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을 측정한 결과, 12C만으로 된 다이아몬드 층에만 재결합이 발생하여 전자․홀이 갇히는 것을 발 견했다. 비교를 위해 나노 크기의 막을 한 층만 적층하여 측정한 바, 12C 및 13C의 다이아몬드 층 양쪽에 재결합이 일어난 것을 확인할 수 있었다. 이 두 다이아몬드 층의 에너지 차이(밴드갭 차) 는 약 20 meV였는데, 이는 전자․홀이 13C다이아몬드로부터 에너지가 낮은 12C다이아몬드로 이 동하여 전자․홀이 갇힌 것을 나타낸다.
종래 이러한 ‘전자․홀 가둠’은 될 수 있는 한 격자정수가 가깝고 에너지가 다른 헤테로 접합에 의한 초격자에만 실현되었다. 고속트랜지스터 HEMT (high electron mobility transistor) 또는 반도 체 레이저는 이 원리를 이용해서 설계⋅제조된 반도체 디바이스로 매우 중요하다. 지금까지의 호모 접합(동종재료)에서는 이러한 ‘가둠’은 불가능했는데 본 연구에서 가능케 된 것은 다이아몬드 동위 체 에너지 차가 비교적 크기 때문이다. 호모접합은 같은 결정이기 때문에 접합 계면 등에서 전자․
홀의 재결합이 발생하는 일이 없어 다양한 디바이스 구조를 쉽게 제작할 수 있는 큰 이점이 있다.
※ 발표논문: H. Watanabe, C. E. Nebel, S. Shikata, "Isotopic Homojunction Band Engineering from Diamond", Science, 12 June 2009 | DOI: 10.1126/science.1172419
Figure 1. 마이크로파 플라즈마 CVD장치에서 기상합성 중일 때 다이아몬드와 합성 후 다이아몬드의 사진.
출처: AIST 2009.06.12 (www.aist.go.jp) 소 대 섭 (KISTI)
ESD (Electro Spray Deposition)법으로 유기 EL박막 패턴 형성 - 유기 반도체⋅유기 EL 디스플레이의 새로운 제조 방법 확립 -
○ 증발 속도가 다른 2종류의 용매를 혼합하여 핀 홀 등의 문제를 해소 ○ 박막 표면의 거칠기를 평균 1 nm 이하로 제어, 패턴화도 가능 ○ 유기반도체 제조방법을 획기적으로 저비용화 하는 가능성 제시
일본 이화학연구소(RIKEN)는 새로운 타입의 ESD (Electro-Spray Deposition)법을 확립하고, 유기 EL재료 등의 품질 저하를 일으키는 핀 홀 등의 문제를 해소한 고품질 박막 패턴을 형성하
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는 데 세계 최초로 성공했다. 이는 RIKEN의 VCAD시스템연구 프로그램 가공응용팀 야마가타 유타카(山形豊) 및 도쿄대학(東京大學) 대학원 정밀기계공학전공 히구치 도시로(樋口俊郎) 교수 등이 이룬 성과이다.
유기 EL재료를 비롯한 유기 고분자반도체 재료는 플렉시블(형을 자유롭게 변형)하고 고기능화 가 용이할 뿐만 아니라, 필름과 같이 대량 생산이 가능하여 차세대 디스플레이, 유기반도체 디바 이스, 유기 태양전지 등 폭넓은 분야에서의 응용이 기대되고 있다. 그러나 박막을 형성하는 방법 에는 주로 진공이나 고온을 필요로 하는 프로세스가 사용되었는데 진공 및 고온에 약한 고분자 계 재료에 손상을 줄 가능성이 높았고 저비용화 및 제조 에너지 경감이라는 재료의 본래 특징을 살릴 수 없었다. 반면 ESD법은 상온 및 대기압의 조건에서 박막형성이 가능한 프로세스를 사용 하여 생체 고분자재료 및 유기 고분자재료에 손상을 주는 일 없이 박막화⋅패턴화가 가능하여 샘플 이용 효율이 매우 높고 미세 패턴 형성이 가능한 특징도 있다. 그러나 종래의 ESD법에서는 기판에 스프레이한 용액의 미세 액적이 건조될 시 나노 입자가 생겨 박막을 형성하기 때문에 박 막 위에 핀 홀이 발생하여 양질의 전기적 특성을 얻기가 어려웠다. 연구 그룹은 증발 속도가 다 른 2종류의 용매를 적절한 비율로 혼합하여 핀 홀이 발생하지 않는 우수한 품질의 박막 형성 가 능 조건을 발견함으로써 이를 해결하였다. 새롭게 개발한 ESD법으로 제조한 박막 표면의 거칠기 는 JIS규격의 산술평균 1 nm 정도로 매끄러워, 스핀코트법 등의 종래의 방법을 사용할 때보다 우수한 품질을 실현하였다.
이 연구 성과는 유기 EL디스플레이의 저비용화에 도움이 될 뿐만 아니라, 유기 태양전지의 효 율적인 제조 등 폭 넓게 이용될 것으로 기대된다.
￭ 연구성과
새롭게 개발한 ESD법을 기본으로 유기 반도체재료인 poly(2-methoxy-5-(2-ethylhexoxy)-1,4- phenylenevinylene)(MEH-PPV)를 이용하여 약 120 nm 두께의 박막을 ITO 전극 위에 형성했다.
전자현미경으로 표면상태를 관찰한 바, 박막은 용매의 혼합 비율과 샘플 농도에 따라 particle 모 드와 wet 모드, 그리고 이들의 중간정도인 고품질의 필름 모드를 취하는 것으로 밝혀졌다. par- ticle 모드에서는 종래의 나노 particle의 집적으로 이루어지는 다공형 박막이 되고, wet 모드에서 는 액체를 기판 위에 도포하여 건조시켰을 때 발생하는 불균일한 박막이 형성되는데, 필름 모드 는 이 두 모드의 과제를 극복하여 매끄러운 박막을 형성한다. 이번 연구의 조건 검증에서 거칠기 가 산술평균 1 nm의 매우 우수한 품질의 박막 형성이 가능하다는 것을 알았으며, 이 방법으로 100 × 340 µm의 박막 도트를 ITO 기판 위에 형성하고 전기적 특성 및 발광 특성을 측정한 바, 스핀코트법으로 형성한 박막과 비교하여 같거나 그 이상의 성능을 나타내는 것을 확인하였다(그 림). 이번 개발을 통해 스프레이로 광범위한 박막을 형성할 수 있고 또 미세한 패턴을 효율적으 로 형성할 수 있다는 것을 알게 되었다.
본 연구성과는 뺷Advanced Materials뺸지 온라인판(2009. 7. 1)에 게재되었다.
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Figure 1. ESD법에 의해 형성된 유기 EL박막과 그 발광 특성. (a)오렌지색 선이 유기 EL 박막, (b)발광하 는 도트의 CCD 카메라 사진. 그래프는 스핀코트법으로 형성된 샘플과의 비교 데이터. 저전압영 역에서는 ESD법으로 형성된 샘플(C-4)이 높은 휘도치를 나타냄.
출처: RIKEN 2009.07.01 (www.riken.go.jp) 이 준 우 (KISTI)
벽돌과 유공블럭 제조시 인조대리석분진, 석탄회, 석분슬러지를 점토와 배합하는 기술
사업장 폐기물인 인조대리석 분진, 석탄회(Fly ash) 및 석분 슬러지와 점토를 이용하여 배합, 성형, 소성공정을 거쳐 벽돌과 유공블럭을 제조하는 폐기물 재활용 기술로서 2007년 환경신기술 로 지정(206호) 되었다. (주)쎄라그린과 두산건설(주)은 기존 기술 대비 3가지 이상의 폐기물이 혼합되었음에도 불구하고, 소성시간이나 온도에 있어서 충분한 물성을 지니고 있다.
[배합공정] [성형공정]
출처: 한국환경산업기술원 신기술 인증평가 조 영 민 (경희대)
(a) (b)
