• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2009.06a
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• pp.313-313
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• 2009

OLED 소자는 직접발광, 광시야각, 그리고 빠른 응답속도 때문에 동영상에 적합하여 최근 각광받고 있는 디스플레이장치 중의 하나이다. OLED 소자의 양극재료로는 높은 광투과율과 $\sim10^{-4}{\Omega}\;cm$ 수준의 낮은 전기 비저항을 갖는 ITO (Sn-doped $In_2O_3$)가 널리 사용되고 있다. 하지만 원료 물질인 인듐의 수급량 부족으로 인한 문제점과 독성, 저온증착의 어려움, 스퍼터링시 음이온 충격에 의한 막 손상으로 저항의 증가의 문제점이 있고, 또한 액정디스플레이의 투명전극으로 사용될 경우 $400\;^{\circ}C$정도의 높은 온도와 수소 플라즈마 분위기에서 장시간 노출 시 열화로 인한 광학적 특성변화가 문제가 된다. 반면에 Al이 도핑 된 ZnO (AZO)박막은 넓은 밴드갭 (3.37eV)와 400nm에서 700nm 사이의 가시광 영역에서 80% 이상의 우수한 투과성을 지니고 있다. 특히 Al이 도핑된 ZnO는 박막의 전기적 특성이 크게 향상되어 디스플레이나 태양전지로의 응용이 가능하다. 또한 비교적 낮은 비용과 플라즈마에서의 안정성, 무독성, 그리고 전기전도성과 같은 많은 이점이 있다. 그 결과 AZO 박막은 ITO기판을 대안하는 지원물질로 활발히 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 TCO 박막의 면 저항과 표면 거칠기에 따른 OLED 소자의 특성을 분석하였다. ITO와 AZO 박막은 챔버 내 다양한 가스 분위기(Ar, Ar+$O_2$ and Ar+$H_2$)에서 R.F Magnetron Sputtering방법으로 증착하였다. TCO 박막의 구조적인 이해를 돕기 위해서 X-ray diffraction 과 FESEM으로 분석하였다. 광학적 투과도와 박막의 두께는 ultraviolet spectrophotometer (Varian, cary-500)와 surface profile measurement system으로 각각 측정하였다. 면저항 charge carrier 농도, 그리고 TCO 박막의 이동도와 같은 전기적특성은 four-point probe와 hall effect measurement(HMS-3000)로 각각 측정하였다. TCO 박막의 표면 거칠기 조절을 위해 photo lithography 공정을 사용하여 TCO 박막을 화학에칭 하였다. 미세사이즈 패턴 마스크가 사용되었으며 에칭의 깊이는 에칭시간에 따라 조절하였다. TCO 박막의 표면 형태는 FESEM과 AFM으로 관찰하였다. 투명전극으로 사용되는 ITO 및 AZO 기판 상용화를 위해 ITO 및 AZO 기판 위에 ${\alpha}$-NPB, Alq3, LiF, Al 의 순서로 증착 및 패터닝함으로써 OLED 소자를 제작하였다. 전류밀도와 전압 그리고 발광휘도와 전압과 같은 전기적 특성은 spectrometer(minolta CS-1000A)를 이용하여 측정하였다.

• Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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• v.31 no.1
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• pp.5-14
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• 2023

In this study, LiDAR-reflective black hollow-structured silica/titania(B-HST) materials are successfully synthesized by employing the NaBH₄ reduction and etching method on silica/titania core/shell(STCS) materials, which also effectively enhance near-infrared(NIR) reflectance. Moreover, core-etched supernatant solutions are collected and recycled for the synthesis of extracted silica(e-SiO₂) process, which successfully applies as filler materials for semiconductor epoxy molding compound(EMC). In detail, B-HST materials, fabricated by the sequential experimental steps of sol-gel, reduction, and sonication-mediated etching method, manifest blackness(L^*) of 13.2 similar to black paint and excellent NIR reflectance(31.1%). Consequently, B-HST materials are successfully prepared as LiDAR-reflective black materials. Additionally, core-etched supernatant solution with silanol precursors are employed for synthesis of homogeneous silica filler materials via sol-gel method. As-synthesized silica fillers are incorporated with epoxy resin and carbon black for the preparation of semiconductor EMC. Experimentally synthesized EMC exhibits comparable mechanical-chemical properties to commercial EMC. Conclusively, this study successfully proposes designing procedure and practical experimental method for simultaneously synthesizing the NIR-reflective black materials for self-driving vehicles and EMC materials for semiconductors, which are materials suitable for the industrial 4.0 era, and presented their applicability in future industries.

• Resources Recycling
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• v.32 no.3
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• pp.9-17
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• 2023

Efforts are currently underway to develop a method for efficiently recovering lithium from the cathode material of waste lithium iron phosphate batteries (LFP). The successful application of lithium battery recycling can address the regional ubiquity and price volatility of lithium resources, while also mitigating the environmental impact associated with both waste battery material and lithium production processes. The isomorphic substitution leaching process was used to recover lithium from spent lithium iron phosphate batteries. Lithium was leached by the isomorphic substitution of Fe²⁺ in LFP using a relatively inexpensive ferric chloride etching solution as a leaching agent. In the study, the leaching rate of lithium was compared using the ferric chloride etching solution at various multiples of the LFP molar ratio: 0.7, 1.0, 1.3, and 1.6 times. The highest lithium leaching rate was shown at about 98% when using 1.3 times the LFP molar ratio. Subsequently, to eliminate Fe, the leachate was treated with NaOH. The Fe-free solution was then used to synthesize lithium carbonate, and the harvested powder was characterized and validated. The surface shape and crystal phase were analyzed using SEM and XRD analysis, and impurities and purity were confirmed using ICP analysis.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.6 no.1
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• pp.116-123
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• 1996

CVD와 무전해 도금법을 이용하여 TiN 기판상에 구리막을 성장시켰고 그 각각에 대해 증착조건에 따른 성장막의 morphology, 성장기구 및 비저항, 막의 치밀성 등의 물리적 특성을 조사하였다. CVD 증착막의 결정립 크기와 입간의 기공은 막두께에 비례하여 커지는 경향을 나타내었으며 비저항은 4.7$\mu$$\Omega$cm로 구리의 체적비저항값과 거의 비슷한 것으로 나타났다. 무전해 도금막은 초기에는 layer-by-layer mode로 나중에는 is-land growth mode로 성장하는 경향을 보였다. CVD구리막의 막질은 후열처리 분위기에 따라서도 상당한 차이를 보였다. CVD구리막의 막질은 후열처리 분위기에 따라서도 상당한 차이를 보였으며, 활성화 에너지로부터 35$0^{\circ}C$를 기준으로 증착기구가 변하는 것을 확인할 수 있었던 반면, 무전해 도금은 60-8$0^{\circ}C$의 온도 구간에서 증착기구는 변하지 않았으나 도금 온도가 높을수록 막표면이 거칠어지는 경향을 나타내었다. 7:1 BHF 에칭 실험의 결과 무전해도금에 의한 구리막에 비해 CVD구리막의 에칭속도가 더 빨랐으며 막질도 덜 치밀한 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.11a
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• pp.40.1-40.1
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• 2009

생체용 금속 임플란트의 표면개질은 생체활성화를위하여 오래 전 부터 관심을 가지고 연구해오고 있다. 최근에 표면개질을위하여 화학적 에칭, 샌드 블래스팅, 또는 나노튜브형성등 표면에 임의의 요철을 만들어서 사용하는방법이 가장 일반적으로 적용되어 상용화되고있다. 그러나 샌드블래스팅이나 화학적 에칭은 가공은 쉽지만 가공표면에 인체에 해로운 잔류물의존재로 생체적합성에 해로운 영향을 미칠 수 있다. 이러한 문제점들을 해결하기위하여 레이저를 사용하여 임플란트 표면을 개질한 예가 보고 되었다. 레이저를 사용한 표면처리 방법의큰 장점은 잔류물이 남지 않고 비교적 표면 거칠기의 제어가 용이하다. 금속합금의 표면개질에사용되는 레이저는 주로 Nd:YAG 레이저의 파장을 반으로 줄인 녹색레이저 ($\lambda$=532nm)를 사용하거나, 자외선파장영역의레이저를 사용하는 경우가 일반적으로 가장 보 편화된 가공방법으로 연구되었다. 표면의 거칠기는 수마이크로의크기와 수십나노의 크기를 갖는 표면을 생체적합적인 측면에서 요구하고 있다. 따라서 이러한 표면의 거칠기를조절할 수 있는 펨토레이저를 사용하여 표면에 균질한 표면의 텍스춰링을 통하여 그 특성을 개선할 수 있는지를 확인하는 것이 본 과제이다. 본 실험에서는 Ti합금을 진공 아크로를 이용하여 3원계합금을 제조하고 $1000^{\circ}C$에서 24시간 열처리 후 급냉(water quenching)하였다. 열처리 후 시편은 두께 2mm로 절단 하여 #2000까지 연마 후 하여 펨토 초(10-15 second) 펄스폭 대역을 갖는 레이저를 이용하여 수마이크로 크기의 미세 요철을 표면에 형성한 후, 표면의 특성을 조사해 보았다.(NRF-2009-0074672)

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.8 no.1
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• pp.13-18
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• 2001

Carbon nanotubes (CNTs) were grown on Ni-coated glass substrates by catalytic chemical vapor depositors (CVD) using RF plasma under $600^{\circ}C$. Various types of CNTs were obtained by different growth temperature, etching period and thickness of Ni catalyst. $NH_3$ or $H_2$ gas was used as a etching gas, then $C_2H_2$ gas was flowed as carbon source. Vertically aligned CNTs with diameter of 150 nm and length of 3 $\mu\textrm{m}$ were observed by SEM. CNTs synthesized by catalytic CVD using RF plasma should be expected to FED emitter.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2006.07c
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• pp.1639-1640
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• 2006

MEMS형 써모파일은 온도계, 유속, 가스, 칼로리미터 등 다양한 산업 분야에 응용되고 있다. 현재 상용화되어 있는 대부분의 MEMS형 써모파일에서는 습식 이방성 에칭방식으로 다이어프램을 제작하고, 막의 구성은 산화막/질화막/산화막 혹은 산화막/질화막의 적층으로 되어 있다. 본 논문에서는 $XeF_2$시스템을 사용해 전면으로부터 에칭하여 저응력 질화막을 다이어프램을 제작하였고, 열전대 물질로는 poly-Si과 Al을 사용하였다. 그리고 각각의 열전쌍은 열접점에서 Al 패턴시, 사각형의 오픈 면적을 두어 접합된 모양을 달리하여 설계 제작하였다. 소자의 크기는 $2{\times}2mm^2$이고, 능동영역은 $400{\times}400{\mu}m^2$이다. 써모파일의 출력은 적외선 램프의 전력이 3W($80^{\circ}C$)일 때, 오픈된 면적이 증가할수록 출력이 증가하였으며, 오픈된 면적이 $300{\mu}m^2$ 일때의 출력은 약1mV로 나타났다. 이러한 특성으로부터 계산된 오픈된 면적에 따른 출력비는 약 $0.3nV/{\mu}m^2$이다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.104-104
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• 2011

ZnO는 3.37 eV의 넓은 에너지 밴드갭을 갖는 투명 전도성 반도체이며 우수한 전기적, 광학적 특성으로 인해 광원소자 개발을 위한 새로운 물질로 많은 주목을 받아왔다. 더욱이, ZnO는 쉽게 나노구조 형성이 가능하기 때문에 이를 응용한 가스센서, 염료감응태양전지, 광검출기 등의 소자 개발이 활발히 이루어지고 있다. 최근에는 GaN 기반 발광다이오드 (light emitting diode, LED)의 광추출 효율을 향상시키기 위한 ZnO 나노구조 응용에 관한 연구가 보고되고 있다. GaN 기반 LED의 경우 반도체 물질과 공기 사이의 높은 굴절률 차이로 인하여 낮은 광추출 효율을 나타낸다. 이를 해결하기 위한 방법으로 표면 roughening, texturing 등 에칭공정을 이용해 광추출 효율을 개선하려는 연구들이 보고되고 있으나, 복잡한 공정과정을 필요로 하고 에칭공정에 의한 소자 표면 손상으로 전기적 특성이 나빠질 수 있다. 반면 전기화학증착법으로 성장된 ZnO 나노구조를 이용할 때, 보다 간단한 방법으로 쉽고 빠르게 나노구조를 형성할 수 있고 낮은 공정온도를 가지기 때문에 소자의 전기적 특성에 큰 영향을 주지 않는다. 수직방향으로 잘 정렬된 ZnO 나노구조를 갖는 LED의 경우 내부 Fresnel 반사 손실을 효과적으로 줄여 발광 효율을 크게 향상시킬 수 있다. 따라서, ZnO 나노구조의 성장제어 및 성장특성을 분석하는 것은 매우 중요하다. 본 연구에서는 ITO glass 위에 ZnO 나노구조를 성장하고 그 특성을 분석하였다. ITO glass 기판 위에 RF magnetron 스퍼터를 사용하여 Al 도핑된 ZnO (AZO)를 얇게 증착한 후 전기화학증착법으로 ZnO 나노구조를 성장하였다. 농도, 인가전압, 공정시간 등 다양한 공정조건을 변화시키면서 성장 메커니즘을 분석하였고, scanning electron microscope (SEM) 및 X-ray diffraction (XRD)을 통하여 구조 및 결정성 등을 분석하였다. 또한, UV-Visible-NIR spectrophotometer를 사용하여 투과율을 실험적으로 측정하여 ZnO 나노구조의 광학적 특성을 분석하였고, rigorous coupled wave analysis (RCWA) 방법을 사용하여 계면에서 발생하는 내부 반사율을 계산함으로써 나노구조의 효과를 이론적으로 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.350-350
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• 2010

에너지 효율이 높은 LED조명을 사용하면 에너지 절감, 이산화탄소, 환경오염물질 배출 감소의 효과를 얻을 수 있다. 그러나 LED조명에서 발생하는 열은 LED조명의 수명과 에너지 효율을 감소시킨다. 따라서 LED조명을 상용화하기 위해서는 LED조명에서 발생되는 열을 효율적으로 제거하는 것이 필수적이며 LED조명 방열판의 생산단가 또한 낮아야 한다. 이러한 조건을 충족하는 LED조명용 방열판은 Al 6063이 주로 사용되고 있다. Al 6063은 열전도 특성이 우수하고 생산단가가 저렴하다. 그러나 100 W급 이상의 고출력 LED조명에 Al 6063을 사용하기 위해서는 Al 6063의 열 방출 특성을 향상시킬 필요가 있다. 금속의 열 방출 특성을 향상시키기 위해서 주로 이용되는 방법은 표면적을 극대화 시키는 것이다. 금속에 국부적인 깊이 부식을 일이키는 Pitting corrosion을 이용하면 저렴한 비용으로 Al 6063의 표면적을 극대화하여 방열판의 열 방출 특성을 향상시킬 수 있다. 실험에 사용한 기본적인 구조의 Al 6063 방열판의 크기는 $50{\times}50{\times}30(mm)$ 이며 1M HCl + 0.05M $H_2SO_4$에서 $I_a$ = +40 mA, $t_a$ = 60 ms, $I_c$ = -40 mA, $t_c$ =20 ms로 50, 100, 200 cycle AC 에칭 하였다. Pitting corrosion된 방열판은 $3W{\times}3$개의 LED모듈에서 1시간 발광 시킨 후, 열화상 카메라를 이용하여 표면온도를 측정하였다. 실험결과 AC에칭 cycle이 증가할수록 발열특성이 우수하였으며, Pitting corrosion을 이용하지 않은 방열판에 비해 최대 $5^{\circ}C$의 표면온도 감소가 이루어졌다. 본 연구를 통해, 저렴하면서도 열 방출 특성이 높은 방열판을 설계하면, 고출력 LED조명의 상용화를 앞당길 수 있을 것이다.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.24 no.6
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• pp.237-241
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• 2014

We investigated the optimal etching conditions and properties of the surface change due to molten KOH/NaOH chemical wet etching using an AlN wafer which has been put to practical use in the present study. Results were observed using a scanning electron microscope after 5 minutes etching at $350^{\circ}C$, was found to have a surface form of the respective other Al-face, the N-face. In particular, etch-pit in the form of a hexagon, which is observed in the Al-face appeared, It was calculated at $2{\times}10^6/cm^2{\sim}10^{10}/cm^2$ dislocation density. In the case of N-face, lattice defects in the form of the hexagonal pyramids is formed. It was discovered that in order to observe the orientation of the wafer, which corresponds to the C-axis direction of the resulting hexagonal AlN which was analyzed using XRD (0002) and is a state of being oriented in the (0004) plane. The Radius of curvature of AlN wafer was 1.6~17 m measured by DC-XRD rocking curve position.