• Korean Journal of Materials Research
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• v.28 no.12
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• pp.758-762
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• 2018

The transfer characteristics of zinc tin oxide(ZTO) on silicon dioxide($SiO_2$) thin film transistor generally depend on the electrical properties of gate insulators. $SiO_2$ thin films are prepared with argon gas flow rates of 25 sccm and 30 sccm. The rate of ionization of $SiO_2$(25 sccm) decreases more than that of $SiO_2$(30 sccm), and then the generation of electrons decreases and the conductivity of $SiO_2$(25 sccm) is low. Relatively, the conductivity of $SiO_2$(30 sccm) increases because of the high rate of ionization of argon gases. Therefore, the insulating performance of $SiO_2$(25 sccm) is superior to that of $SiO_2$(30 sccm) because of the high potential barrier of $SiO_2$(25 sccm). The $ZTO/SiO_2$ transistors are prepared to research the $CO_2$ gas sensitivity. The stability of the transistor of $ZTO/SiO_2$(25 sccm) as a high insulator is superior owing to the high potential barrier. It is confirmed that the electrical properties of the insulator in transistor devices is an important factor to detect gases.

• Journal of Ceramic Processing Research
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• v.13 no.spc1
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• pp.140-144
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• 2012

Ga-doped ZnO (GZO) was a limit of application on the photovoltaic devices such as CIGS, CdTe and DSSC requiring high process temperature, because it's electrical resistivity is unstable above 300 ℃ at atmosphere. Therefore, ZTO (zinc tin oxide) was introduced in order to improve permeability and thermal stability of GZO film. The resistivity of GZO (300 nm) single layer increased remarkably from 1.8 × 10-3Ωcm to 5.5 × 10-1Ωcm, when GZO was post-annealed at 400 ℃ in air atmosphere. In the case of the ZTO (150 nm)/GZO (150 nm) double layer, resistivity showed relatively small change from 3.1 × 10-3Ωcm (RT) to 1.2 × 10-2Ωcm (400 ℃), which showed good agreement with change of carrier density. This result means that ZTO upper layer act as a barrier for oxygen at high temperature. Also ZTO (150 nm)/GZO (150 nm) double layer showed lower WVTR compared to GZO (300 nm) single layer. Because ZTO has lower WVTR compared to GZO, ZTO thin film acts as a barrier by preventing oxygen and water molecules to penetrate on top of GZO thin film.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2009.11a
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• pp.183-183
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• 2009

OLED소자의 양극재료로써 현재는 산화인듐주석(ITO : indium tin oxide) 박막이 널리 이용되고 있다. 그러나 낮은 전기 비저항과 높은 투과도를 갖는 ITO 박막을 얻기 위해서는 $300^{\circ}C$ 이상의 고온에서 성막되어야 하며, 원료 물질인 인듐의 수급량 부족으로 인한 문제점과 독성, 저온증착의 어려움, 스퍼터링 시 음이온 충격에 의한 막 손상으로 저항의 증가의 문제점이 있고, 또한 유기발광소자의 투명전극으로 쓰일 경우에 유기물과의 계면 부적합성, 액정디스플레이의 투명전극으로 사용될 경우에 $400^{\circ}C$정도의 놓은 온도와 수소 플라즈마 분위기에서 장시간 노출 시 열화로 인한 광학적 특성변화가 문제가 된다. 이러한 문제점을 지닌 ITO 박막을 대체할 수 있는 물질로 산화 인듐아연(lZO) 박막이 많은 각광을 받고 있다. IZO(Indium Zinc Oxide) 박막은 저온 ($100^{\circ}C$ 이상)에서 증착이 가능하고 추가적인 열처리 없이도 가시광 영역에서 90% 이상의 광 투과도와 ${\sim}10^{-4}{\Omega}cm$ 이하의 낳은 전기 비저항을 갖는 것으로 알려져 있다. 이러한 IZO박막은 성막 후 고온의 열처리 과정이 필요 없기 때문에 폴리카보네이트와 같은 유기물 기판을 사용하여 제작 가능한 유연한 평판형 표시 소자의 제작에도 적용될 수 있다. IZO(Indium Zinc Oxide) 박막은 상온 공정에서도 우수한 전기적, 광학적, 표면 특성을 나타낼 뿐만 아니라 양극재료로써 높은 일함수를 가지고 있어 고효율의 유기 발광 소자를 구현하는데 유리한 재료라 판단된다. 본 연구에서는 TCO 박막의 면 저항과 표면 거칠기가 OLED 소자의 성능에 미치는 영향을 조사하였다. R.F Magnetron Sputtering을 이용하여 투명 전도막을 성막 형성 하였으며, 기판온도와 증착과정에서 주입되는 산소, 수소의 유랑 변화가 박막의 구조적, 전기적 특성에 어떠한 영향 미치는 것인가를 자세히 규명하였다 ITO 와 IZO박막은 챔버 내 다양한 가스 분위기(Ar, $Ar+O_2$ and $Ar+H_2$) 에서 R.F Magnetron Sputtering 방법으로 증착했다. TCO박막의 구조적인 이해를 돕기 위해서 X-ray diffraction 과 FESEM으로 분석했다. 광학적 투과도와 박막의 두께는 Ultraviolet Spectrophotometer(Varian, cary-500)와 Surface profile mersurement system으로 각각 측정하였다. 면저항, charge carrier농도, 그리고 TCO박막의 이동성과 길은 전기적특성은 Four-point probe와 Hall Effect Measurement(HMS-3000)로 각각 측정한다. TCO 박막의 표면 거칠기에 따른 OLED소자의 성능분석 측면에서는 TCO 박막의 표면 거칠기 조절을 위해 photo lithography 공정을 사용하여 TCO 박막을 에칭 하였다. 미세사이즈 패턴 마스크가 사용되고 에칭의 깊이는 에칭시간에 따라 조절한다. TCO박막의 표면 형태는 FESEM과 AFM으로 관찰하고 그리고 나서 유기메탈과 음극 전극을 연속적으로 TCO 박막위에 증착한다. 투명전극으로 사용되는 IZO기판 상용화를 위해 IZO기판 위에 $\alpha$-NPB, Alq3, LiF, Al순서로 OLED소자를 제작하였다. 전류밀도와 전압 그리고 발광과 OLED소자의 전압과 같은 전기적 특성은 Spectrometer (minolta CS-1000A) 에 의하여 I-V-L분석을 했다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2009.07a
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• pp.1096_1097
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• 2009

Aluminium doped zinc oxide(ZnO:Al) thin film, which is mainly used as a transparent conducting electrode in electronic devices, has many advantages compared with conventional indium tin oxide(ITO). In this paper in order to investigate the possible application of ZnO:Al thin films as a transparent conducting electrode for flexible film-typed dye sensitized solar cell (FT-DSCs), ZnO:Al and ITO thin films were prepared on the polyethylene terephthalate (PET) substrate by r. f. magnetron sputtering method. Specially one-inched FT-DSCs using either a ZnO:Al or ITO electrode were also fabricated separately under the same manufacturing conditions. Some properties of both the FT-DSCs with ZnO:Al and ITO transparent electrodes, such as conversion efficiency, fill factor, and photocurrent were measured and compared with each other. The results showed that by doping the ZnO target with 2 wt% of $Al_2O_3$, the film deposited at discharge power of 200W resulted in the minimum resistivity of $2.2\times10^{-3}\Omega/cm$ and at ransmittance of 91.7%, which are comparable with those of commercially available ITO. Two types of FT-DSCs showed nearly the same tendency of I-V characteristics and the same value of conversion efficiencies. Efficiency of FT-DSCs using ZnO:Al electrode was around 2.6% and that of fabricated FT-DSCs using ITO was 2.5%. This means that ZnO:Al thin film can be used in FT-DSCs as a transparent conducting layer.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.11a
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• pp.283-284
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• 2008

Electrical and optical characteristics of indium tin oxide (ITO) and indium zinc oxide (IZO) films without and with $(SiO_2)_3(ZnO)_7$ at.% (SZO) film deposited on poly(ethylene naphthalate) (PEN) and poly(ethylene terephthalate (PET) substrates as a gas barrier layer for flexible display were studied. The ITO and IZO films with SZO gas barrier layer showed the improved properties which were both the high transmittance of average 80% in the visible light range and the decreased sheet resistance as compared to those of ITO and IZO films without SZO layer. Particularly, the PEN substrate with only SZO gas barrier layer had a low water vapor transmission rate (WVTR) of $\sim10^{-3}g/m^2$/day. Thus, we suggest that the SZO film with protection ability against the water vapor permeation can be applied to gas barrier layer for flexible display.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.36 no.5
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• pp.539-543
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• 2012

Cellulose Electro-Active Paper (EAPap) is attractive as a biomimetic actuator because of its merits: it is lightweight, operates in dry conditions, has a large displacement output, has a low actuation voltage, and has low power consumption. Cellulose is regenerated so as to align its microfibrils, which results in a piezoelectric paper. When chemically bonded and mixed with carbon nanotubes, titanium oxide, zinc oxide, tin oxides, the cellulose EAPap can be used as a hybrid nanocomposite that has versatile properties and that can meet the requirements of many application devices. This paper presents trends in recent research on the cellulose EAPap, mainly on material preparation and its use in devices, including biosensors, chemical sensors, flexible transistors, and actuators. This paper also explains wirelessly driving technology for the cellulose EAPap, which is attractive for use in biomimetic robotics and micro-aerial vehicles.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.114.2-114.2
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• 2017

Transparent film heaters (TFHs) based on Joule heating are currently an active research area. However, TFHs based on an indium tin oxide (ITO) monolayer have a number of problems. For example, heating is concentrated in part of the device. Also, heating efficiency is low because it has high sheet resistance ($R_S$). Resistance of indium zinc oxide (IZO) is similar to ITO and it can be used to flexible applications due to its amorphous structure. To solve these problems, our study introduced hybrid layers of IZO/Ag/IZO deposited by magnetron sputtering, and the electrical, optical, and thermal properties were estimated for various thickness of the metal interlayer. It was found that the sheet resistance of the multilayer was mainly dependent on the thickness of the Ag layers. The $R_S$ of IZO(40)/Ag/IZO(40nm) multilayer was 5.33, 3.29, $2.15{\Omega}/{\Box}$ for Ag thickness of 10, 15, and 20nm, respectively, while the $R_S$ of an IZO monolayer(95nm) was $59.58{\Omega}/{\Box}$. The optical transmittance at 550nm for the IZO(95nm) monolayer is 81.6%, and for the IZO(40)/Ag/IZO(40nm) multilayers with Ag thickness 10, 15 and 20nm, is for 72.8, 78.6, and 63.9%, respectively. The defrost test showed that the film with the lowest RS had the highest heat generation rate (HGR) for the same applied voltage. The results indicated that IZO(40)/Ag(15)/IZO(40nm) multilayer has the best suitable property, which is a promising thin film heater for the application in vehicle windshield.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.439-439
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• 2012

ZnO 나노로드는 큰 밴드갭 에너지(~3.37 eV)와 60 meV의 높은 엑시톤 결합 에너지(exciton binding energy)를 갖고 있으며, 우수한 전기적, 광학적 특성을 지닌 1차원 나노구조의 금속산화물로서 태양전지 및 광전소자 널리 응용되고 있다. 이러한 ZnO 나노로드를 성장하는 방법 중에 전기화학증착법(electrochemical deposition method)은 전도성 물질위에 증착된 시드층(seed layer)을 성장용액에 담그어 전압을 인가하여 만들기 때문에 기존의 수열합성법(hydrothermal method), 졸-겔 법(sol-gel method)보다 비교적 간단한 공정과정으로 저온에서 빠르게 물질을 성장시킬 수 있는 장점이 있다. 한편, 디스플레이 산업에서 ITO (indium tin oxide)는 투명 전도성 산화물(transparent conductive oxide)로써 가시광 파장영역에서 높은 투과율과 전도성을 가지며, 액정디스플레이, LED (Light emitting diode), 태양전지 등의 다양한 소자에 투명전극 재료로 쓰이고 있다. 또한 최근 ITO를 유연한 PET (polyethylene terephthalate) 기판 위에 증착은 얇고, 가볍고, 휘어지기 쉬워 휴대하기 편하기 때문에 차세대 광전자소자 응용에 가능성이 크다. 본 연구에서는 ZnO 나노로드를 ITO/PET 기판위에 전기화학증착법으로 성장하여, 구조적 및 광학적 특성을 분석하였다. 시드층을 형성하기 위해 RF 마그네트론 스퍼터를 이용하여 ~20 nm 두께의 ZnO 박막을 증착시킨 후, zinc nitrate와 hexamethylenetetramine이 포함된 수용액에 시료를 담그어 전압을 인가하였다. 용액의 농도와 인가전압을 조절하여 여러 가지 성장조건에 대한 ZnO 나노로드의 구조적, 광학적 특성을 비교하였다. 성장된 시료의 형태와 결정성을 조사하기 위해, field-emission scanning electron microscope (FE-SEM), X-ray diffraction (XRD)을 사용하였으며, UV-vis-NIS spectrophotometer, photoluminescence (PL) 측정장비를 사용하여 광학적 특성을 분석하였다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.17 no.1
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• pp.9-15
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• 2008

Various diatomic inorganic films and their composite films are packed as passivation films covering Ca cells on glass substrates by using an electron-beam evaporation technique. When these Ca cells are exposed to an ambient atmosphere, the water vapor penetrating through the passivation layers is absorbed in the Ca cells, resulting in a gradual progress of transparency in the Ca cells, which can be represented by changes of the optical transmittance in the visible range. Compared with the saturation times for the Ca cells to become completely transparent in the atmosphere, the protection effects of water vapor are estimated for various passivation films. The composite films consisting silicon oxide($SiO_2$) and tin oxide($SnO_2$) or zinc oxide(ZnO) are found to show a superior protection effect of water vapor as compared with diatomic inorganic films. Also, the main factors affecting the permeation of water vapor through the oxide films are found to be the polarizability and the packing density.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.337-337
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• 2014

투명 전도성 산화물(transparent conductive oxide: TCO) 박막은 높은 투과율과 낮은 비저항 덕분에 LCD (liquid crystal display), PDP (plasma display panel), OLED (organic light emitting display) 등 평판 디스플레이에 널리 사용되고 있다. 현재 양산되고 있는 ITO (indium tin oxide)는 90% 이상의 높은 투과율과 우수한 전도성으로 인해 TCO 박막 가운데서 디스플레이 산업에서 가장 널리 쓰이고 있다. 그런데, ITO의 인듐산화물에 의한 간질성 폐렴(interstitial pneumonia)의 유발 위험이 있다든가, 인듐의 매장량이 적어 원자재 가격이 비싼 단점도 가지고 있다. 이에 최근 ITO를 대체할 수 있는 TCO물질로 많은 연구가 이루어지고 있는데, 특히 AZO (aluminum-doped zinc oxide)는 그 중 대표적인 대체물질로서 독성이 없고 가격도 저렴하여 많은 관심이 증폭되고 있다. 현재 AZO는 sol-gel 방법이나 CVD (chemical vapor deposition) 또는 스퍼터링 방법 등으로 증착되고 있다. 본 연구에서는 두 개의 이종타겟(hetero target)을 장착한 대향 타겟 스퍼터링(facing target sputtering: FTS) 장치를 사용하여 AZO 박막을 제작한다. 기존의 여러 증착법과 달리, FTS 장치는 두 타겟 사이에 형성되는 플라즈마 내의 ${\gamma}$-전자를 구속하게 되며, 낮은 가스 압력에서 고밀도 플라즈마가 생성되어 빠른 증착 속도와 안정적인 방전을 유지한 상태에서 박막을 증착할 수가 있다. 또한 기판과 플라즈마가 이격되어 있어 높은 에너지를 갖는 입자들의 기판 충돌을 억제할 수 있는 장점들을 갖는다. 이종 타겟인 ZnO와 Al2O3를 사용하고 각 타겟에 인가되는 파워 변화를 통해 AZO 박막 내 Al2O3의 성분비를 조절하였다. ZnO 타겟의 증착 파워를 100 W로 고정할 경우, Al2O3 타겟의 증착 파워가 (50~90) W으로 실험을 하였으며, Al2O3 타겟의 증착 파워가 70 W일 때 AZO 박막의 Al2O3 성분비는 2.02 wt.%이며 박막의 비저항 값은 $5{\times}10^{-4}{\Omega}{\cdot}cm$로 최소값을 보였다. 이러한 비저항의 변화는 파워에 따른 AZO 박막의 캐리어 이동도(Hall mobility)와 캐리어의 농도(Carrier Concentration)의 변화와 밀접한 관계가 있음을 보여주며, 특히 AZO 박막의 캐리어 농도와 캐리어 이동도는 AZO 박막을 형성하고 있는 결정립의 크기에 의존하는 것이 X-선 회절 패턴과 SEM으로부터 확인되었다. 특히, 본 연구에서는 두 개의 이종 타겟(hetero target) Al2O3와 ZnO를 장착하고 각각의 파워를 변화시켜 도핑 량을 조절할 수는 대향 타겟 스퍼터링(FTS: facing-target sputtering) 방법을 이용하여 제작된 AZO 박막에 대해 전기적, 광학적 및 구조적 특성을 분석하고 ITO의 대체물로서의 가능성을 검토하고자 한다.