스핀코팅 방법을 이용하여 다양한 농도의 전구체로 ZnO 나노 섬유질 박막(ZnO nano-fibrous thin films)을 성장하였고, 그에 따른 표면 및 광학적 특성 변화를 scanning electron microscopy (SEM)와 photoluminescence (PL)을 이용하여 측정하였다. 전구체 농도가 0.4 mol (M) 이하 일 때는 성장률이 낮아 ZnO 핵생성만이 되었고, 0.6 M 이상일 때 ZnO 박막은 나노섬유질 구조가 되었다. 전구체 농도가 더욱 증가함에 따라 ZnO 나노 섬유질의 굵기가 굵어졌고 ZnO 박막의 두께도 단계적으로 두꺼워졌다. 전구체 농도가 증가함에 따라 ZnO 나노 섬유질 박막의 photoluminescence (PL)의 근밴드가장자리 광방출(near-band-edge emission) 피크 세기와 full-width at half-maximu (FWHM)이 증가하였고, 깊은 준위 광방출(deep-level mission) 피크는 적색편이(red-shift)하였다.
본 연구에서는 졸-겔 공법을 이용하여 가스 차단 특성을 갖는 $SiO_2/EVOH$(에틸렌 비닐알콜 공중합체) 하이브리드 물질을 제조하였다. 제조된 여러 조성의 하이브리드 졸을 표면 처리한 biaxially oriented polypropylene (BOPP) 기지재에 스핀 코팅 방식을 이용하여 코팅하였다. X선 회절 및 DSC 분석에 의해 하이브리드 내의 EVOH 상과 실리카 상 사이의 결합에 따른 결정화 거동의 변화를 조사하였다. 또한 $SiO_2/EVOH$ 하이브리드 겔의 모폴로지 관찰을 통하여, 100nm 이하의 실리카 입자들이 균열하게 분산된 매우 치밀한 상 미세구조를 갖는 하이브리드 물질을 제조하기 위해 필요한 Tetraethylorthosilicate (TEOS) 무기전구체의 최적 함량이 존재함을 알 수 있었다. 첨가된 TEOS 함량이 최적 함량보다 낮거나 높은 경우에는 큰 도메인의 입자 클러스터들이 형성되어 매우 불안정한 모폴로지를 나타내는 상분리 현상이 관찰되었다. 이러한 모폴로지 결과는 하이브리드 코팅 필름의 산소 투과도의 변화 결과와 일치하였는데, TEOS 함량이 0.01 - 0.02mol로 첨가되어 제조된 하이브리드로 코팅된 필름의 경우 매우 우수한 산소 차단 특성을 나타냈으며, 0.04mol 이상으로 첨가되었을 때는 상 분리 및 미세 균열 발생으로 인하여 그 차단 특성이 급격하게 감소하는 것으로 나타났다.
Transparent oxide semiconductors are increasingly becoming one of good candidates for high efficient channel materials of thin film transistors (TFTs) in large-area display industries. Compare to the conventional hydrogenated amorphous silicon channel layers, solution processed ZnO-TFTs can be simply fabricated at low temperature by just using a spin coating method without vacuum deposition, thus providing low manufacturing cost. Furthermore, solution based oxide TFT exhibits excellent transparency and enables to apply flexible devices. For this reason, this process has been attracting much attention as one fabrication method for oxide channel layer in thin-film transistors (TFTs). But, poor electrical characteristic of these solution based oxide materials still remains one of issuable problems due to oxygen vacancy formed by breaking weak chemical bonds during fabrication. These electrical properties are expected due to the generation of a large number of conducting carriers, resulting in huge electron scattering effect. Therefore, we study a novel technique to effectively improve the electron mobility by applying environmental annealing treatments with various gases to the solution based Li-doped ZnO TFTs. This technique was systematically designed to vary a different lithium ratio in order to confirm the electrical tendency of Li-doped ZnO TFTs. The observations of Scanning Electron Microscopy, Atomic Force Microscopy, and X-ray Photoelectron Spectroscopy were performed to investigate structural properties and elemental composition of our samples. In addition, I-V characteristics were carried out by using Keithley 4,200-Semiconductor Characterization System (4,200-SCS) with 4-probe system.
$YBa_2Cu_3O_{7-x}$ thin films were fabricated by the spin-coating method on $SiO_2$/Si substrate using an alkoxide-based sol-gel method. The structural and electrical properties were investigated for various 1st annealing temperature. Due to the formation of the polycrystalline single phase, synthesis temperature was observed at around $720^{\circ}C-800^{\circ}C$. $YBa_2Cu_3O_{7-x}$ thin films with the 1st annealing temperature of $450^{\circ}C{\sim}500^{\circ}C$ showed the single XRD patterns without the second phase, such as $YBa_2Cu_4O_8$. The thickness of films was approximately $0.23{\mu}m{\sim}0.27{\mu}m$. Aerage grain size, resistance and temperature coefficient of resistance (TCR) of $YBa_2Cu_3O_{7-x}$ thin films with the 1st annealing temperature of $500^{\circ}C$ were $0.27{\mu}m$, $59.7M{\Omega}$ and -3.7 %/K, respecvitely.
본 연구에서는 공기중에서도 안정적이며 상대적으로 전기음성도가 큰 테플론계열의 고분자와 그래핀플라워를 이용하여 마찰전기 나노발전기를 제작하였다. 상기 복합고분자는 회전도포방법을 이용하여 나노발전기의 전기적 음성층의 제작에 이용되었다. 전기적 양성층을 위하여 졸-겔 방법을 이용하여 산화아연막을 제작하였다. 제작된 마찰전기 나노발전기는 약 44 ㎼의 최대전력을 생산하였다. 결론적으로, 마찰전기 나노발전기의 모든 활성층은 회전도포방법을 이용하였으므로 대면적으로 확장가능하다.
나노과학과 나노기술의 발전에 따라 선택적 패턴 성장을 위한 기술이 주목을 받고 있다. 실리카(Silica) 나노입자는 바이오 라벨링, 바이오 이미징 및 바이오 센싱에 사용되고 있는 유망한 나노소재이다. 본 연구에서는 실리카 나노입자를 수정된 스토버 방법(Stöber Method)인 졸겔(Sol-Gel) 공정으로 합성하였다. 또한 기판의 표면을 미세접촉프린팅 기술로 발수 처리하여 실리카 나노입자를 선택적으로 패턴 성장시켰다. 합성된 실리카 나노입자의 크기와 선택적으로 패턴 성장된 실리카 나노입자의 표면형상을 전계방출 주사전자현미경(Field Emission Scanning Electron Microscopy, FE-SEM)으로 조사하였고, 기판의 표면 기능화에 따른 기판의 접촉각 특성을 조사하였다. 그 결과 OTS 용액으로 발수 처리된 기판에서는 실리카 나노입자를 스핀 코팅하였을 때, 실리카 나노입자를 관찰할 수 없었으나, KOH 용액으로 친수 처리된 기판에서는 실리카 나노입자가 잘 코팅되는 것을 확인하였다. 또한 미세접촉프린팅 기술로 발수 처리한 기판영역 외에서만 실리카 나노입자가 선택적으로 패턴 성장하는 것을 FE-SEM으로 확인하였다. 이러한 실리카 나노입자의 패턴성장 특성을 염료가 도핑 된 실리카 나노입자에 적용한다면, 실리카 나노입자의 패턴 성장 기술은 바이오 이미징 및 바이오 센싱 분야에 유용하게 활용될 것으로 기대된다.
Self-patterning of thin films using photosensitive sol solution has advantages such as simple manufacturing process compared to photoresist/dry etching process. In this study, ferroelectric $Sr_{0.9}Bi_{2.1}Ta_2O_9$(SBT) and $La_{0.5}Sr_{0.5}CoO_3$(LSCO)thin films have been prepared by spin coating method using photosensitive sol solution. $Sr(OC_2H5)_2$, $Bi(TMHD)_3$ and $Ta(OC_2H)_5)_5$ were used as starting materials for SBT solution and $La(OCH_2CH_2OCH_3)_3$, $Sr(OC_2H_5)_2$, $CO(OCH_2CH_2OCH_3)_2$ were used for LSCO solution. Solubility difference by UV irradiation on LSCO thin film allows to obtain a fine patterning due to M-O-M bond formation. The lowest resistivity($4{\times}10^{-3}{\Omega}cm$) of LSCO thin films was obtained by annealing at $740^{\circ}C$.
$LiCoO_2$는 박막전지의 양극재료로써 많은 관심을 받고 있는 물질이다. 본 연구에서는 졸-겔 스핀코팅공정과 열처리 과정을 거쳐 Au 금속 지지체 위에 $LiCoO_2$ 박막을 합성하였으며, 열처리 온도와 열처리 시간에 따른 $LiCoO_2$ 박막의 전기 화학적 성질을 고찰하였다. 합성된 박막의 물리화학적 성질은 X-선회절분석기(XRD), 전자현미경(SEM)과 원자간력현미경(AFM)에 의해 조사하였으며 전기화학적 특성분석을 위하여 galvanostatic법을 이용하여 충 방전 사이클 특성도 조사하였다. X-선 회절 결과로부터 $550^{\circ}C$와 $750^{\circ}C$ 지지체 위에 성장된 박막은 각각 스피넬구조와 층상 암염구조를 갖는다. $750^{\circ}C$에서 10분과 30분 열처리한 시료의 RMS 조도와 입자의 크기는 큰 차이를 보이지 않았으나, 120분 열처리한 시료는 RMS 조도의 증가, 입자크기의 증가 그리고 세공이 관찰되었다. $750^{\circ}C$에서 10분, 30분, 120분 열처리한 $LiCoO_2$ 박막의 방전용량은 각각 54.5, 56.8, $51.8{\mu}Ah/cm^2{\mu}m$이고 50회의 충 방전 후의 방전용량 복원률은 97.25, 76.69, 77.19 %이다.
Recently, the ceramics of high permittivity are applied to DRAM and FRAM. In this study, (Ba, Sr)$TiO_3$ (BST) ceramics thin films were prepared by Sol-Gel method. BST solution was made and spin-coated on Pt/$SiO_2$/Si substrate at 4000 [rpm] for 10 seconds. Coated specimens were dried at $150[^{\circ}C]$ for 5 minutes. Coating process was repeated 3 times and then sintered at $750[^{\circ}C]$ for 30 minutes. Each specimen was analyzed structure and electrical characteristics by Fractal Process. Thickness of BST ceramics thin films are about $2000{\AA}$. Dielectric constant and loss of thin films was little decreased at 1[KHz] - 1[MHz]. Dielectric constant and loss to frequency were 250 and 0.02 in BST3. The property of leakage current as the realation between the current and the voltage was that change of the leakage current was stable when the applied voltage was 0~3[V].
In this study, $Pb(Zr_{0.52}Ti_{0.48})O_3$ ceramic thin films were fabricated from an alkoxide-based by Sol-Gel method. $Pb(Zr_{0.52}Ti_{0.48})O_3$ stock solution was made and spin-coated on the $Pt/SiO_2/Si$ substrate at 4000[rpm] for 30[sec]. Coated specimens were dried at 400[$^{\circ}C$] for 10 [min]. The coating process was repeated 4 times and then heat-treated at 500$\sim$800[$^{\circ}C$], 1 hour. The final thickness of the thin films were about 3000[A]. The crystallinity and microstructure of the thin films were investigated for varing the sintering condition. The ferroelectric perovskite' phases precipitated under the sintering of 700[$^{\circ}C$] for 1 hours. In the $Pb(Zr_{0.52}Ti_{0.48})O_3$ thin films sintered at 700[$^{\circ}C$] for 1 hour, dielectric constant and dielectric loss were 2133, 2.2[%] at room temperature, respectively. $Pb(Zr_{0.52}Ti_{0.48})O_3$ thin film capacitors having good dielectric and electrical properties are expected for the application to the dielectric material of DRAM.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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