• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2007.11a
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• pp.39.1-39.1
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• 2007

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.595-595
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• 2013

본 연구에서는 brush painting공법을 이용하여 인쇄형 유기태양전지에 적용이 가능한 ITO nanoparticle/Ag nanowire/ITO nanoparticle (Nano IAI) 다층 하이브리드 투명 전극의 전기적, 광학적, 구조적 특성을 연구하였다. 평균 25 nm 사이즈의 ITO 나노 입자로 구성된 ITO 나노 잉크와 직경 20~25 nm의 Ag nanowire 잉크를 기반으로 Brush painting 기술을 적용해 상온, 상압에서 낮은 면저항과 높은 투과도를 가지는 Nano IAI 하이브리드 투명 전극을 제작하였다. Nano IAI 투명 전극 제작 시 일정한 두께에서 Ag nanowire 코팅을 위한 brush painting 횟수를 변수로 하여 최적화 공정을 진행하였으며, Ag nanowire가 2번 brush painting 된 Nano IAI 다층 하이브리드 투명전극은 $3.4{\times}10^{-3}$ ohm-cm의 비저항과 52.33 ohm/square의 낮은 면저항을 나타내었다. 이를 통해 효과적으로Ag nanowire를 ITO nanoparticle 사이에 삽입할 경우, 고온의 열처리 공정을 통하지 않고 낮은 면저항을 가지는 인쇄형 투명 전극을 구현할 수 있음을 확인할 수 있었다. 특히 Nano IAI 다층 하이브리드 전극은 83.83%의 높은 투과도를 나타내는데 이는 삽입된 Ag Nanowire의 폭과 길이가 나노 사이즈이기 때문에 입사되는 빛이 흡수되기보다 대부분 투과하기 때문으로 사료된다. 또한, XRD 분석과 HRTEM 분석을 통해 Nano IAI 다층 하이브리드 투명전극의 전도 메커니즘을 설명하였다. 이와 같은 우수한 전기적, 광학적 특성은 brush painting 기법으로 제작된 Nano IAI 다층 하이브리드 투명 전극의 인쇄형 유기태양전지 적용 가능성을 나타낸다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.21 no.3
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• pp.291-294
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• 2010

Recently, the design of the multi-layered $TiO_2$ electrodes has been attracted for high efficiency of dye-sensitized solar cells. In this study, conversion efficiency of the multi-layered $TiO_2$ electrodes was investigated by using small and large $TiO_2$ nanoparticles. Nanostructured $TiO_2$ powders were prepared by $TiCl_4$ hydrolysis. Differently sized $TiO_2$ powders of which the average diameter was 7.6 and 18 nm were obtained by controlled calcination temperature. It was confirmed that multi-layered $TiO_2$ electrodes significantly influence short-circuit current (Jsc) and also show higher conversion efficiency than dye-sensitized solar cells consisting of each particles.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.418-419
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• 2013

현재, 인듐 주석 산화물(indium tin oxide, ITO) 박막은 가시영역에서 전기적 특성 및 광학적 특성이 우수하기 때문에 평면 디스플레이(flat displays), 박막 트랜지스터(thin film transistors), 태양전지(solar cells) 등을 포함한 광소자에 투명전도성산화물(transparent conducting oxide, TCO) 전극으로 가장 일반적으로 사용되고 있다. 하지만, 이 물질은 밴드갭이 3.4 eV로 다소 작아 다양한 분야의 의료기기, 환경 보호에 응용 가능한 자외선 영역에서 상당히 많은 양의 광흡수가 발생하는 치명적인 문제점을 가지고 있다. 또한, 인듐(Indium)의 급속한 소비는 인듐의 매장량의 한계로 인해 가격을 상승시키는 주요한 원인으로 작용하고 있다. 한편, InGaN 기반의 자외선 발광다이오드 분야에서는 팔라듐(Pd) 기반의 반투명 전극과 은(Ag) 기반의 반사전극을 주로 사용하고 있지만, 낮은 투과도와 낮은 굴절률을 때문에 여전히 자외선 발광다이오드의 광추출 효율(extraction efficiency)에 문제점을 가지고 있다. 따라서 자외선 발광다이오드의 외부양자 효율(external quantum efficiency, EQE)을 높이기 위해 높은 투과도와 GaN와 유사한 굴절률을 가지는 p-형 오믹 전극을 개발해야 한다. 본 연구에서는 초박막의 ITO (16 nm)/Ag (7 nm)/ITO (16 nm) 다층 구조를 갖는 투명전도성 전극을 제작한 후, 열처리 온도에 따른 전기, 광학적 특성에 향상에 대해서 조사하였다. 사용된 산화물/금속/산화물 전극의 구조는 유기발광 다이오드(organic light emitting diode, OLED), 태양전지 등에 많이 사용되는 안정적인 투명 전극을 자외선 LED 소자에 처음 적용하여, ITO의 전체 사용량은 줄이고, ITO 사이에 금속을 삽임함으로써 금속에 의한 전기적 특성 향상과 플라즈몬 효과에 의한 투과도를 높일 수 있는 장점을 가지고 있다. 실험 결과로는, $400^{\circ}C$에서 열처리한 ITO/Ag/ITO 다층 구조는 365 nm에서 84%의 광학적 특성과 9.644 omh/sq의 전기적 특성을 확인하였다. 실험 결과로부터 좀 더 최적화를 수행하면, ITO/Ag/ITO 다층 구조는 자외선 발광다이오드의 투명전도성 전극으로 사용될 수 있을 것이라 기대된다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2003.07b
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• pp.988-990
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• 2003

기존의 FED 용 MIM cathode 에 쓰이는 다층금속상부 전극을 열처리하였을 때 생기는 문제점에 대하여 살펴보았다. 먼저 열처리 후에 상부전극자체가 열변형이 일어나면서 나타나는 비저항의 증가, 표면 형상의 악화 등이 문제점으로 나타났고, 여기에 하부전극의 변형이 이러한 현상을 더욱 악화시키는 것을 확인할 수 있었다. 특히, 상부전극의 경우 그 두께가 극히 얇아 열변형이 매우 취약한 탓에 대체 물질의 개발이 시급하였다. 산화물전극은 열변형에 대해 매우 안정하여 열처리 후, 비저항이나 표면 형상의 변화가 적으며, 얇은 두께에서도 균일하게 박막이 형성되어 그 특성이 다층금속전극에 비해 매우 뛰어남을 확인하였다.

• Journal of the Korean Chemical Society
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• v.59 no.1
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• pp.36-44
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• 2015

This article describes synthesis and electrochemical properties of layer-by-layer self-assembled multilayer film composed of polyaniline (PANi), graphene oxide (GO) and phytic acid (PA), whereby the GO was electrochemically reduced to ERGO, resulting in $(PANi/ERGO/PANi/PA)_{10}$ film electrode. Especially, we examined the possibility to improve the volumetric capacitive property of $(PANi/ERGO)_{20}$ film electrode via combining a spherical hexakisphosphate PA nanoparticle into the multilayer film that would dope PANi properly and also increase the porosity and surface area of the electrode. The electrochemical performances of the multilayer film electrodes were investigated using a three-electrode configuration in 1 M $H_2SO_4$ electrolyte. As a result, the $(PANi/ERGO)_{20}$ electrode showed the volumetric capacitance of $666F/cm^3$ at a current density of $1A/cm^3$, which was improved to the volumetric capacitance of $769F/cm^3$ for the $(PANi/ERGO/PANi/PA)_{10}$ electrode, in addition to the cycling stability maintained to 79.3% of initial capacitance after 1000 cycles. Thus, the electrochemical characteristics of the $(PANi/ERGO)_{20}$ electrode, which was densely packed by ${\pi}-{\pi}$ stacking between the electron-rich conjugate components, could have been improved through structural modification of the multilayer film via combining a spherical hexakisphosphate PA nanoparticle into the multilayer film.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.314-315
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• 2012

최근들어 반도체 및 디스플레이 소자의 구조가 복잡해짐에 따라 다층 박막 증착에 대한 중요성이 날로 증가하고 있다. 본 연구에서는 다층 박막을 효율적으로 증착하기 위해 회전이 가능한 육각건을 개발하였고, 이를 이용하여 에너지 절약형 단열 유리 증착 공정을 구현 하였다. 개발된 회전형 육각건은 기존 플래너형 스퍼터링 건의 확장형으로서 최대 6개의 물질을 하나의 챔버에서 증착이 가능하도록 구성되었다. 기존 공정의 경우 서로 다른 물질 증착을 위해서는 각각의 챔버가 필요한 반면, 회전형 육각건을 이용할 경우 하나의 챔버에서 공정을 진행할 수 있어 원가 절감이 가능하다. Fig. 1은 개발된 회전형 육각건의 모식도로서, 스퍼터링 타겟이 장착 가능한 건과, 회전부로 구성되어 있다. 이를 이용하여 투명전극-금속-투명전극-금속-절연체로 구성되어 있는 에너지 절약형 단열 유리용 다층 박막 증착 공정을 개발하였다. 이때 알루미늄이 도핑된 ZnO (AZO)는 RF 마그네트론 스퍼터로, 금속 박막은 DC 스퍼터, $SiO_2$ 및 SiN과 같은 절연 박막은 $O_2$와 $N_2$ 분위기에서 반응성 RF 스퍼터로 각각 증착하였다. Base pressure는 $10^{-7}$ torr였으며, 증착 시 공정 압력은 1~3 mTorr로 조정하였다. 증착 균일도 향상을 위해 20 rpm의 속도로 기판을 회전시켰다. Fig. 2(a)는 ZnO-Ag-ZnO 구조로 이루어진 다층 박막의 단면을 관찰한 투과전자 현미경 사진으로 각 층간의 계면이 뚜렷하게 나타남을 확인할 수 있으며, 각 층간의 intermixing 현상이 발생하지 않음을 확인 가능하다. 이를 보완하기 위해 Fig. 2(b)에서 보는 바와 같이 XPS를 이용하여 depth profile을 측정하였다. 각 층에서 서로 다른 물질이 발견되는 현상, 즉 교차 오염이 발생함에 따라 나타나는 intermixing 없이 거의 순수한 형태의 ZnO, Ag 박막 성분이 검출되었다. 이는 6개의 서로 다른 물질이 장착된 회전형 육각건을 이용하여 고 품질의 다층 박막 증착이 가능함을 제시하는 결과이다. 증착된 다층 박막의 균일도는 3.8%, 가시광선 영역에서 80% 이상의 투과도, 면저항 값은 3 ${\Omega}/{\Box}$ 이하를 보임으로서 에너지 절약형 단열 유리로서의 사양을 만족시키는 결과를 제시하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2014.11a
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• pp.27-28
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• 2014

투명전극이란 전기 전도도를 갖는 동시에 가시광선 영역에서 빛을 투과하는 성질을 가지는 소재이다. 일반적으로 가시광선 영역(380nm~780nm)에서 80%이상의 광 투과도를 가지며, 비저항이 $10^{-3}{\Omega}{\cdot}cm$ 이하, optical band gap 이 3.3 eV 이상인 물질을 TCO(Transparent Conducting oxide)라고 한다. 현재까지 국내의 TCO 관련 연구는 터치패널, 디스플레이, 태양전지 등 광전자분야에서 가장 널리 사용되고 있는 ITO(Sn:In2O3)에 치중되어 있으며, 관련 연구도 거의 디스플레이 맞춤형 연구개발이 주류를 이루어왔다. ITO가 전기전도성이 우수하고 동시에 가시광선 영역에서의 투과율도 80%이상으로 전기적, 광학적 특성이 우수하다는 장점을 가지고 있으나, In의 희소성으로 인한 고가격, 유독성, 접착력 문제 때문에 이를 대체하기 위해 제조원가가 ITO에 비하여 월등히 저렴하고 내화학성과 내마모성이 우수하면서도, 가시광선 영역에서의 광투과율이 80%이상으로 좋다는 $SnO_2$에 관한 연구가 활발히 진행되어 왔다. 적절한 dopant를 첨가하여 $SnO_2$자체의 높은 광학적 투과도를 유지하면서 전기전도성을 더 높일수 있고, 투명전극이 가져야 할 고온 안정성을 가지고 있으며 비독성이고 수소 플라즈마에 대한 내성이 더 클 뿐만 아니라 저온에서 성장이 가능하다. $SnO_2$의 전기 전도도를 높이기 위한 Al, In, Ga, B와 같은 3족 원소가 $SnO_2$의 n형 dopant로 널리 사용되고 있다. 그 중 Al은 반응성이 커서 박막 증착 중에 산화되기 쉬운 반면, 전기적 특성 및 광학적 특성의 향상을 이룰 수 있다. 본 연구에서는 Rf Sputtering법을 사용하여 quartz기판 위에 다층박막 형태의 투명전도막을 제작한 후, 열처리를 수행, 이에 의한 다층박막 내 계면간 상호확산 현상을 이용하여 투명 전도막의 특성변화를 관찰하였다. 박막의 구조적 특성은 XRD장비를 사용하여 분석하였으며, 전기적, 광학적 특성은 각각 표면저항기, 홀 측정 장비, 그리고 UV-VIS-NI를 사용하여 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.11a
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• pp.59-59
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• 2007

최근 GaN계 LED를 대체할 만한 물질로 주목받고 있는 ZnO는 단결정 박막성장의 어려움, 동일접합 LED 소자구현을 위한 p-ZnO 성장의 어려움 3원계 합금제작의 어려움 등으로 소자제작에 있어 고전을 하고 있다. 특히 이러한 문제점을 극복하고자 하는 방안으로 양자 제한 효과, 탁월한 결정성, self-assembly, internal stress 등의 새로운 기능성을 지닌 ZnO 나노구조가 제시되었다. 하지만 나노구조를 이용한 다이오드 제작에서도 금속전극의 접합이라는 문제의 벽에 가로막혀 있다. 본 실험에서는 자체 개발된 MOCVD 장비를 이용한 일차원 ZnO 나노선을 성장한 이후 연속적으로 박막을 성장하여 금속전극의 접합을 시도하였다. 이종접합구조 뿐만 아니라 일차원 및 이차원 구조의 복합구조는 일반 다결정 박막보다 결정성에서 우수한 특성을 보였으며, 다이오드 제작시에 높은 효율을 보였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.181.2-181.2
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• 2016

OLED 소자는 발광 방향에 따라 Bottom Emission 방식과 Top Emission 방식으로 나뉜다. 이 중 대면적 OLED TV 적용에 개구율이 더 높은 Top Emission방식을 선호하는 추세이다. 높은 개구율을 가진 Top Emission OLED소자를 위해서는 투명하고 전도성이 높은 캐소드가 중요하다. 본 연구에서는 Themal Evaporation 시스템을 이용하여 증착한 $SnO_2/Ag-Pd-Cu(APC)/SnO_2$ hybrid 전극의 특성을 연구하고 Oxide/Metal/Oxide(OMO) hybrid 박막의 bending mechanism을 제시하였다. base pressure는 $1{\times}10^{-6}Torr$로 고정하고 $SnO_2$ 박막은 0.34A / 0.32V, APC 박막은 0.46A / 0.40V의 power로 성막하였다. APC와 $SnO_2$의 두께를 변수로 OMO 전극을 제작하였고 그 전기적, 광학적 특성을 Hall measurement, UV/Visible spectroscopy을 이용하여 분석하고 Figure of merit 값을 바탕으로 최적 두께를 설정하였다. UPS(Ultraviolet Photoelectron Spectroscopy) 분석으로 $SnO_2/APC/SnO_2$ 전극의 일함수을 통해 투명 cathode로 쓰였을 때 $SnO_2$ 층이 buffer layer역할을 함을 확인하였다. XPS(X-ray photoelectron spectroscopy)를 이용하여 정성분석과 정량분석을 하였고 OMO hybrid 전극의 bending mechanism 연구를 위해 다양한 bending test (Inner/Outer dynamic fatigue test, twisting test, rolling test)를 진행하였다. 물리적 힘이 가해진 OMO hybrid 전극의 표면과 구조는 FE-SEM(Field Emission Scanning Electron Microscope) 분석을 통해서 확인할 수 있었다.