• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2014.02a
• /
• pp.295-295
• /
• 2014

일반적으로 박막 태양전지의 효율은 박막 종류에 따른 광 흡수율에 의해 결정되며, 이는 증착한 박막의 두께에 의해 결정된다. 증착한 박막의 두께가 두꺼워질수록 광 흡수율은 증가하지만, 박막 두께가 지나치게 두꺼워지면 열화 현상으로 인한 모듈의 효율 감소가 생기므로 적절한 박막의 두께가 요구된다. 특히 a-Si:H의 경우 가시광 영역에서 높은 흡수계수를 가지고 있어서 얇은 박막 두께로도 태양전지의 제작이 가능하지만, 동일한 박막 두께에서 효율을 더욱 향상시키기 위한 다양한 광 포획 기술에 대한 연구가 많이 진행 되고 있다. 본 연구에서는 자외선을 이용한 nano-imprint lithography 기술을 이용하여 a-Si:H 태양전지의 유리기판 위에 pattern을 삽입하여 광 산란 효과를 향상 시키고자 하였다. 또한 유리기판의 굴절률 (n=1.5)과 투명전극의 굴절률 (n=1.9)의 중간 값을 갖는 ZnO nanoparticles (n=1.7)이 분산 된 imprinting resin을 사용함으로써 점진적으로 굴절률을 변화시켜, 최종적으로 a-Si:H 층까지의 광 투과율을 높이고자 하였다. 제작한 기판의 종류는 다음과 같다. 첫 번째 기판으로는 유리기판 위에 ZnO nanoparticles이 분산 된 imprinting resin을 spin-coating 하여 점진적인 굴절률의 변화에 의한 투과도 향상을 확인하고자 하였다. 두 번째 기판으로는 규칙적인 배열을 갖는 micro 크기의 패턴을 형성하였다. 마지막으로는 불규칙한 배열을 갖는 nano 크기와 micro 크기가 혼재 된 패턴을 형성하여 투과도 향상과 동시에 빛의 산란을 증가시키고자 하였다. 후에 이 세가지 종류를 기판으로 사용하여 a-Si:H 기반의 박막 태양전지를 제작하였다. 먼저 제작한 박막 태양전지용 기판의 광학적 전기적 특성을 분석하였다. 유리 기판 위에 형성한 패턴에 의한 roughness 변화를 확인하기 위해 atomic force microscopy (AFM)를 이용하여 시편의 표면을 측정하였다. 또한 제작한 유리 기판 위에 투명 전극층을 형성 후, 이로 인한 전기적 특성의 변화를 확인하기 위해 hall measurement system을 이용하여 sheet resistance, carrier mobility, carrier concentration 등의 특성을 측정하였다. 또한, UV-visible photospectrometer 장비를 이용하여 각 공정마다 시편의 광학적 특성(투과도, 반사도, 산란도, 흡수도 등)을 측정하였고, 최종적으로 제작한 박막 태양전지의 I-V 특성과 외부양자효율을 측정하여 태양전지의 효율 변화를 확인하였다. 그 결과 일반적인 유리에 기판에 제작된 a-Si:H 기반의 박막 태양전지에 비해, ZnO nanoparticles이 분산 된 imprinting resin을 spin-coating 하여 점진적인 굴절률 변화를 준 것만으로도 약 12%의 태양전지 효율이 증가하였다. 또한, micro 크기의 패턴과 nano-micro 크기가 혼재된 패턴을 형성한 경우 일반적인 유리를 사용한 경우에 비해 각각 27%, 36%까지 효율이 증가함을 확인하였다.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
• /
• v.21 no.2
• /
• pp.85-89
• /
• 2014

We propose the new fabrication method of a 70 nm half-pitch wire grid polarizer with high performance using magnetic soft mold. The device is a form of aluminium gratings on a PET(Polyethylene phthalate) substrate whose size of $3cm{\times}3cm$ is compatible with a TFT_LCD(Tin Flat Transistor Liquid Crystal Display) panel. A magnetic soft mold with a pitch of 70 nm is fabricated using two-step replication method. As a result, we get a NWGP pattern which has 70.39 nm line width, 64.76 nm depth, 140.78 nm pitch, on substrate. The maximum and minimum transmittances of the NWGP at 800 nm are 75% and 10%, respectively. This work demonstrates a unique cost-effective solution for nanopatterning requirements in consumer electronics components.

• Applied Science and Convergence Technology
• /
• v.24 no.5
• /
• pp.184-189
• /
• 2015

We report a simple way to enhance the size gradient of an imprinted nanopattern through oxygen plasma etching under a nonuniform magnetic field. A sample substrate was placed next to a magnet, and then a nonuniform magnetic field condition was formed around the sample. Using oxygen plasma etching, a line pattern having an initial width of 273 nm was gradually modified from 248 nm at one end to 182 nm at the other end. Controlling the arrangement of the magnet and sample, we could induce a triangular shape size gradient. We verified that the gradually modified nanopatterns we produced are applicable to continual optical property control, showing a possibility to be utilized for optical components such as gratings and polarizers.

• Proceedings of the KSME Conference
• /
• 2007.05a
• /
• pp.343-348
• /
• 2007

Molecular dynamics study of thermal NIL (Nano Imprint Lithography) process is performed to examine stamp-resist interactions. A layered structure consists of Ni stamp, poly-(methylmethacrylate) thin film resist and Si substrate was constructed for isothermal ensemble simulations. Imposing confined periodicity to the layered unit-cell, sequential movement of stamp followed by NVT simulation was implemented in accordance with the real NIL process. Both vdW and electrostatic potentials were considered in all non-bond interactions and resultant interaction energy between stamp and PMMA resist was monitored during stamping and releasing procedures. As a result, the stamp-resist interaction energy shows repulsive and adhesive characteristics in indentation and release respectively and irregular atomic concentration near the patterned layer were observed. Also, the spring back and rearrangement of PMMA molecules were analyzed in releasing process.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2011.05a
• /
• pp.126.1-126.1
• /
• 2011

박막형 태양전지의 효율 향상을 위하여 광확산 패턴이 형성된 기판을 제작하고 이를 이용하여 비정질 실리콘 박막 태양전지를 제작하였다. 나노 임프린트 방법을 사용하여 제작된 광확산 패턴은 불규칙한 마이크로-나노 크기의 미세구조를 가지고 있어 빛의 확산투과 비율을 향상시켜주는 역할을 하였다. 제작된 광확산 기판위에 TCO물질을 증착하고, PECVD법을 사용하여 비정질 실리콘 p-i-n 접합 구조를 형성하였다. 제작된 태양전지 소자를 1.5 AM의 조건에서 I-V 특성을 분석하였으며, 비교군으로 사용된 일본 Asahi 사의 U-type glass에 비해 높은 Jsc 값을 나타내었다. 또한 외부양자효율을 측정함으로써 광확산 패턴에 의한 양자효율 변화를 확인 할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
• /
• 2010.06a
• /
• pp.63-63
• /
• 2010

나노 구조를 제작은 나노 기술을 기반으로 하는 electronics, optoelectronics, sensing, ultra display등의 여러 분야에서 이용되고 있다. 특히 나노 구조를 갖는 금속 패터닝의 경우 전자빔 리소 그래피 (electron beam lithography)나 레이저 패터닝(laser patterning)과 같은 방법들이 많이 사용되고 있다. 하지만 공정이 복잡하고 그로 인해 공정 비용이 많이 든다는 단점이 있었다. 나노 임프린트 리소그래피 기술은 master mold 표면의 나노 패턴을 가열, 가압 공정을 통해 기판 위의 고분자 레지스트 층으로 전사하는 기술이다. 이 기술은 간단한 공정을 통해 나노 패턴을 형성할 수 있는 기술이기 때용에 차세대 나노 패터닝 기술로써 각광받고 있다. 특히 이 기술은 레지스트 층과의 직접적인 접촉을 통해 나노 패턴을 형성하기 때문에 다양한 방법을 통해 기능성 나노 패턴을 직접적으로 형성할 수 있는 가능성을 지니고 있다. 본 연구는 novel meta1의 하나인 Ag 입자가 첨가된 ink solution를 master mold로부터 복제한 PDMS mold를 이용하여 다양한 구조의 나노 패턴을 만드는 방법에 대한 연구이다.

• Transactions of Materials Processing
• /
• v.18 no.8
• /
• pp.616-624
• /
• 2009

In this work we demonstrate the hot-embossing process under different forming conditions such as forming temperature, load, and holding time in pressing, in order to determine the suitable conditions required for linear patterning on polymer plates (PC). Results showed that the replicated pattern depth increased in proportion to an increase in the forming temperature, load, and time. The reduction of the workpiece thickness increased according to the holding time in the pressing process. In the process of time, the reduction ratio of the workpiece thickness decreased due to the surface area increment of the workpiece, while the pressure on the workpiece declined. In order to reduce the bulging ratio we introduced a temperature difference between the upper and the lower punch.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2014.02a
• /
• pp.458.1-458.1
• /
• 2014

An effective light-managing structure has been achieved by using a nano-imprint method. A transparent conductor of indium-tin-oxide (ITO) was periodically nanodome-shaped to have a height of 200 nm with a diameter of 340 nm on a p-type Si substrate. This spontaneously formed a heterojunction between the ITO layer and Si substrate and effectively reduced the light-reflection. The ITO nanodome device response was significantly enhanced to 6010 from the value of 72.9 of a planar ITO film. The transparent conducting ITO nanodome structure efficiently manipulates the incident light driving into the light-absorber and can be applied in various photoelectric applications.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
• /
• 2010.05a
• /
• pp.24.2-24.2
• /
• 2010

고분자 몰드를 이용한 nanoimprint lithography (NIL)는 고분자소재의 유연성과 투명성으로 인하여, 유기전자소자나 유연한 디스플레이소자 등 다양한 응용이 가능하다. 하지만, 고분자소재는 일반적으로 열저항성과 내구성이 낮아서, 고분자 몰드를 이용한 패턴형성 시, 자외선 경화방식이 주로 사용된다. 만약 복제가 쉽고, 가격이 저렴하며, 열저항성과 내구성이 강한 고분자 몰드를 제작한다면, thermoplastic-NIL 기술에 적용할 수가 있기 때문에, 고온을 요구하는 소자의 패턴형성 공정에 사용 가능하다. 본 연구에서는 이러한 고분자 몰드 제작을 위하여, 열저항성과 내구성이 강한 polyimide 필름과 polyurethane acrylate (PUA)를 기반으로 제작된 resin을 이용하였다. 먼저 Polyimide 필름 위에 자외선 노광을 사용하여, PUA resin 을 경화시킴으로써 패턴을 형성하였다. 이렇게 만들어진 몰드를 thermoplastic-NIL기술에 적용함으로써, Si 기판 위에 sub-마이크로 급 패턴을 형성하였다. 또한, 제작된 고분자 몰드를 사용하여 반복적인 NIL 공정을 수행함으로써 몰드의 내구성을 확인하였으며, 곡면 기판 위에 NIL을 함으로써 몰드의 유연성을 확인 할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
• /
• 2005.10a
• /
• pp.330-333
• /
• 2005

The fabrication of mold fur nano imprint lithography (NIL) is experimentally reported using the scanning probe lithography (SPL) technique, instead of the conventional I-beam lithography technique. The nanometer scale patterning structure is fabricated by the localized generation of oxide patterning on the silicon (100) wafer surface with a thin oxide layer, The fabrication method is based on the contact mode of scanning probe microscope (SPM) in air, The precision cleaning process is also performed to reach the low roughness value of $R_{rms}=0.084 nm$, which is important to increase the reproducibility of patterning. The height and width of the oxide dot are generated to be 15.667 nm and 209.5 nm, respectively, by applying 17 V during 350 ms.