• 한국광학회지
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• 제32권6호
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• pp.276-285
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• 2021

본 논문은 디스플레이용 OLED의 제작 공정에 사용하는 레이저 박리(laser lift-off, LLO) 장비의 선형빔 광학계에 대한 연구로서, M²가 큰 레이저를 사용하는 경우, 단축의 선폭을 작게 만들면서 공정심도를 깊게 유지하기 위한 빔 변환 모듈(beam transformation unit, BTU)을 포함한 광학계에 대한 연구를 진행하였고, 단축 형상을 슈퍼 가우시안으로 만들 수 있는 방법과 flat-top 분포로 만들 수 있는 광섬유를 사용하는 빔 변환 방식에 대하여 제시하였다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2010년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.691-692
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• 2010

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.489.2-489.2
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• 2014

The planar type flexible piezoelectric energy harvesters (PEH) based on PbZr0.52Ti0.48O3 (PZT) thin films on the flexible substrates are demonstrated to convert mechanical energy to electrical energy. The planar type energy harvesters have been realized, which have an electrode pair on the PZT thin films. The PZT thin films were deposited on double side polished sapphire substrates using conventional RF-magnetron sputtering. The PZT thin films on the sapphire substrates were transferred by PDMS stamp with laser lift-off (LLO) process. KrF excimer laser (wavelength: 248nm) were used for the LLO process. The PDMS stamp was attached to the top of the PZT thin films and the excimer laser induced onto back side of the sapphire substrate to detach the thin films. The detached thin films on the PDMS stamp transferred to adhesive layer coated on the flexible polyimide substrate. Structural properties of the PZT thin films were characterized using X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). To measure piezoelectric power generation characteristics, Au/Cr inter digital electrode (IDE) was formed on the PZT thin films using the e-beam evaporation. The ferroelectric and piezoelectric properties were measured by a ferroelectric test system (Precision Premier-II) and piezoelectric force microscopy (PFM), respectively. The output signals of the flexible PEHs were evaluated by electrometer (6517A, Keithley). In the result, the transferred PZT thin films showed the ferroelectric and piezoelectric characteristics without electrical degradation and the fabricated flexible PEHs generated an AC-type output power electrical energy during periodically bending and releasing motion. We expect that the flexible PEHs based on laser transferred PZT thin film is able to be applied on self-powered electronic devices in wireless sensor networks technologies. Also, it has a lot of potential for high performance flexible piezoelectric energy harvester.

• 한국광학회지
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• 제24권5호
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• pp.224-230
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• 2013

레이저 리프트 오프(Laser Lift-Off: LLO)는 수직형 LED 제조를 위하여 GaN 또는 AlN 박막을 사파이어 웨어퍼로부터 레이저를 이용하여 제거하는 공정으로 광원, 레이저의 출력 파워를 조절해주는 감쇠기, 빔의 형태를 잡아주는 빔 성형 광학계, 원하는 빔 사이즈를 만들어 주고 빔을 균일하게 섞어주는 빔 균일 광학계, 기판에 투사 이전에 빔을 한번 잘라주는 조리개 부분과 마스크 단에서 잘린 빔을 기판에 투사해주는 투사렌즈 부분으로 구성되어 있다. 본 논문에서는 LLO 시스템을 구성하고 있는 광학계 중 감쇠기와 투사렌즈 부분의 설계 및 분석을 진행하였다. 투사렌즈의 $7{\times}7mm^2$ 빔 사이즈 구현을 위하여 광학 설계 프로그램인 지맥스를 통해 설계 및 초점심도를 분석하였으며, 조명 설계 프로그램인 라이트 툴을 사용하여 빔 사이즈 및 균일도를 분석하였다. 성능 분석 결과 사각형 빔의 크기 $6.97{\times}6.96mm^2$, 균일도 91.8%, 초점심도 ${\pm}30{\mu}m$를 확인하였다. 또한 고출력의 엑시머레이저의 빔 강도를 감쇠시키기 위한 장치인 감쇠기의 투과율을 높이기 위하여 에센설 맥클라우드 코팅 프로그램을 사용하여 유전체 코팅을 실시한 결과 총 23층의 박막과 s 편광의 입사각도 $45{\sim}60^{\circ}$에서 10-95%의 투과율을 확인 할 수 있었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제28권1호
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• pp.55-60
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• 2021

유연한 특성을 유지하면서 높은 접착력을 가진 웨어러블 디스플레이를 제작하기 위하여 전해도금법을 이용한 접착법을 진행하였다. 또한 섬유에 접착된 LED의 사파이어 기판을 제거하기 위하여 LLO 전사법을 이용하였다. 그 후 전해도금을 이용한 접착법을 진행한 샘플의 SEM, EDS 데이터를 통하여 실제로 구리가 섬유직물의 격자사이를 관통하여 성장하며 광원과 섬유를 고정시켜주는 것을 확인하였다. 구리의 접착특성을 확인하기 위하여 Universal testing machine (UTM)을 이용하여 측정하였다. 도금 접착 후 laser lift-off (LLO) 전사공정을 완료한 샘플과 전사공정을 진행하지 않은 LED의 특성을 probe station을 이용하여 비교하였다. 공정 이후의 광원의 특성을 확인하기 위하여 인가 전류에 따른 electroluminescence (EL)을 측정하였다. 전류가 증가할수록 온도가 상승하여 Bandgap이 감소하기 때문에 spectrum이 천이하는 것을 확인하였다. 또한 radius 변화에 따른 샘플의 전기적 특성 변화를 probe station을 이용하여 확인하였다. Radius 변형에도 구리가 bending stress를 견딜 수 있는 기계적 강도를 가지고 있어 Vf 변화는 6% 이하로 측정되었다. 이러한 결과를 토대로 웨어러블 디스플레이 뿐만 아니라 유연성이 필요한 배터리, 촉매, 태양전지 등에 적용되어 웨어러블 디바이스의 발전에 기여할 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국광학회지
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• 제32권6호
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• pp.296-305
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• 2021

본 논문은 OLED 제작 공정에 사용하는 레이저 박리(laser lift-off, LLO) 장비의 실린더 렌즈를 사용하는 선형 빔 광학계의 장축 성능에 대한 연구로서, 실린더 렌즈의 편심을 7가지로 분류하고 정의하였으며, 측정 방법을 제시하였다. 또한 실린더 잠자리 눈 렌즈의 면정밀도와 편심, 사용방식 등이 선형 빔 광학계의 장축 성능에 미치는 영향에 대한 분석 및 실험 결과를 제시하고, 장축 성능을 향상시키기 위한 향후 진행방향을 제시하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.418-418
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• 2010

최근 친환경 저전력 차세대 조명소자로 발광다이오드가 각광을 받고 있다. 하지만 종래의 수평형 발광다이오드는 사파이어 기판의 열악한 열전도도 및 전기전도도 특성으로 인하여 효율적인 열방출의 저하가 생기게 되고, 양전극과 음전극의 수평배치에 기인한 심각한 전류쏠림현상 등이 수평형 발광다이오드의 고전력 소자로서의 응용에 걸림돌로 작용하고 있다. 근래에 수평형 발광다이오드의 대안 중 하나로 수직형 발광다이오드에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 수직형 발광다이오드에서는, 수평형 발광다이오드에서의 전류쏠림현상을 향상시키기 위해 얀전극과 음전극을 수직으로 배치시킨다. 그리고 열전도도 및 전기전도도 특성이 떨어지는 사파이어를 제거하기 위해 LLO(Laser Lift Off)공정이 사용된다. LLO공정으로 인해 수직형 발광다이오드의 구조는 수평형 발광다이오드와 달리 n-GaN이 위로 배치되는 특성을 가진다. 본 연구에서는, 수직형 발광다이오드의 광추출 효율을 증가시키기 위해 SiO2 나노입자를 이용한 GaN 표면요철 형성기술을 개발, 적용 하였다. SiO2 나노입자를 n-GaN상에 단일층으로 분산시키기 위해 PR(PhotoResist), 나노입자, IPA(Isopropyl Alcohol)이 혼합된 용액을 스핀코팅시켰고 그 결과를 SEM으로 확인할 수 있었다. GaN 식각을 위해 SiO2 나노입자를 마스크로 사용하였고, BCl3가스를 사용한 건식식각을 진행하였다. 그 결과 조밀하고 균일한 크기의 Cylinderical Trapezoid 식각 형상이 n-GaN표면에 형성되었음을 SEM으로 확인할 수 있었다. 우리는 표면요철이 없는 발광다이오드와 SiO2 나노입자를 이용한 표면요철이 형성된 발광다이오드의 특성을 비교하였다. 그 결과 표면요철이 있을 때 광출력이 증가함을 확인할 수 있었다. 거기에 더하여 표면요철의 높이가 300nm~1000nm로 변화함에 따른 소자의 특성변화 또한 관찰할 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.323-324
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• 2011

현재 많은 blue LED소자의 제작 공정과 소자 표면에 texturing하는 과정이 보고되어 있다. 그 중n층이 위로 올라오는 수직형 LED 구조로 인해 표면 texturing 기술은 빛의 발광 효율을 증가 시킬 수 있는 중요한 기술 중 하나가 되었다. 1 이 연구에서, 우리는 InGaN을 바탕으로 한 LED 소자의 표면 roughening을 건식과 습식 공정을 모두 거치는 과정을 통하여 소자의 발광 효율을 높이는 시도를 하였다. 최근 전도성 물질 기판 위에 증착 되어 있는 수직형 LED 소자 2,3,4는 과거의 사파이어 기판 위에 증착 되어 있는 형태의 LED 소자에 비해 우수한 소자 특성을 보인다. 이는 과거 사파이어 기판을 사용함으로써 낮은 열적 특성과 더불어 전기 정도성에 몇 가지 제약을 초래하게 되었기 때문이다. 반면, 전도성 기판은 LED 구조의 back side ohmic contact을 가능하게 하였고, 더 나은 확산 특성을 보여 주었고 작동 전압 또한 감소 하였다. N층이 위에 있는 수직형 LED 소자는 KrF pulsed excimer laser로 인해 실현 되었다. 이 laser 빛이 투명한 사파이어 기판을 통해 얇은 GaN층에 입사되면, 기판과 GaN가 분리된다. 이 레이저 기술은 laser lift-off(LLO)로 성장된 기판으로부터 LED 구조를 분리하는데 성공하게 하였다. 우리는 건식 식각 공정을 이용하여 n 층이 위에 올라와 있는 구조인 수직형 LED 소자에 roughening을 주고 다시 이 표면에 습식 식각 공정을 적용하여 거친 부분의 거칠기를 또 한번 증가시켰다. 그리고 이 거칠어진 표면은 이 공정이 진행 되기 전의 소자에 비해 빛의 발광 효율이 증가 되었다. 이 두 공정을 포함한 식각 공정은 두 가지 장점이 생겼는데, 한가지는 GaN에서 외부로 방출할 수 있는 표면 지역이 증가되었고, 다른 한가지는 가파른 거칠기 특성으로 인해 critical angle을 증가시킨 것이다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제30권7호
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• pp.427-431
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• 2017

In this paper, we discuss ${\beta}-Ga_2O_3$ thin films that have been grown on freestanding GaN (FS-GaN) using furnace oxidation. A GaN template was grown by horizontalhydride vapor phase epitaxy (HVPE), and FS-GaN was fabricated using the laser lift off (LLO) system. To obtain ${\beta}-Ga_2O_3$ thin film, FS-GaN was oxidized at $900{\sim}1,100^{\circ}C$. Surface and cross-section of prepared ${\beta}-Ga_2O_3$ thin films were observed by field emission scanning electron microscopy (FE-SEM). The single crystal FS-GaNs were changed to poly-crystal ${\beta}-Ga_2O_3$. The oxidized ${\beta}-Ga_2O_3$ thin film at $1,100^{\circ}C$ was peel off from FS-GaN. Next, oxidation of FS-GaNwas investigated for 0.5~12 hours with variation of the oxidation time. The thicknesses of ${\beta}-Ga_2O_3$ thin films were measured from 100 nm to 1,200 nm. Moreover, the 2-theta XRD result indicated that (-201), (-402), and (-603) peaks were confirmed. The intensity of peaks was increased with increased oxidation time. The ${\beta}-Ga_2O_3$ thin film was generated to oxidize FS-GaN.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.157-157
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• 2010

Vertical-structure light-emitting diodes (V-LEDs) by laser lift-off (LLO) have been exploited for high-efficiency GaN-based LEDs of solid-state lightings. In V-LEDs, emitted light from active regions is reflected-up from reflective ohmic contacts on p-GaN. Therefore, silver (Ag) is very suitable for reflective contacts due to its high reflectance (>95%) and surface plasmon coupling to visible light emissions. In addition, low contact resistivity has been obtained from Ag-based ohmic contacts annealed in oxygen ambient. However, annealing in oxygen ambient causes Ag to be oxidized and/or agglomerated, leading to degradation in both electrical and optical properties. Therefore, preventing Ag from oxidation and/or agglomeration is a key aspect for high-performance V-LEDs. In this work, we demonstrate the enhanced thermal stability of Ag-based Ohmic contact to p-GaN by reducing the thermal compressive stress. The thermal compressive stress due to the large difference in CTE between GaN ($5.6{\times}10^{-6}/^{\circ}C$) and Ag ($18.9{\times}10^{-6}/^{\circ}C$) accelerate the diffusion of Ag atoms, leading to Ag agglomeration. Therefore, by increasing the additional residual tensile stress in Ag film, the thermal compressive stress could be reduced, resulting in the enhancement of Ag agglomeration resistance. We employ the thin Ni layer in Ag film to form Ni/Ag mutli-layer structure, because the lattice constant of NiO ($4.176\;{\AA}$ is larger than that of Ag ($4.086\;{\AA}$). High-resolution symmetric and asymmetric X-ray diffraction was used to measure the in-plane strain of Ag films. Due to the expansion of lattice constant by oxidation of Ni into NiO layer, Ag layer in Ni/Ag multi-layer structure was tensilely strained after annealing. Based on experimental results, it could be concluded that the reduction of thermal compressive stress by additional tensile stress in Ag film plays a critical role to enhance the thermal stability of Ag-based Ohmic contact to p-GaN.