고분자 정공전달체를 이용한 적층형 유기 발광소자의 물리적 특성

최용준 서강대학교 공과대학원 1997 국내석사

케미컬 오염된 알루미늄 표면의 초임계 이산화탄소 세정 연구

엄용석 서강대학교 공과대학원 2009 국내석사

초임계 유체 중 대표적인 이산화탄소를 이용한 초임계 세정장치를 통해 산업재로 널리 쓰이는 알루미늄 표면 위에 오염된 케미컬(cupric acetate)을 제거하는 것이 연구의 목적이다. 오염물질의 제거율을 높임과 동시에 공정변수 (온도, 압력, 세정시간)의 최적화를 수행하기 위해 공용매와 계면활성제를 선택적으로 사용하였다. 오염방법에 대한 표준적 방안과 제거된 알루미늄의 표면에 대한 분석 또한 제시하였다. 또한 선행 실험인 알루미늄 표면 위에 오염된 오일류의 제거에 대한 연구 내용도 제시하였다.

고무의 물성치 측정기법과 열경화를 통한 물성치 변화량 예측에 관한 연구

김용덕 서강대학교 공과대학원 1999 국내석사

고무는 자동차나 기계구조물의 주요 서스펜션 요소로 사용이 된다. 이 연구의 목적은 고무의 재료상수를 측정하는데 있어서 일관적인 절차를 수립하고 virgin material 실험과 열경화 실험 결과의 관계를 수립하는데 있다. 여기에는 유한요소해석을 위한 고무의 재료상수와 유한요소해석에 영향을 끼치는 성질들을 결정할 필요가 있다. 변형률 에너지 함수들로 기술이 되는 고무의 비선형 성질들은 고무 요소를 설계하고 평가하는데 매우 중요한 역할을 한다. 이것들은 인장, 압축, 전단 실험 등과 같은 고무의 material test에 의해 결정이 된다. 또한 고무는 시간이 지남에 따라 그 성질이 변화하게 된다. 이를 시효현상(ageing)이라 하는데 이 현상은 고온에서는 더욱 가속된다. 따라서 이러한 현상을 열경화 시험(heat ageing)을 통하여 확인할 수 있다. 열경화 시험은 고무의 오랜 시간 후의 성질을 단기간 내에 파악할 수 있는 대표적인 시험법이다. 고무의 열경화는 경도의 변화를 초래하게 되는데 이때의 경화조건에 따라 변화된 경도는 재료상수를 구하는데 있어 매우 중요한 역할을 한다. 고무의 경도는 IRHD로 표현되고 이는 탄성계수(elastic modulus)와의 관계에서 그 의미를 찾을 수 있다. virgin material의 결과값을 기준으로 열경화 온도와 시간에 따른 관계를 규명하고 Mooney-Rivlin 모델의 재료상수를 각 온도와 시간에 따른 열경화 시험을 통하여 결정한다. 이를 바탕으로 경도와 탄성계수와의 관계를 정의하고 고무모델에 사용되는 재료상수의 결정을 위한 수식을 정립한다. 주요어 : 재료 물성치, 유한요소해석법, IRHD, 열경화, 실험적인 방법, 탄성계수, 기계적 조절방법 Rubber is used in primary suspension component of vehicle or mechanical structure. The aim of this study is to establish a sequential procedure for measuring of material property of rubber and show the difference of the results which are virgin material test and heat aging test. It is necessary to determine the material property of rubber for finite element analysis and the properties effect on the result of finite element analysis. The non-linear properties of rubber which were described as strain energy functions were important to design and evaluate the rubber components. They were determined by material tests of rubber which were tension, compression, and shear test. Also the properties of rubber are changed as time passed. This is called ageing, which is accelerated in high temperature. So such tendency can be verified by heat ageing test. Heat ageing test is the representative experimental method that we can know the long time passed properties in short time. Heat ageing of the rubber results in the change of the hardness, and the changed hardness according to each conditions of hardness play an important rule in finding the material properties. The hardness of the rubber is expressed in IRHD and we can find the meaning in the relation to the elastic modulus. With the result of the virgin material test, we describe the relation with the heat ageing temperature and time, and determine the material properties of the Mooney-Rivin model according to each temperature and time. Therefore we can find the formulation which can predict the material properties of the rubber according to the conditions of the heat ageing. Key words : Material property, Finite element methode, IRHD, Heat ageing, Experimental methode, modulus, mechanical- conditioning

불소계 계면활성제를 첨가하지 않은 초임계유체를 이용한 금속배선 웨이퍼상의 Photo resist 제거에 관한 연구

원종우 서강대학교 공과대학원 2009 국내석사

기존의 wafer는 물을 이용한 습식세정 공정을 통하여 잔류 포토레지스트를 제거하였다. 기존 습식 세정 공정은 대량의 초순수(Ultra Pure Water)를 소모하여 공정비용이 비싸며 오폐수를 대량으로 배출하고 물이 가진 높은 표면장력으로 차세대 반도체에 적용하기 힘들다. 이에 표면장력이 매우 작고 높은 용해력과 침투력을 나타낼 수 있는 물 대신 초임계 이산화탄소를 이용한 세정공정이 주목받고 있다. 기존 초임계 이산화탄소를 이용한 세정공정에서는 세정효율을 높이기 위한 세정첨가제의 균일상을 유지하기 위해 불소계 계면활성제를 사용하였는데, 불소계 계면활성제는 환경 친화적이지 못하며 상당히 고가여서 공정비용을 높이는 단점이 있다. 따라서 계면활성제를 최소화 하거나 계면활성제를 첨가하지 않는 공정 개발이 필요하다. 하지만 첨가제의 조합 비율에 따라 각 성분의 용해도에 영향을 받기 때문에 다양한 조합에 대한 실험이 필요하다. 또한 첨가제의 양이 많으면 폐수처리 문제와 잔여 용매 처리문제가 있기 때문에 첨가제의 양을 최소화할 필요성이 있기 때문에 첨가량을 최소화하는 실험도 동반적으로 수행하였다.

정보저장기기 회전원판의 진동특성과 임계속도에 관한 연구

김재관 서강대학교 공과대학원 1999 국내석사

회전하는 원판의 진동문제는 원형톱이나 터빈 블레이드에서 예전부터 있어왔고, 또한 많은 연구가 있었다. 최근에는 정보저장기기가 급속히 발달하면서 고속화와 고밀도화가 진행되었고 진동의 저감을 위한 방법들이 필요하게 되었다. 이에 본 논문에서는 정보저장기기 내에서 회전하는 원판의 진동특성에 관해서 해밀톤의 정리를 이용하여 원판의 운동방정식을 유도하고, 고유진동수와 임계속도를 Galerkin과 Rayleigh-Ritz방법으로 계산하였다. CD/DVD의 경우 안쪽 경계가 자력으로 고정되는 것에 대해 모델링을 해 보았다. 이것은 저주파영역에서 고유진동수를 실험 값에 대해 보정할 수 있음을 보여주었다. 임계속도 부근에서 회전하는 CD/DVD-ROM의 경우 동적안정성의 확보를 위하여 임계속도의 증대는 반드시 필요하다. 여기서는 임계속도를 높이기 위하여 여러 가지 초기응력을 부여하는 방법에 대해 연구되었다. 원판은 반경방향과 원주방향으로 인장응력이 작용할 경우 고유진동수와 임계속도가 증가될 수 있다. The research on spinning disk vibration in circular saw and turbine blade has been conducted for years. Vibration of the high speed and high density devices is to be decreased along with rapid development of information storage devices these days. Free vibration characteristics of rotating circular disk for information storage devices are analyzed. Hamilton's principle is used to obtain the equation of motion. Natural frequencies and critical speeds are calculated based on Galerkin and Rayleigh-Ritz technique. Disk model is obtained when the disk is magnetically fixed at the inner boundary for CD/DVD. The possibility to calibrate natural frequencies of disk which is obtained experimentally in low frequency region is shown. To sustain dynamic stability of disks, it is necessary to increase the critical speed of CD/DVD-ROM which operates near critical speed. In this paper, various patterns of initially stressed disks are considered to increasing critical speeds. Disks can have natural frequencies and critical speeds with tensile, radial and circumferential stress.

정공 및 전자 전달체의 기능기를 가진 공중합체의 합성과 이를 사용한 단층형 발광소자의 특성에 대한 연구

김승욱 서강대학교 공과대학원 2001 국내석사

현재 중소형 화면 구성을 위한 유력한 표시소자로서 많은 관심을 모으고 있는 유기발광소자는 대부분이 적층형으로 구성되어 있으나, 적용분야 및 시장성의 확대를 위하여 고분자 물질을 사용한 고효율 단층형 소자의 필요성이 점차 대두되고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 고분자 정공 전달물질(polymer hole transporting material, PHTM)과 고분자 전자 전달물질(polymer electron transporting material, PETM) 및 정공 전달 기능기와 전자 전달 기능기를 함께 함유한 공중합체를 각각 합성하고, 고분자 정공 전달물질과 고분자 전자 전달물질의 블렌드를 사용한 ITO/Blending layer (PDPMA, PDTPM, Coumarin 6)/Al 발광소자와 공중합체 전달물질을 사용한 ITO/Blending layer (PDPMA-co-DTPM), Coumarin 6/Al 발광소자를 제작하여 각 소자의 광전기적 특성을 각 구성요소의 비율에 따라 비교 분석하였다. 그 결과, 두 가지 소자 모두 정공 전달물질과 전자 전달물질의 비율이 6 : 4일 때 가장 좋은 특성을 나타내었으며, 또한 공중합체를 사용한 발광소자의 경우 외부발광효율(external quantum efficiency)이 고분자 블렌드를 사용한 발광소자의 외부발광효율에 비해 150% 정도 우수한 것으로 나타나 공중합체 전달물질이 발광소자의 특성 구현에 더욱 적합한 것을 알 수 있었다. We have synthesized a novel carrier transporting copolymer having a triphenylamine moiety as hole transporting unit and a triazine moiety as electron transporting unit in the polymer side chain. Single-layered EL device consisted of ITO/copolymer and emitting material (DCM, coumarin 6, DPvBi)/Al exhibited maximum external quantum efficiency when the ratio of hole transporting unit and electron transporting unit is 6:4 and concentration of emitting material is 30 wt%. Especially, the device had the various electroluminescent spectra of red (620 nm), green (520 nm) and blue (450nm) corresponding to the emitting materials : DCM, Coumarin 6. A maximum luminance was about 500 cd/m^2 at a DC drive voltage of 12 V.

Langmuir-Blodgett Technique을 이용한 적층형 유기 발광소자의 물리적 특성

김형민 서강대학교 공과대학원 1999 국내석사

LB 기법에 의해 제조한 PDPMA 고분자 정공전달층과 발광층으로 Alq3를 사용하고, 발광효율의 향상을 위하여 발광효율이 좋은 rubrene을 발광층에 도핑하여 유기 발광소자를 제작하였다. 또한 정공의 효율적인 주입을 위하여 정공주입층 copper phthalocyanine(CuPC)를 도입하였다. 정공전달층을 형성하기 위해 표면활성제로 arachidic acid를 사용하여 안정한 PDPMA 단분자막을 형성시켰다. PDPMA LB 필름의 두께와 320 nm의 최대 흡광도는 층수의 증가에 따라 선형적으로 증가하였다. ITO/CuPC/PDPMA LB 필름 (19층)/Alq3:Rubren/Al의 형태로 제작한 소자의 PL 및 EL 스펙트럼 측정 결과 Rubrene의 도핑에 따라 발광파장이 560nm에서 590nm로 변화하는 것이 관찰되었다. 또한 PDPMA LB 필름의 두께에 따른 소자의 current-voltage (I-V) 특성을 조사한 결과 필름의 두께가 감소할수록 발광소자의 구동전압은 12 V에서 4 V로 감소하다 층의 수가 9로 얇아지면 오히려 증가하는 결과를 나타내었다. 도펀트 rubrene의 wt%를 변화시키면서 전류 증가에 따른 발광휘도를 측정하였으며 그 결과 rubene의 농도가 0.5 wt% 인 경우 20 V에서 약 3000 cd/m2의 가장 좋은 발광휘도를 나타내었다. Organic electroluminescent(EL) device was fabricated with copper phthalo- cyanine(CuPC), poly[N-(p-diphenylamine)phenylmethacrylamide], PDPMA, LB film and rubrene doped Alq3 as hole injection layer, polymer hole transport material and emitting material, respectively. A stable condensed PDPMA monolayer was obtained using arachidic acid(AA) as a surface active material. The intensity in the maxium absorbance of UV-Visible spectra and thickness of PDPMA multilayers linearly increased with incrasing number of layers. The EL and PL spectra with different doping ratios shows that the fluorescence intensity first increases rapidly, and then decreases. ITO/CuPC/PDPMA LB film/rubrene(0.5 wt%) doped Alq3/Al device emitted green light with brightness of 3000 cd/m2 at a DC 20 V. The effects of hole injection layer or rubrene dopant on EL performance were investigated.

주쇄분해형 감광성 폴리이미드의 합성 및 광분해 특성에 관한 연구

이지영 서강대학교 공과대학원 1999 국내석사

Deep UV용 레지스트로 사용되는 종래의 화학증폭형 레지스트는 광산발생제를 첨가하여 광조사에 의해 발생된 산이 산분해성 보호기를 공격하여 탈보호 반응을 일으키게 된다. 이러한 방식은 노광에 의하여 발생된 산이 레지스트 표면에서 대기중의 염기성 물질에 의해 중화되어 T-top이 형성되는 단점을 가지고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 연구에서는 deep UV광에 의해 주쇄가 분해되는 작용기로 sulfonyloxyimide 구조를 갖는 감광성 고분자의 분자구조를 설계하였다. 광분해성 moiety를 갖는 감광성 폴리이미드는 THF와 pyridine을 용매로 사용하여 용액 축중합에 의해 합성하였다. 단량체 및 고분자의 구조 분석은 FT-IR, NMR, UV-Visible, 원소분석 등의 분광학 장치를 사용하여 행하였다. TGA, DSC를 사용하여 고분자의 열적 안정성을 검토하였고 광조사량에 따른 주쇄의 광분해 특성은 UV-Visible, GC-MS, FT-IR 분광학 장치를 사용하여 조사하였다. 포토레지스트 재료로서의 응용특성을 조사하기 위하여 실리콘 기판 위에 박막을 제조하고, Photomask를 올려놓은 상태에서 254 nm 파장의 원자외선을 조사한 후 THF용액에 현상하여 광학 현미경 및 주사식 전자 현미경을 사용하여 미세화상을 확인하였다. Conventional chemically amplified resists used as deep UV resists generate acid form when the photoacid generator and generated acid protect acid-labile groups. This method has disadvantage in that for T-top is formed when the generated acid form makes photoacid generator neutralized alkali materials in the resist surface. To overcome this problem, we have designed photodegradable molecular structures of photosensitive polymer with sulfonyloxyimide units in the polymer main chain upon irradiation with deep UV light. Photosensitive polyimides having photodegradable moiety were synthesized by solution condensation polymerization with THF-pyridine co-solvent. All monomers and polymers were identified through FT-IR, NMR, UV-Visible spectrometry and elemental analysis. Thermal properties of polymers were investigated by TGA and DSC, then photodegradation characteristics, according to change of structures in polymer main chain, were investigated by UV-Visible, GC-Mass and FT-IR spectrometry. In order to investigate application as photoresist material, we prepared polyimide film on silicon wafer, exposed 254nm deep UV light on photomask, and developed in THE solvent. Then image of patterned polyimide was observed with optical microscopy and SEM.

금속 전극의 영향에 따른 유기태양전지의 변화에 대한 연구

어용석 서강대학교 공과대학원 2009 국내석사

World damand for Energy is expected to more than double by 2050 and to more than triple by the century. Incremental improvements in existing energy sources will not be adequate to supply this demand. Finding sufficient supplies of clean energy for the future is one of society's most immediate challenges. More energy from sunlight strikes the earth in one hour (4.3×1020 ) than all the energy consumed on the planet in a year. Yet, in 2005, solar electricity provided less than 0.1 % of the world's electricity. Furthermore the lack of economic feasibility and the high material cost of the inorganic solar cell technologies make the problem more critical. In this study, P3HT was used as a p-type material and PCBM was used as a n-type material for fabrication of organic photovoltaic cell. Common method to fabricate organic photovoltaic cell is spin-coating of blend that is composed of p-type and n-type materials. The result of various metal cathode was compared with difference between blending material's energy level and metal workfunction. First, This study used Ca that had higher workfunction than LUMO level of blending material, Mg that had workfunction between LUMO level of P3HT and PCBM, Al and LiF/Al that had workfunction under LUMO level of blending material and Au that had lower workfunction than HOMO level of P3HT. So The good result of two experiments, LiF/Al and Al, were occurred charge tranfer smoothly because these have adequate workfunction. Especially LiF/Al had most high result because of tunneling effect. Ca and Mg had workfunction that could not done spontaneous reaction so electron move the power of accumulated electron, that was Space Charge Limited Current theory. But the result was not good because of uneasy reaction. Au could not occur Ohmic contact because it have large energy level difference and due to the countercurrent of hole, Recombination between hole and electron were generate. So The result was negative. next, There is a difference of resistance, each metal cathode. This resistance changed by current of electron, Efficiency was getting higher by resistance reduction. In Organic photovoltaic cell that occurred Ohmic contact, resistance reduced by small difference between energy level of organic materials and metal cathode. Especially, LiF/Al was most reduction in resistance. 대체 에너지와 청정 에너지의 중요성이 점차 증가하고 현재 사용하고 있는 에너지원들의 고갈이 문제점으로 대두되고 있는 상황에서 2050년까지 에너지 수요는 지금의 배 이상으로 증가할 것으로 금세기 말까지는 3배 정도로 증가될 것으로 예상하고 있다. 하지만 현존 에너지 체계만으로 이러한 수요를 뒷받침하기에는 한계가 있다. 따라서 미래에 대한 청정에너지 공급원을 찾는 것은 우리 사회가 당면한 과제이다. 한 시간에 태양에서 지구에 방출하는 에너지 (4.3×1020 J)는 지구에서 1년간 소비하는 에너지보다 많다. 한편, 태양전지에 대한 수요도 매년 30~40 % 증가하고 있는데 2005년 태양전력에 의한 에너지 소비는 세계 전력량의 0.1 %에도 못 미치고 있다. 더 나아가 무기 실리콘 재료의 문제를 극복하는 차원에서도 유기물을 이용한 태양전지의 개발은 매우 중요하다고 볼 수 있다. 본 연구에서는 p형 물질로 P3HT, n형 물질로 PCBM을 사용하여 유기 태양전지 소자를 제작하고 그 특성을 분석하였다. 일반적으로 유기광전소자는 두 물질을 블렌드하여 스핀코팅 하는 방법으로 제작되고 있다. 이 블렌드 한 물질이 가지고 있는 nergy level과 금속의 일함수에 차이에 따른 변화를 알아보기 위해 다양한 금속 전극을 증착하여 결과를 비교해 보았다. 먼저 블렌드한 물질의 LUMO level보다 높은 일함수를 갖는 Ca을, P3HT의 LUMO level과 PCBM의 LUMO level 사이의 일함수를 갖는 Mg을, 두 물질의 LUMO level 밑에 있는 Al과 LiF/Al, 그리고 P3HT의 HOMO level보다 낮은 일함수를 갖는 Au를 사용함으로서 각각의 위치에 따라 어떤 결과를 나타내는지를 알아보았다. 그 결과 자발적으로 Charge transfer가 적절히 이루어 질 수 있는 일함수를 갖는 LiF/Al과 Al만 전극으로 증착한 두 가지 실험에서 좋은 효과를 나타내었다. 특히 LiF는 Tunneling 효과로 인해 전하 이동이 더욱 좋아져 제일 좋은 결과를 나타내었다. Ca과 Mg은 자발적으로 반응이 일어날 수 없는 일함수를 가지고 있고 그로 인해서 전하가 잘 이동하지 못 하고 축적되던 전하가 그 힘에 의해 Energy level이 높은 곳으로 이동되어 진다는 Space charge limited current 이론으로 인하여 전하가 이동한다. 하지만 쉽게 반응하지 못 하기 때문에 결과는 그다지 좋지 않았다. Au는 자발적으로 반응할 수 있는 위치이긴 하지만 Energy level의 차이가 너무 커서 Ohmic contact이 잘 이루어지지 않고 일함수의 위치상 정공이 역류하여 전하와 Recombination이 일어날 수 있기 때문에 이 금속 전극 역시 좋은 결과를 나타내지 않았다. 다음으로 금속 전극마다 소자에서 나타내는 저항의 차이가 있다. 이 저항은 전하의 흐름에 따라 달라지고 저항이 낮을수록 효율이 높아진다. 유기 태양전지 소자에서 Ohmic contact이 이뤄질 수 있는 유기물의 에너지 준위와 금속 전극의 일함수차이가 적은 경우에는 저항이 줄어들고 특히 LiF/Al의 경우에서 가장 줄어드는 것을 볼 수 있었다.