• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.99.2-99.2
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• 2015

현재 투명전극(Transparent Conductive Oxide: TCO)은 평판 디스플레이, 태양전지, 터치패널, 투명 트렌지스터의 전극 등 여러 분야에서 연구되어지고 있으며, 주로 IT 산업의 핵심재료로 ITO (Indium Tin Oxide)가 사용되고 있다. ITO 박막은 주로 스퍼터 공정을 통해 제작이 되며, 전기전도도가 우수하며 높은 Optical Band Gap을 가지고 있어 투명전극으로 많이 사용되고 연구되어지고 있다. 산화물 박막을 증착할 때 산소유량에 따라 박막의 물성이 변하거나 박막의 특성이 저하되는 현상 등을 가지고 있어 공정시 산소유량이 중요한 변수로 작용하게 된다. 본 연구에서는 증착 공정 중 발생하는 플라즈마의 방출광을 가지고 산소의 대표적인 파장의 방출광을 관찰하여 방출광이 변화함에 따라 실시간으로 산소가스유량이 제어됨을 확인하였으며, 또한 산소유량제어를 통해 생성된 박막의 전기적 특성 및 광학적 특성 등 박막의 물성을 비교하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.292-292
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• 2012

현재 투명전극은 주로 ITO를 사용하고 있으며, ITO는 인듐산화물(In2O3)과 주석산화물(SnO2)이 9대 1의 비율로 혼합된 화합물로 인듐이 주성분이다. 따라서 ITO 사용량의 증가는 인듐의 수요 증가를 이끌어 2003년 이후 인듐 잉곳의 가격이 급등하였다. LCD에 응용되는 금속재료의 가격추이를 비교해보면, 인듐이 가장 큰 변화를 보이고 있으며, 2005년 인듐 가격은 2002년 대비 1,000% 이상 상승하였다가 2007년 이후 500%p 하락하여 2008년 2월 22일 기준으로 톤당 49만 달러에 거래되고 있다. 같은 기간 동안 알루미늄의 가격은 76.6% 상승하였으며 구리는 394%, 주석은 331% 상승하였다. 이러한 인듐의 가격 상승폭은 동일한 기간 동안 다른 금속 재료와 비해 매우 크며, 단위 질량당 가격도 20배 이상 높은 수준이다. ITO의 주성분인 인듐의 이러한 가격의 급등 및 향후 인듐의 Shortage 예상으로 인해 ITO 대체재 확보의 필요성이 증가되고 있다. 태양광 발전산업에서 현재 주류인 결정질 실리콘 태양전지의 변환효율은 꾸준히 향상되고 있으나, 태양전지의 가격이 매년 서서히 하강되고 있는 실정에서 결정질 실리콘 가격의 상승 등으로 고부가 가치 산업유지에 어려움이 있으며, 생산 원가를 낮출 수 있는 태양전지 제조기술로는 2세대 태양전지로 불리는 박막형이 현재의 대안으로 자리매김하고 있으며, 박막태양전지 산업분야가 현재의 정부정책 지원 없이 자생력을 갖추고 또한 시장 경쟁력을 확보하기 위해서는 박막태양전지 개발과 더불어 저가의 재료개발도 시급한 상황이다. 본 연구에서는 In-line magnetron sputtering system을 사용하여 소다라임 유리기판 위에 박막태양전지용 투명전도성 ZnO(Al) 박막을 제작하였고, 특히 이 박막은 n-형 반도체 특성을 가져야하기 때문에 홀이동도와 개리어농도의 상관관계 및 박막의 두께, 광투과율 특성, 온도 의존성을 조사하였고, 이를 논하고자 한다. (본 연구는 중소기업청의 기술혁신개발사업 연구지원금으로 이루어졌음).

• 생물환경조절학회지
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• 제6권1호
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• pp.43-47
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• 1997

본 시험은 시설내에서 미스티블루 재배시 잡초의 발생을 억제하고 절화의 품질을 향상시키고자 피복재료(볏짚, 투명 polyethylene film 및 흑색 polyethylene film)를 공시하여 그 효과를 구명하고자 실시하였는데 지온의 변화를 4월부터 10월까지 조사한 결과 볏짚피복한 것과 흑색비닐 피복한 것은 온도 상승과 하강이 완만하였으나 투명비닐과 무피복구는 온도 변화가 심하였다. 고온기인 7월과 8월의 지온은 무피복구와 투명비닐피복구가 3$^{\circ}C$ 이상 높았다. 피복재료별 잡초발생량은 흑색비닐 피복구가 타피복구나 무피복구에 비해 현저히 적어 잡초발생억제 효과가 큰 것으로 나타났다. 피복처리별 초기의 생육상황을 조사한 결과 흑색비닐피복구가 초장에서 약간 양호하였으나 엽장 등 생육은 큰 차이가 없었다. 화수폭, 화경경, 절화장 및 절화중 등은 흑색비닐피복구가 타처리구에 비해 양호하여 절화품질이 우수한 것으로 나타났다. 피복재료별 1등급 절화비율과 상품화율도 흑색비닐피복구가 90.5%와 81.8%로서 타처리구에 비해 양호한 것으로 나타났다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2012년도 춘계학술발표대회
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• pp.77.2-77.2
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• 2012

급속한 첨단기술의 발전으로 인해 차세대 정보산업의 핵심 기술은 사용자의 편의를 바탕으로 필요에 따라 형태가 변환되어 휴대 또는 착용이 가능하고 다양한 기능이 융합된 전자소자의 기술을 개발 하는 것이다. 현재까지는 이를 구현하기 위해 저분자, 고분자 반도체 및 박막형 무기 반도체를 이용하여 신축 가능한 소자를 구현 하였으나 기존 소재들의 제한적인 물성으로 인해 그 연구가 한계를 다다르고 있다. 이에 반해 신소재 그래핀은 우수한 기계적, 전기적 및 광학적 특징을 동시에 가지고 있는 물질로써 유연 소자분야에 적합한 재료로 각광받고 있다. 하지만 뛰어난 그래핀의 특성에도 불구하고 소자를 구성하는 다른 요소인 기판, 유전막 등의 물성적 한계로 인하여 신축 가능한 소자제작을 위해서는 아직도 많은 과제가 남아있다. 본 연구에서는 Polydimethylsiloxane (PDMS) 고무기판 위에 전해질 유전막을 도입하여 신축 가능하고 투명한 그래핀 트렌지스터를 구현하였다. 에어로졸 프린팅 방법으로 상온에서 형성 된 전해질 유전막은 높은 정전용량으로 인해 3V이하의 낮은 전압에서도 소자가 구동하는 것을 확인할 수 있었으며, 1100 과 420 $cm^2/Vs$의 높은 정공과 전자의 이동도를 나타내었다. 뿐만 아니라 이러한 전기적 특성은 외부에 가해지는 5%의 응력 및 1000회의 피로도 테스트 후에도 안정적인 거동을 보이는 매우 우수한 탄성특성을 보였다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2009년도 춘계학술발표대회
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• pp.32.1-32.1
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• 2009

현재 ITO를 대체할 재료로 투명 전도성 탄소나노튜브(carbon nanotube, CNT) 필름에 대한 연구가 진행 되고 있다. 이러한 연구에서 특히 CNT 필름의 투과도에 따른 전기저항을 향상시키기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 단일벽 CNT (single-walled CNT)를 여러 가지 계면활성제로 최적 분산시킨 수용액으로부터 제조한 CNT 필름의 투과도에 따른 면 저항 (sheet resistance) 변화를 관찰하였다. 우선 계면활성제로 분산시킨 CNT 수용액을 알루미나 재질의 필터에서 정량적으로 진공 필터링하여 CNT 필름을 제조하였다. 알루미나 필터를 sodium hydroxide (NaOH) 수용액으로 용해시켜 제거함으로써 얻은 CNT 필름을 유리기판 위에 부착시켰다. 필름의 전기저항을 낮추기 위해 유리기판 위에 부착된 CNT 필름을 질산 (HNO3) 용액으로 처리하였다. Scanning electron microscopy, UV-Vis spectroscopy를 이용하여 각각 필름의 형상과 광 투과도를 분석하였고, 4-point probe로 면 저항을 측정하였다. 계면활성제로 분산시킨 CNT 필름 대부분의 면 저항은 질산 처리에 의해 감소하였다. 이는 CNT 표면에 코팅되어 있던 계면활성제가 질산에 의해 제거되었기 때문인 것으로 예상된다. 여러 계면활성제 중 sodium dodecyl benzenesulfonate로 분산시킨 CNT 필름이 산 처리 후에 가장 낮은 면 저항을 보였다. 그리고 Polyvinyl pyrrolidone (PVP)과 cetyltrimethylammonium bromide (CTAB)를 사용하여 제조한 CNT 필름의 면 저항이 가장 뚜렷한 감소를 보였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.79.1-79.1
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• 2011

인쇄전자 기술은 기존의 다양한 인쇄 공정에 전자 재료를 적용하여 전자소자 및 전자소자에 적용 가능한 제품들을 생산하는 기술이다. 인쇄 공정은 크게 접촉식과 비접촉식으로 구분할 수 있는데 비접촉식 인쇄 방식의 대표적인 예가 잉크젯과 스프레이 방식을 이용한 인쇄라고 할 수 있다. ESD는 정전기력을 이용한 스프레이 방식의 인쇄 공정으로써 기존의 정전기력만을 이용한 인쇄 방식과는 달리 정전기력과 공압을 동시에 적용하여 상대적으로 빠른 시간 내에 나노 박막의 코팅과 패터닝이 가능한 공정이다. 일반적으로 터치 패널에 사용되는 ITO의 경우는 증착 방식에 의존하고 있어 공정 시간이 길고 생산 단가도 비싸다는 단점이 있다. ESD 코팅의 경우는 기존의 증착 방식이 아닌 직접 인쇄 방식으로 공정 시간과 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다. 투명 전도막 형성에 사용되는 전도성 고분자의 경우 ITO를 대체할 수 있을 만큼의 성능을 지니고 있어 터치 패널용 전극으로 응용할 수 있다. 따라서 본 논문에서는 ESD 공정을 이용하여 ITO 대체가 가능한 터치패널용 투명전극을 형성하였다. 전도성 고분자의 코팅 두께에 따라 전기적인 특성이 변화하지만 투과도 80%를 전후로 면저항이 $60{\sim}80{\Omega}/{\Box}$의 성능이 나타남을 확인할 수 있었다. 또한 코팅된 투명 전도막을 이용하여 터치패널용 모듈 제작을 통해 동작 여부도 확인할 수 있었다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2008년도 제39회 하계학술대회
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• pp.1283-1284
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• 2008

염료감응형 태양전지는 투명성과 광입사각 둔감성 등의 장점을 바탕으로 미래 태양전지 시장을 주도할 수 있을 것으로 기대되고 있다. 이러한 염료감응형 태양전지의 실용화를 위해서는 고효율 연구뿐만 아니라 대면적화를 통한 용량의 증대 연구도 요구된다. 본 연구에서는 금속 재료로 염료감응형 태양전지 내에 그리드 전극을 삽입함으로써 전자 및 홀의 이동 개선과 확산 이동의 최소화에 의한 손실 감소를 통해 효율 향상을 시도했다. 또한, 투명전극의 레이저 식각을 통해 염료감응형 태양전지의 내부 저항 중 큰 비중을 차지하는 투명전극의 표면 저항도 줄이고자 했다. SEM을 통해 투명전극의 식각 상태를 확인하고, radio frequency 스퍼터를 통해 그리드 전극을 증착한 결과, 기존 셀보다 향상된 출력전류 및 fill factor를 얻을 수 있었고, 약 1%의 효율 증가를 확인할 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.228.1-228.1
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• 2014

투명전도성 산화물(TCO,Transparent Conductive Oxide) 물질로 널리 사용되는 ITO 박막은 산화물 반도체를 평판 디스플레이용 투명전극 재료로 개발하기 위한 많은 연구가 진행되고 있다. ITO (Indium tin oxide)는 약 3.5 eV 정도의 넓은 밴드갭을 가진 축퇴반도체로서 전기적 및 광학적 특성이 우수하기 때문에 대표적 투명전도성 박막으로 가장 많이 사용되고 있다.현재 양산화된 ITO의 조성비는 90:10WT%인 타겟을 사용하는대 투명전극은 비저항이 $1{\times}10-3{\Omega}/sq$이하로 면저항이 $103{\Omega}/sq$전기전도성이 우수하고 380에서 780 nm의 가시광선 영역에서의 투과율이 80% 이상이라는 두 가지 성질을 만족시키는 박막이다. 본 실험에서는 SnO2 1~5wt% 인 ITO타겟을 제작하고 RF-Magnetron Sputtering을 사용하여 영구자석을 이용한 고밀도 플라즈마로 높은 점착성과, 균일한 박막 및 대면적 공정이 가능한 RF-magnetron sputtering방법으로 기판인 Slide glass위에 ITO를 증착하여 광학적 특성 및 전기적 특성에 대하여 측정하였다. 전기적, 광학적 특성 등 XRD을 통해 분석하였다. 그리고 증착된 모든 ITO 박막에서 가시광 투과율을 측정하기 위해 UV-Vis spectrophptometer을 이용하여 분석한 결과 90%이상의 높은 투과율이 측정되었다. ITO박막은 Anti-Fogging, Self-Cleaning, Solar cell 및 디스플레이소자 등 다양한 산업에 이용 가능할 것으로 생각된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.183-183
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• 2010

본 연구에서는 기존의 투명전도박막(ITO) 재료인 Sn 성분을 Zn로 치환하여, Zn의 성분함량 변 화에 따른 투명전도박막의 특성을 조사하기 위하여, Zn이 100% 치환된 $In_2O_{3(90wt%)}-ZnO_(10wt%)$ (IZO) 그리고 Zn이 3 %와 7 % 치환된 $In_2O_{3(90wt%)}-ZnO_{(3wt%)}-SnO_{2(7wt%)}$, $In_2O_{3(90wt%)}-ZnO_{(7wt%)}-SnO_{2(3wt%)}$ (IZTO) 등의 타겟을 제작하여 RF-magnetron sputtering 법으로 투명전도박막을 성장하였다. 각각의 박막에 대해서 전기적 특성조사와 가시광선영역에서의 광투과도 특성, 성막 특성, 그리고 구조적 특성을 조사하였다. Sn이 100% Zn으로 치환된 IZO 박막의 경우 조성 성분비가 90 : 10 wt.%에서 비저항 값이 $5.2{\times}10^{-4}\;{\Omega}cm$ 정도로 전기전도성이 매우 우수한 것으로 나타났으며, 또한 X-ray 회절패턴 분석결과 성분비에 관계없이 비정질구조임을 확인 하였다. Sn이 일부 Zn으로 치환된 IZTO 박막의 경우 성분비가 90(In) : 7(Zn) : 3(Sn) wt%의 경우 비저항 값은 $6.5{\times}10^{-4}\;{\Omega}cm$ 정도로 우수한 것으로 나타났으며, X-ray 회절패턴 분석결과 비정질 구조임을 확인하였다. 광학적 특성으로는 가시광선영역(400~780nm)에서 IZO, IZTO 박막은 85% 이상의 매우 우수한 투과율을 나타내었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.162.2-162.2
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• 2015

플렉서블 디스플레이에 사용되는 투명전극은 벤딩에 의한 인장(tensile) 및 압축(compressive) 스트레스 하에서도 전극의 특성이 지속적으로 유지되어야 한다. 기존 OLED소자의 투명전극으로 사용되던 인듐산화물(ITO, Indium Tin Oxide)는 인듐(Indium)의 희소성 문제뿐만 아니라 벤딩에 대한 복원력이 나쁜 것으로 알려져 플렉서블 디스플레이에는 적합하지 않은 것으로 알려져 있다. 벤딩에 강하고 복원력이 우수한 투명전극 재료가 필요하게 되었다. 본 연구에서는 PEN (Polyethylene Naphthalate) 유연기판 상에 그래핀(Graphene)전극을 구현하여 벤딩에 대한 저항특성을 관찰하였고 일반적으로 많이 사용하는 Aluminum 전극과의 비교를 통해 광효율을 지속적으로 유지할 수 있는 플렉서블 OLED용 전극구현 가능성을 연구하였다. 일반적으로 Al금속은 인장 스트레스를 받음에 따라 저항이 증가하고 다시 복원되면 저항이 감소하는 특성을 갖고 있는데 인장 스트레스에 따라 저항과 늘어난 길이와의 관계는 다음과 같다. $R/R0=(L/L0)^2$ ----------------------------------------- (1) 그러나 반복된 스트레스가 가해질 경우 Al 금속 전극은 복원력을 잃고 저항이 원래대로 돌아가지 않는 문제가 발생하는데 반해 그래핀은 벌집모양의 구조를 갖고 있어 벤딩에 대한 강도가 셀 뿐만 아니라 고탄력으로 인해 복원력이 우수하여 여러 싸이클(cycle)의 벤딩 실험에 의해서도 복원력이 지속적으로 유지되었다. Al 금속 전극의 경우 벤딩 각도 또는 정도에 따라 복원력이 유지되는 구간이 있으나 반복적인 벤딩 싸이클에 의해 복원력이 감소하여 인장 스트레스에 의한 저항 증가 후 스트레스 제거 시 저항 감소가 되지 않는데 24시간 동안 전기 저항 변화를 관찰하면 수시간 후에나 저항이 어느 수준까지만 복원되는 것을 확인할 수 있었으나 복원에 오랜 시간이 소요된다는 점에서 그래핀과 비교가 된다. SEM(Scanning electron microscopy) 분석을 통해 인장 스트레스 인가/제거를 반복함에 따라 Al 금속표면이 표면에 열화되는 것을 확인하였으나 그래핀에서는 나타나지 않았다. 본 연구에서는 높은 투과도와 우수한 전기적 특성을 가지는 그래핀 투명 전도성 전극이 다양한벤딩 조건에서도 뛰어난 복원 특성을 보이는 것을 밝혀내어 차세대 투명 전극 물질로 개발하고자 하였다.