• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.251.1-251.1
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• 2014

Oraganic Light Emitting Diodes (OLED) 소자의 광추출 효율을 향상시키기 위한 방안으로 나노급 사이즈의 고 굴절률 패턴을 기판의 내부 패턴에 적용하였다. 100 nm 및 300 nm의 직경을 갖는 Si3N4 나노 패턴을 나노 임프린트 리소그래피와 건식 식각 공정을 통하여 OLED의 유리기판에 형성을 하였다. 그리고 Silicon On Glass (SOG) 물질을 패턴이 전사된 기판에 스핀 코팅으로 평탄화 공정을 진행 함으로써 OLED소자의 전기적인 특성이 떨어지는 문제점을 개선하였다. 그러고 나서 Si3N4 나노 패턴이 형성되고 평탄화 공정을 마친 기판상 OLED 소자를 제작하였다. OLED의 발광층에서 발생한 빛은 Si3N4 나노패턴에 의해 산란되어 광 추출 효율을 개선할 수 있다. 본 연구에서 두 가지 종류 100nm, 300nm 높이의 Si3N4 나노패턴으로 높이에 따른 광 추출 효율을 비교하고자 OLED 소자를 제작하였다. 기판에 Si3N4 패턴이 형성된 OLED의 효율은 Si3N4 300nm에서 13.1% 증가하였다.

• 한국정밀공학회지
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• 제23권3호
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• pp.156-162
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• 2006

Direct fabrication of nano patterns has been studied employing a nano-stereolithography (NSL) process. The needs of nano patterning techniques have been intensively increased for diverse applications for nano/micro-devices; micro-fluidic channels, micro-molds. and other novel micro-objects. For fabrication of high-aspect-ratio (HAR) patterns, a thick spin coating of SU-8 process is generally used in the conventional photolithography, however, additional processes such as pre- and post-baking processes and expansive precise photomasks are inevitably required. In this work, direct fabrication of HAR patterns with a high spatial resolution is tried employing two-photon polymerization in the NSL process. The precision and aspect ratio of patterns can be controlled using process parameters of laser power, exposure time, and numerical aperture of objective lens. It is also feasible to control the aspect ratio of patterns by truncation amounts of patterns, and a layer-by-layer piling up technique is attempted to achieve HAR patterns. Through the fabrication of several patterns using the NSL process, the possibility of effective patterning technique fer various N/MEMS applications has been demonstrated.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.346.1-346.1
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• 2016

본 연구에서는 열처리(Thermal Dewetting Process)와 빗각 증착(Oblique angle deposition)을 이용하여 비주기 서브파장 구조물을 마이크로 렌즈 형태의 유리 기판 상부에 제작하였다. 먼저 $2{\times}2cm2$ 크기의 유리 기판에 기존 리소그래피 공정으로 원기둥 형태의 감광액을 형성한다. 이후 Hot-plate로 $180^{\circ}C$에서 90초간 열을 가해 지름이 $20{\mu}m$인 반구형태로 변형시킨 뒤 반응성이온식각 공정을 진행하여 마이크로 렌즈를 제작한다. 렌즈의 표면에 나방 눈 구조를 형성하기 위해 전자빔 증착으로 15nm의 은 박막을 쌓은 뒤 $500^{\circ}C$에서 1분간 열처리 공정을 진행하였다. 열이 가해졌을 때 은 박막은 표면자유에너지를 최소화하기 위해 나노 크기의 덩어리진 입자 형태로 변화한다. 여기서 형성되는 나노입자의 크기가 렌즈 표면 중심에서 가장자리로 갈수록 작아진다는 것을 주사전자현미경을 통해 확인하였다. 증착 각도가 증가할수록 열처리 공정 후의 은 나노입자의 크기가 점점 작아진다는 것을 검증하기 위해 은 박막의 증착 각도를 $0^{\circ}$, $35^{\circ}$, $55^{\circ}$, $70^{\circ}$로 증착 후 열처리 공정을 진행하여 확인하였다. 비스듬하게 증착되어 형성된 박막은 다공형태로 낮은 밀도를 가지는데 이는 박막 두께 감소를 일으킨다. 따라서 증착 각도가 증가할수록 열처리 공정 후의 은 나노입자의 크기는 점점 작아진다. 이후 은 나노입자를 마스크로 하여 다시 반응성이온식각 공정을 진행하였으며 식각 후 나머지 은 나노입자들은 HNO3용액에서 1분간 처리하여 제거하였다. 제작된 구조물의 평균 직경과 크기는 각각 ~220nm 및 ~250nm인 것으로 확인하였다. 위와 같은 공정을 통해 다양한 크기를 가진 비주기 서브파장 구조물을 제작할 수 있다. 구조물의 주기가 파장 길이보다 짧을 경우 분산이 최소화되며 넓은 파장 대역에서 무반사 효과를 얻을 수 있다. 이 공정은 마스크를 통한 리소그래피의 한계를 극복할 수 있으며 여러 곡면형 표면에 적용가능한 장점이 있다. 또한 프리즘, 렌즈, 광섬유와 같은 광소자의 광투과율을 향상시키는데 이용될 수 있다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제25권2호
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• pp.35-39
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• 2018

광결합 효율(Fiber coupling efficiency)을 개선하기 위해서는 Laser diode에서 넓은 각도로 방출된 빛을 광섬유의 중심(Core) 부분으로 모아주는 집광렌즈(Collimating lens)가 필수적이다. 현재 사용되는 집광렌즈는 형틀(Mold)을 이용한 글래스 몰드(Glass mold) 공법이 널리 사용되고 있다. 이 방식은 생산단가가 저렴하지만, 정교한 성형이 어렵고 구면수차와 같은 품질문제가 있다. 본 연구는 기존의 글래스 몰드 공법을 반도체 공정으로 대체함으로써 표면 가공의 정밀도를 높이고, 렌즈의 재질 또한 반도체 공정에 적합한 실리콘으로 변경하였다. 반도체공정은 PR을 이용한 포토리소그래피(Photolithography) 공정과 플라즈마를 이용한 건식 식각(Dry etching) 공정으로 구성된다. 광결합 효율은 실리콘 렌즈의 광학적 특성을 평가하기 위해 초정밀 정렬 시스템을 사용하여 측정되었다. 그 결과, 렌즈 직경 $220{\mu}m$ 일 때의 최대 광결합 효율은 50%로 측정되었고, 렌즈 직경 $210-240{\mu}m$ 범위에서는 최고 광결합 효율 대비 5% 이하의 광결합 특성저하를 보여줌을 확인하였다.

• 대한화학회지
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• 제49권3호
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• pp.292-299
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• 2005

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2005년도 하계학술대회 논문집 Vol.6
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• pp.381-383
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• 2005

바이오센서 응용을 위한 대칭 및 비대칭 마하젠더 간섭계 광도파로 소자의 설계, 제작 및 광학적 응답특성을 평가하였다. 설계 제작된 광도파로 소자의 압력광원은 각각 1550nm와 632.8nm이고, 코어와 클래딩의 굴절률차는 0.45 $\Delta$%로 설계 제작하였다. 센서부(상위 클래드)의 금 박막의 미소 굴절률 변화에 따른 TE, TM모드의 특성을 분석하였다. 센서의 보다 높은 감도 개선을 위한 나노-광자결정 구조가 주목받고 있는데, 광자결정 구조의 구현를 위한 리소그래피 공정은 높은 분해능과 신뢰성 있는 나노스케일의 공정이 요구된다. 광-바이오센서의 감도 개선을 위해 센서부 표면에 2차원 나노-광자결정 배열을 제안하고 이를 구현하기 위한 Dip-Pen Nanolithography 공정에 대해 고찰하였다.

• 한국정밀공학회지
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• 제29권12호
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• pp.1376-1381
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• 2012

Optical devices are used extensively in the field of information network. Increasing demand for optical device, optical interconnection has been a important issue for commercialization. However many problems exist in the interconnection between optical device and optical fiber, and in the case of the multi-channel, problems of the optical alignment and optical array arise. For solving the alignment and array problem of optical device and the optical fiber, we fabricated fiber alignment and array by using imprint technology. Achieved higher precision of optical fiber alignment and array due to fabricating using imprint technology. The silicon stamp with different depth was fabricated using the conventional photolithography. Using the silicon stamp, a nickel stamp was fabricated by electroforming process. We conducted imprint process using the nickel stamp with different depth. The optical alignment and array by fabricating the patterns of optical device and fiber alignment and array using imprint process, and achieved higher precision of decreasing the dimensional error of the patterns by optimization of process. The fabricated optical interconnection of PLC device was measured 3.9 dB and 4.2 dB, lower than criteria specified by international standard.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.412-412
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• 2012

갈륨비소(GaAs)는 수직공진표면방출레이저, 발광다이오드, 태양전지 등과 같은 광전소자에 널리 사용되는 물질이다. 그러나 높은 굴절률을 갖는 갈륨비소는 표면에서 30% 이상의 반사율을 갖기 때문에 광손실로 인해 소자의 성능이 저하된다. 따라서 표면 Fresnel 반사율을 낮출 수 있는 효율적인 반사방지막이 필요하다. 최근, 열적 불일치, 물질 선택, 접착력 저하의 단점을 가지고 있는 기존 다중박막을 대체하는 생체모방 서브파장 나노구조가 활발히 연구되고 있다. 이러한 구조는 공기(air)부터 갈륨비소까지 선형적인 유효굴절률 분포를 갖는 유효 단일박막과도 같기 때문에 소자 표면에서의 광손실을 줄일 수 있다. 더욱이, 자연계의 나방의 각막과 나비의 눈의 구조 형태를 모방한 반도체 생체모방 복합 눈(compound eye)은, 즉 마이크로 렌즈모양과 서브파장 나노격자구조의 복합적 형태, 표면에서 우수한 반사방지 특성을 나타낸다. 본 연구에서는, 포토리소그래피와 유도결합플라즈마 식각법을 이용하여 GaAs 기판 표면에 마이크로 렌즈 모양의 패턴을 형성한 후, 스핀코팅을 이용하여 나노 크기를 갖는 실리카 구를 도포하여 건식 식각함으로써 복합 눈 구조를 갖는 갈륨비소 반사방지막을 제작하였다. 제작된 샘플의 표면 및 식각 형상은 전자현미경(scanning electron microscope)을 사용하여 관찰하였으며, UV-vis-NIR spectrophotometer를 사용하여 반사율을 측정하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.474-474
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• 2013

PDMS는 미세패턴을 위해 소프트 리소그래피 널리 활용되어질 뿐만 아니라, 재질이 투명하고 탄성과 강한 내구성을 갖고 있어 유연한 광학 및 전자소자에 이용될 수 있다. 최근에는, 이러한 PDMS를 서브파장구조(subwavelength grating structure)를 형성하거나 텍스쳐(texture)표면구조를 이용한 효과적인 반사방지막(antireflection coating)기판을 제작하여 태양전지 및 디스플레이 소자의 성능을 발전시키는 연구가 활발히 진행되고 있다. 한편, 수열합성법(hydrothermal method)이나 전기화학증착법(electrodeposition method)으로 비교적 간단한 공정을 통해서 다양한 기판위에 산화아연(ZnO) 나노막대(nanorod)를 수직정렬로 성장시킬 수 있는데, 이러한 구조는 반사방지특성의 유효 굴절률 분포(effective refractive index profile)를 갖고 있기 때문에 LED나 태양전지에 성능을 개선할 수 있다. 이에 본 연구에서는 수열합성법을 통해 성장된 수직 정렬된 산화아연 나노막대를 이용한 PDMS 표면의 미세패턴 형성하여 광학적 특성을 분석하였다. 실험을 위해, 스퍼터링을 통해서 산화아연 시드층을 형성한 후, 질산아연헥사수화물과 헥사메틸렌테트라민을 수용액에 담가두어 산화아연 나노막대를 성장시켰으며, PDMS의 베이스와 경화제의 질량비를 10：1으로 용액을 준비하여 수직 정렬된 산화아연 나노막대 표면을 casting method으로 코팅하여 열경화 처리하였다. 제작된 샘플의 형태, 구조 광특성을 관찰하기 위해서 전계방출형전자현미경, X선 회절 분석기, 분광 광도계를 이용하였다.

• 한국자기학회지
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• 제25권5호
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• pp.149-155
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• 2015

자성박막의 미세패턴 소자 제작을 위해 전자 사이크로트론 공명(electron cyclotron resonance; ECR) Ar 이온밀링 시스템을 제작하였다. 소자 식각에 적용한 ECR 이온밀링 시스템에서 주파수 2.45 GHz 파장 12.24 cm의 마이크로파 소스인 마그네트론은 전력 600 W에 의해 가동되어 파장의 정수배에 맞추어 만든 도파관을 통하여 전달되도록 설계하였다. 마이크로파 주파수와 공명시키기 위해 전자석으로 908 G의 자기장을 인가하였고, 알곤 개스를 cavity에 유입시켜서 방전된 이온들은 그리드 사이에 인가한 약 1000 V의 가속전압에 의한 에너지를 갖고 표면을 밀링한다. 이것을 이용하여 다층구조 GMR-SV(giant magnetoresistance-spin valve) 자성박막에 광 리소그래피, 이온밀링 및 전극제작 공정과정을 마치고 폭이 $1{\mu}m$에서 $9{\mu}m$까지의 소자들을 제작하여 광학현미경으로 소자 크기를 관찰하였다.