• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.237.1-237.1
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• 2015

OLED의 낮은 외부 광자 효율 문제를 해결하기 위해서는 발광층은 물론 전극 재료에 대한 연구가 함께 진행되어야 한다. 최근 플렉서블 디스플레이(Flexible Display) 분야에서 투명전극(Transparent Electrode)은 큰 주목을 받고 있다. 기존 전자소자의 투명전극으로는 인듐산화물(ITO, Indium Tin Oxide)이 널리 사용되어 왔으나, ITO의 주원료인 인듐(Indium)은 희소성으로 인해 앞으로 30년 후에 고갈될 것으로 예상되어 ITO를 대체할만한 투명전극 재료가 필요하게 되었다. 인듐이 포함되지 않은(Indium-free) 투명전극을 개발하려는 많은 연구들이 진행 중인데, 본 연구에서는 PEN(Polyethylene Naphthalate) 유연기판 상에 그래핀(Graphene)을 투명전극으로 구현하여 OLED의 효율을 높이는데 이용하고자 하였다. 화학 기상 증착(CVD, Chemical Vapor Deposition) 방법을 이용하여 Cu 호일 위에 그래핀을 성장시킨 후 PEN 유연기판에 전사하여 그래핀 투명전극을 구현하면서 그래핀 성장층을 단층 또는 다층으로 구분하여 성장시켜 각각의 투명전극을 구현해보았다. 유연기판 상의 그래핀의 상태를 확인하기 위해 라만 분광(Raman Spectroscopy) 분석을 이용하여 그래핀 고유의 라만 꼭지점(Raman peak)인 G 꼭지점(G peak: 1580 cm-1), 2D 꼭지점(2D peak: ~2700 cm-1)을 확인하였는데 그래핀 전사 상태가 양호하여 D 꼭지점(D peak: ~1360 cm-1)은 나타나지 않았다. 원자힘 현미경(AFM, Atomic Force Microscope) 분석을 통해 다층 및 단층 그래핀 표면의 거칠기(Roughness) 및 두께(Thickness)를 각각 확인할 수 있었고 자외선-가시광선 분광법(UV-Visible Spectroscopy) 분석으로 그래핀 투명전극과 유연기판의 투과도(Transmittance)를 분석하였으며, 단층 그래핀 투과도가 90%수준의 높은 값이 나타나 ITO보다 개선됨을 확인하였다. 그래핀 면저항은 TLM(Transmission Line Measurement)법을 통해 측정하였는데, 단층 그래핀의 경우 $800{\Omega}/{\square}$ 내외 수준임을 확인할 수 있었다. 본 연구에서는 근자외선 영역에서 높은 투과도와 우수한 전기적 특성을 가지는 그래핀 투명 전도성 전극 구조를 제안하고, 나아가 가시영역에서 ITO를 대체할 수 있는 투명 전도성 전극 물질을 개발함으로써 발광다이오드의 광효율을 높일 수 있는 투명 전도성 전극을 구현하였다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2011년도 추계학술발표대회
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• pp.41.2-41.2
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• 2011

Display 산업의 확대로 인해 광학적 특성 및 전기적 특성이 우수한 TCO (Transparent conductive oxide) 연구가 활발히 진행되고 있다. 기존에는 ITO가 대부분의 분야에서 이용되었지만 In의 경제적인 단점으로 인해 새로운 대체물로써 ZnO가 떠오르고 있다. ZnO는 전형적인 n-type 반도체이며, wide band gap 물질로써 Al, Ga, B과 같은 3 족 원소를 doping 함으로써 광학적 및 전기적 특성을 향상시킬 수 있다. 최근에는 ZnO의 이온반경과 비슷한 Ga을 도핑한 Ga-doped ZnO 박막에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이는 ZnO에 Ga을 도핑함으로써 격자결함을 최소화 시키고 carrier concentration 및 hall mobility를 향상시켜 전기전도도의 향상을 이루기 때문이다. 본 연구에서는 $Ga_2O_3$이 3wt% doping 된 ZnO rotating cylindrical target 을 DC magnetron sputtering 을 이용하여 2 kW의 파워와 70 kHz의 주파수를 고정하고, 증착 온도를 변화시켜 유리 기판 위에 Ga-doped ZnO 박막을 증착 하였다. 증착 시 온도가 Ga-doped ZnO 박막에 미치는 영향을 관찰하기 위해 박막 표면의 조성을 분석하였고, 결정성 및 전기적 특성의 변화를 통해 박막의 특성을 비교 평가하였다. Ga-doped ZnO 박막의 표면과 두께는 SEM (Scanning electron microscope) 분석을 통해 관찰하였고, XRD (X-ray diffractometer) 를 이용하여 결정학적 특성을 확인하였다. 또한 Van der Pauw 방법을 이용한 hall 측정을 통해 resistivity, carrier concentration, hall mobility를 분석하였고, UV-Vis를 이용하여 박막의 투과율을 분석하였으며, 이를 토대로 투명 전도막으로써 Ga-doped ZnO 박막의 응용 가능성을 평가하였다.

• 전기전자학회논문지
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• 제20권4호
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• pp.392-397
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• 2016

본 논문에서는 투명 전극용 ITO(Indium Tin Oxide) 박막의 성막 조건을 알아내기 위하여 DC(Direct Current) 마그네트론 스퍼터를 사용해 증착된 ITO 박막의 특성을 분석하였다. 실험 조건은 1~3[mTorr] 분위기압으로 조절하고 인가전압은 260~330[V]로 10[V]씩 스텝을 주어 실험을 진행하였다. 증착된 박막의 투과율, 굴절률 및 표면과 단면 형상을 자외선-가시광선 분광광도계, 타원편광분석기와 주사전자현미경으로 측정하였다. ITO 성막 조건 1~2[mTorr] 분위기압에서 300[V] 정도의 전압이 투과율이 90[%] 이상으로 우수하고 굴절률이 2이상 이였다. 따라서 높은 투명 전도성 전극을 만들기에 적절한 조건임을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.100-100
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• 2011

2004년 일본의 Hosono 그룹에 의해 처음 발표된 이래로, amorphous gallium-indium-zinc oxide (a-GIZO) thin film transistors (TFTs)는 높은 이동도와 뛰어난 전기적, 광학적 특성에 의해 큰 주목을 받고 있다. 또한 넓은 밴드갭을 가지므로 가시광 영역에서 투명한 특성을 보이고, 플라스틱 기판 위에서 구부러지는 성질에 의해 플랫 패널 디스플레이나 능동 유기 발광 소자(AM-OLED), 투명 디스플레이에 응용될 뿐만 아니라, 일반적인 Poly-Si TFT에 비해 백플레인의 대면적화에 유리하다는 장점이 있다. 최근에는 Y2O3나 ZrO2 등의 high-k 물질을 gate insulator로 이용하여 높은 캐패시턴스를 유지함과 동시에 낮은 구동 전압과 빠른 스위칭 특성을 가지는 a-GIZO TFT의 연구 결과가 보고되었다. 하지만 투명 디스플레이 소자 제작을 위해 플라스틱이나 유리 기판을 사용할 경우, 기판 특성상 공정 온도에 제약이 따르고(약 $300^{\circ}C$ 이하), 이를 극복하기 위한 부가적인 기술이 필수적이다. 본 연구에서는 p-type Si을 back gate로 하는 Inverted-staggered 구조의 a-GIZO TFT소자를 제작 하였다. p-type Si (100) 기판위에 RF magnetron sputtering을 이용하여 Gate insulator를 증착하고, 같은 방법으로 채널층인 a-GIZO를 70 nm 증착하였다. a-GIZO를 증착하기 위한 sputtering 조건으로는 100W의 RF power와 6 mTorr의 working pressure, 30 sccm Ar 분위기에서 증착하였다. 소스/드레인 전극은 e-beam evaporation을 이용하여 Al을 150 nm 증착하였다. 채널 폭은 80 um 이고, 채널 길이는 각각 20 um, 10 um, 5 um, 2 um이다. 마지막으로 Furnace를 이용하여 N2 분위기에서 $500^{\circ}C$로 30분간 후속 열처리를 실시한 후에, 전기적 특성을 분석하였다.

• Current Photovoltaic Research
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• 제3권3호
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• pp.101-105
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• 2015

ZnO is gathering great interest for large square optoelectrical devices of flat panel display (FHD) and solar cell as a transparent conductive oxide (TCO). Herewith, Mg and IIIA (Al, In) co-doped ZnO films were prepared on SLG substrate using RF magnetron sputtering system. The effect of variation of atomic weight % of Mg and ZnO have been investigated. The atomic weight % Al and In are of 3% and kept constant throughout. The numbers of samples were prepared according to their different contents, which are $M_{3%}AZO_{94%}$, $M_{4%}AZO_{93%}-(MAZO)$ and $M_{3%}IZO_{94%}$, $M_{4%}IZO_{93%}-(MIZO)$ respectively. A RF power of 225 W and working pressure of 6 m Torr was used for the deposition at $300^{\circ}C$. All of the two thin film show good uniformity in field emission scanning electron microscopy image. $M_{3%}AZO_{94%}$ thin film shows overall better performance among the all. The film shows the best lowest resistivity, carrier concentration, mobility and Sheet resistance and is found to be are of $8.16{\times}10^{-4}{\Omega}cm$, $4.372{\times}10^{20}/cm^3$, $17.5cm^2/vs$ and $8.9{\Omega}/sq$ respectively. Also $M_{3%}AZO_{94%}$ thin film shows the relatively high optical band gap energy of 3.7 eV with high transmittance more than 80% in visible region required for the better solar cell performance.

• 한국레이저가공학회지
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• 제17권1호
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• pp.1-6
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• 2014

Indium tin oxide (ITO) is an important transparent conducting oxide (TCO). ITO films have been widely used as transparent electrodes in optoelectronic devices such as organic light-emitting devices (OLED) because of their high electrical conductivity and high transmission in the visible wavelength. Finding ways to control ITO micromachining depth is important role in the fabrication and assembly of display field. This study presented the depth control of ITO patterns on glass substrate using a femtosecond laser and slit. In the proposed approach, a gaussian beam was transformed into a quasi-flat top beam by slit. In addition, pattern of square type shaped by slit were fabricated on the surfaces of ITO films using femtosecond laser pulse irradiation, under 1030nm, single pulse. Using femtosecond laser and slit, we selectively controlled forming depth and removed the ITO thin films with thickness 145nm on glass substrates. In particular, we studied the effect of pulse number on the ablation of ITO. Clean removal of the ITO layer was observed when the 6 pulse number at $2.8TW/cm^2$. Furthermore, the morphologies and fabricated depth were characterized using a optical microscope, atomic force microscope (AFM), and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS).

• 한국결정성장학회지
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• 제27권2호
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• pp.75-79
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• 2017

고밀도 플라즈마 식각 및 lift-off 두 가지 공정으로 honeycomb 형상의 Ag-grid 투명전극층을 제작하였고 제조 공법에 따른 광학적 및 전기적 특성을 비교하였다. 플라즈마 식각 조건 선정을 위하여 Ag 박막의 $10CF_4/5Ar$ 유도결합 플라즈마 식각특성을 조사하였다. 비교적 낮은 ICP source power 또는 rf chuck power 영역에서는 power 증가에 따라 Ag 식각속도가 증가하였고, 높은 power 조건에서는 $Ar^+$ 이온 에너지 감소 또는 $Ar^+$ 이온에 의한 F radical 제거로 인해 식각속도가 감소하였다. $10CF_4/5Ar$ 플라즈마 식각 공정에 의해 제작된 Ag-grid 전극층은 lift-off 공정으로 제작된 전극층에 비해 grid 패턴 형상의 왜곡이나 단절이 없는 더 우수한 grid 패턴 전사 효율과 가시광선 영역에서 더 높은 83.3 %(pixel 크기 $30{\mu}m$/선폭 $5{\mu}m$)와 71 %(pixel 크기 $26{\mu}m$/선폭 $8{\mu}m$)의 광투과율을 각각 나타내었다. 반면에 lift-off 공정으로 제작된 Ag-grid 전극층은 플라즈마 식각 공정 시편보다 더 우수한 $2.163{\Omega}/{\square}$(pixel 크기 $26{\mu}m$/선폭 $8{\mu}m$)과 $4.932{\Omega}/{\square}$(pixel 크기 $30{\mu}m$/선폭 $5{\mu}m$)의 면저항 특성을 나타내었다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제24권4호
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• pp.110-115
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• 2010

본 논문에서는 rf 마그네트론 스퍼터링 기술을 이용하여 코닝 글라스 기판 위에 갈륨이 도핑된 산화아연(GZO)을 투명 전도막으로 제작하여 그 전기적 및 광학적 특성을 조사하였다. GZO 박막의 제작은 Zn : 97[wt%], $Ga_2O_3$ : 3[wt%]의 GZO 세라믹 타겟을 이용하였으며, 기판온도 및 산소압력과 같은 증착조건을 변화시키며 증착하였다. 본 연구에서 제작된 GZO 박막중 기판온도 200[$^{\circ}C$], Ar 50[sccm], $O_2$ 5[sccm], rf power 80[W] 및 증착압력 5[mtorr]의 조건에서 제작된 박막에서 가시광 영역에서 90[%] 이상의 높은 가시광 투과율, $2.536{\times}10^{-4}[{\Omega}{\cdot}cm]$의 비저항, $7.746{\times}10^{20}[cm^{-3}]$의 캐리어 농도 및 31.77[$cm^2V{\cdot}S$]의 캐리어 이동도로 가장 좋은 전기적 특성이 관찰되었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제19권5호
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• pp.256-261
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• 2009

Sol-gel법에 의해 친수성 투명 $TiO_2$ 박막이 제조되었고, 박막의 접촉각, 표면구조, 투과율의 특성이 측정되었다. 더욱이 박막의 친수 특성을 향상시키기 위하여 계면활성제 tween 80이 이용되었다. Tween 80의 첨가량이 0, 10, 30, 50wt%일 때, 제조된 박막의 접촉각은 각각 $41.4^{\circ}$, $18.2^{\circ}$, $16.0^{\circ}$, $13.2^{\circ}$로 확인되었다. 제조된 $TiO_2$ 박막은 자외선 조사 후 Methylene blue용액을 분해시켜 흡광도를 감소시키는 광촉매 특성을 보여주었다. 일반유리(bare glass), Antimony Tin Oxide(ATO)코팅 유리, Fluorine Tin Oxide(FTO)코팅유리, Indium Tin Oxide(ITO)코팅유리 기판 위 에 Tween 80을 30 wt% 함유한 $TiO_2$ 용액을 적층하여 박막의 접촉각과 투과율을 측정하였다. 다양한 기판에 제조된 박막은 $16.2\sim27.1^{\circ}$의 표면 접촉각을 나타냈으며 자외선 조사 후에는 접촉각이 $13.2\sim17.6^{\circ}$로 낮아졌다. 특히 ATO코팅유리와 FTO 코팅유리 기판 위에 코팅된 필름은 가시광선 영역에서 각각 74.6%, 76.8%의 높은 투과율을 나타내었고, 적외선 영역에서는 각각 54.2%, 40.4%의 낮은 투과율을 나타냈다.

• 청정기술
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• 제18권1호
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• pp.69-75
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• 2012

본 연구에서는 휴대용 기기의 터치스크린에 사용된 ITO (Indium Tin Oxide) 투명전극의 재활용에 대한 환경성 평가를 실시하였다. ITO 전극의 경우 도전성과 함께 투명성을 가지는 재료로서 터치 패널이나 LCD (Liquid Crystal Display), ELD (Emitting Light Device), PDP (Plasma Display Panel) 등 각종 디스플레이 장치의 제조를 위한 투명전극으로 수요가 증가하는 추세이다. 특히 인듐과 같은 희소금속을 함유하고 있기 때문에 국가 전략적으로 반드시 재활용되어야 한다. 또한 매립이나 폐기시 발생하는 환경오염 및 인간에게 미치는 영향도 고려해야 한다. 이에 대해 Material Life Cycle Assessment (MLCA)를 이용하여 ITO를 재활용과 매립의 두 가지 처리방법에 따른 환경부하를 정량적으로 분석하고자 한다. 또한 이산화탄소 배출과 투입된 에너지량도 계산하였다. 재활용은 폐 디스플레이에 포함된 ITO의 10, 20, 30%를 회수했을 때를 기준으로 한다.