본 논문은 프린트 Electronics에 대한 연구 내용으로 그 중에서도 잉크젯 프린트를 통해 Device 및 전극, 측정, Simulation을 진행 한 논문이다. 기존 연구에서는 국내 건국대나 연세대, 생산기술 연구원, 해외의 애리조나 대학, 캠브리지 대학, 스위스 취리히 등의 연구진에 의해 Polymer 계열이나 Graphene 재료를 단순히 인쇄하여 상태를 보고 및 ...
본 논문은 프린트 Electronics에 대한 연구 내용으로 그 중에서도 잉크젯 프린트를 통해 Device 및 전극, 측정, Simulation을 진행 한 논문이다. 기존 연구에서는 국내 건국대나 연세대, 생산기술 연구원, 해외의 애리조나 대학, 캠브리지 대학, 스위스 취리히 등의 연구진에 의해 Polymer 계열이나 Graphene 재료를 단순히 인쇄하여 상태를 보고 및 Solar Cell 이나 Sensor 활용에 주요 어플리케이션이 집중되었다면 본 논문에서는 재료의 인쇄 및 측정에서 나아가 특정한 조건 예를들면 온도나 스트레스를 인가하여 특성변화 그리고 네트워크 시뮬레이션을 통한 프린트 소자 예측과 실제 인쇄 결과와 상관관계를 비교 분석해 본 주요한 차이가 있다.
잉크젯 프린트 기술은 가볍고 투명하고 휘어지는 PET나 PI, Photo paper, 나노 종이와 같은 다양한 Flexible 및 투명 기판에 원하는 재료를 간단한 이미지 제작과 간단한 조작만으로 구현할 수 있다는 장점이 있고, 가격도 일반적인 상용 잉크젯 프린터의 경우 상대적으로 부담이 적은 편이다. 그리고 프린터 장비의 이동도 비교적 자유로운 편이다. 또한 기존 소자 제작과정에서 포토나 E-beam Lithography, Develop 과정을 일부 줄일 수 있게 하여, 소자 제작을 빠르고 간편하게 할 수 있고, 제조 과정에서 발생하는 유해 물질 배출도 줄여 친환경적이기도 하다.
본 논문에서는 잉크젯 프린터 및 산업용 프린터를 이용하여 M-SWCNT, PEDOT:PSS, Ag 이온 잉크, Ag Nanowire, ES8000(전도성 고분자) 등의 다양한 재료를 수배, 합성, 제조하여 잉크의 용액 상태로 만들어 프린트 해보고, 인쇄 Status를 다양한 방법으로 확인, 검증하고 전기적인 신호 특성 및 인쇄 두께 및 거리변화에 따른 특성, Bending 신뢰성, 내열성 과 같은 기계적인 신뢰성 테스트를 통해 확인하였다.
논문의 후반부에서는 산업용 프린터를 이용하여 Percolation 특성을 확인해 보기 위해 수치 연산 Tool을 활용하여 Source-Drain 전극을 설정하고, 랜덤함수를 활용하여 그 사이를 연결할 수 있는 최적의 네트워크 패턴을 산출 확인하였다. 최소의 Junction 및 Path를 찾아 내는 것은 투명 기판이나 전극을 제작하는데 있어 반드시 필요하며, 재료의 효율성 및 투명성 확보에 기여할 수 있다. 본 논문이 최근 이슈가 되고 있는 Wearable 및 Bendable 전자기기 제작에 필수적인 Flexible, 투명 기판에 원하는 재료를 쉽고, 정밀하고, 빠르게 제작하는데 하나의 작은 디딤돌이 되기를 소망해 본다.
본 논문은 프린트 Electronics에 대한 연구 내용으로 그 중에서도 잉크젯 프린트를 통해 Device 및 전극, 측정, Simulation을 진행 한 논문이다. 기존 연구에서는 국내 건국대나 연세대, 생산기술 연구원, 해외의 애리조나 대학, 캠브리지 대학, 스위스 취리히 등의 연구진에 의해 Polymer 계열이나 Graphene 재료를 단순히 인쇄하여 상태를 보고 및 Solar Cell 이나 Sensor 활용에 주요 어플리케이션이 집중되었다면 본 논문에서는 재료의 인쇄 및 측정에서 나아가 특정한 조건 예를들면 온도나 스트레스를 인가하여 특성변화 그리고 네트워크 시뮬레이션을 통한 프린트 소자 예측과 실제 인쇄 결과와 상관관계를 비교 분석해 본 주요한 차이가 있다.
잉크젯 프린트 기술은 가볍고 투명하고 휘어지는 PET나 PI, Photo paper, 나노 종이와 같은 다양한 Flexible 및 투명 기판에 원하는 재료를 간단한 이미지 제작과 간단한 조작만으로 구현할 수 있다는 장점이 있고, 가격도 일반적인 상용 잉크젯 프린터의 경우 상대적으로 부담이 적은 편이다. 그리고 프린터 장비의 이동도 비교적 자유로운 편이다. 또한 기존 소자 제작과정에서 포토나 E-beam Lithography, Develop 과정을 일부 줄일 수 있게 하여, 소자 제작을 빠르고 간편하게 할 수 있고, 제조 과정에서 발생하는 유해 물질 배출도 줄여 친환경적이기도 하다.
본 논문에서는 잉크젯 프린터 및 산업용 프린터를 이용하여 M-SWCNT, PEDOT:PSS, Ag 이온 잉크, Ag Nanowire, ES8000(전도성 고분자) 등의 다양한 재료를 수배, 합성, 제조하여 잉크의 용액 상태로 만들어 프린트 해보고, 인쇄 Status를 다양한 방법으로 확인, 검증하고 전기적인 신호 특성 및 인쇄 두께 및 거리변화에 따른 특성, Bending 신뢰성, 내열성 과 같은 기계적인 신뢰성 테스트를 통해 확인하였다.
논문의 후반부에서는 산업용 프린터를 이용하여 Percolation 특성을 확인해 보기 위해 수치 연산 Tool을 활용하여 Source-Drain 전극을 설정하고, 랜덤함수를 활용하여 그 사이를 연결할 수 있는 최적의 네트워크 패턴을 산출 확인하였다. 최소의 Junction 및 Path를 찾아 내는 것은 투명 기판이나 전극을 제작하는데 있어 반드시 필요하며, 재료의 효율성 및 투명성 확보에 기여할 수 있다. 본 논문이 최근 이슈가 되고 있는 Wearable 및 Bendable 전자기기 제작에 필수적인 Flexible, 투명 기판에 원하는 재료를 쉽고, 정밀하고, 빠르게 제작하는데 하나의 작은 디딤돌이 되기를 소망해 본다.
Printing technology is one of the common and easy solutions to make a book or transfer knowledge in our human life. Inkjet printer can give us a simple printed paper or note. Inkjet printer can make devices on several substrates composed of micro or nano-scale element. Previous papers about inkjet p...
Printing technology is one of the common and easy solutions to make a book or transfer knowledge in our human life. Inkjet printer can give us a simple printed paper or note. Inkjet printer can make devices on several substrates composed of micro or nano-scale element. Previous papers about inkjet printing focused on printing status analysis or solar cell, sensor application. This paper investigated inkjet printing technology issue and printing mechanism and then make several liquid devices like material ink. After that materials were printeded on the flexible substrate like PET film or photo paper. Also first chapter of the paper, through the research of the patent in USA and SCI papers about inkjet printing, sort the keyword in patent and arrange a frequently used word and relationship by Big data analysis. And then prepare common inkjet printers manufactered by HP and Brother, through various trial and error set up the printing conditions and ink componets and materials to make devices printing. The materials used in the experiments were PEDOT:PSS(conductiing polymer), Ag nanowire, Ag Ink, Metallic CNT. And also research the properties of common ink and manufacturer PEDOT:PSS ink used in inkjet print device. After inkjet printing, material devices were measured and analyzed with optical microscope, AFM, SEM, raman spectroscopy, I-V, U-V transparent, Alpha step. And processed impedance measurement and fitting the capacitor and resistor components. Also examined mechanical characterization with distance-resistance relation, substrate bending test, thermal cycle test. Another printing methods were researched in nano-plotter, Ink stamp printing about working principle and printing status.
In the end of this paper, one of the specialty of this paper is percolation simulation that is studied in Ag nanowire and PEDOT:PSS. Percolation simulation is the random network configurations between electrodes in specific device conditions. And then compare to industrial inkjet printing percolation network resistance, research a correlation between them. Percolation simulation show optimal point between the transparent printing and electrical conductivity. The less we use percolation pattern, the better we have transparent device.
I hope this paper lead to improve inkjet printing technology, so that contribute to eco-friendly, economical and easy to make transparent and flexible future devices and electrodes.
Keywords: Inkjet Printer, Printing, Percolation, PEDOT:PSS, Ag Nanowire, Ink, Bending test, Transparent device, Big data Analysis
Printing technology is one of the common and easy solutions to make a book or transfer knowledge in our human life. Inkjet printer can give us a simple printed paper or note. Inkjet printer can make devices on several substrates composed of micro or nano-scale element. Previous papers about inkjet printing focused on printing status analysis or solar cell, sensor application. This paper investigated inkjet printing technology issue and printing mechanism and then make several liquid devices like material ink. After that materials were printeded on the flexible substrate like PET film or photo paper. Also first chapter of the paper, through the research of the patent in USA and SCI papers about inkjet printing, sort the keyword in patent and arrange a frequently used word and relationship by Big data analysis. And then prepare common inkjet printers manufactered by HP and Brother, through various trial and error set up the printing conditions and ink componets and materials to make devices printing. The materials used in the experiments were PEDOT:PSS(conductiing polymer), Ag nanowire, Ag Ink, Metallic CNT. And also research the properties of common ink and manufacturer PEDOT:PSS ink used in inkjet print device. After inkjet printing, material devices were measured and analyzed with optical microscope, AFM, SEM, raman spectroscopy, I-V, U-V transparent, Alpha step. And processed impedance measurement and fitting the capacitor and resistor components. Also examined mechanical characterization with distance-resistance relation, substrate bending test, thermal cycle test. Another printing methods were researched in nano-plotter, Ink stamp printing about working principle and printing status.
In the end of this paper, one of the specialty of this paper is percolation simulation that is studied in Ag nanowire and PEDOT:PSS. Percolation simulation is the random network configurations between electrodes in specific device conditions. And then compare to industrial inkjet printing percolation network resistance, research a correlation between them. Percolation simulation show optimal point between the transparent printing and electrical conductivity. The less we use percolation pattern, the better we have transparent device.
I hope this paper lead to improve inkjet printing technology, so that contribute to eco-friendly, economical and easy to make transparent and flexible future devices and electrodes.
Keywords: Inkjet Printer, Printing, Percolation, PEDOT:PSS, Ag Nanowire, Ink, Bending test, Transparent device, Big data Analysis
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