• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2000.02a
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• pp.115-115
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• 2000

Wide band gap을 갖는 III-V족 반도체인 GaN는 파란색에서 자외선영역에 이르는 발광소자용으로, 그리고 최근에는 전자소자로도 가장 유망한 반도체 중의 하나이다. 하지만 격자상수가 일치하는 적당한 기판이 존재하지 않아 성장된 GaN 박막 내에는 많은 결함들이 존재하게 된다. 일반적으로 가장 널리 쓰이는 기판은 사파이어 기판이 주로 이용되고 있는데 사파이어는 GaN와 격자상수 불일치가 16%에 이르므로 고품질의 GaN 박막을 성장시키기 위해서는 격자상수 불일치를 어느 정도 완화시키면서 초기성장과정의 컨트롤이 매우 중요하다. 이러한 방법들로는 GaN박막 성장 전에 사파이어 기판 질화처리를 하거나 buffer 층을 도입하는 것인데, 이에 관한 많은 연구들이 보고되고 있다. 하지만 각각 두 공정에 관한 연구는 많이 되어 있지만 두 공정사이를 연결해 주는 공정처리법에 관한 연구는 보고되고 있지 않다. 따라서 본 연구에서는 사파이어기판 질화처리를 한 후 buffer 층을 성장시키기 전까지 chamer 내부의 분위기 가스가 GaN 박막성장 거동에 어떤 영향을 주는지에 관해 연구하였다. 질화처리 후 chamber 내부의 분위기 가스가 GaN 박막 성장 거동에 미치는 영향을 연구하기 위하여 두 개의 시편 A,B를 준비하였다. 시편 A는 먼저 사파이어 기판을 유기용매를 이용하여 cleaning 한 후 장비에 장입되었다. 수소분위기하에서 10nsrks 104$0^{\circ}C$에서 가열한 후 30초간 암모니아 유속을 900sccm으로 유지하며 사파이어 기판 질화처리를 수행하였다. GaN buffer 층을 성장하기 위하여 104$0^{\circ}C$에서 56$0^{\circ}C$로 온도를 내리는 과정중 질화처리를 위하여 흘려주었던 암모니아 유속을 차단한 채 수소분위기에서만 온도를 내렸다. 56$0^{\circ}C$에서 GaN buffer 층을 300 성장시킨 후 102$0^{\circ}C$의 고온에서 2$\mu\textrm{m}$ 두께로 GaN 박막을 성장하였다. 시편 B는 질화처리 후 단계부터 GaN 박막성장 단계에 이르기까지 AFM을 이용하여 두 시편의 성장거동을 비교 분석하였다. 두 시편의 표면을 관찰한 결과 시편 A는 2차원적 성장을 하며 매우 매끄러운 표면을 갖는데 반해, 시편 B는 3차원적 성장을 하며 매우 거친 표면을 보였다. 또한 두 시편 A, B를 XRD, PL, Hal 측정으로 분석한 결과 시편 A가 시편 B보다 우수한 구조적, 광학적, 전기적 특성을 보였다.

• Journal of Sensor Science and Technology
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• v.30 no.5
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• pp.309-313
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• 2021

Organic semiconductors have received tremendous attention for their research because of their tunable electrical and optical properties that can be achieved by changing their molecular structure. However, organic materials are inherently unstable in the presence of oxygen and moisture. Therefore, it is necessary to develop moisture and air stable semiconducting materials that can replace conventional organic semiconductors. In this study, we developed a NiO_x thin film through a solution process. The electrical characteristics of the NiO_x thin film, depending on the thermal annealing temperature and UV-ozone treatment, were determined by applying them to the hole injection layer of an organic light-emitting diode. A high annealing temperature of 500 ℃ and UV-ozone treatment enhanced the conductivity of the NiO_x thin films. The optimized NiO_x exhibited beneficial hole injection properties comparable those of 1,4,5,8,9,11-hexaazatriphenylene hexacarbonitrile (HAT-CN), a conventional organic hole injection layer. As a result, both devices exhibited similar power efficiencies and the comparable electroluminescent spectra. We believe that NiO_x could be a potential solution which can provide robustness to conventional organic semiconductors.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.11a
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• pp.66-66
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• 2008

본 연구에서는 ITO/Ag/ITO 다층 박막을 유기발광소자와 플렉시블 광전소자의 전극으로 적용하기 위하여 선형 대항 타겟 스퍼터(Linear facing target sputter) 시스템을 이용하여 성막하였고, ITO/Ag/ITO 다층박막의 전기적, 광학적, 구조적 특성을 분석하였다. 선형 대항 타겟 스퍼터 시스템은 강한 일방항의 자계와 타겟에 걸린 음극에 의해 전자의 회전, 왕복 운동이 가능해 마주보는 두 ITO 타겟 사이에 고밀도의 플라즈마를 구속 시켜 플라즈마 데미지 없이 산화물 박막을 성막시킬 수 있는 장치이다. 대항 타겟 스퍼터 시스템을 이용하여 성막한 ITO 전극을 DC power, working pressure, Ar/O2 ratio 에 따른 특성을 각각 분석하였다. glass 기판위에 최적화된 ITO 전극을 bottom layer로 두고, bottom ITO layer 위에 thermal evaporation 을 이용하여 Ag 박막을 6~20nm의 조건에 따라 두께를 다르게 성막하고, Ag 박막을 성막한 후에 다시 bottom ITO 전극과 같은 조건으로 ITO 전극을 top layer로 성막 하였다. 두 비정질의 ITO 전극 사이에 매우 앓은 Ag 박막을 성막 함으로 해서 glass 기판위에 ITO/Ag/ITO 다층 박막전극은 매우 낮은 저항과 높은 투과도를 나타낸다. ITO/Ag/ITO 박막의 전기적 광학적 특성을 보기 위해 hall measurement와 UV/visible spectrometer 분석을 각각 진행하였다. ITO/Ag/ITO 다층 박막 전극이 매우 얇은 두께임에도 불구하고 $4\Omega$/sq.의 낮은 면저항과 85%의 높은 투과도를 나타내는 이유는 ITO/Ag/ITO 전극 사이에 있는 Ag층의 표면 플라즈몬 공명 (SPR) 현상으로 설명할 수 있다. ITO/Ag/ITO 전극의 Ag의 거동을 분석 하기위해 FESEM분석과 synchrotron x-ray scattering 분석을 하였다. ITO/Ag/ITO 전극의 Ag층이 islands의 모양에서 연속적으로 연결되는 변화과정 중에 SPR현상이 일어남을 알 수 있다. 여기서, 대항 타겟 스퍼터 시스템을 이용하여 성막한 ITO/Ag/ITO 다층박막을 OLED 또는 inverted OLEDs의 top 전극으로의 적용 가능성을 보이고 있다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.17 no.6
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• pp.591-596
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• 2006

Topology and molecular ordering of NPD(4,4'-bis-[N-(1-naphthyl)-N-phenyl-amino]biphenyl) thin films deposited under magnetic field with post-deposition annealing were investigated. NPD was deposited onto ITO glass substrates via thermal evaporation process in vacuum. It is of great importance for highly oriented organic/metal films to have improved device performances such as higher current density and luminance efficiency. AFM (Atomic Force Microscope) and XRD (X-Ray Diffraction) analyses were used to characterize the topology and structure of oriented NPD films. The multi-source meter was used to observe the current-voltage characteristics of the ITO (Indium-Tin Oxide) / NPD (4,4'bis[N-(1-napthyl)-N-phenyl-amino]-biphenyl) / Al (Aluminum) device. While NPD thin films deposited under magnetic field were not molecularly well aligned according to the XRD results, the films after post-deposition annealing at $130^{\circ}C$ were well-oriented. AFM images show that NPD thin films deposited under magnetic field had a smoother surface than those deposited without magnetic field. The current-voltage performance of NPD thin films was improved due to the enhanced electron mobility in the well-aligned NPD films.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.123-123
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• 2010

3족 질화물계 물질은 발광다이오드와 같은 광전자소자적용에 있어서 매우 우수한물 질이다.일반적으로, GaN 에피 성장에 있어서 저온 중간층을 삽입한 2 단계 성장 방법은 낮은 결함밀도와 균일한 표면을 얻기 위해 도입된 기술이다. 특히 AlN 중간층은 GaN 중간층과 비교하였을 때 결정성뿐만 아니라 높은 온도에서의 열적안정성, GaN 기반의 자외선 검출기서의빛 흡수 감소 등의 장점을 가지고 있다. 또한 패턴 사파이어 기판위 GaN 에피 성장은 측면성장 효과를 통해 결함 밀도 감소와 광 추출 효율을 향상시키는 것으로 알려져 있다.또한 열응력으로 인한 기판의 휨 현상은 박막성장중 기판의 온도 분포를 불균일하게 만드는 원인이 되며 이는 결국 박막 조성 및 결정성의 열화를 유도하게 되고 최종적으로 소자특성을 떨어 뜨리는 원인이 되는데 AlN 중간층의 도입으로 이것을 완화시킬 수 있는 효과가 있다. 하지만, AlN 중간층이 패턴된 기판 위에 성장시킨 GaN 에피층에 미치는 영향은 명확하지 않다. 본 연구팀은 일반적인 c-plane 사파이어 기판과 플라즈마 건식 에칭을 통한 렌즈 모양의 패턴된 사파이어 기판을 이용해서 AlN 중간층과 GaN 에피층을 유기금속 화학기상증착법으로 성장하였다. 특히, 렌즈 모양의 패턴된 사파이어 기판은 패턴 모양과 패턴 밀도가 성장에 미치는 영향을 연구하기 위해 두가지 패턴의 사파이어 기판을 이용하였다. AlN 중간층 두께를 조절함으로써 최적화된 GaN 에피층을 90분까지 4단계로 시간 변화를 주어 성장 양상을 관찰한 결과, GaN 에피박막의 성장은 패턴 기판의 trench 부분에서 시작하여 기판의 패턴부분을 덮는 측면 성장을 보이고있다. 또한 TEM과 CL을 통해 GaN 에피박막의 관통 전위를 분석해 본 결과 측면 성장과정에서 성장 방향을 따라 옆으로 휘게 됨으로 표면까지 도달하는 결정결함의 수가 획기적으로 줄어드는 것을 확인함으로써 고품질의 GaN 에피층을 성장시킬 수 있었다. 그리고 패턴밀도가 높고 모양이 볼록할수록 측면 성장 효과로 인한 결정성 향상과 난반사 증가를 통한 임계각 증가로 광추출 효율이 향상 되는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 결과를 바탕으로 최적화된 AlN 중간층을 이용하여 패턴 기판위에서 고품질의 GaN 에피층을 성장시킬 수 있었다.

• 전자공학회논문지 IE
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• v.44 no.2
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• pp.8-13
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• 2007

This paper aims to analyze the characteristics of ITO which are caused by variation of plasma condition to fabricate the OLED of high efficiency. We treated $N_2$ gas and $O_2$ gas plasma on the surface of the ITO by changing their RF plasma power into 100 W, 200 W, 400 W and by changing their 9as pressure into 12 mTorr, 120 mTorr. The work function of ITO that plasma treatment was done by using $N_2$ gas had value of $4.88{\sim}5.07\;eV$, and that by using $O_2$ gas, $4.85{\sim}4.97 eV$. The characteristics of the ITO were most efficient in the $N_2$ gas plasma with the RF power of 200W and gas pressure of 120 mTorr. The rms roughness of ITO surface is the value from AFM image. In this case, ITO obtained $25.2\;{\AA}$ and $30.5\;{\AA}$ in the $N_2$ and $O_2$ gas plasma respectively when it had the RF power of 200 W. But ITO that didn't have plasma treatment was $44.5{\AA}$. The variation of ITO transmittance was almost not discovered by the change of $N_2$ gas and $O_2$ gas pressure.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.210-210
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• 2013

그래핀은 뛰어난 기계적, 화학적, 광학적, 전기적 특성을 가지고 있는 2차원 물질로, 대면적 합성법과 전사 공정을 통해 다양한 기판에서의 사용이 가능해지면서 차세대 전자 소자로 활용하기위한 활발한 연구가 이루어지고 있다. 디스플레이, 태양전지의 전극과 전계 효과 트랜지스터의 채널로 적용한 연구에서 우수한 결과들을 보이고 있다. 특히, 금속/금속 산화물 전극은 염료 감응형 태양전지와 유기 발광 다이오드 구조에서 화학적으로 불안정할 뿐 아니라 일함수가 고정되어 쇼트키 접촉이 형성되면 저항을 낮추기 어렵지만, 그래핀은 금속/금속 산화물 전극보다 화학적으로 안정하고 일함수의 조절이 가능해 옴 접촉 형성에 용이하다. 그래핀의 일함수를 조절하는 연구는 크게 공유결합과 비공유 결합을 이용한 방법이 시도된다. 공유 결합을 이용한 방법은 합성과정에서 그래핀의 구조에 내재된 결함 혹은 새로운 결함을 형성하여 다른 원소를 첨가하는 방법이다. 이러한 방법은 그래핀의 결함 영역에서 작용하기 때문에 그래핀 전자 구조의 높은 수준 조절을 위해선 그래핀 구조의 파괴가 동반된다. 반면, 비공유 결합을 이용한 방법은 전하 이동 도핑 효과를 이용해 그래핀의 전자 구조를 제어하는 방법으로, 금속/금속산화물/기능기와 그래핀의 적층으로 복합 구조를 형성하는 방법이다. 금속/금속 산화물과의 복합구조는 안정적인 p-형 도핑이 보고되었지만, n-형 도핑은 대기중의 수분, 산소 그리고 기판과의 상호작용에 의해 대기중에서 불안정해 추가적인 피막공정이 요구된다. 기능기를 이용한 적층 구조는 그래핀과 기판사이의 상호작용 혹은 그래핀 전자 구조를 다양한 기능기를 이용해 제어하는 것으로, 이극성을 가진 자기정렬 단일층(self-assembled monolayers)이 대표적인 방법이다. 공간기(spacer)의 길이나 말단기(end group)의 종류로 p-형과 n-형의 도핑 수준을 제어할 수 있지만, 흡착기(chemisorbing groups)의 반응성이 기판의 화학적, 물리적 표면상태에 의존하기때문에 기판 선택이 제약되며 전처리 공정이 요구될 수 있는 한계가 있다. 본 연구에서는 다양한 기판에 적용가능한 용액 공정을 이용해 그래핀과 고분자를 적층하였고, 안정적이고 효과적으로 일함수를 낮추는 구조를 확인하였다.

• Journal of the Korean Applied Science and Technology
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• v.24 no.1
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• pp.74-78
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• 2007

A new blue phosphorescent material for organic light emitting diodes (OLEDs), Iridium(III)bis[2-(4-fIuoro-3-benzonitrile)-pyridinato-N,C2'] picolinate (Firpic-CN), was synthesized and studied. We compared characteristics of Firpic-CN and Bis(3,5-Difluoro-2-(2-pyridyl)phenyl-(2-carboxypyridyl) iridium III (FIrpic) which has been used for blue dopant materials frequently. The devices structure were indium tin oxide (ITO) (1000 ${\AA}$)/N,N'-diphenyl-N,N'-(2-napthyl)-(1,1'-phenyl)-4,4'-diamine (NPB) (500 ${\AA}$)/4,4'-N,N'-dicarbazole-biphyenyl (CBP) : FIrpic and FIrpic-CN (X wt%)/4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (BPhen) (300 ${\AA}$)/lithum quinolate (Liq) (20 ${\AA}$)/Al (1000 ${\AA}$). 15 wt% FIrpic-CN doped device exhibits a luminance of $1450\;cd/m^2$ at 12.4 V, luminous efficiency of 1.31 cd/A at $3.58mA/cm^2$, and Commission Internationale d'Eclairage $(CIE_{x,y})$ coordinates of (0.15, 0.12) at 12 V which shows a very deep blue emission. We also measured lifetime of devices and was presented definite difference between devices of FIrpic and FIrpic-CN. Device with FIrpic-CN as a dopant presented lower longevity due to chemical effect of CN ligand.

• The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers C
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• v.48 no.5
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• pp.285-295
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• 1999

Electroluminescent(EL) devices based on organic materials have been of great interest due to their possible applications for large-area flat-panel displays. They are attractive because of their capability of multi-color emission, and low operation voltage. An approach to realize such device characteristics is to use active layers of lanthanide complexes with their inherent extremely sharp emission bands in stead of commonly known organic dyes. In general, organic molecular compounds show emission due to their $\pi$-$\pi*$ transitions resulting in luminescence bandwidths of about 80 to 100nm. Spin statistic estimations lead to an internal quantum efficiency of dye-based EL devices limited to 25%. On the contrary, the fluorescence of lanthanide complexes is based on an intramolecular energy transfer from the triplet of the organic ligand to the 4f energy states of the ion. Therefore, theoretical internal quantum efficiency is principally not limited. In this study, Powders of TPD, $Eu(TTA)_3(phen) and AlQ_3$ in a boat were subsequently heated to their sublimation temperatures to obtain the growth rates of 0.2~0.3nm/s. Organic electrolumnescent devices(OELD) with a structure of $glass substrate/ITO/Eu(TTA)_3(phen)/AI, glass substrate/ITO/TPD/Eu(TTA)_3(phen)/AI and glass substrate/ITO/TPD/Eu(TTA)_3(phen)/AIQ_3AI$ structures were fabricated by vacuum evaporation method, where aromatic diamine(TPD) was used as a hole transporting material, $Eu(TTA)_3(phen)$ as an emitting material, and Tris(8-hydroxyquinoline)Aluminum$(AlQ_3)$ as an electron transporting layer. Electroluminescent(EL) and current density-voltage(J-V) characteristics of these OELDs with various thickness of $Eu(TTA)_3(phen)$ layer were investigated. The triple-layer structure devices show the red EL spectrum at the wavelength of 613nm, which is almost the same as the photoluminescent(PL) spectrum of $Eu(TTA)_3(phen)$.It was found from the J-V characteristics of these devices that the current density is not dependent on the applied field, but on the electric field.

• Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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• v.18 no.2
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• pp.394-400
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• 2014

In this study, we fabricated ITZO thin films on glass substrates with various RF power from 30 to 60W and investigated the electrical, optical and structural properties. ITZO thin film deposited at 50W exhibited the largest figure of merit ($10.52{\times}10^{-3}{\Omega}^{-1}$) and then its resistivity and sheet resistance were $3.08{\times}10^{-4}{\Omega}-cm$ and $11.41{\Omega}/sq.$, respectively. As results of optical characterization, average transmittance of all ITZO thin films were over 80%. ITZO thin films had amorphous structure regardless of the RF power. The FESEM and AFM results showed that all ITZO thin films have a very smooth surface having no cracks and defects and the film deposited at 50W exhibit the smallest surface roughness of 0.254nm. We found that a amorphous ITZO thin film is a very promising material for replacing ITO in the next display device such as OLED.