• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.428-428
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• 2016

Copper indium sulfide (selenide) (CuIn(S,Se)2,CISSe)는 1.0~1.5 eV의 Direct band gap과 105 cm-1이 넘는 큰 광 흡수 계수를 가지고 있어 박막 태양전지의 흡수층으로써 연구되어 왔다. 최근 대량생산 및 저가 공정에 용이하다는 측면에서 용액 공정 기반 CISSe 태양전지 연구가 크게 주목 받고 있다. 용액공정 기반 중 하이드라진을 사용 한 경우 매우 높은 효율을 기록하였으나, 하이드라진 자체의 유독성과 폭발성 때문에 분위기 제어가 필요하고 여전히 저가화 및 대면적 제작에 한계가 있다. 따라서 알코올 솔젤 기반 CISSe 태양전지 제작 연구가 많이 진행되었으나, 결정립 성장 및 칼코겐 원자를 공급하기 위해 불가피하게 황화/셀렌화 후속 열처리 공정을 요구한다. 후속 열처리 공정은 폭발성의 황화수소/황화셀레늄 기체 분위기 제어와 고가의 장비를 필요로 한다. 본 연구에서는 매우 안정적이며 저가 용매인 물과 아민계 첨가제를 이용하여 Cu, In 전구체와 S, Se 이 포함된 Cu-In-S 잉크와 Se잉크를 제작하였다. 잉크 내에 S, Se을 첨가 함으로써 추가적인 후속공정 없이 비활성 가스 분위기에서 고품질의 CISSe 박막 제작을 가능케 하였다. 또한 Se 잉크 증착 횟수에 따른 결정 구조, 광학적 성질의 차이에 주목하였다. 따라서 수계 잉크를 대기 중에서 스핀코팅으로 박막을 제작한 후, Hot plate에서 건조하여 균일한 박막을 제조하고, 제작된 박막을 tube furnace에서 환원 분위기 및 비활성 가스 분위기에서 열처리 진행하여 $1.3{\mu}m$ 두께의 고품질의 CISSe 흡수층을 제작하였다. 이러한 흡수층에 대해 XRD, SEM, EDS 분석을 진행하여, 결정성, 미세구조, 및 조성을 확인하였으며, 제작된 흡수층 위에 버퍼층/투명전극층을 차례로 증착하여 CISSe 태양전지를 제작하여 셀 성능 및 양자 효율 특성을 파악하였다. 또한 액상 Raman 분석을 통해 결정립 성장 과정 메커니즘을 제시하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제25권1호
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• pp.20-26
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• 2015

세라믹 잉크젯 기술은 아트타일, 장식용 도자기 등에 이용되고 있으며, 원료의 효율이 높고 낮은 제작비용으로 다양한 이미지를 빠르고 정확하게 인쇄할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 잉크젯 프린팅 타일에 나노세라믹안료를 적용하기 위해서는 안정적인 잉크분산성 확보가 필수적이다. 본 논문에서는 잉크젯 인쇄용 수계 pink-red 세라믹잉크의 특성을 보여주고 있다. $CaCr_{0.1}Sn_{0.8}SiO_5$ 안료는 고상법을 이용하여 합성하였고, 잉크 토출 시 잉크젯 헤드의 노즐 막힘을 방지하기 위해 어트리션밀을 이용하여 분쇄한 안료를 사용 하였다. 수계 세라믹잉크 제조 시 $CaCr_{0.1}Sn_{0.8}SiO_5$ 나노안료의 농도는 10 wt%로 고정하였고, sodium dodecyl sulfate(SDS)를 0.4 wt% 첨가 하였을 때 최적의 분산성을 가지는 것을 확인할 수 있었다. 또한 수계 세라믹 잉크의 원활한 토출을 위해 polyvinyl alcohol(PVA)을 0.18 wt% 첨가하여 점도 조절을 하였다. 제조된 pinkred 세라믹 잉크는 토출 시 $180{\mu}s$ 이후 구형의 단일액적을 형성 하는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제28권3호
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• pp.123-129
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• 2018

고온 열처리 후에도 안정적인 발색 효과를 가지는 디지털 4원색(cyan, magenta, yellow, black; CMYK)의 세라믹 잉크를 활용한 세라믹 잉크젯 프린팅 기술은 다양한 제품의 디지털 이미지를 정확하고 빠르게 인쇄 가능하다는 장점을 가지고 건축 및 세라믹 산업 분야에서 기존 공정을 빠르게 대체하고 있다. 세라믹 잉크젯 프린팅 기술은 무기 안료의 분산 안정성과 함께 적절한 점도와 표면 장력을 필요로 하며 기존에는 이러한 요구조건에 부합하는 유기용매 기반의 잉크가 주로 사용되어져 왔으나 최근에는 VOCs가 발생하지 않는 환경친화적인 세라믹 잉크 소재에 대한 관심이 커지고 있다. 본 연구에서는 $CoAl_2O_4$ cyan 발색 무기안료와 alumino boro-silicate 유리 분말을 사용하여 친환경적인 수계 세라믹 복합잉크를 합성하고, 수계 시스템에서의 유변학적 물성과 분산성을 최적화하여 잉크젯 프린팅 공정에서의 토출성 및 프린팅 특성에 대해 연구하였다. 그 결과, 합성된 수계 세라믹 복합잉크는 점도 및 표면장력 조절을 통해 satellite drop이 발생하지 않는 토출 거동을 보였으며, 유리 기판 위에서도 높은 접촉각으로 인해 잉크 퍼짐 현상이 최소화되며 프린팅되는 것을 확인하였다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2009년도 춘계학술발표대회
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• pp.12.2-12.2
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• 2009

전자 디스플레이 산업의 중요성과 미래사회에서 요구되는 정보기기로써 유연한 기판을 사용한 소자에 대한 수요가 급격히 증가하고 있으며, 이들 산업에 응용되기 위해서는 저비용, 고생산 공정이 요구되고 있다. 이를 위해 인쇄전자 기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히, 금속배선은 모든 소자의 기본이면서 낮은 저항과 높은 신뢰성을 동시에 요구하고 있어 인쇄전자 기술이 해결해야 할 가장 어려운 난제 중의 하나이다. 따라서 본 연구에서는 낮은 저항과 높은 신뢰성을 만족시킬 수 있는 새로운 금속배선 공정으로서 폴리이미드 필름을 초발수 처리한 후 친수 패턴을 하여 전도성 잉크에 함침함으로서 친수 패턴을 따라 금속배선이 이루어 지도록 하는 방법을 제안하고자 한다. 폴리이미드 필름의 표면을 플라즈마 처리하여 표면에 나노돌기를 형성시키고 불소기를 함유한 코팅층을 형성시킴으로써 물에 대한 접촉각이 $150^{\circ}$이상이 되도록 초발수 처리할 수 있었다. 초발수 처리된 폴리이미드 기판에 쉐도우 마스크를 사용하여 UV조사함으로써 조사된 부분만 친수성을 가지는 패턴을 형성하였다. 이렇게 친수 패턴이 제작된 초발수 폴리이미드 유연기판을 실버잉크에 함침함으로써 선폭 $200{\mu}m$를 가지는 금속배선을 형성시켰다. 형성된 금속배선의 단면 형상을 측정하였으며, 열처리를 통하여 비저항이 $30{\mu}{\Omega}$-cm를 얻을 수 있었다. 통상 1회의 함침으로는 금속배선의 두께가 150nm정도로 금속배선으로 사용하기에는 얇아 배선의 두께를 증가시키기 위하여 수 회 함침을 시도하여 $2{\mu}m$의 두께로 증가시킬 수 있었다. 이때 선폭과 선간 간격은 크게 변하지 않고 두께만 증가시킬 수 있었다. 이는 금속배선을 형성한 후에도 폴리이미드 유연기판의 초발수성은 그대로 유지되어 여러번 함침할 때 잉크가 이미 형성된 배선에만 묻게 되어 두께는 증가하나 선폭과 선간 간격은 증가하지 않는 것으로 판단된다. 사용한 실버잉크는 실버의 함량은 10~20wt%인 수계 잉크였다.

• 한국재료학회지
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• 제29권10호
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• pp.639-646
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• 2019

Ink-jet printing is a manufacturing process technology that directly prints a digitalized design pattern onto a substrate using a fine ink jetting system. In this study, environmentally friendly yellow aqueous ceramic ink is synthesized by mixture of distilled water, yellow ceramic pigment and additives for ink-jet printing. The graft polymer, which combines electrostatic repulsion and steric hindrance mechanism, is used as a surfactant for dispersion stability of aqueous ceramic ink. Synthesized ceramic ink with graft polymer surfactant shows better dispersion stability than did ceramic ink with PAA surfactant; synthesized ink also shows desirable ink-jet printability with the formation of a single ink droplet during printability test. Finally, ceramic ink printed on glass substrate and ceramic ink with graft polymer surfactant shows a high contact angle without surface treatment on glass substrate. Consequently, it is confirmed that the ceramic ink with graft polymer surfactant can achieve high printing resolution without additional surface treatment process.

• 한국재료학회지
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• 제25권12호
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• pp.719-726
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• 2015

For a decade, solution-processed functional materials and various printing technologies have attracted increasingly the significant interest in realizing low-cost flexible electronics. In this study, Cu nanoparticles are synthesized via the chemical reduction of Cu ions under inert atmosphere. To prevent interparticle agglomeration and surface oxidation, oleic acid is incorporated as a surface capping molecule and hydrazine is used as a reducing agent. To endow water-compatibility, the surface of synthesized Cu nanoparticles is modified by a mixture of carboxyl-terminated anionic polyelectrolyte and polyoxylethylene oleylamine ether. For reducing the surface tension and the evaporation rate of aqueous Cu nanoparticle inks, the solvent composition of Cu nanoparticle ink is designed as DI water:2-methoxy ethanol:glycerol:ethylene glycol = 50:20:5:25 wt%. The effects of poly(styrene-co-maleic acid) as an adhesion promoter(AP) on rheology of aqueous Cu nanoparticle inks and adhesion of Cu pattern printed on polyimid films are investigated. The 40 wt% aqueous Cu nanoparticle inks with 0.5 wt% of Poly(styrene-co-maleic acid) show the "Newtonian flow" and has a low viscosity under $10mPa{\cdots}S$, which is applicable to inkjet printing. The Cu patterns with a linewidth of $50{\sim}60{\mu}m$ are successfully fabricated. With the addition of Poly(styrene-co-maleic acid), the adhesion of printed Cu patterns on polyimid films is superior to those of patterns prepared from Poly(styrene-co-maleic acid)-free inks. The resistivities of Cu films are measured to be $10{\sim}15{\mu}{\Omega}{\cdot}cm$ at annealing temperature of $300^{\circ}C$.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제46권4호
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• pp.756-763
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• 2008

본 연구에서는 잉크젯용 전도성 금속 나노 잉크 개발을 목표로 통계적인 실험과 분석을 진행하여 재현성 있는 고품질의 은 나노 입자를 합성할 수 있는 기술을 개발하고자 하였다. 은 나노 입자는 상용 수계분산제 Daxad19를 이용한 용액 환원침전법을 통해 0.3 M의 고농도로 합성되었다. 합성에 주요한 영향을 주는 6개의 인자를 선정한 후 실험 계획법(Design-of-experiment)을 통해 실험을 수행하였다. 합성된 은 입자는 SEM, TEM, UV-Visible 등의 분석법을 이용하여 입자크기 및 분포와 분산도 등을 측정하였으며 통계 프로그램인 Minitab으로 이를 최적화하였다. 통계적인 실험계획 및 분석은 2차 부분요인분석법(2k-fractional factorial design)과 반응표면분석법인 박스-벤켄법(Box-Behnken design)으로 진행하였다. 이를 통한 합성 최적화로 평균입경 $30nm{\pm}10%$를 가진 구형의 은 나노 입자를 합성하였다. 또한 본 연구에서는 실험 결과 해석을 통해 환원침전법에서의 입자크기 및 형상 제어의 방식도 실험적으로 밝혀냈다.