 전압구간과, 주사전자현미경 분석결과에서 나노 구조가 가장 잘 나타난 성장 전압구간을 다시 0.1 V 간격으로 세분화하여 최적화 조건을 분석하였다. X-선 회절 실험으로 형성한 ZnO 나노구조의 피크가 (110) (002)로 나타났다. X-선 회절 분석의 intensity의 값이 (002)방향이 가장 크게 나타났으므로 우선적으로 (002) 방향으로 ZnO 나노구조가 성장됨을 알 수 있었다. 주사전자현미경상은 grain size가 200~300 nm 사이의 ZnO 나노구조가 형성되며, grain size가 전기화학적 증착 장치의 성장전압이 커짐에 따라 커지는 것을 알 수 있었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제17권2호
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• pp.63-67
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• 2010

본 연구에서는 P3HT와 PCBM 물질을 전자도너와 억셉터 광활성층 물질로 사용하여 벌크이종접합 구조를 갖는 Glass/ITO/PEDOT:PSS/P3HT-PCBM/Al 구조의 유기박막태양전지를 제작하였다. P3HT와 PCBM은 각각 0.5 wt%의 농도로 톨루엔 용액에 용해하였다. 광활성층 농도를 최적화하기 위하여 P3HT:PCBM= 3:4, 4:4, 4:3 wt%의 농도비로 소자를 제작하고, 농도비에 따른 전기적 특성을 조사하였다. 또한 활성층의 후속열처리 온도가 소자의 전기적 특성에 미치는 영향을 조사하였다. P3HT와 PCBM의 농도비가 4:4 wt%의 비율에서 가장 우수한 전기적 특성을 나타내었으며, 이때 단락전류밀도 ($J_{SC}$), 개방전압 ($V_{OC}$), 및 충실인자 (FF)는 4.7 $mA/cm^2$, 0.48 V 및 43.1%를 각각 나타내었다. 또한 전력변환효율(PCE)은 0.97%의 값을 얻었다. 최적화된 농도비를 갖는 태양전지 소자에 대해 $150^{\circ}C$에서 5분, 10분, 15분, 20분간 후속 열처리를 실시한 결과 P3HT 전자도너의 흡광계수가 증가하는 경향을 보였다. 후속 열처리 조건이 $150^{\circ}C$에서 15분인 경우 전기적 특성이 열처리 하지 않은 소자에 비해 특성이 개선되었다. 즉, 이때의 전기적 특성은 $J_{SC},\;V_{OC}$, FF, PCE의 값이 각각 7.8 $mA/cm^2$, 0.55 V, 47%, 2.0%를 나타내었다.

• 공업화학
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• 제17권6호
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• pp.591-596
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• 2006

본 연구에서는 자기장 하에서 증착 후 열처리된 NPD (4,4'-bis-[N-(1-napthyl)-N-phenyl-amino]biphenyl)박막의 토폴로지와 분자배열을 관찰하였다. NPD는 진공에서 열 증발법을 통하여 증착되었다. 분자 배열이 잘 되어진 유기/금속필름은 2전류밀도와 발광효율 같은 소자의 특성을 향상시키는 것이 특히 중요하다. 원자탐침현미경(AFM) 및 X선 회절 분석기(XRD)의 분석결과는 토폴로지와 NPD필름의 구조적 배열을 특성화하는데 사용되었다. 멀티소스미터는 ITO/NPD/Al 소자의 전류-전압 특성을 측정하는데 사용되었다. XRD 결과에 따르면 자기장 하에서 증착된 NPD 박막은 분자배열이 관찰되지 않았으나, $130^{\circ}C$에서 후(後)열처리한 NPD 박막에서는 고른 분자배열을 확인할 수 있었다. AFM 이미지에 따르면, 자기장 하에서 증착된 NPD 박막은 자기장 없이 증착된 박막보다 더 매끄러운 표면을 가졌다. NPD의 전류-전압 특성은 고른 분자 배열을 가진 NPD 필름의 더 높아진 전자이동도로 인해 향상되었다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2009년도 춘계학술발표대회
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• pp.31.1-31.1
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• 2009

Carbon nanotubes (CNTs) are attractive material because of their superior electrical, mechanical, and chemical properties. Furthermore, their geometric features such as a large aspect ratio and a small radius of curvature at tip make them ideal for low-voltage field emission devices including backlight units of liquid crystal display, lighting lamps, X-ray source, microwave amplifiers, electron microscopes, etc. In field emission devices for display applications, the phosphor anode is positioned against the CNT emitters. In most case, light generated from the phosphor by electron bombardment passes through the anode front plate to reach observers. However, light is produced in a narrow depth of the surface of the phosphor layer because phosphor particles are big as much as several micrometers, which means that it is necessary to transmit through the phosphor layer. Hence, a drop of light intensity is unavoidable during this process. In this study, we fabricated a transparent cathode back plate by depositing an ultra-thin film of single walled CNTs (SWCNTs) on an indium tin oxide (ITO)-coated glass substrate. Two types of phosphor anode plates were employed to our transparent cathode back plate: One is an ITO glass substrate with a phosphor layer and the other is a Cr-coated glass substrate with phosphor layer. For the former case, light was radiated from both the front and the back sides, where luminance on the back was ~30% higher than that on the front in our experiments. For the other case, however, light was emitted only from the cathode back side as the Cr layer on the anode glass rolled as a reflecting mirror, improving the light luminance as much as ~60% compared with that on the front of one. This study seems to be discussed about the morphologies and field emission characteristics of CNT emitters according to the experimental parameters in fabricating the lamps emitting light on the both sides or only on the cathode back side. The experimental procedures are as follows. First, a CNT aqueous solution was prepared by ultrasonically dispersing purified SWCNTs in deionized water with sodium dodecyl sulfate (SDS). A milliliter or even several tens of micro-liters of CNT solution was deposited onto a porous alumina membrane through vacuum filtration. Thereafter, the alumina membrane was solvated with the 3 M NaOH solution and the floating CNT film was easily transferred to an ITO glass substrate. It is required for CNT film to make standing CNTs up to serve as electron emitter through an adhesive roller activation.

• 한국세라믹학회지
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• 제40권9호
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• pp.842-848
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• 2003

ITO 기판위에 음극전착법으로 $\alpha$-Fe$_2$O$_3$막을 제조하였다 $\alpha$-Fe$_2$O$_3$막의 특성을 향상시키기 위하여 전착시간, 전착전압, 열처리 조건을 변화시켜 그 특성을 조사하였다. 전착된 전극에 100 mW/$ extrm{cm}^2$의 백색광을 조사하여 광전류밀도를 측정하고, XRD, SEM, UV-visible spectrophotometer를 통해 제조 조건에 따른 특성변화를 관찰하였다. 그리고 100 mW/$\textrm{cm}^2$의 백색광하 0 bais에서의 전극의 안정성을 검토하였다. 인가전압 -2V, 인가시간 180s 전착조건에서 얻어진 막을 50$0^{\circ}C$에서 1시간 열처리하여 순수한 $\alpha$-Fe$_2$O$_3$막이 형성되었으며, 이 조건에서 얻어진 막에서 834$\mu$A/$\textrm{cm}^2$의 가장 큰 광전류밀도가 측정되었다.

• 한국진공학회지
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• 제18권6호
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• pp.459-467
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• 2009

진공증착법으로 $Cd_2GeSe_4$와 $Cd_2GeSe_4:Co^{2+}$ 박막을 ITO(indium tin oxide) 유리 기판 위에 제작하였다. 결정화는 증착된 박막들을 질소분위기의 전기로에서 열처리함으로서 이룰 수 있었다. X-선 회절 분석에 의하여 증착된 $Cd_2GeSe_4$와 $Cd_2GeSe_4:Co^{2+}$ 박막의 격자상수는 $a\;=\;7.405\;{\AA}$, $c\;=\;36.240\;{\AA}$와 $a\;=\;7.43\;{\AA}$, $c\;=\;36.81\;{\AA}$로서 능면체(rhombohedral) 구조이었고, 열처리 온도를 증가함에 따라 (113)방향으로 선택적으로 성장됨을 알 수 있었다. 열처리 온도를 증가시킴에 따라 입계 크기가 점차 커지고 판상구조로 결정화 되었다. 실온에서 측정한 광학적인 에너지 띠 간격은 열처리 온도의 증가에 따라 $Cd_2GeSe_4$ 박막의 경우 1.70 eV ~ 1.74 eV로 증가하였고, $Cd_2GeSe_4:Co^{2+}$ 박막의 경우 1.79 eV ~ 1.74 eV로 감소하였다. $Cd_2GeSe_4$와 $Cd_2GeSe_4:Co^{2+}$ 박막 내의 전하운반자들의 동역학적 거동을 광유기 방전 특성(PIDC : photoinduced discharge characteristics) 방법으로 조사하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.285-286
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• 2012

육각형 구조를 지닌 2차원의 물질인 그래핀은 우수한 전도도와 투과율로 투명전극의 신소재로 각광 받고 있다. 특히, 그래핀은 현재 투명전극으로 가장 많이 사용되고 있는 Indium Tin Oxide(ITO)로는 구현하기 힘든 Flexible display의 어플리케이션으로 사용하기 위한 목적으로 많은 기술 개발이 이루어지고 있다. 이러한 그래핀의 응용은 가장 먼저 그래핀의 생산이 안정적이고 원활히 이루어질 때 실질적으로 가능할 것이다. 하지만, 탄소로 이루어진 그래핀의 성장은 제한된 기판 위에서만 가능하기 때문에 성장이 이루어진 그래핀을 다른 기판에 전사시켜야하는 문제점이 있다. 그래핀 전사방법에는 직접전사, PMMA 전사, TRT 전사, 금속전사, 망전사, PDMS 전사 등 다양한 방법이 있다. 이 중에서 현재 가장 많이 사용되고 있는 전사방법으로는 직접전사, PMMA 전사, TRT 전사 방법이 있다. 직접전사의 경우 니켈위에 성장된 다층의 그래핀을 전사시킬 때 많이 사용되는 방법으로 니켈 에천트에 전사 시킬 그래핀을 띄워 니켈을 녹인 후 원하는 기판을 이용하여 전사하는 간단한 방법이다. 직접전사는 전사가 이루어진 후 그래핀에 남는 결함이 거의 존재 하지 않는 장점이 있지만 문제점은 단일층의 그래핀의 경우 니켈 에천트위에서 잘 보이지 않을 뿐 아니라 에천트에서 기판으로 전사할 때 너무 얇은 막으로 인해 다 찢어져버린다는 것이다. 이를 해결하기 위해 사용되는 전사 방법으로 TRT를 이용하여 구리위에 성장된 그래핀을 상온 시에는 점성을 가진 테이프를 이용해 부치고 구리에 천트에 구리를 녹인 후 원하는 기판위에 놓고 열을 가해 그래핀을 전사하는 방법이 있다. TRT 전사방법은 얇은 막의 그래핀을 찢어지지 않도록 지지해주어 대면적 기판위에도 전사 할 수 있는 장점이 있지만 전사 후 그래핀에 남아 있는 잔여물들이 많고(그림 1. (b)), 테이프를 이용한다는 점에서 그래핀의 얇은 막이 손상될 수 있는 단점이 있다. 그렇기 때문에 본 연구에서는 직접전사와 TRT전사의 문제점들인 전사 후 잔여물와 그래핀 단일층의 손상을 최소화할 수 있는 방법으로 PMMA전사를 가장 적합한 전사방법이라는 것을 라만 분석, 면 저항측정, 그래핀을 이용한 LED제작을 통해서 살펴 보았다. 먼저 라만 분석을 이용해 TRT전사 후 상당히 많은 빈 공간이 생김을 확인할 수 있었으며, 결과적으로 면 저항이 약 $1.5k{\Omega}$~$3M{\Omega}$까지 PMMA의 약 0.9~1.2 $k{\Omega}$와 비교했을 때 큰 차이가 있음을 확인할 수 있었다. 또한, 이후 각각의 전사방법으로 얻은 그래핀을 LED의 스프레딩 층으로 제작한 결과에서도 TRT전사방법보다 PMMA전사방법의 결과가 좋음을 알 수 있었다(그림 2).

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 하계학술대회 논문집
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• pp.311-311
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• 2009

Carbon nanotubes (CNTs) belong to an ideal material for field emitters because of their superior electrical, mechanical, and chemical properties together with unique geometric features. Several applications of CNTs to field emitters have been demonstrated in electron emission devices such as field emission display (FED), backlight unit (BLU), X-ray source, etc. In this study, we fabricated a CNT cathode by using filtration processes. First, an aqueous CNT solution was prepared by ultrasonically dispersing purified single-walled CNTs (SWCNTs) in deionized water with sodium dodecyl sulfate (SDS). The aqueous CNT solution in a milliliter or even several tens of micro-litters was filtered by an alumina membrane through the vacuum filtration, and an ultra-thin CNT film was formed onto the alumina membrane. Thereafter, the alumina membrane was solvated by acetone, and the floating CNT film was easily transferred to indium-tin-oxide (ITO) glass substrate in an area defined as 1 cm with a film mask. The CNT film was subjected to an activation process with an adhesive roller, erecting the CNTs up to serve as electron emitters. In order to measure their luminance characteristics, an ITO-coated glass substrate having phosphor was employed as an anode plate. Our field emitter array (FEA) was fairly transparent unlike conventional FEAs, which enabled light to emit not only through the anode frontside but also through the cathode backside, where luminace on the cathode backside was higher than that on the anode frontside. Futhermore, we added a reflecting metal layer to cathode or anode side to enhance the luminance of light passing through the other side. In one case, the metal layer was formed onto the bottom face of the cathode substrate and reflected the light back so that light passed only through the anode substrate. In the other case, the reflecting layer coated on the anode substrate made all light go only through the cathode substrate. Among the two cases, the latter showed higher luminance than the former. This study will discuss the morphologies and field emission characteristics of CNT emitters according to the experimental parameters in fabricating the lamps emitting light on the both sides or only on the either side.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권6호
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• pp.646-651
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• 2018

최근 태양전지의 Donor/Acceptor 계면에 그래핀 양자점을 완충 층으로 삽입하여 광 전환 효율을 향상시킨 많은 연구 결과들이 보고되었다. 그래핀 양자점은 그래핀 단일 층이 여러 겹 쌓여서 구성된 수 나노미터 크기의 물질로, 양자 제한 효과에 의한 밴드갭 조절이 가능하다는 장점을 가지고 있다. 하지만 대부분의 그래핀 양자점을 활용한 연구에서 레이저 분쇄나 수열 처리 등과 같은 복잡하고 접근성이 떨어지는 용액 공정들이 박막 형성에 사용되고 있다. 본 연구에서는 Indium tin oxide(ITO)/$TiO_2$/Poly(3-hexylthiophene)(P3HT)/Al 구조로 구성된 태양전지의 Donor/Acceptor 계면에 그래핀 양자점을 단순한 초음파 처리를 통해 용매에 분산시켜 박막 공정에 사용하였음에도 불구하고, 단락 전류를 $1.26{\times}10^{-5}A/cm^2$에서 $7.46{\times}10^{-5}A/cm^2$으로, 곡선인자(Fill factor)를 0.27에서 0.42로 향상된 결과를 확인하였다. 이러한 결과를 트랜지스터 구조의 소자를 활용한 전기적 성질 확인과 순환 전압-전류법을 통한 에너지 레벨 분석 및 가시광 흡수 스펙트럼 분석 등을 통하여 고찰하였다. 본 연구 결과를 통해 그래핀 양자점 용액 공정이 복잡한 처리 공정 없이도, 보다 폭넓게 활용 가능할 것으로 예상된다.

• 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.