• 한국세라믹학회지
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• 제52권3호
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• pp.224-227
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• 2015

In this work, the properties of Indium-Zinc-Tin-Oxide (IZTO) thin films, deposited on polyethylene naphthalate (PEN) with a $SiO_2$ buffer layer, were analyzed with different working pressures. After depositing the $SiO_2$ buffer layer on PEN substrates by plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD), the IZTO thin films were deposited by RF magnetron sputtering with 1 to 7-mTorr working pressure. All the IZTO thin films show an amorphous structure, regardless of the working pressure. The best morphological, electrical, and optical properties are obtained at 3-mTorr working pressure, with a surface roughness of 2.112-nm, a sheet resistance of $8.87-{\Omega}/sq$, and a transmittance at 550-nm of 88.44%. These results indicate that IZTO thin films deposited on PEN have outstanding electrical and optical properties, and the PEN plastic substrate is a suitable material for display devices.

• 한국표면공학회지
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• 제52권6호
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• pp.342-349
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• 2019

Titanium nitride(TiN) thin films have been deposited on PEN(Polyethylene naphthalate) substrate by reactive RF(13.56 MHz) magnetron sputtering in a 25% N₂/Ar mixed gas atmosphere. The pulsed DC bias voltage of -50V on substrates was applied with a frequency of 350 kHz, and duty ratio of 40%(1.1 ㎲). The effects of pulsed DC substrate bias voltage on the crystallinity, color, electrical properties of TiN_x films have been investigated using XRD, SEM, XPS and measurement of the electrical properties such as electrical conductivity, carrier concentration, mobility. The deposition rates of TiN_x films was decreased with application of the pulsed DC substrate bias voltage. The TiN_x films deposited without and with pulsed bias of -50V to substrate exhibits gray and gold colors, respectively. XPS depth profiling revealed that the introduction of the substrate bias voltage resulted in decreasing oxygen concentration in TiN_x films, and increasing the electrical conductivities, carrier concentration, and mobility to about 10 times, 5 times, and 2 times degree, respectively.

• 한국염색가공학회:학술대회논문집
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• 한국염색가공학회 2011년도 제45차 학술발표회
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• pp.7-7
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• 2011

Poly(ethylene terephthalate)(PET) is one of the most widely used materials in textile industry. It can have a low cost, silk-like handle, and excellent mechanical properties. Low thermal stability of PET had been a common problem limiting its high temperature application. The polyester have been known to have the disadvantage of degradation under ionized irradiation compared to crosslikable polymers such as polyethylene, polypropylene and polystylene. To improve thermal stability of PET, the PET films were photocrosslinked by UV irradiation. A hydrogen-abstractable photoinitiator was used to photocrosslink of PET by continuous UV irradiation. Photoinitiator addition increased the gel fraction. The photocrosslinking was attributed to the recombination of PET radicals generated upon UV irradiation, which was enhanced by the hydrogen abstraction of the PET polymer chains by the added photoinitiator. Also the crosslinked PET showed higher thermal stability and mechanical strength with increasing UV energy. Polyester type films such as poly(ethylene naphthalate)(PEN) and poly(butylene terephthalte)(PBT) were also increased the gel fraction and improved thermal stability and mechanical properties by UV irradiation.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제22권10호
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• pp.837-843
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• 2009

$TiO_2$(2 wt.%)-doped ZnO(TZO) films with thickness from 100 nm to 500 nm were prepared on polyethylene naphthalate(PEN) substrate under various rf-power range from 40 W to 80 W. Their electrical and optical properties were investigated as a function of rf-power. We think that these properties were closely related with the crystallization and the film density of TZO films. It was also presumed that the vaporization of the water vapor and other adsorbed particles such as an organic solvents can affect the electrical properties of the conventional transparent conductive oxide(TCO) films. On the other hand, since the TZO film deposited on glass substrate at room temperature with rf-power of 80 W shows a very low resistivity of $7.5\times10^{-4}\;\Omega{\cdot}cm$ and a very excellent transmittance over an average 85% in the visible range, that is comparable to that of ITO films. Therefore, we expect that the TZO films can be used as transparent electrode for optoelectronic devices such as touch-panels, flat-panel displays, and thin-film solar cells.

• International Journal of Precision Engineering and Manufacturing-Green Technology
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• 제5권5호
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• pp.643-650
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• 2018

A self-powered electrochromic device was fabricated on an indium tin oxide-polyethylene naphthalate flexible substrate using a dye-sensitized solar cell (DSSC) as a self-harvesting source; the electrochromic device was naturally bleached and operated under outdoor light conditions. The color of the organic electrochromic polymer, poly(3,4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate, was shifted from pale blue to deep blue with an antimony tin oxide film as a charge-balanced material. Electrochromic performance was enhanced by secondary doping using dimethyl sulfoxide. As a result, the device showed stable switching behavior with a high transmittance change difference of 40% at its specific wavelength of 630 nm for 6 hrs. To improve the efficiency of the solar cell, 1.0 wt.% of Ag NWs in the photoanode was applied to the $TiO_2$ photoanode. It resulted in an efficiency of 3.3%, leading to an operating voltage of 0.7 V under xenon lamp conditions. As a result, we built a standalone self-harvesting electrochromic system with the performance of transmittance switching of 29% at 630 nm, by connecting with two solar cells in a device. Thus, a self-harvesting and flexible device was fabricated to operate automatically under the irradiated/dark conditions.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.330-330
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• 2016

투명전극은 디스플레이, 터치스크린, 태양전지 등 폭넓은 분야에서 응용되고 있어 현재 각광 받는 연구 주제 중 하나이다. 특히, ITO(인듐산화물)을 이용한 투명전극은 뛰어난 효율성 때문에 가장 주목 받고 있는 전극 형태 중 하나이다. 그러나 ITO투명전극은 인듐 소재의 희소성으로 인한 자원고갈문제 및 복원력, 투명도 등에서 취약점을 지니고 있는 것으로 보고되어 있다. 이러한 ITO 투명전극의 취약점을 보완하고, 동시에 플렉서블 디스플레이(Flexible Display) 소자에 적용 가능한 대체 투명전극에 관한 연구는 현재 가장 주목할 만한 가치가 있는 연구분야로 부각되고 있다. 본 연구에서는 대체 투명전극 중 하나로 그래핀 투명전극(Graphene Transparent Electrode)을 주목했다. PEN(Polyethylene Naphthalate) 투명기판 상에 Wet-Transfer형식으로 그래핀을 전사하여 그래핀 투명전극을 구현했으며, 복원력 확인을 위해 그래핀에 2가지 (Compressive/Tensile) 압력을 가하며 구부러짐 실험(Bending Test)을 진행하며 그래핀 투명전극의 저항값을 측정했다. 일반 금속전극의 경우, 일정한 수준 이상의 압력 또는 구부러짐이 반복되는 실험의 횟수가 증가되면 원래의 복원력을 상실하며, 저항값이 상승하는 것으로 보고된바 있다. 그러나 이번 연구에서는 그래핀 투명전극을 사용해 PEN 기판 위에 투명전극을 제작한 경우, 일정한 수준의 구부러짐 반복횟수(~1,000회) 및 구부러짐 정도(~10%) 하에서 저항값이 일정하게 유지됨을 확인할 수 있었다. 별도로, 기존에 알려져 있던 순수 그래핀(Pristine Graphene)의 취약점 중 하나인 높은 저항값을 우려하여 본 연구에서는 그래핀에 도핑을 하고, 그 영향을 분석해 보았다. 그 동안 그래핀 도핑법에 대한 적지않은 연구들이 진행되었으며, 본 연구에서는 TFSA(Bis(trifluoromethanesulfonyl)amide)라는 물질을 이용한 그래핀 도핑법을 채택했다. 실험 결과, 도핑된 그래핀 투명전극은 위와 같은 수준의 그래핀 본연의 복원력을 유지하면서 저항값은 순수 그래핀 대비 약 70% 정도 낮아짐을 확인할 수 있었다. 본 연구를 통해 그래핀 투명전극이 그래핀 고유의 특성인 높은 투명도와 복원력, 도핑으로 인한 저항값 감소가능성을 확인함으로써, 그래핀 투명전극이 ITO 투명전극의 좋은 대체자가 될 수 있는 가능성을 확인할 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.162.2-162.2
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• 2015

플렉서블 디스플레이에 사용되는 투명전극은 벤딩에 의한 인장(tensile) 및 압축(compressive) 스트레스 하에서도 전극의 특성이 지속적으로 유지되어야 한다. 기존 OLED소자의 투명전극으로 사용되던 인듐산화물(ITO, Indium Tin Oxide)는 인듐(Indium)의 희소성 문제뿐만 아니라 벤딩에 대한 복원력이 나쁜 것으로 알려져 플렉서블 디스플레이에는 적합하지 않은 것으로 알려져 있다. 벤딩에 강하고 복원력이 우수한 투명전극 재료가 필요하게 되었다. 본 연구에서는 PEN (Polyethylene Naphthalate) 유연기판 상에 그래핀(Graphene)전극을 구현하여 벤딩에 대한 저항특성을 관찰하였고 일반적으로 많이 사용하는 Aluminum 전극과의 비교를 통해 광효율을 지속적으로 유지할 수 있는 플렉서블 OLED용 전극구현 가능성을 연구하였다. 일반적으로 Al금속은 인장 스트레스를 받음에 따라 저항이 증가하고 다시 복원되면 저항이 감소하는 특성을 갖고 있는데 인장 스트레스에 따라 저항과 늘어난 길이와의 관계는 다음과 같다. $R/R0=(L/L0)^2$ ----------------------------------------- (1) 그러나 반복된 스트레스가 가해질 경우 Al 금속 전극은 복원력을 잃고 저항이 원래대로 돌아가지 않는 문제가 발생하는데 반해 그래핀은 벌집모양의 구조를 갖고 있어 벤딩에 대한 강도가 셀 뿐만 아니라 고탄력으로 인해 복원력이 우수하여 여러 싸이클(cycle)의 벤딩 실험에 의해서도 복원력이 지속적으로 유지되었다. Al 금속 전극의 경우 벤딩 각도 또는 정도에 따라 복원력이 유지되는 구간이 있으나 반복적인 벤딩 싸이클에 의해 복원력이 감소하여 인장 스트레스에 의한 저항 증가 후 스트레스 제거 시 저항 감소가 되지 않는데 24시간 동안 전기 저항 변화를 관찰하면 수시간 후에나 저항이 어느 수준까지만 복원되는 것을 확인할 수 있었으나 복원에 오랜 시간이 소요된다는 점에서 그래핀과 비교가 된다. SEM(Scanning electron microscopy) 분석을 통해 인장 스트레스 인가/제거를 반복함에 따라 Al 금속표면이 표면에 열화되는 것을 확인하였으나 그래핀에서는 나타나지 않았다. 본 연구에서는 높은 투과도와 우수한 전기적 특성을 가지는 그래핀 투명 전도성 전극이 다양한벤딩 조건에서도 뛰어난 복원 특성을 보이는 것을 밝혀내어 차세대 투명 전극 물질로 개발하고자 하였다.

• 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.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 하계학술대회 논문집
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• pp.284-284
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• 2009

We have fabricated semiconductor nanocrystals using phase separation on flexible substrates for future application in QD-LEDs. The phase separation between the CdSe semiconductor nanocrystals and TPD organic underlayer can occur during the solvent drying, and the CdSe may rise towards the surface of the coated films, which is arranged into close packed array called self-assembly process. In this work, the polyethylene naphthalate (PEN) films of $200{\mu}m$ thickness was used as a flexible substrate, which was coated with indium tin oxide(ITO) as a transparent electrode of <$15{\Omega}/cm^2$. A number of solvents such as chloroform, toluene, and hexane was used and their coating properties were investigated using the spin coating process. The dispersion of both QD and TPD was rather poor in toluene and hexane and resulted in rougher surface and some aggregates. Meanwhile, the surface roughness of templates can be a very critical issue in the fabrication of QD-LED devices. Some experiments was performed to reduce the ~4nm surface roughness of the PEN films and It can be decreased to the minimum of ~0.7nm. Also discussed are the optical properties of semiconductor nanocrystals used in this phase separation and possible large area and continuous coating process for future application.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제22권12호
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• pp.1028-1032
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• 2009

In this study, the influences of silicon-based gas barrier films fabricated by using a facing target sputtering(FTS) system on the gas permeability for flexible displays have been investigated. Under these optimum conditions on the $SiO_x$ film with oxygen concentration($O_2/Ar+O_2$) of 3.3% and the $SiO_xN_y$ film with nitrogen concentration($N_2/Ar+O_2+N_2$) of 30% deposited by the FTS system, it was found that the films were grown about 4 times higher deposition rate than that of the conventional sputtering system and showed high transmittance about 85% in the visible light range. Particularly, the polyethylene naphthalate(PEN) substrates with the $SiO_x$ and/or $SiO_xN_y$ films showed the enhanced properties of decreased water vapor transmission rate (WVTR) over $10^{-1}\;g/m^2{\cdot}day$ compared with the PEN substrate without any gas barrier films, which was due to high packing density in the Si-based films with high plasma density by FTS process and/or the denser chemical structure of Si-N bond in the $SiO_xN_y$ film.