• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.100-101
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• 2012

The plasma damage free and room temperature processedthin film deposition technology is essential for realization of various next generation organic microelectronic devices such as flexible AMOLED display, flexible OLED lighting, and organic photovoltaic cells because characteristics of fragile organic materials in the plasma process and low glass transition temperatures (Tg) of polymer substrate. In case of directly deposition of metal oxide thin films (including transparent conductive oxide (TCO) and amorphous oxide semiconductor (AOS)) on the organic layers, plasma damages against to the organic materials is fatal. This damage is believed to be originated mainly from high energy energetic particles during the sputtering process such as negative oxygen ions, reflected neutrals by reflection of plasma background gas at the target surface, sputtered atoms, bulk plasma ions, and secondary electrons. To solve this problem, we developed the NBAS (Neutral Beam Assisted Sputtering) process as a plasma damage free and room temperature processed sputtering technology. As a result, electro-optical properties of NBAS processed ITO thin film showed resistivity of $4.0{\times}10^{-4}{\Omega}{\cdot}m$ and high transmittance (>90% at 550 nm) with nano- crystalline structure at room temperature process. Furthermore, in the experiment result of directly deposition of TCO top anode on the inverted structure OLED cell, it is verified that NBAS TCO deposition process does not damages to the underlying organic layers. In case of deposition of transparent conductive oxide (TCO) thin film on the plastic polymer substrate, the room temperature processed sputtering coating of high quality TCO thin film is required. During the sputtering process with higher density plasma, the energetic particles contribute self supplying of activation & crystallization energy without any additional heating and post-annealing and forminga high quality TCO thin film. However, negative oxygen ions which generated from sputteringtarget surface by electron attachment are accelerated to high energy by induced cathode self-bias. Thus the high energy negative oxygen ions can lead to critical physical bombardment damages to forming oxide thin film and this effect does not recover in room temperature process without post thermal annealing. To salve the inherent limitation of plasma sputtering, we have been developed the Magnetic Field Shielded Sputtering (MFSS) process as the high quality oxide thin film deposition process at room temperature. The MFSS process is effectively eliminate or suppress the negative oxygen ions bombardment damage by the plasma limiter which composed permanent magnet array. As a result, electro-optical properties of MFSS processed ITO thin film (resistivity $3.9{\times}10^{-4}{\Omega}{\cdot}cm$, transmittance 95% at 550 nm) have approachedthose of a high temperature DC magnetron sputtering (DMS) ITO thin film were. Also, AOS (a-IGZO) TFTs fabricated by MFSS process without higher temperature post annealing showed very comparable electrical performance with those by DMS process with $400^{\circ}C$ post annealing. They are important to note that the bombardment of a negative oxygen ion which is accelerated by dc self-bias during rf sputtering could degrade the electrical performance of ITO electrodes and a-IGZO TFTs. Finally, we found that reduction of damage from the high energy negative oxygen ions bombardment drives improvement of crystalline structure in the ITO thin film and suppression of the sub-gab states in a-IGZO semiconductor thin film. For realization of organic flexible electronic devices based on plastic substrates, gas barrier coatings are required to prevent the permeation of water and oxygen because organic materials are highly susceptible to water and oxygen. In particular, high efficiency flexible AMOLEDs needs an extremely low water vapor transition rate (WVTR) of $1{\times}10^{-6}gm^{-2}day^{-1}$. The key factor in high quality inorganic gas barrier formation for achieving the very low WVTR required (under ${\sim}10^{-6}gm^{-2}day^{-1}$) is the suppression of nano-sized defect sites and gas diffusion pathways among the grain boundaries. For formation of high quality single inorganic gas barrier layer, we developed high density nano-structured Al2O3 single gas barrier layer usinga NBAS process. The NBAS process can continuously change crystalline structures from an amorphous phase to a nano- crystalline phase with various grain sizes in a single inorganic thin film. As a result, the water vapor transmission rates (WVTR) of the NBAS processed $Al_2O_3$ gas barrier film have improved order of magnitude compared with that of conventional $Al_2O_3$ layers made by the RF magnetron sputteringprocess under the same sputtering conditions; the WVTR of the NBAS processed $Al_2O_3$ gas barrier film was about $5{\times}10^{-6}g/m^2/day$ by just single layer.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제28권4호
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• pp.226-231
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• 2017

The aim is to investigate the spectra responsibilities of QD (Quantum Dot) for the innovation of new dosimetry application for therapeutic Megavoltage X-ray range. The unique electrical and optical properties of QD are expected to make it a good sensing material for dosimeter. This study shows the spectra responsibility of toluene based ZnCd QD and PPO (2.5-diphenyloxazol) mixed liquid scintillator. The QDs of 4 sizes corresponding to an emission wavelength (ZnCdSe/ZnS:$440{\pm}5nm$, ZnCdSeS:470, 500, $570{\pm}5nm$) were utilized. A liquid scintillator for control sample was made of toluene, PPO. The Composition of QD loaded scintillators are about 99 wt% Toluene as solvent, 1 wt% of PPO as primary scintillator and 0.05, 0.1, 0.2 and 0.4 wt% of QDs as solute. For the spectra responsibility of QD scintillation, they were irradiated for 30 second with 6 MV beam from a LINAC ($Infinity^{TM}$, Elekta). With the guidance of 1.0 mm core diameter optical fiber, scintillation spectrums were measured by a compact CCD spectrometer which could measure 200~1,000 nm wavelength range (CCS200, Thorlabs). We measured the spectra responsibilities of QD loaded organic liquid scintillators in two scintillation mechanisms. First was the direct transfer and second was using wave shifter. The emission peaks from the direct transfer were measured to be much smaller luminescent intensity than based on the wavelength shift from the PPO to QDs. The emission peak was shifted from PPO emission wavelength 380 nm to each emission wavelength of loaded QD. In both mechanisms, 500 nm QD loaded samples were observed to radiate in the highest luminescence intensity. We observed the spectra responsibility of QD doped toluene based liquid scintillator in order to innovate QD dosimetry applicator. The liquid scintillator loading 0.2 wt% of 500 nm emission wavelength QD has most superior responsibility at 6 MV photon beam. In this study we observed the spectra responsibilities for therapeutic X-ray range. It would be the first step of innovating new radiation dosimetric methods for radiation treatment.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.499-499
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• 2011

Silicon nanowires (Si NWs) have been extensively studied for nanoelectronics owing to their unique optical and electrical properties different from those of bulk silicon. For the development of Si NW devices, better understanding of oxidation behavior in Si NWs would be an important issue. For example, it is widely known that atomic scale roughness at the dielectric (SiOx)/channel (Si) interface can significantly affect the device performance in the nano-scale devices. However, the oxidation process at the atomic-scale is still unknown because of its complexity. In the present work, we investigated the oxidation behavior of Si NW in atomic scale by simulating the dry oxidation process using a reactive molecular dynamics simulation technique. We focused on the residual stress evolution during oxidation to understand the stress effect on oxidation behavior of Si NWs having two different diameters, 5 nm and 10 nm. We calculated the charge distribution according to the oxidation time for 5 and 10 nm Si NWs. Judging from this data, it was observed that the surface oxide layer started to form before it is fully oxidized, i.e., the active diffusion of oxygen in the surface oxide layer. However, it is well-known that the oxide layer formation on the Si NWs results in a compressive stress on the surface which may retard the oxygen diffusion. We focused on the stress evolution of Si NWs during the oxidation process. Since the surface oxidation results in the volume expansion of the outer shell, it shows a compressive stress along the oxide layer. Interestingly, the stress for the 10 nm Si NW exhibits larger compressive stress than that of 5 nm Si NW. The difference of stress level between 5 an 10 anm Si NWs is approximately 1 or 2 GPa. Consequently, the diameter of Si NWs could be a significant factor to determine the self-limiting oxidation behavior of Si NWs when the diameter was very small.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제46권4호
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• pp.686-691
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• 2008

산화아연은 광학적/전기적 특성 때문에 많이 연구되고 있는 재료이지만 산, 염기분위기에 약하기 때문에 양극 산화법을 이용하여 제조하기 힘들며, 현재 보고 되어 지고 있는 연구결과 역시도 많지 않다. 본 논문에서는 일반적인 전해질인 수용액이 아닌 에탄올과 $H_2SO_4$의 혼합용액을 사용하여 양극산화 하였으며 수용액에서 제조된 ZnO와는 다른 자기 정렬된 줄무늬의 육각판상구조를 가진 ZnO를 제조할 수 있었다. 이는 $H_2SO_4$를 함유한 에탄올용액에서 $H_2SO_4$에 미량 포함된 $H_2O$가 ZnO의 선택적인 용해를 함으로서 자기 정렬된 구조를 만드는데 기인한다. $H_2SO_4$의 농도, 인가전압, 양극산화 시간, 물 첨가 등에 따른 영향 및 자기 정렬된 줄무늬의 육각판상구조를 생성하는 메커니즘을 다루었다.

• 한국진공학회지
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• 제14권4호
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• pp.222-228
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• 2005

2단계 성장법으로 c-plane 사파이어 단결정 기판 위에 metalorganic chemical vapor deposition(MOCVD)법으로 undoped GaN 에피층을 성장시켰다. 고온 성장시 성장 온도 변화가 undoped GaN 에피층의 표면형상과 거칠기, 구조적 결정성, 광학적 성질, 전기적 성질에 미치는 영향을 연구하였다. 수평형 MOCVD 장치를 이용해 압력 300 Torr 저압에서 성장시켰으며, 저온 핵생성층 성장조건은 $500^{\circ}C$로 고정시키고, 2단계 성장 온도를 $850\~1050^{\circ}C$범위로 변화시켰다. 형성된 undoped GaN 에피층을 원자력현미경, 고분해능 X-선회절장치, 광발광측정, 홀 효과 측정 장치 등을 이용하여 분석, 고찰하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.244.1-244.1
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• 2013

The p-type GaN which act as a hole injection layer in GaN-based LEDs has fundamental problems. The first one arises from the difficulty in growing a highly doped p-GaN (with a carrier concentration exceeding ~1018 $cm^{-3}$). And the second one is the absence of appropriate metals or conducting oxides having a work function that is larger than that of p-type GaN (7.5 eV). Moreover, the LED efficiency is decreases gradually as the injection current increases (the so-called 'efficiency droop' phenomenon). The efficiency droop phenomenon in InGaN quantum wells (QWs) has been a large obstacle that has hindered high-efficiency operation at high current density. In this study, we introduce the new approaches to improve the light-output power of LEDs by using graphene oxide sheets. Graphene oxide has many functional groups such as the oxygen epoxide, the hydroxyl, and the carboxyl groups. Due to nature of such functional groups, graphene oxide possess a lot of hole carriers. If graphene oxide combine with LED top surface, graphene oxide may supply hole carriers to p-type GaN layer which has relatively low free carrier concentration less than electron concentration in n-type GaN layer. To prove the enhancement factor of graphene oxide coated LEDs, we have investigated electrical and optical properties by using ultra-violet photo-excited spectroscopy, confocal scanning electroluminescence microscopy.

• 청정기술
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• 제30권1호
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• pp.13-22
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• 2024

본 연구에서는 6,13-Bis(triisopropylsilylethynyl)pentacene(TP):2-Decyl-7-phenyl[1]benzothieno[3,2-b][1]benzothiophene(BT):Poly styrene (PS) 블랜딩 thin film transistor (TFT)를 제작 광 흡수 센서로의 활용에 대해 탐구한다. BT의 혼합으로 인해 off current 감소와 on/off ratio 향상을 동시에 달성하였다. 특히, TP:BT:PS (1:0.25:1 w/w) 샘플은 우수한 광 흡수 특성을 보여주었고, 이를 통해 높은 성능의 광 흡수 장치 제작이 가능함을 입증했다. 다양한 혼합 비율의 결정 구조와 전기적 특성에 대한 분석을 통해 TP:BT:PS (1:0.25:1 w/w) 샘플이 최적임을 확인하였다. 이 결과는 광 흡수 장치의 발전 뿐만 아니라 혼합 organic semiconductor (OSC)의 광전자 시스템 개발에 긍정적인 기대효과를 미칠 수 있을 것이며, 이를 통해 단일 OSC 사용의 제약을 극복하고, 미세 조정된 광학 응답을 갖춘 고성능 OSC TFT를 제작하여 의료 전자소자, 산업용 전자소자 등에 응용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제24권4호
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• pp.79-84
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• 2017

태양전지와 같은 광전소자의 특성 및 신뢰성 유지하기 위해서는 수분과 산소 등으로 부터 소자 내부가 보호되어야 한다. 본 연구는 여러 연성(flexible) 플라스틱 기판위에 유 무기 복합 보호막을 스프레이코팅 방법으로 형성하여 공정조건(노즐 위치, 박막 두께, 기판 구성)에 따른 소자의 보호특성을 연구하였다. 사용된 복합 보호막 재료로서 PVA (polyvinyl alcohol)와 SA(sodium alginate) 혼합 유기 물질(P.S)에 $Al_2O_3$($P.S+Al_2O_3$)과 $SiO_2$($P.S+SiO_2$) 나노 분말을 혼합하여 유 무기 복합 보호막 용액을 합성하였다. 플라스틱 기판 위에 코팅한 보호막의 두께가 $5{\mu}m$에서 91%의 투과율을 나타내었으며 $78{\mu}m$에서 $178{\mu}m$로 두께가 증가할 경우 광 투과율은 81.6%에서 73.6%으로 감소하였다. 또한 합성한 $P.S+Al_2O_3$ 복합재료를 사용하여 PEN(polyethylene naphthalate), PC(polycarbonate) 단일 플라스틱 기판과 Acrylate film과 PC 이중막(Acrylate film/PC double layer) 구조와 $Al_2O_3$ 무기박막과 PEN 이중막($Al_2O_3$ film/PEN double layer) 구조의 기판 위에 $P.S+Al_2O_3$ 용액을 사용하여 수분투과도(water vapor transmission rate, WVTR)와 표면형상 등을 측정하여 최적의 보호막 구조를 확인하였다. 즉, $Al_2O_3$ film/PEN 이중막 기판위에 형성한 보호막의 수분투과 값은 $0.004gm/m^2-day$로 가장 우수한 내 투습 특성을 나타내었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.57.2-57.2
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• 2010

투명전도 산화막(Transparent conducing oxide: TCO)은 태양 전지, 터치패널, 가스 센서 등 여러 분야에 적용할 수 있는 물질로서 전기 전도성과 광 투과성을 동시에 가진다. 높은 전기 전도성과 광 투과성을 가지는 Sb:$In_2O_3$(ITO)는 투명전도 산화막 재료로써 가장 일반적으로 사용되고 있으나 인듐의 매장량 한계로 인해 가격이 높다는 단점이 있다. 본 연구에서는 ITO 대체 TCO 물질인 Al doped ZnO(AZO)를 rf magnetron sputter를 이용하여 최적의 수소 도핑량을 찾아 ITO의 전기적 광학적 성질과 비교하였다. AZO 박막은(ZnO:Al2O3 2wt.%)타겟을 이용하여 heater 온도 250도에서 슬라이드 글래스 및 코닝 글래스에 증착시켰고 비교군인 ITO박막은 (In2O3:$SnO_2$ 10wt.%)타겟을 이용하여 수소 도핑 없이 350도로 증착시켰다. AZO 및 ITO 박막의 전기적 특성은 hall measurement를 이용하여 측정하였고, UV-VIS spectrophotometer로 광학적 특성을 측정하였다. 수소 도핑량이 증가함에 따라 AZO 박막의 캐리어 농도가 증가하여 전기적 특성이 향상되었고, 가시광 영역에서 높은 평균 투과도를 유지 하였다. AZO 박막과 ITO 박막의 전기적 및 광학적 특성을 비교한 결과, 최적 수소 도핑량을 가진 AZO 박막은 ITO 박막에 준하는 특성을 보였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.283.2-283.2
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• 2016

최근 ZnO는 무독성, 저가격, 수소 플라즈마에 대한 내구성 및 열적 안정성 등의 활발히 연구되고 있으며, III족 원소(Al, Ga, In) 불순물을 도핑하여 전기적 성질의 열적 불안정성을 해결하고 전기적 성질을 향상 시키고 또한 밴드갭 에너지가 3.3 eV 이상으로 증가하여 가시광선 영역에서 광투과율이 높은 투명도 전성 재료를 제공할 수 있다. 본 연구에서는 RF Magnetron Sputtering을 이용하여 내열성과 광학적 측면에서 우수한 성능을 가지는 PES 기판에 표면 에너지를 높이고 치밀한 구조의 박막을 증착하기 위해서 $O_2$ 플라즈마 처리를 하여 ZnO계 투명 전도막을 제작함으로써 투명전극에서 요구하는 $10^{-3}{\Omega}{\cdot}cm$ 이하의 낮은 비저항과 80% 이상의 광투과율을 가지는 방안에 대하여 연구하였다. PES 기판 위에 고밀도 $O_2$ 플라즈마를 이용하여 전 처리를 실시한 후 4인치의 Al-doped ZnO(ZnO 98 wt% : $Al_2O_3$ 2 wt%), AZO의 타겟을 이용하여 상온에서 RF Magnetron Sputtering 법으로 AZO 박막을 증착하였다. PES 기판상의 AZO 박막 두께가(100~400nm) 증가함에 따라 캐리어 농도와 홀 이동도가 점차 증가하는 경향을 보였다. 이는 박막 두께가 증가할수록 면저항과 비저항은 감소하며 결정립 크기가 커지고 결정입계에서 산란이 줄어들기 때문에 전기적 특성이 개선된 것으로 판단된다. 고밀도 $O_2$ 플라즈마 표면처리 시간이 증가함에 따라 플라스틱 기판의 결합에너지와 부착력이 증가하여 AZO 박막의 결정립 크기를 증가시키며, 접촉각은 감소하였다. 또한 급속열처리 온도가 증가함에 따라 전기적 특성과 광학적 특성이 향상됨을 확인할 수 있었다. 제작된 AZO 박막은 급속열처리 시간 10분에서 온도 $200^{\circ}C$일 때, 캐리어 농도 $2.32{\times}10^{21}cm^{-3}$, 홀 이동도 $4.3cm^{-2}/V$로 가장 높은 것을 확인할 수 있었고, 가장 낮은 비저항 $1.07{\times}10^{-3}{\Omega}{\cdot}cm$과 가시광 영역(300 nm ~ 1100 nm)에서의 AZO 박막의 광 투과율은 약 86%를 얻을 수 있었다.