• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.14 no.4
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• pp.238-244
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• 2005

IZO thin films are prepared on a corning 7059 glass substrate in a mixed gases of Ar +$O_2$ by rf-magnetron sputtering, using a powder target with a composition ratio of $In_{2}O_{3}$ : ZnO=90 : 10 $wt.\%$. Their electrical sheet resistance are strongly dependent on the oxygen concentration introduced during the deposition, a minimum resistivity of $3.7\times10^{-4}\Omega\cdot$ cm and an average transmittance over $85\%$ in the visible range are obtained in a film deposited in pure Ar gas which is close to near the stoichiometry. During the heat treatment from room temperature up tp $600^{\circ}C$ in various environments, the electrical resistance changes are explained by cyrstallizations or oxidizations of In metal and InO contained in the IZO film. The electrical properties due to oxygen adsorption and phase transitions occurring at temperatures over $40000^{\circ}C$ during heat treatment in air are also investigated.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.20 no.3
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• pp.195-199
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• 2011

ITO thin films and gold (Au), copper (Cu) and nickel (Ni) intermediate ITO multilayer (ITO/Au/ITO, ITO/Cu/ITO, ITO/Ni/ITO) films were deposited on glass substrates with a reactive radio frequency and direct current magnetron sputtering system and then the effect of intermediate metal layer and annealing temperature on the methanol gas sensitivity of ITO films were investigated. Although both ITO and ITO/metal/ITO (IMI) film sensors have the same total thickness of 100 nm, IMI sensors have a sandwich structure of ITO 50 nm/metal 10 nm/ITO 40 nm. The change in the gas sensitivity of the film sensors caused by methanol gas ranging from 100 to 1000 ppm was measured at room temperature. The IAI film sensors showed the higher sensitivity than the other sensors. Finally, it is concluded that the ITO 50/Au 10/ITO 40 nm film sensors hasthe potential to be used as improved methanol gas sensor.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.245-245
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• 2010

최근에 반도체 소자 및 마이크로머신, 바이오센서 등에 사용되는 미세 부품에 대한 연구 개발이 활발히 진행되고 있다. 미세 부품을 제작하기 위한 MEMS 공정은 대표적으로 화학용액을 이용한 습식식각, 플라즈마를 이용한 건식식각 등이 주를 이룬다. Micro blaster는 경도가 강하고 화학적 내성을 가지며 용융점이 높아 반도체 MEMS 공정에 어려움이 있는 기판을 다양한 형태로 식각 할 수 있는 기계적인 식각 공정 기술이라 할 수 있다. Micro blaster의 식각 공정은 고속의 날카로운 입자가 공작물을 타격할 때 입자의 아래에는 고압축응력이 발생하게 되고, 이 고압축 응력에 의하여 소성변형과 탄성변형이 발생된다. 이러한 변형이 발전되어 재료의 파괴 초기값보다 크게 되면 크랙이 발생되고, 점점 더 발전하게 되면 재료의 제거가 일어나는 단계로 이루어진다. 본 연구에서는 micro blaster 장비를 반도체 MEMS 공정에 적용하기 위한 식각 특성에 관하여 확인하였다. Micro blaster 장비와 식각에 사용한 파우더는 COMCO INC. 제품을 사용하였다. Micro blaster를 $Al_2O_3$ 파우더의 입자 크기, 분사 압력, 기판의 종류, 노즐과 기판과의 간격, 반복 횟수, 노즐 이동 속도 등의 공정 조건에 따른 식각 특성에 관하여 분석하였다. 특히 실제 반도체 MEMS 공정에 적용 가능한지 여부를 확인하기 위하여 바이오 PCR-chip을 제작하였다. 먼저 glass 기판과 Si wafer 기판에서의 식각률을 비교 분석하였고, 이 식각률을 바탕으로 바이오 PCR-chip에 사용하게 될 미세 홀과 미세 채널, 그리고 미세 챔버를 형성 하였다. 패턴을 형성하기 위하여 TOK Ordyl 사의 DFR(dry film photoresist:BF-410)을 passivation 막으로 사용하였다. Micro blaster에 사용되는 파우더의 직경이 수${\mu}m$ 이상이기 때문에 $10\;{\mu}m$ 이하의 미세 채널과 미세홀을 형성하기 어려웠지만 현재 반도체 MEMS 공정 기술로 제작 연구되어지고 있는 바이오 PCR-chip을 직접 제작하여 micro blaster를 이용한 반도체 MEMS 공정 기술에 적용 가능함을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.230-230
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• 2010

유기물 반도체 화합물인 Cu-Pc(copper(II)-phthalocyanine)는 우수한 전기적 광학적 특성을 가지며, OLED, MISFET등 소자로서의 활용도가 높다. Cu-Pc 화합물은 $\alpha$-phase, $\beta$-phase, $\gamma$-phase를 포함하는 여러 가지 다결정 polymer로 존재할 수 있다. 가장 잘 알려진 구조로는 열적으로 준안정적인 $\alpha$-phase와 열적으로 안정적인 $\beta$-phase가 있다. Cu-Pc 박막의 구조 및 흡수 특성과 전기적 특성에 대한 기술이 확실히 규명되지 않아 본 연구에서는 두께와 열처리 조건에 따른 결정성 및 방향성을 조사하기 위하여 $\alpha$-phase와 $\beta$-phase의 phase transition 현상 및 전기적 광학적 특성을 규명 하고자 한다. 진공증착 방법 중 하나인 PVD 방법의 thermal evaporation deposition을 이용하여 glass, ITO 기판위에 두께와 열처리에 따른 전기적?광학적 특성을 연구하였다. Cu-Pc 박막의 성장두께는 5nm~50nm 이내로 fluxmeter 및 thickness monitor를 이용하여 제어하였다. 5nm~50nm의 두께에 따른 기판온도를 $200^{\circ}C$로 고정하여 전열 처리 및 후열 처리하여 온도에 따른 박막을 성장한 후, 결정 구조 및 특성 변화와 phase transition 분석하였다. 제작된 Cu-Pc의 박막은 $\alpha$-phase와 $\beta$-phase로 구분할 수 있으며, 열처리에 따른 phase transition 현상이 뚜렷함을 알 수 있다. XRD(X-ray diffraction)를 통하여 박막에 대한 결정 구조 분석 및 FE-SEM(field emission scanning electron microscopy)와 AFM(atomic force microscopy)을 이용하여 Cu-Pc 박막의 구조적 결정성과 방향성 등, 표면 상태와 형상구조에 대해 표면의 특성을 측정하며, 광 흡수도(UV-visible absorption spectra)을 이용하여 phase transition 현상에 따른 I-V 특성을 비교분석 하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.197-197
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• 2010

본 연구에서는 RF/DC dual 마그네트론 스퍼터 시스템을 이용하여 Glass 기판 상에 유기태양전지용 Nb-doped $TiO_2$ (NTO)/Ag/NTO 다층 투명전극을 성막하고 이 다층 투명전극을 $200^{\circ}C{\sim}700^{\circ}C$ 온도 범위에서 급속 열처리 (Rapid Thermal Annealing ; RTA)를 통하여 전기적, 광학적, 구조적 및 표면의 특성 변화를 연구하였다. Hall effect measurement, UV-Vis spectrometer, FESEM 분석을 통하여 다층투명전극의 전기적, 광학적, 표면분석을 하였고 Synchrotron 분석을 통하여 온도에 따른 구조변화를 분석하였다. 상온에서 성막된 다층투명전극은 30nm 두께의 NTO 박막 사이에 얇은 9nm의 얇은 Ag 층을 삽입한 구조로써 10ohm/square 이하의 매우 낮은 면저항과 ${\sim}10^{-5}\;ohm-cm$ 의 비저항, Anti-reflection 효과에 의해 85% 이상의 높은 광투과성을 나타내었다. RTA 온도가 증가함에 따라 전기적, 광학적 특성은 약간 향상되었고 비정질 구조를 유지함을 알 수 있었다. 그러나 높은 온도범위에서는 비정질 구조에서 Anatase 상으로 결정구조가 변화함을 알 수 있었고 전기적, 광학적 특성이 감소됨을 알 수 있었다. NTO/Ag/NTO 다층 투명전극을 유기태양전의 Anode로 적용하여 특성을 비교한 결과 RTA 온도가 증가함에 따라 유기태양전지의 효율 또한 증가하였고 최적화된 온도 조건에서 2.49% 의 높은 효율을 얻을 수 있었다. 이를 통해 우수한 특성을 나타내는 NTO/Ag/NTO 다층투명전극이 기존의 디스플레이 및 태양전지 등의 투명전극 재료로 주로 사용되어 온 ITO (Indium Tin Oxide) 를 대체 할 수 있는 재료로써의 가능성을 제시하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.97-97
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• 2010

We demonstrate the hybrid polymer-quantum dot based multi-functional device (Organic bistable devices, Light-emitting diode, and Photovoltaic cell) with a single active-layer structure consisting of CdSe/ZnS semiconductor quantum-dots (QDs) dispersed in a poly N-vinylcarbazole (PVK) and 1,3,5-tirs- (N-phenylbenzimidazol-2-yl) benzene (TPBi) fabricated on indium-tin-oxide (ITO)/glass substrate by using a simple spin coating technique. The multi-functionality of the device as Organic bistable device (OBD), Light Emitting Diode (LED), and Photovoltaic cell can be successfully achieved by adding an electron transport layer (ETL) TPBi to OBD for attaining the functions of LED and Photovoltaic cell in which the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) level of TPBi is positioned at the energy level between the conduction band of CdSe/ZnS and LiF/Al electrode (band-gap engineering). Through transmission electron microscopy (TEM) study, the active layer of the device has a p-i-n structure of a consolidated core-shell structure in which semiconductor QDs are uniformly and isotropically adsorbed on the surface of a p-type polymer core and the n-type small molecular organic materials surround the semiconductor QDs.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.451-451
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• 2010

최근들어 80인치 이상의 대경 고화질 display 및 휴대용 projection display 제작이 가능한 LCoS (Liquid Crystal on Silicon) display에 대한 관심이 높아지고 있다. LCoS projection display는 높은 개구율, 빠른 응답속도, 고화질, 대형 디스플레이 임에도 불구하고 낮은 제조단가 등의 여러 가지 장점을 가지고 있다. LCoS projection display의 핵심 기술로는 높은 투과도와 낮은 반사율을 갖는 유리기판, 무기 배향막 증착 기술, Si back plane과의 접합기술 등이 있다. 이 중 LCoS projection display 제작을 위한 첫 단계인 유리기판은 가시광선 영역에서 96% 이상의 높은 투과도와 3% 미만의 반사도를 요구하는 기술을 필요로 한다. 본 연구에서는 indium이 doping된 tin oxide (ITO)를 투명 전도성막으로 사용하고, $SiO_2/MgF_2$ 이중 박막을 반사방지막으로 채택하여 고투과도 및 저반사율을 갖는 유리기판 제조에 응용하였다. 먼저 15nm 두께의 ITO 박막을 DC sputtering을 이용하여 8-inch 크기의 corning1737 유리기판 상에 증착한 후, 그 반대편에 e-beam evaporation 장비를 사용하여 120nm 두께의 반사 방지막을 증착하였다. 또한 유리기판 상에 증착된 투명 전도성막의 표면개질을 위하여 Ar plasma를 이용하여 treatment를 수행하였다. 이 때 sputtering 조건은 DC power, Ar 유량 및 압력을 조절함으로서 높은 투과도를 갖는 최적의 조건을 구현하였고, e-beam evaporation을 이용한 반사방지막 증착 조건은 $SiO_2$와 $MgF_2$의 계면에서 빛의 반사를 최소화할 수 있는 최적의 조건을 구현하였다. 제작된 유리기판은 가시광선 영역에서 97% 이상의 투과도를 보였으며, 최대 2.8%의 반사율을 보여, LCoS display 제작에 적합함을 확인할 수 있었다. 또한 Ar plasma 처리 후 ITO 박막의 면저항 값은 $100\;{\omega}/{\Box}$, 표면 거칠기는 rms 값 기준 0.095nm, 접촉각 $20.8^{\circ}$의 특성을 보여, 타 index matched transparent conducting oxide가 coating된 유리기판에 비해 우수한 특성을 보였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.449-449
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• 2010

유기발광소자(organic light-emitting diodes, OLEDs)는 저공정비용, 경량화, 가용성 및 대면적화 등의 장점으로 조명 분야와 디스플레이 분야로의 응용 가능성으로 인해 크게 주목을 받아 왔다. 이러한 OLED 소자의 고효율, 고휘도 및 저소비전력 등을 구현하기 위해서는 전극으로부터 전하 주입 층으로 효율적인 전하 주입이 요구된다. 즉, 각 전극의 폐르미 준위로부터 전하 전도준위대로의 전하주입 장벽이 없어야 한다. 본 연구에서는 홀 주입장벽이 없는 정공주입 층으로 $MoO_x$(molybdenum oxide)가 도핑된 NPB(N, N'-diphenyl-N, N'-bis(1-naphthyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine) 층을 사용하여 hole-only 소자를 제작하고 전류-전압 특성을 통해 양극으로부터 홀주입 층으로의 hole-ohmic 특성을 고찰했다. 또한, 전자 주입장벽이 없는 전자주입 층으로 $C_{60}$(fullerene)/LiF(lithum fluoride)의 이종 층을 사용하여 electron-only 소자를 제작하고 음극으로부터 전자주입 층으로의 전자 ohmic 특성을 조사했다. 또한, 전극으로부터 전하주입 층으로 ohmic 특성을 더 자세히 이해하기 위하여 전하주입 층의 자외선 광방출 스펙트럼(ultraviolet photoemission spectra)을 조사했다. 한편, glass/ITO/$MoO_x$-doped NPB (x%: x=0,25, 50 및 75; 5nm)/NPB (63nm)/$Alq_3$ (37nm)/$C_{60}$ (5nm)/LiF (1nm)/Al (100nm)로 구성된 all-ohmic OLED 소자의 발광특성은 $MoO_x$의 도핑 농도가 25%이상일 때 최적의 특성을 보여줬다. 이러한 현상은 정공주입 층에서 p형 도핑 농도의 증가에 따른 정공 농도의 증가에 기인한다. 또한 $MoO_x$의 도핑 농도의 증가에 따라 정공주입 층의 new gap state와 전극의 페르미 준위의 pinning에 기인한다. 25%의 $MoO_x$을 가진 OLED소자는 7.2V의 낮은 전압에서 $58300 cd/m^2$의 높은 휘도를 보여줬다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.257-257
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• 2013

In order to selectively remove oil and organic compound from water, silica nanoparticles with hydrophobic coating was used. Since silica nanoparticles are generally hydrophilic, removal efficiency of oil and organic compound, such as toluene, in water can be decreased due to competitive adsorption with water. In order to increase the removal efficiency of oil and toluene, hydrophobic polydimethylsiloxane (PDMS) was coated on silica nanoparticles in the form of thin film. Hydrophobic property of the PDMS-coated silica nanoparticles and hydrophilic silica nanoparticles were easily confirmed by putting it in the water, hydrophilic particle sinks but hydrophobic particle floats. PDMS coated silica nanoparticles were dispersed on a slide glass with epoxy glue on and the water contact angle on the surface was determined to be over $150^{\circ}$, which is called superhydrophobic. FT-IR spectroscopy was used to check the functional group on silica nanoparticle surface before and after PDMS coating. Then, PDMS coated silica nanoparticles were used to selectively remove oil and toluene from water, respectively. It was demonstrated that PDMS coated nanoaprticles selectively aggregates with oil and toluene in the water and floats in the form of gel and this gel remained floating over 7 days. Furthermore, column filled with hydrophobic PDMS coated silica nanoparticles and hydrophilic porous silica was prepared and tested for simultaneous removal of water-soluble and organic pollutant from water. PDMS coated silica nanoparticles have strong resistibility for water and has affinity for oil and organic compound removal. Therefore PDMS-coated silica nanoparticles can be applied in separating oil or organic solvents from water.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.277.2-277.2
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• 2013

Petri dishes and glass slides have been widely used as general substrates for in vitro mammalian cell cultures due to their culture viability, optical transparency, experimental convenience, and relatively low cost. Despite the aforementioned benefit, however, the flat two-dimensional substrates exhibit limited capability in terms of realistically mimicking cellular polarization, intercellular interaction, and differentiation in the non-physiological culture environment. Here, we report a protocol of culturing embryonic rat hippocampal neurons on the electro-spun polymeric network and the results from examination of neuronal cell behavior and network formation on this culture platform. A combinatorial method of laser-scanning confocal fluorescence microscopy and live-cell imaging technique was employed to track axonal outgrowth and synaptic connectivity of the neuronal cells deposited on this model culture environment. The present microfiber-based scaffold supports the prolonged viability of three-dimensionally-formed neuronal networks and their microscopic geometric parameters (i.e., microfiber diameter) strongly influence the axonal outgrowth and synaptic connection pattern. These results implies that electro-spun fiber scaffolds with fine control over surface chemistry and nano/microscopic geometry may be used as an economic and general platform for three-dimensional mammalian culture systems, particularly, neuronal lineage and other network forming cell lines.