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표면분석 장비를 활용한 차세대 나노소자 물성분석
Latest analysis methods for the next generation of nano devices using multi-disciplinary in situ Nano-Surface Analytical System 원문보기

진공 이야기 = Vacuum magazine, v.1 no.1, 2014년, pp.21 - 26  

이주한 (한국기초과학지원연구원, KAIST 물리학과)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The new materials such as graphene and other nano scale structured materials are attracting great attention due to its expandability for the future electronic devices. In this presentation, a variety of analysis techniques will be introduced for the latest new material applications such as graphene ...

AI 본문요약
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문제 정의

  • 그림 4는 2010년부터 한국기초과학지원연구원에서 개발 구축하고 있는 “차세대 융복합 in situ 나노물성종합 분석시스템”의 현재 구축 모습이다. 다양한 종류의 표면 및 계면 분석장비와 박막증착장비를 in situ 상으로 연결해서, 외부환경에 영향을 받지 않는 차세대 나노소자 및 소재의 정확한 물성분석 측정을 목표로 한다. 나노박막 샘플의 준비과정부터 분석과정에 이르기까지 외부에 노출되지 않고 초고진공 상태에서 증착부터 분석까지 수행함으로서, 외부환경에 민감한 나노물질의 물성을 최대한 정밀하게 측정함으로서, 향후 미래소자개발에 필요한 기본물성데이터를 제공할 수 있다.
  • 기존의 훌륭한 분석장비 인프라와 인력, 그리고 연구에 대한 지속적인 지원이 따라준다면 국제적인 분석기술센터로서 위상을 확립하고 원천기술 및 핵심기술을 선점할 수 있는 좋은 기회라고 강력하게 믿고 있다. 이 글에서 필자는 본 연구원에서 수행하고 있는 연구 및 분석 지원 인프라 및 미래연구 방향에 대해서 소개하고자 한다.
  • 표면 및 계면 분석에서 대표적으로 사용되는 XPS/UPS 를 이용해서 유기소자에 사용되는 대표적인 물질인 Alq3 의 전자구조를 관찰하고 Alq3 의 HOMO 레벨을 결정하고 Alq3 의 optical gap 을 측정하고 이를 통해서 LUMO 레벨을 유추하는 연구이다. OLED 의 기본적인 구조는 음극과 양극에서 이동하는 전하,즉 electron (cathode) 과 hole (anode) 의 injection 에 의한 발광층 내부에서의 exciton 형성에 달려있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
차세대 나노소자가 지니고 있는 근본적인 문제점은? 그러나 차세대 나노소자가 지니고 있는 근본적인 문제점은 수명 및 효율 그리고 경제적인 대량생산에서 어려움을 해결하지 못하고 있다. 기존 무기소자에 비해서 수명이 현저하게 떨어지고 효율 역시 비교가 안될 정도로 낮으며 대면적 생산이 어려워서 경제적인 생산이 불가능한 상황이다. 아직까지 유기나노소자 및 저차원 그래핀 물질에 대한 기본적인 물리적 화학적인 이해가 부족한 상태이며, 지금까지 세계의 첨단연구그룹에서 다양한 분석을 통한 근본적인 문제 해결 경쟁을 하고 있는 실정이다.
그래핀의 특성은? 고도로 발달하는 정보통신기술과 정보화 사회로의 빠른 변환에 의해서 정보 디스플레이의 중요성과 개발속도는 급격히 가속화되고 있으며 OLED 및 유기나노소자는 차세대 전자소자로 각광을 받고 있다[1]. 또 한편 너무나 잘 알려진 그래핀은 특유의 빠른 전자이동속도 및 내구성 등으로 가장 주목받는 차세대 정보소재로 연구의 중심이 되어있다. 정보화 사회에서 소자는 속도, 수명, 안정성 그리고 초고집적에 의한 장비의 소형화를 추진하고 있다.
OLED의 장점은? 기존의 Si 기반의 전자소자의 발전엔 이미 한계에 다다르고 있으며 이를 극복하기 위해서 기능성 나노소자의 필요성이 제시된 지 이미 20년에 이르고 있다. 대표적인 유기나노소자인 OLED 는 이미 차세대디스플레이 소자로서 인정을 받고 있으며, 기존의 LCD 와 차별되는 월등한 성능과 응답속도 그리고 flexible display 의 강점으로 산업 쪽에서 이미 양산이 시작되었다. 그래핀의 응용범위는 차세대 반도체 및 디스플레이뿐 아니라 환경 및 에너지 분야에 이르기까지 다양한 영역에서 두각을 드러내면서 선진국의 연구 투자 및 경쟁은 날이 갈수록 치열해지고 있다.
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참고문헌 (3)

  1. Stanford Resources and Display Search, Progress report (2003) 

  2. J. Lee, Y. Park, D. Y. Kim, H. Y. Chu, H. Lee and L. M. Do. Appl. Phys. Letts. 82, 173, (2003) 

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  3. Jouhahn Lee, "Metal/Organic Surface and Interface analysis its application studies on the next generation electronic devices", Surface Properties and Engineering of Complex intermetallics, Book Series on Complex Metal Alloys - vol. 3. ISBN 9789814304771, Feb., World Scientific and Nature Publishing Group (2010) 

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