• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.11a
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• pp.55-55
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• 2008

압전폴리머 PVDF(polyvinylidene difluoride)의 기판소재를 기반으로 한 디스플레이 소자를 연구하였다. 압전 폴리머 PVDF의 양면은 두께 300nm정도의 ITO(Indium Tin Oxide)를 TCO(Transparent conducting oxide)로 R2R(roll to roll)증착하였으며, 이를 적외선 계열 Pulsed Laser로 상온 건식 에칭을 통해 패턴해내고, 이후 고진공 환경에서 Alq3 를 기반의 유기발광소자를 제작하였다. 전기적 신호에 대해서 기계적인 작동이 가능한 투명 압전 폴리머 재료를 디스플레이 발광소자의 기판 소재로 사용함으로써, 궁극적으로 발광기능과 더불어 압전효과에 의한 스피커 기능이 한 개의 개체내에서 독립적으로 구현될 수 있도록 설계하고, 기술적으로 실현시켰다는 점이 본 연구의 의의라고 할 수 있다. 이를 위해서, 섭씨 80도 이상의 온도에서 압전 성질을 상실하는 것으로 알려진 PVDF에 대해서 투명산화전극을 레이져를 이용한 비가열식 승화방법을 통해 패턴화하는 것을 사용했으며, 밀리미터 단위에서 수십 마이크로미터 수준까지 패턴화할 수 있었다. 제작된 복합형 유연 OLED소자는 기계적으로 휘어진 상태에서도 발광 성능과 스피커 성능을 각각 독립적으로 보였으며, Alq3에 의한 녹색발광을 보임을 확인하였고, 이 경우 양자효율은 약 3%이하의 값을 보였다. 또한 각주파수별 음압(SPL: Sound Pressure Level)측정 결과는 압번폴리머가 가청주파수 영역에서 작동함을 보였으며, 고주파영역에서의 SPL값이 증가하는 전형적인 PVDF사용 필름 스피커의 특성을 보였다. 이로부터 제작된 복합형 소자는 본 연구에서 제안된 목적에서 보인 것과 같이, 두 개의 기능이 서로간의 간섭없이 독립적으로 한 개의 개체 내에서 작동함을 확인할 수 있었다. 본 연구 결과로부터 새로운 유연 전자 소자에 대한 디자인 개념을 제시하고, 기타 다른 기능이 접합된 형태의 신개념 전자 소자를 제안하는 것도 가능할 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2010.05a
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• pp.54.2-54.2
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• 2010

최근까지는 주로 비정질 실리콘이 디스플레이의 채널층으로 상용화 되어왔다. 비정질 실리콘 기반의 박막 트랜지스터는 제작의 경제성 및 균일성을 가지고 있어서 널리 상용화되고 있다. 하지만 비정질 실리콘의 구조적인 문제인 낮은 전자 이동도(< $1\;cm^2/Vs$)로 인하여 디스플레이의 대면적화에 부적합하며, 광학적으로 불투명한 특성을 갖기 때문에 차세대 디스플레이의 응용에 불리한 점이 있다. 이런 문제점의 대안으로 현재 국내외 여러 연구 그룹에서 산화물 기반의 반도체를 박막 트랜지스터의 채널층으로 사용하려는 연구가 진행중이다. 산화물 기반의 반도체는 밴드갭이 넓어서 광학적으로 투명하고, 상온에서 증착이 가능하며, 비정질 실리콘에 비해 월등히 우수한 이동도를 가짐으로 디스플레이의 대면적화에 유리하다. 특히 Zinc Oxide의 경우, band gap이 3.4eV로써, transparent conductors, varistors, surface acoustic waves, gas sensors, piezoelectric transducers 그리고 UV detectors 등의 많은 응용에 쓰이고 있다. 또한, a-Si TFTs에 비해 ZnO-based TFTs의 경우 우수한 소자 성능과 신뢰성을 나타내며, 대면적 제조시 우수한 균일성 및 낮은 생산비용이 장점이다. 그러나 ZnO-baesd TFTs의 경우 일정한 bias 아래에서 threshold voltage가 이동하는 문제점이 displays의 소자로 적용하는데 매우 중요하고 문제점으로 여겨진다. 특히 gate insulator와 channel layer사이의 interface에서의 defect에 의한 charge trapping이 이러한 문제점들을 야기한다고 보고되어진다. 본 연구에서는 Zinc Oxide 기반의 박막 트랜지스터를 DC magnetron sputtering을 이용하여 상온에서 제작을 하였다. 또한, $Si_3N_4$ 기판 위에 electron cyclotron resonance (ECR) $O_2$ plasma 처리와 plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD)를 통하여 $SiO_2$ 를 10nm 증착을 하여 interface의 개선을 시도하였다. 그리고 TFTs 소자의 출력 특성 및 전이 특성을 평가를 하였고, 소자의 field effect mobility의 값이 향상을 하였다. 또한 Temperature, Bias Temperature stability의 조건에서 안정성을 평가를 하였다. 이러한 interface treatment는 안정성의 향상을 시킴으로써 대면적 디스플레의 적용에 비정질 실리콘을 대체할 유력한 물질이라고 생각된다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.17 no.3
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• pp.147-151
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• 2007

Cu-free multi-component sol, of which final oxide composition becomes $Bi_{1.9}Pb{0.35}SrCaO,\;Bi_{1.8}Pb_{0.2}SrCaO\;and\;Bi_{1.5}SrCaO$, respectively, was prepared through sol-gel route and coated on a bare Cu substrate. Starting materials were metal-alkoxides as follows.; [$Bi(OC_{2}H_{5})_{3}\;Pb(O^{1}C_{3}H_{7})_{2},\;Sr(O^{i}C_{3}H_{7})_{2},\;Ca(OC_{2}H_{5})_{2}$] as a reagent grade. Transparent light yellowish sol was obtained in the case of $Bi_{1.9}Pb_{0.35}SrCaO\;and\;Bi_{1.8}Pb_{0.2}SrCaO$ composition and $Bi_{1.5}SrCaO$ composition's sol was light greenish. Each sol was repeatedly dip-coated on Cu substrate four times and pre-heated at $400^{\circ}C$ and finally heat-treated in the range of $740{\sim}900^{\circ}C$. In the results, crystalline phases confirmed by XRD were (2201) orthorhombic and monoclinic phases. However, only $Bi_{1.9}Pb_{0.35}SrCaO_{x}$ composition showed pseudo-superconductive behavior after heat-treatment at $900^{\circ}C$ for 12 seconds and then onset temperature was 77 K, even though it did not exhibit zero resistance below Tc.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.396-396
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• 2013

The resistive random access memory (ReRAM) has several advantages to apply next generation non-volatile memory device, because of fast switching time, long retentions, and large memory windows. The high mobility of monolayered graphene showed several possibilities for scale down and electrical property enhancement of memory device. In this study, the monolayered graphene grown by chemical vapor deposition was transferred to $SiO_2$ (100 nm)/Si substrate and glass by using PMMA coating method. For formation of metal-oxide nanoparticles, we used a chemical reaction between metal films and polyamic acid layer. The 50-nm thick BPDA-PDA polyamic acid layer was coated on the graphene layer. Through soft baking at $125^{\circ}C$ or 30 min, solvent in polyimide layer was removed. Then, 5-nm-thick indium layer was deposited by using thermal evaporator at room temperature. And then, the second polyimide layer was coated on the indium thin film. After remove solvent and open bottom graphene layer, the samples were annealed at $400^{\circ}C$ or 1 hr by using furnace in $N_2$ ambient. The average diameter and density of nanoparticle were depending on annealing temperature and times. During annealing process, the metal and oxygen ions combined to create $In_2O_3$ nanoparticle in the polyimide layer. The electrical properties of $In_2O_3$ nanoparticle ReRAM such as current-voltage curve, operation speed and retention discussed for applictions of transparent and flexible hybrid ReRAM device.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.458-458
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• 2013

We investigated a study on the thermal degradation of boron doped zinc-oxide (BZO) layer which used as a transparent conducting layer on the Cu (In1-xGax) Se2 (CIGS) based thin film solar cells. Devices were annealed under the temperature of $100^{\circ}C$ or 100 hours and then Hall measurement was carried out to characterize the parameters of mobility (${\mu}Hall$), resistivity (${\rho}$), conductivity (${\sigma}$) and sheet resistance (Rsh). The initial values of ${\mu}Hall$, ${\rho}$, ${\sigma}$ and Rsh were $29.3cm^2$/$V{\cdot}s$, $2.1{\times}10^{-3}{\Omega}{\cdot}cm$, $476.4{\Omega}^{-1}{\cdot}cm^{-1}$ and $19.1{\Omega}$/${\Box}$ respectively. After the annealing process, the values were $4.5cm^2$/$V{\cdot}s$, $12.8{\times}10^{-3}{\Omega}{\cdot}cm$, $77.9{\Omega}^{-1}{\cdot}cm^{-1}$ and $116.6{\Omega}$/${\Box}$ respectively. We observed that ${\mu}Hall$ and ${\sigma}$ were decreased, and ${\rho}$ and Rsh were increased. In this study, BZO layer plays an important role of conducting path for electrons generated by incident light onthe CIGS absorption layer. Therefore, the degradation of BZO layer characterized by the parameters of ${\mu}Hall$, ${\rho}$, ${\sigma}$ and Rsh, affect to the cell efficiency.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.705-705
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• 2013

CIGS 박막태양 전지는 I-III-VI Chalcopyrite 결정구조를 가진 화합물 반도체 태양전지로 인위적인 밴드갭 조작을 통하여 효율 향상에 용이하다. 4원소 화합물인 CIGS 광흡수층의 대표적인제조 방법으로는 co-evaporation 공정법이 있다. 동시 증발법은 CIGS 결정을 최적화하기 위하여 박막이 증착되는 동안 기판의 온도를 3단계로 변화시켜주는 3-stage 공정을 통하여 제작된다. 일반적으로 CIGS 박막태양전지는 전면전극으로 투명전도막이 사용되며 높은 광투과성과 전기전도성을 가져야 한다. 투명전도막의 광학적, 전기적 특성은 CIGS 박막태양전지의 효율에 영향을 미치기 때문에 최적화된 조건이 요구된다. 본 연구에서는 CIGS 광흡수층은 Ga/(In+Ga)=0.31, Cu/(In+Ga)=0.86으로 최적화 시켰으며, 투명전도막은 Ga이 도핑된 ZnO박막을 RF 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 증착하였다. CIGS 박막 태양전지 직렬저항 성분인 투명 전도막의 비저항이 $4.46{\times}{\square}10{\square}-3{\square}$(${\Omega}$-cm)에서 $9.3{\times}{\square}0{\square}-4{\square}$(${\Omega}$-cm) 으로 변화함에 따라 Efficiency가 9.67%에서 16.47%으로 증가하였으며, Voc가 508 mV에서 596 mV으로, Jsc가 29.27 mA/$cm^2$에서 37.84 mA/$cm^2$으로, FF factor가 64.99%에서 72.96%로 증가하였다. 이에 따른 투명 전도막의 전기적, 광학적 특성을 통해 CIGS 박막태양전지에 미치는 영향에 대해 조사하였다.

• Journal of the Korean Applied Science and Technology
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• v.33 no.4
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• pp.734-740
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• 2016

The micron-sized indium zinc tin oxide (IZTO) particles were prepared by spray pyrolysis from aqueous precursor solution for indium, zinc, and tin and organic additives such as citric acid (CA) and ethylene glycol (EG) were added to aqueous precursor solution for indium, zinc, and tin. The obtained IZTO particles prepared by spray pyrolysis from the aqueous solution without organic additives had spherical and filled morphologies, whereas the IZTO particles obtained with organic additives had more hollow and porous morphologies. The micron-sized IZTO particles with organic additives were changed fully to nano-sized IZTO particles, whereas the micron-sized IZTO particles without organic additives were not changed fully to nano-sized IZTO particle after post-treatment at $700^{\circ}C$ for 2 hours and wet-ball milling for 24 hours. Surface resistances of micron-sized IZTO's before post-heat treatment and wet-ball milling were much higher than those of nano-sized IZTO's after post-heat treatment and wet-ball milling. From IZTO with composition of 80 wt. % $In_2O_3$, 10 wt. % ZnO, and 10 wt. % $SnO_2$ which showed a smallest surface resistance IZTO after post-heat treatment and wet-ball milling, thin films were deposited on glass substrates by pulsed DC magnetron sputtering, and the electrical and optical properties were investigated.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.22 no.10
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• pp.821-825
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• 2009

Recently, transparent ZnO-based TFTs have attracted much attention for flexible displays because they can be fabricated on plastic substrates at low temperature. We report the fabrication and characteristics of ZnO TFTs having different channel thicknesses deposited at low temperature. The ZnO films were deposited as active channel layer on $Si_3N_4/Ti/SiO_2/p-Si$ substrates by RF magnetron sputtering at $100^{\circ}C$ without additional annealing. Also, the ZnO thin films deposited at oxygen partial pressures of 40%. ZnO TFTs using a bottom-gate configuration were investigated. The $Si_3N_4$ film was deposited as gate insulator by PE-CVD at $150^{\circ}C$. All Processes were processed below $150^{\circ}C$ which is optimal temperature for flexible display and were used dry etching method. The fabricated devices have different threshold slop, field effect mobility and subthreshold slop according to channel thickness. This characteristics are related with ZnO crystal properties analyzed with XRD and SPM. Electrical characteristics of 60 nm ZnO TFT (W/L = $20\;{\mu}m/20\;{\mu}m$) exhibited a field-effect mobility of $0.26\;cm^2/Vs$, a threshold voltage of 8.3 V, a subthreshold slop of 2.2 V/decade, and a $I_{ON/OFF}$ ratio of $7.5\times10^2$.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.177-177
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• 2010

고효율 비정질 실리콘 박막 태양전지 제작을 위해서는 광파장대에서 optical confinement 능력을 최대화할 수 있는 기술이 필수적이다. 효율적인 photon trapping을 위해서는 back reflector를 사용하거나 전면전극인 투명전도성막의 표면에 요철을 형성하여 포획된 태양광의 내부 반사를 증가시키거나 전면 투명전극에서 반사를 감소시켜 태양광의 travel length를 증가시키는 방법이 일반적이며, 이를 통해 흡수층의 효율을 최대화할 수 있다. 이 중 전면전극으로 사용되는 투명전도성막은 불소가 도핑된 tin-oxide가 주로 사용되었으나, 최근 들어 Al이 도핑된 산화아연막을 이용한 비정질 실리콘 박막 태양전지 개발에 대한 연구도 활발히 진행되고 있다. 투명전극 증착후 표면의 유효면적을 증가시키기 위해 염산 용액을 이용하여 표면 텍스쳐링을 수행한다. 그후 흡수층인 p-i-n 층을 플라즈마 화학기상증착법을 이용하여 형성하는 것이 일반적이다. 이때 표면처리 된 투명전극은 수소플라즈마에 대해 특성이 변하지 않아야 고효율 비정질 실리콘 박막 태양전지 제조에 적용될 수 있다. 본 연구에서는 표면처리 된 AZO 투명전극의 수소플라즈마에 의한 특성 변화에 대해 고찰하였다. 먼저 AZO 투명전극은 스퍼터링 공정을 적용하여 $1\;{\mu}m$두께로 증착하였고, 0.5 wt%의 HCl 용액을 이용하여 습식 식각을 수행하였다. 수소플라즈마 처리 조건은 $H_2$ flow rate 30 sccm, working pressure 20 mtorr, RF power 300 W, Temp $60^{\circ}C$ 이며 3분간 진행하였다. 표면형상은 수소플라즈마 전 후에는 큰 차이를 보이지 않았으며 AZO의 grain size는 각각 220 nm, 210 nm로 관찰되었다. 투명전극의 가장 중요한 특성인 가시광선 영역에서의 투과도는 수소플라즈마 처리전에는 90 % 이상의 투과도를 보였으나, 수소플라즈마 처리 후에는 85 %로 약간 저하된 특성을 보였다. 그러나 이는 박막 태양전지용 전면전극으로 사용하기 위한 투과도인 80 % 이상을 만족하는 결과로, 비정질 박막 실리콘 태양전지 제작에 사용될 수 있다. 또 하나의 중요한 특성인 Haze factor 역시 수소플라즈마 처리 전 후 모두 10 이상의 값을 나타냈다. 하지만 고효율 실리콘 박막 태양전지에 적용하기 위해서는 Haze factor를 증가시키는 공정 개발에 대한 추가 연구가 필요하다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.30 no.5 s.248
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• pp.413-421
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• 2006

The bubble dynamics induced by direct laser heating is experimentally analyzed as a first step to assess the technical feasibility of laser-based ink-jet technology. To understand the interaction between laser light and ink, the absorption spectrum is measured for various ink colors and concentrations. The hydrodynamics of laser-generated bubbles is examined by the laser-flash photography. When an Ar ion laser pulse (wavelength 488 nm) with an output power up to 600 mW is incident on the ink solution through a transparent window, a hemispherical bubble with a diameter up to ${\sim}100{\mu}m$ can be formed with a lifetime in a few tens of microsecond depending on the laser power and the focal-spot size. Parametric study has been performed to reveal the effect of laser pulse width, output power, ink concentration, and color on the bubble dynamics. The results show that the bubble generated by a laser pulse is largely similar to that produced by a thin-film heater. Consequently, the present work demonstrates the feasibility of developing a laser-actuated droplet generation mechanism for applications in ink-jet print heads. Furthermore, the results of this work indicate that the droplet generation frequency is likely to be further increased by optimizing the process parameters.