• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.416-417
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• 2013

최근 질화물계 발광다이오드(light emitting diode, LED) 소자는 핸드폰, 스마트 TV 등의 디스플레이 분야와 실내외조명, 감성조명, 특수조명 등의 조명분야에 그 응용분야가 급속히 확대되고 있다. 이러한 LED 소자는 에너지 절감과 친환경에 장점을 가지고, 가까운 미래에 조명시장을 대체할 것으로 예상된다. 이를 만족하기 위해서는 현재보다 더 높은 효율을 갖는 LED 개발이 요구되어지고 있는 상황이다. 일반적으로 질화물계 LED 소자의 효율은 내부양자 효율, 광추출 효율 등으로 나타낼 수 있다. 내부 양자효율은 성장된 결정의 질의 개선 및 다층의 이종접합 또는 다중양자우물 구조와 같이 활성층의 캐리어 농도를 높이는 접합구조로 설계되어 80% 이상의 효율을 나타낸다. 그러나 광추출 효율은 이에 미치지 못하고 있다. 이는 반도체 재료의 높은 굴절률로 인하여 빛이 외부로 탈출하지 못하고 내부로 반사되거나 물질 안에서 흡수가 일어나기 때문이다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위해 많은 연구 그룹들은, 표면에 패턴 형성하여 빛의 전반사를 줄여 그 효율을 올리는 연구결과를 보고하고 있다. 대표적인 방법으로는 wet etching, 전자빔 리소그라피, 나노임프린트 리소그라피, 레이저 홀로 리그라피, 나노스피어 리소그라피 등이 사용되고 있다. 이 중, 나노스피어 리소그라피는 폴리스틸렌 혹은 실리카 등과 같은 나노 크기의 bead를 사용하여 반도체 기판 표면에 단일층으로 고르게 코팅한 마스크로 사용하여 패턴을 주는 방법이다. 이 방법의 장점으로는 대면적에 균일한 패턴을 형성할 수 있고, 공정비용이 저렴하여 양산하기에 적합하다는 특징이 있다. 나노스피어 리소그라피를 통해서 표면에 생성된 패턴 모양의 각도에 따라서, 식각되는 깊이에 변화에 따라 실험한 결과들은 있지만, 아직까지 크기가 다른 나노입자들의 마스크 이용하여 형성된 패턴 밀도에 따른 광 추출 효과에 대한 연구가 많이 미흡하다. 따라서 본 연구에서는 다양한 크기의 실리카로 패턴을 형성시켜 패턴 밀도에 대한 광추출 효율의 효과에 대해서 조사하였다. 실험 방법으론, DI, 에탄올, TEOS, 암모니아의 순서대로 그 혼합 비율을 조정하여 100, 250, 500 nm 크기의 나노입자를 합성하였고 이것을 질화물계 LED의 표면 위에 단일층으로 스핀코팅 방법을 통해 코팅을 하였다. 그 후 ICP-RIE 방법으로 필라 패턴을 형성하였는데, 그 결과 100 nm SiO2 입자를 이용한 경우 $4.5{\times}10^9$/$cm^2$, 250 nm의 경우 $1.4{\times}10^9$/$cm^2$, 500 nm의 경우 $0.4{\times}10^9$/$cm^2$의 패턴의 밀도를 보여주었다(Fig. 1). 패턴의 밀도에 따라 전계광학적 특성을 확인하여 보았는데, 그 결과는 평평한 표면과 비교하였을 때 100 nm에서 383%, 250 nm에서는 320%, 500 nm에서는 244% 상승하는 결과를 보여주었다(Fig. 2). 이번 실험을 통해서 LED의 광추출 효율은 표면 모양과 깊이 뿐 아니라 밀도가 커질수록 그 효율이 올라간다는 사실을 알 수 있었다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.17 no.12
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• pp.482-487
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• 2016

Ultra-violet rays are very harmful to eye health care. The blocking of ultra-violet rays and a reduction of optical reflection in the visible light range, which is to increase the share of transmitted light, and avoid the formation of ghost images in imaging, are important for the applications of polymer eyeglasses lenses. In this study, the high-refractive index polymer lenses, n=1.67, were fabricated by injection-molded method with the xylene diisocyanate monomer, 2,3-bis-1-propanethiol monomer, and benzotriazol UV absorber (SEESORB 709) mixture. To reduce the reflection of the polymer lens surfaces, multi-layer anti-reflection (AR) coatings were coated for both sides of the polymer lens using an E-beam evaporation system. The optical properties of the UV blocking polymer lens were characterized using a UV-visible spectrometer. The material properties of the thin films, which were composed AR coating layers, refractive index, and surface roughness, were analyzed by ellipsometry and atomic force microscopy. As a result, the fabricated polymer lens perfectly blocked ultra-violet rays below 395 nm with a blocking rate greater than 99%.

• Polymer(Korea)
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• v.37 no.3
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• pp.373-378
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• 2013

The interfacial adhesion strength is very important in $SiO_x$ deposited PC film for the barrier enhanced polycarbonate (PC) flexible substrate. In this study, PC films were treated by undercoating, UV/$O_3$ and low temperature plasma and then the effect of physical and chemical surface modifications on the interfacial adhesion strength between PC film and $SiO_x$ barrier layer were studied. It was found that untreated PC film shows significantly low interfacial adhesion strength due to the smooth surface and low surface free energy of PC. Low temperature plasma treatments resulted in the increase of both surface roughness and surface free energy due to etching and the appearance of polar molecules on the PC surface. However, UV/$O_3$ treatment only shows the increase of surface free energy by developed polar molecules on the surface. These surface modifications caused the enhancement of surface interfacial strength between PC film and $SiO_x$ barrier. In the case of undercoating, it was found that the increase of surface interfacial strength was achieved by adhesion between various acrylic acid on acrylate coated surface and $SiO_x$ without increase of polar surface energy. In addition, the barrier property is also improved by organic-inorganic hybrid multilayer structure.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.133-133
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• 2012

일반적으로 TiO2는 광촉매 작용으로 표면 살균성을 가지며, 친수특성으로 인한 자가세정 능력도 가지고 있다. 또한 지구상에 많이 존재하는 광물로 원료의 가격이 저렴하다는 장점이 있어 산업 전반에 사용되고 있다. 하지만 외부의 환경적 오염으로 인한 광촉매 반응 면적의 감소에 따라 반응효율이 저하되는 단점이 있으며, SiO2는 투명한 유리와 같이 비정질상태가 안정하고 높은 굴절률을 가지며 내구성이 외부환경에 강해 무반사 코팅이나 금속박막의 보호층으로 주로 사용된다. WO3는 높은 굴절률과 가시광선 영역에서의 우수한 투과율을 가지고 있으나 conduction band에서 생성된 광캐리어들이 빠르게 재결합 하여 광분해 효율이 좋지 않기 때문에 흔히 쓰이지 않고 있다. 이러한 박막들의 단점을 보완하기 위해 물리적 구조를 변화시켜 반응 면적을 극대화하기 위해 버퍼층이나 다층박막을 사용하는 등 다양한 연구가 진행되고 있다. 본 실험에서는 Slide glass에 Plasma etching 하였을때 친수성이 나타나는 특성을 이용하여 대면적 코팅과 표면 경도를 우수하게 만들 수 있는 RF Magnetron sputtering법으로 Slide glass에 Ar Gas 분위기에서 각 파워별 Plasma etching한 후 TiO2, SiO2, WO3 박막을 증착하여 광학적, 구조적 특성을 분석하였다. 광투과율 측정장치(UV-VIS Spectrophotometer)를 사용하여 투과율을 측정한 결과 모든 박막이 가시광 영역에서 80% 이상의 높은 투과율을 나타내었으며, 접촉각 측정결과 100w로 etching한 glass에 TiO2를 증착한 박막에서 가장 낮은 $3^{\circ}$ 이하의 접촉각을 나타내었다. SEM (Scanning Electron Microscope) 분석을 통해 표면구조를 관찰한 결과 100w로 etching한 후 TiO2를 증착한 박막이 가장 조밀한 구조를 보였으며, AFM (Atomic Force MicroScope) 분석 결과 100w로 etching한 후 TiO2를 증착한 박막의 표면이 가장 거칠어지는 것을 볼 수 있었는데, 이는 물과 닿는 박막의 유효 표면적의 증가로 인하여 광촉매 효과가 증가하였기 때문에 친수성이 향상된 것으로 사료된다. 이러한 박막은 건물 유리벽과 자동차의 내 외장재 전자기기용 광학 필름에 자가세정, 내반사 코팅소재, 디스플레이 표시장치로 활용할 수 있을 것으로 예상된다. 본 연구는 중소기업청에서 지원하는 2011년도 산학연 공동기술개발 지원사업의 연구수행으로 인한 결과물임을 밝힙니다.

• Journal of Korean Ophthalmic Optics Society
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• v.16 no.4
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• pp.357-362
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• 2011

Purpose: The narrow-band pass color-filters with a 500 nm central wavelength and 12 nm FWHM using $Ti_3O_5/SiO_2$ mutilayer were fabricated, and their characteristics and structures were studied. Methods: the optical constants, n and k, of the $Ti_3O_5$ and $SiO_2$ thin films were obtained from the transmittances of their thin film. The narrow-band pass color-filters were designed with these optical constants and the AR coating of the filter was also designed. $Ti_3O_5/SiO_2$ multilayer filters were made by electron beam evaporation apparatus and the transmittaces of the filters were measured by spectrophotometer. the number of layers and the thicknesses of filters were calculated from the cross section of filters by SEM image and the composition of filters was analysed by XPS analysis. Results: The optimization of AR coating for the narrow-band pass color-filter was [air$|SiO_2(90)|Ti_3O_5(36)|SiO_2(5)|Ti_3O_5(73)|SiO_2(30)|Ti_3O_5(15)|$ glass], and the optimization of filter layer for the color filter was [air$|SiO_2(192)|Ti_3O_5(64)|SiO_2(102)|Ti_3O_5(66)|SiO_2(112)|Ti_3O_5(74)|SiO_2(120)|Ti_3O_5(68)|SiO_2(123)|Ti_3O_5(80)|SiO_2(109)|Ti_3O_5(70)|SiO_2(105)|Ti_3O_5(62)|SiO_2(99)|Ti_3O_5(63)|SiO_2(98)|Ti_3O_5(51)|SiO_2(60)|Ti_3O_5(42)|SiO_2(113)|Ti_3O_5(88)|SiO_2(116)|Ti_3O_5(68)|SiO_2(89)|Ti_3O_5(49)|SiO_2(77)|Ti_3O_5(48)|SiO_2(84)|Ti_3O_5(51)|SiO_2(85)|Ti_3O_5(48)|SiO_2(59)|Ti_3O_5(34)|SiO_2(71)|Ti_3O_5(44)|SiO_2(65)|Ti_3O_5(45)|SiO_2(81)|Ti_3O_5(52)|SiO_2(88)|$ glass]. It was known that the color-filters fabricated by the simulation data were composed of 41 layers by SEM image and the top layer of filters was $SiO_2$ layer and the filters were composed of $SiO_2$/$Ti_3O_5$ multilayer by XPS analysis. It was also known that the mixed thin film of TiO2 and $Ti_3O_5$ was made during the deposition of the $Ti_3O_5$ material. Conclusions: The narrow-band pass color-filters with a 500 nm central wavelength and 12 nm FWHM using $Ti_3O_5/SiO_2$ mutilayer of 41 layer were fabricated, and it was known that the mixed form of TiO2 and $Ti_3O_5$ thin film was made during the deposition of the $Ti_3O_5$ material.

• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.13 no.4
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• pp.363-369
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• 2002

We have designed conductive transparent filters using a low-emissivity coating such as [dielectric|Ag|dielectric] for display applications. The design is the repetition of [$TiO_{2}$|Ti|Ag |$TiO_{2}$] to increase the transmittance in the visible and decrease the transmittance in the near IR. The conductive transparent filters are deposited by a radio frequency(RF) magnetron sputtering system. The optical, structural and electrical properties of the filters were investigated and the optical spectra are compared with simulated spectra. The thickness of the deposited Ag films is above 13 ㎚ to increase the conductivity and that of $TiO_{2}$ films is 24 ㎚ to increase the transmittance in the visible range. Ti blockers are employed to prevent the Ag films from being oxidized by an oxygen gas during the reactive sputtering process. Also, it is shown that the thicker Ti film is necessary as the period increases. Finally, a filter with repetition of the basic structure three times shows the better cut-off near infrared(NIR) and the sheet resistance as low as 2Ω/□ which is enough to shield an unnecessary electromagnetic waves for a display panel.

• Polymer(Korea)
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• v.33 no.5
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• pp.407-412
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• 2009

Vacuum deposited N,N-di-1-naphthyl-N,N-diphenyl-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine (NPD) as a hole transporting (HTL) materials in OLEDs was placed on PEDOT-PSS, a hole injection layer (HIL). PEDOT-PSS was spin-coated on to the ITO glass. $C_{60}$-doped NPD-$C_{60}$(10 wt%) film was formed via co-evaporation process and the morphology of NPD-$C_{60}$ films was investigated using XRD and AFM. The J - V, L - V and current efficiency of multi -layered devices were characterized. According to XRD results, the deposited $C_{60}$ thin film was partially crystalline, but NPD-$C_{60}$ film was observed not to be crystalline, which indicates that $C_{60}$ molecules are uniformly dispersed in the NPD film. By using $C_{60}$-doped NPD-$C_{60}$ film as a HTL, the current density and luminance of multi-layered ITO/PEDOT-PSS/NPD-$C_{60}/Alq_3$/LiF/Al device were significantly increased by about 80% and its efficiency was improved by about 25% in this study.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.79-79
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• 2010

다른 물질에 비해 많은 우수한 특성을 가지고 있는 CuInSe2(CIS)박막 태양전지는 많은 연구자들에 의해 개발되어 오고 있다. CIS의 대표적인 장점으로는 직접천이형 밴드갭, 높은 흡수계수, 열 안정화상태 및 p형으로의 전도성물질의 가능성 등 다양하다. 또한 간단한 구조를 이용하여 유리같은 싼 기판을 이용하기 때문에 저가형 태양전지로서 많은 각광을 받고 있다. CIGS태양전지는 CIS의 In 사이트에 Ga을 도핑함으로서 만들어지는데 밴드갭은 약 1.4eV이다. CIS박막을 만드는 많은 방법이 존재하나 구성원소로부터 최적화된 조성을 찾을수 있는 방법이 가장 중요한 요소 중의 하나로 인식되고 있으며, 이런점에서 증발법 및 스퍼터링법 등 같은 진공방식이 비진공방식에 비해 훨씬 간편하게 조성비를 맞출수 있다. 그 중에 스퍼터링법은 대면적 박막태양전지로의 가능성으로 비출어 볼때 산업화를 위한 좋은 후보군이 될 수 있다. Selenization을 하기전에 Cu-In-Se의 전구체 조합은 여러개의 타겟으로부터 동시 스퍼터링법이나 다층 전구체법을 사용하여 준비되는데 어떤 방법이 되던지 Se의 부가적인 공급은 불가피하다. 지금까지 많은 관련 연구의 대부분인 구조적, 조성비적 그리고 광학적인 특성평가에 집중되어 오고 있는데, 전기적특성평가의 경우는 면저항, 비저항 같은 간단한 결과 위주로 보고되어 오고 있다. 또한 캐리어농도와 이동도에 대한 보고가 있음에도 불구하고 이해되기에는 충분치 못한 면이 많다.본 발표에서는 태양전지 제조 전단계로서 소다라임유리기판(SLG)위에 Mo의 유무에 따라 CIS박막의 전기적인 특성 변화에 대한 내용을 담고 있다. 소다라임유리($2cm{\times}2cm$)를 기판으로 사용하여 아세톤-에탄올 용액에 초음파세척을 수행하고, Mo 후면전극을 DC 스퍼터링방식을 이용하여 증착을 한다. SLG와 Mo이 코팅된 SLG를 각각 RF 스퍼터 챔버에 이송한 후 수증기 제거를 위해 약 10분간 예열을 한다. 샘플에 대한 전기적특성은 Hall효과 측정장치에 의해 측정이 되며 전기전도도, 캐리어농도, 이동도 및 전도형에 대한 정보가 각각의 변수에 따라 조사된돠. 부가적으로 구조적, 조성비적인 특성을 SEM,XRD 및 EDX를 통해 조사를 하여 전기적 특성에 따른 관계성을 검토한다. SLG와 Mo가 코팅된 SLG위의 CIS박막은 전기적으로 약간 다른 특성을 보일 것으로 예측되며, 이러한 기대를 바탕으로 조성비가 이상적인 화학양론에 근접할 때 p형으로서 제시될 수 있다는 것을 보여줄 것이다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.182.2-182.2
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• 2015

최근 학계나 산업계에서 투명 전자 소자에 대하여 활발한 연구가 진행되면서, 투명 전 도성 산화물(TCO: transparent conductive oxide)에 대한 관심이 높아지고 있다. 대표적인 TCO 물질인 Indium Tin Oxide (ITO)는 가시 광 영역에서의 높은 투과 및 높은 도전성을 가져 전압을 인가하면 발열이 가능하므로 이를 투명 면상 발열체에 적용시키는 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만, ITO는 발열 테스트 결과 온도가 상승함에 따라 발열이 일부분에 집중되는 현상이 있으며, 전도성을 높이기 위하여 추가공정이 필요하다. 또한, 글라스의 곡면 부분에서 ITO를 사용하면 유연성이 부족하므로 크랙이 발생한다는 단점이 있다. 따라서, 최근 Silver nanowire (AgNW), Single-walled Carbon nanotube (SWCNT), ITO를 기반으로 한 AgNW에 ITO를 증착 하거나 SWCNT를 코팅하여 우수한 전기적, 광학적 특성을 지닌 하이브리드 전극이 투명 면상 발열체 재료로서 사용되고 있다. 하지만 대체된 재료들도 다양한 문제점을 가지고 있다. 예를 들어 고온에서 발열을 유지하지 못하고 끊어지거나 가시광영역의 투과율이 낮은 점 등이 있다. 이런 다양한 문제점들을 보완 할 수 있는 새로운 투명 면상 발열체에 적용한 연구가 요구되고 있다. 본 연구에서는 GZO/Ag/GZO 하이브리드 구조의 투명 면상 발열체를 제작하여 전기적, 광학적 특성을 비교하고 발열량, 온도 균일 성, 발열 유지 안정도를 확인하였다. 본 연구에서는 $50{\times}50mm$ 크기의 Non-alkali glass (삼성코닝 E2000) 기판 상에 DC마그네트론 스퍼터링 공정을 이용하여 상온에서 GZO, Ag, GZO 박막을 연속적으로 증착 하여 다층구조의 하이브리드형 투명 면상 발열체를 제조하였다. 박막 증착 파워는 DC (Ag) power 50 W, RF (GZO) power 200 W로 하였으며 GZO박막두께는 45 nm로 고정 시키고 Ag박막 두께는 5~20 nm로 변화를 주었다. 증착원은 3인치 GZO 세라믹 타깃 (2.27 wt. % Ga2O3) 과 Ag 금속 타깃 (순도 99.99%)을 사용하였으며, Ar을 40 sccm 주입 후 Working pressure는 고 순도 Ar을 사용하여 1.0 Pa로 고정하며 10분간 Pre-sputtering을하고 증착을 진행하였다. 앞선 실험을 통해 증착한 박막의 전기적, 광학적 특성은 각각 Hall-effect measurements system (ECOPIA, HMS3000), UV-Vis spectrophotometer (UV-1800, Shimadzu)를 사용해 측정 되었으며, 하이브리드 표면의 구조 및 형상은 FESEM으로 관찰하였다. 또한 표면온도 측정기infrared camera (IR camera)를 이용하여 4~12 V/cm의 전압을 인가 시 시간에 따른 투명 면상 발열체의 표면 온도변화를 관찰하였다.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.45 no.8
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• pp.472-476
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• 2008

The surface region of commercial stainless steel 304 and 316 plates has been modified through deposition of the multi-layered coatings composed of titanium film ($0.1{\mu}m$) and gold film ($1-2{\mu}m$) by an electron beam evaporation method. XRD patterns of the stainless steel plates deposited with conductive metal films showed the peaks of the external gold film and the stainless steel substrate. Surface microstructural morphologies of the stainless steel bipolar plates modified with multi-layered coatings were observed by AFM and FE-SEM images. The stainless steel plates modified with $0.1{\mu}m$ titanium film and $1{\mu}m$ gold film showed microstructure of grains of under 100 nm diameter. The external surface of the stainless steel plates deposited with $0.1{\mu}m$ titanium film and $2{\mu}m$ gold film represented somewhat grain growth of Au grains in FE-SEM image. The electrical resistance and water contact angle of the stainless steel bipolar plates modified with multi-layered coatings were examined with the thickness of the gold film.