• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
• /
• 2015.11a
• /
• pp.165-165
• /
• 2015

유연 폴리머 기판상에 광 투과 특성을 개선한 초박형 금속 필름 기반 투명전극 소재를 개발하였다. 본 유연 투명전극의 높은 광 투과성과 전도성으로부터 유연소자의 성능향상을 검증하였다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
• /
• 2009.05a
• /
• pp.12.2-12.2
• /
• 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.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2012.02a
• /
• pp.593-593
• /
• 2012

CIGS 박막 태양전지는 일반적으로 soda-lime glass(SLG)를 기판으로 사용하여 SLG/Mo/CIGS/CdS/ZnO/ITO/Grid의 구조로 제작된다. 하지만 SLG를 기판으로 사용할 경우, 유리의 특성상 무게가 무겁고, 유연성이 없기 때문에 건축물 적용에 적합하지 않다. 이러한 문제점을 극복하기 위해 가볍고 유연한 금속 및 폴리이미드 기판을 이용한 CIGS 태양전지가 널리 연구되고 있다. 그러나, 폴리이미드 기판의 경우, 특성이 우수한 CIGS 박막을 얻기 위한 고온 공정을 사용할 수 없기 때문에 이에 대한 고려가 필요하다. 본 논문에서는 CIGS 박막 태양전지 제작을 위한 폴리이미드 기판의 특성과 그 위에 형성한 후면 전극의 특성을 논의하고자 한다. 4종류의 폴리이미드 기판에 대한 열 특성을 시차주사열량계(differential scanning calorimeter)와 열중량분석기(thermogravimetric analysis), 열기계분석기(thermo mechanical anaylsis)를 이용해 분석하였다. 또한 Mo 후면 전극을 DC-sputter를 이용해 형성한 후, XRD와 AFM, 4-point probe를 이용하여 결정성 및 표면 거칠기, 면저항을 분석하였다. 결정성과 거칠기는 SLG에 증착했을 때와 동일한 결과를 보였으며, 면저항은 폴리이미드 필름에 증착 할 경우 더 크게 측정되었다. 본 연구는 중소기업청 산연기술개발사업(SL122689) 및 과학기술연합대학원대학교(UST)의 지원을 받아 수행된 "공동연구 지원사업"의 연구결과입니다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
• /
• 2016.11a
• /
• pp.148-148
• /
• 2016

디스플레이 시장이 rigid에서 flexible로 변화하기 시작하면서 유연 투명전극 소재에 대한 수요가 증가하고 있다. 투명전극으로 대표되는 Indium Tin Oxide(ITO)는 고투과 저저항의 장점을 가지지만 유연성이 떨어져 이를 대체 할 투명전극 소재로 Metal mesh, Ag nano-wire, CNT, Graphene, Conductive polymer 등에 대한 응용 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 Metal mesh 용 Cu thin film 형성을 위해 플라즈마 표면처리 기술로 플라스틱 기판과 Cu 박막 사이의 밀착력을 향상시키고자 공정 연구를 수행하였다. 고품질의 Cu thin film 제작을 위해 양산용 roll to roll 장비를 이용하였고, 선형이온소스를 적용하여 플라즈마 표면처리를 수행하였다. 이후 마그네트론 스퍼터링을 통해 Ni buffer layer 및 Cu 박막 증착 공정을 in-situ로 진행하였다. 이러한 공정을 통해 제작한 Cu thin film의 밀착력을 평가하기 위해 cross cut test(ASTM D3359)를 수행하였다. 그 결과 플라스틱 기판과 Cu 금속 박막 사이의 밀착력이 0B에서 5B까지 향상된 것을 확인하였고, 플라즈마 표면처리 공정을 통해서 저항 또한 감소되는 결과를 얻을 수 있었다. 본 연구를 통해 polyethylene terephthalate(PET)뿐만 아니라 polyimide(PI) 기판 상에서도 플라즈마 표면처리를 통해 금속 박막의 밀착력이 향상되는 결과를 확인하였으며, flexible copper clad laminate (FCCL) 같은 유연 정보 소자 분야에 응용 가능할 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2010.08a
• /
• pp.29-29
• /
• 2010

건물일체형 태양전지 (BIPV; building integrated photovoltaics)나 야외 태양광 발전 차양 등의 태양광 발전에는 기존의 유리 기판 태양전지보다 가볍고 유연한 flexible 박막 태양전지가 설치하고 운영하는데 적합하다. 이러한 flexible 박막 태양전지는 자동차나 휴대기기의 전원이나 배터리의 충전기기로도 쓰이며 그 수요가 증가 추세에 있다. 특히, flexible Cu(In, Ga)$Se_2$(CIGS) 박막 태양전지는 기존의 flexible 실리콘 박막 태양전지보다 효율이 높아서 앞으로 성장 잠재력이 매우 높다. 세계적으로도 많은 기업이 상용화를 추진하고 있으며, 2007년부터 시장에 진입하고 있다. 그러나 현재의 flexible CIGS 박막 태양전지는 유리 기판 CIGS 박막 태양전지보다 효율이 낮고 패키지를 유리에서 플라스틱으로 대체하기 때문에 수명이 짧다. 또한, 아직도 완전한 양산 체제로 전환이 이루어지지 않았기 때문에 해결해야 할 문제점이 많이 있다. Flexible 기판으로는 스테인리스 스틸이나 폴리머 기판이 사용되는데, 유리 기판에 비해 저가 태양전지를 제조할 수 있을 뿐만 아니라 roll-to-roll 공정을 적용할 수 있어 가격 경쟁력을 확보할 수 있다. 특히, 금속 유연기판을 사용할 경우, 유리 기판에 비해 상대적으로 고온 공정이 가능한 장점이 있다. 그러나, 금속 기판을 사용할 경우 해결해야 할 두 가지 이슈가 있다. 첫째, CIGS 흡수층 형성에 도움을 주는 Na의 공급 문제이다. 유리 기판의 경우 기판에 포함되어 있는 Na이 확산을 통해 공급되지만, 금속 기판의 경우 별도의 Na 공급 방법을 고려해야 한다. 둘째, 불순물 확산 방지막 및 전기 절연층으로 사용되는 유전체 박막의 문제이다. 현재 다양한 금속 산화물 유전체 박막을 사용한 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 flexible CIGS 박막 태양전지의 기술적 이슈 및 현재 연구 현황을 살펴보고, 스테인리스 스틸 기판을 이용한 CIGS 박막 태양전지에서 유전체 확산 방지막에 따른 특성을 비교하고자 한다. 스테인리스 스틸 기판의 불순물로부터의 확산을 방지하기 위하여 두 종류(intrinsic ZnO와 SiOx)의 유전체 박막을 각각 Na가 도핑된 Mo층과 스테인리스 스틸 기판 사이에 삽입하여 소자를 제작하였다. 확산 방지막이 없는 경우, SiOx층을 사용한 경우, 그리고 intrinsic ZnO 층을 사용한 경우에, 효율은 각각 7.47, 11.64, and 13.95%로 나타났다. 셀의 크기는 $0.47\;cm^2$이고, 반사방지막은 사용하지 않았다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
• /
• 2011.05a
• /
• pp.40-41
• /
• 2011

본 연구에서는 기존 기판에 배선 형성 방법과 비교하여 매우 간단한 방법으로 배선을 기판 안에 함몰시키는 방법을 개발하였다. Gravure Offset Printing 방법으로 제작한 4 ${\mu}m$ 높이의 Ag 배선을 함몰하여 100 nm 로 만듬으로써 95% 이상이 기판 내부로 함몰되었음을 확인할 수 있었고, 함몰 전후의 면저항 값이 변화되지 않음을 확인할 수 있었다. 본 제작한 배선 함몰형 유연 기판은 각종 회로에 적용할 수 있고, 그 뿐만이 아니라 투명전극에 대한 보조 전극으로 적용 가능성을 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
• /
• 2007.11a
• /
• pp.99-100
• /
• 2007

마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 $100^{\circ}C$미만의 저온에서 플라스틱 기판위에 IZO(Indium Zinc Oxide) 박막을 증착하였다. 저전압 방전을 위하여 RF 중첩형 DC 마그네트론 스퍼터링 방법을 사용하였으며, 인가 power에 따른 IZO 박막의 전기적, 광학적 특성과 굽힘에 대한 신뢰성을 평가하였다. 플라스틱 기판이 변형되지 않도록 $90\;^{\circ}C$ 이하의 범위에서 기판온도와 산소분압을 변화하여 $2{\times}10^{-4}$ ${\Omega}$ cm의 비저항, 95 % 이상의 가시광 투과도를 가지는 IZO 박막을 증착할 수 있었다. 또한 본 연구에서 비가열의 플라스틱기판 위에 증착한 IZO 투명전극을 이용하여 유연성 OLED를 제작하였으며, 제작된 소자의 특성은 13.7 %의 최대양자 효율과 32.7 lm/W의 전력효율을 보였다.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
• /
• v.29 no.2
• /
• pp.113-119
• /
• 2022

In order to improve the mechanical reliability of next-generation electronic devices including flexible, wearable devices, a high level of mechanical reliability is required at various flexible joints. Organic adhesive materials such as epoxy for bonding existing polymer substrates inevitably have an increase in the thickness of the joint and involve problems of thermodynamic damage due to repeated deformation and high temperature hardening. Therefore, it is required to develop a low-temperature bonding process to minimize the thickness of the joint and prevent thermal damage for flexible bonding. This study developed flexible laser transmission welding (f-LTW) that allows bonding of flexible substrates with flexibility, robustness, and low thermal damage. Carbon nanotube (CNT) is thin-film coated on a flexible substrate to reduce the thickness of the joint, and a local melt bonding process on the surface of a polymer substrate by heating a CNT dispersion beam laser has been developed. The laser process conditions were constructed to minimize the thermal damage of the substrate and the mechanism of forming a CNT junction with the polymer substrate. In addition, lap shear adhesion test, peel test, and repeated bending experiment were conducted to evaluate the strength and flexibility of the flexible bonding joint.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
• /
• 2010.05a
• /
• pp.24.2-24.2
• /
• 2010

고분자 몰드를 이용한 nanoimprint lithography (NIL)는 고분자소재의 유연성과 투명성으로 인하여, 유기전자소자나 유연한 디스플레이소자 등 다양한 응용이 가능하다. 하지만, 고분자소재는 일반적으로 열저항성과 내구성이 낮아서, 고분자 몰드를 이용한 패턴형성 시, 자외선 경화방식이 주로 사용된다. 만약 복제가 쉽고, 가격이 저렴하며, 열저항성과 내구성이 강한 고분자 몰드를 제작한다면, thermoplastic-NIL 기술에 적용할 수가 있기 때문에, 고온을 요구하는 소자의 패턴형성 공정에 사용 가능하다. 본 연구에서는 이러한 고분자 몰드 제작을 위하여, 열저항성과 내구성이 강한 polyimide 필름과 polyurethane acrylate (PUA)를 기반으로 제작된 resin을 이용하였다. 먼저 Polyimide 필름 위에 자외선 노광을 사용하여, PUA resin 을 경화시킴으로써 패턴을 형성하였다. 이렇게 만들어진 몰드를 thermoplastic-NIL기술에 적용함으로써, Si 기판 위에 sub-마이크로 급 패턴을 형성하였다. 또한, 제작된 고분자 몰드를 사용하여 반복적인 NIL 공정을 수행함으로써 몰드의 내구성을 확인하였으며, 곡면 기판 위에 NIL을 함으로써 몰드의 유연성을 확인 할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2013.02a
• /
• pp.603-603
• /
• 2013

3D 배열구조의 Vertical nanowire Integrated Nanogenerator (VING)은 낮은 출력, 유연 기판 상에 부적합, 나노선의 부서지기 쉬움, 장기 안정성, 균일한 나노선의 성장을 필요로 하는 문제점을 가지고 있다. 본 연구에서는 이러한 VING방식의 단점을 보완하여 2D 배열 구조의 Lateral nanowire Integrated Nanogenerator (LING)로 고출력 전압, 유연기판의 상에 적합 등을 개선하는 방향으로 연구를 하였다. 본 연구의 실험 방법으로는 RF magnetron sputter를 이용하여 AZO Seedlayer를 제작하였으며 제작된 AZO Seedlayer를 photolithography 공정으로 제작하였다. 패터닝된 샘플을 Hydro thermal synthesis method로 성장시켰다. 구조적 분석으로는 XRD, FE-SEM 등을 이용하여 측정하였다.