초록 ▼

Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위
1차년도 (2010년)
연구개발 목표
- 수소 생산 및 수중오염물질 제거용 광반도체 제조기술개발
- OTFT용 유기반도체 제조 및 특성변화 연구
연구개발 내용 및 범위
- 광반도체 전구물질 선정
- 전자빔 조사변수 변화에 따른 전구물질에 전자빔 조사실험
- 전자빔 조사 전후 물질의 광학 특성 변화 측정 및 분석
- 광반도체의 가시광 활성 특성 향상
- OTFT용 유기 반도체 전구체 선정
- 유기 반도체 물질들에 전자빔 조사
- 제조된 유기

Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위
1차년도 (2010년)
연구개발 목표
- 수소 생산 및 수중오염물질 제거용 광반도체 제조기술개발
- OTFT용 유기반도체 제조 및 특성변화 연구
연구개발 내용 및 범위
- 광반도체 전구물질 선정
- 전자빔 조사변수 변화에 따른 전구물질에 전자빔 조사실험
- 전자빔 조사 전후 물질의 광학 특성 변화 측정 및 분석
- 광반도체의 가시광 활성 특성 향상
- OTFT용 유기 반도체 전구체 선정
- 유기 반도체 물질들에 전자빔 조사
- 제조된 유기 반도체 물질의 결정성 및 전기적 특성 평가
2차년도 (2011년)
연구개발 목표
- 광반도체를 이용한 수소발생 및 분석실험장치 설계, 제작
- 광반도체를 이용한 수중오염물질 제거 및 분석 실험장치 제작
- 결정질 유기반도체 박막 및 OTFT 제조
연구개발 내용 및 범위
- 수소발생 및 분석 실험장치 구성 및 상세 설계
- 수소발생 기초실험을 통한 제작된 장치 성능평가 및 수정
- 수중오염물질 제거 및 분석 실험장치 제작
- 유해물질제거 기초실험을 통한 제작된 장치 성능평가 및 수정
- 절연체 기판위에 유기 반도체 박막 성막 (두께 < 50nm)
- 열처리 공법을 이용하여 결정질의 유기 반도체 박막 제조
- OTFT 제조 (전계효과 이동도: > 1 ㎠/Vs)
3차년도 (2012년)
연구개발 목표
- 광반도체를 이용한 수소발생 실험 및 평가
- 광반도체를 이용한 수중오염물질 제거 실험 및 평가
- 미세 패턴된 결정질 유기반도체 박막 제조 및 이를 이용한 미세 패턴 OTFT 제조
연구개발 내용 및 범위
- 전자빔 조사로 제조된 광반도체를 이용한 수소발생 실험 및 분석
- 광반도체의 광산화 안정성 평가
- 장수명 고효율 수소생산용 광반도체 제조기술 개발
- 제조된 광반도체를 이용한 유해물질별 제거실험 및 분석
- 오염물질별 최적 특성의 광반도체 제조
- Shadow mask 및 E-beam writing 방법을 이용한 전자빔 조사
- 마이크로패턴 유기반도체 박막 제조
- 미세 패턴 OTFT 제조기술 개발 (패턴크기 < 50㎛)

Abstract ▼

Ⅲ. Details of R&D
1st year (2010)
Purpose of R&D
- Development of fabrication technique of photocatalyst for hydrogen production and water pollutant degradation
- Fabrication of organic semiconductor for OTFT
Details of R&D
- Selection of photosemiconductor precursor
- Electron

Ⅲ. Details of R&D
1st year (2010)
Purpose of R&D
- Development of fabrication technique of photocatalyst for hydrogen production and water pollutant degradation
- Fabrication of organic semiconductor for OTFT
Details of R&D
- Selection of photosemiconductor precursor
- Electron irradiation on precursor materials
- Characterization of electron irradiation effect on optical property
- Enhancement of visible light responsibility of photocatalyst
- Selection of organic semiconductor precursor for OTFT
- Electron irradiation on organic semiconductor
- Characterization of crystalization and electric property of organic semiconductor
2nd year (2011)
Purpose of R&D
- Design and installation of device for H2 production
- Design and installation of device for photocatalytic water pollutant degradation
- Fabrication of Crystalline Organic Semiconductor Thin Film and OTFT
Details of R&D
- Design of photocatalytic hydrogen production deice
- Evaluation and modification of hydrogen producton device
- Installation of device for photocatalytic water pollutant degradation
- Evaluation of water pollutant degradation device
- Fabrication of thin film organic semiconductor on insulator substrate (thickness < 50nm)
- Fabrication of crystalline organic semiconductor using abrupt heating process
- Fabrication of OTFT (Field-Effect Mobility: > 1 ㎠/Vs)
3rd year (2012)
Purpose of R&D
- Phtocatalytic hydrogen production
- Photocatalytic water pollutant degradation
- fabrication of fine-patterned thin film crystalline organic semiconductor and fine-patterned OTFT
Details of R&D
- Hydrogen production over photo-semiconduator fabricated by electron irradiation
- Evaluation of stability of photocatalyst against photo-corrosion
- Development of fabrication technique for long-life high efficiency photocatalyst for hydrogen production
- Photocatalytic water pollutant degradation
- Optimization of photocatalyst for each pollutant
- Electron irradiation using shadow mask and E-beam writing process on organic semiconductor
- Fabrication of micro-patterned thin film organic semiconductor
- Fabrication of 미세 pattern OTFT (pattern size < 50㎛)

목차 Contents

• 표지 ... 2
• 제 출 문 ... 3
• 보고서 요약서 ... 4
• 요 약 문 ... 5
• SUMMARY ... 9
• CONTENTS ... 13
• 목 차 ... 18
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 23
• 제1절 연구개발의 필요성 및 기술·경제적 중요성 ... 23
• 1. 수소생산 및 수중 오염물질 제거용 광반도체 개발 기술의 필요성 ... 23
• 2. 미세패턴 유기박막 트랜지스터(OTFT) 제조기술 개발의 필요성 ... 24
• 3. 전자빔 조사를 이용한 에너지 환경용 광반도체 제조기술의 기술적 중요성 ... 26
• 4. 전자빔 조사를 이용한 에너지 환경용 광반도체 제조기술의 경제적 중요성 ... 26
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 28
• 제1절 국내외 기술개발 현황 ... 28
• 1. 국외 기술 현황 ... 28
• 2. 국내 기술 현황 ... 28
• 제2절 현 기술상태의 취약성 ... 29
• 제3절 앞으로의 전망 ... 29
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 30
• 제1절 광반도체 전구물질 선정 ... 30
• 1. 이산화 티타늄 기반 광반도체 물질 ... 30
• 2. 전기화학적 양극산화공정을 통한 티타니아 나노기공구조 합성 ... 30
• 3. 가시광 활성을 위한 이산화 티타늄-풀러렌 복합물질 ... 34
• 가. 탄소 나노구조 물질을 통한 광반도체 특성 향상 메카니즘 ... 34
• 나. 이산화 티타늄-풀러렌 복합물질 제조 ... 36
• 4. 광반도체 신물질 제조용 티타니아-실리카 기반 폴리머 전구체 물질 ... 37
• 제2절 전자빔 조사 변수에 따른 다양한 전구물질에 전자빔 조사실험 ... 37
• 1. 전자빔 조사 조건 설정 및 전구물질에 대한 전자빔 조사실험 ... 37
• 제3절 전자빔 조사 전후 물질의 특성 변화 측정 및 분석 ... 38
• 1. 티타늄-탄소 나노구조 물질의 전자빔 조사 전후 광학적 특성 변화 ... 38
• 2. 광반도체의 가시광 활성 특성 향상 ... 39
• 제4절 수소발생, 수중오염물질 제거 및 분석 실험장치 설계 ... 40
• 1. 광반도체를 이용한 수소발생 및 분석 장치 설계 ... 40
• 2. 물의 광분해를 이용한 광전기화학 셀 제작 ... 41
• 제5절 광반도체 이용 수소발생 및 분석 실험장치 제작 ... 42
• 1. 광반도체 수소발생 및 분석 실험장치의 구성 및 설계 ... 42
• 가. 기존의 광반도체 수소발생 장치 ... 42
• 나. 광반도체 수소 생산 장치의 구성 ... 43
• (1) 램프 ... 44
• (2) 반응용기 ... 45
• (3) 냉각장치 ... 45
• 2. 광반도체를 이용한 수소발생 기초실험을 통한 장치 성능 평가 및 수정 ... 46
• 가. Pt/TiO2를 이용한 수소발생 장치 장치 성능 평가 ... 46
• 나. 광반도체를 이용한 수소 발생 실험 결과 ... 48
• 제6절 수소생산용 광반도체 물질 전구체 합성 ... 49
• 1. 초음파처리를 이용한 CdS 양자점 감응 TiO2 나노 튜브 집합체 합성 ... 49
• 2. 초음파처리에 의한 CdS/TNT의 광학 특성 및 광반응성 변화 ... 50
• 3. ZnO 에너지 벽을 이용한 효율 향상 연구 ... 51
• 4. CuInS2를 이용한 CdS 양자점 감응 이산화 티타늄 나노튜브의 광전환 효율 향상 ... 53
• 제7절 수중오염물질 제거 및 분석 장치 제작 ... 57
• 1. 광반도체 나노입자용 수중오염물질 제거 및 분성 장치 제작 ... 57
• 2. 광반도체 전극용 수중오염물질 제거 및 분석 장치 제작 ... 58
• 3. 광반도체 나노입자 전극을 이용한 광전기화학 셀의 제작 ... 59
• 4. 수중오염물질 제거 기초실험을 통한 장치 성능 평가 및 수정 ... 61
• 가. 제작된 광반도체 나노입자용 수중오염물질 제거 및 분석 실험장치 성능 평가 ... 61
• 나. 제작된 광반도체 전극용 수중오염물질 제거 및 분석 실험장치 성능 평가 ... 62
• 다. 탈부착 가능한 자외선 cut-off 필터의 설치 및 성능 평가 ... 63
• 5. 가시광선 영역 모사 태양광 조사 기초 실험 ... 64
• 가. PCBA/TiO2 나노입자 광촉매 기초실험 ... 64
• 나. Ag/AgCl 나노튜브 광촉매 기초실험 ... 64
• 6. 전자빔 조사조건에 따른 수중오염물질 제거 실험 ... 68
• 제8절 전자빔 조사를 이용한 광전기화학 셀의 성능 향상 ... 68
• 1. 전자빔 조사를 이용한 PCBM/TiO2 전극의 광전기화학 셀에서의 성능 향상 ... 68
• 제9절 OTFT용 유기반도체 전구물질 선정 ... 69
• 1. 전구물질 루브렌 (Rubrene) ... 69
• 2. 기존 루브렌 OTFT 제작 방법 및 그 한계 ... 70
• 제10절 유기 반도체 물질에 전자빔 조사 ... 72
• 1. 기회 증착을 통한 루브렌 박막 제조 ... 72
• 2. 루브렌의 전자빔 조사 전후 특성 비교 ... 74
• 3. 제조된 유기 반도체 물질의 결정성 및 전기적 특성 평가 ... 75
• 가. 전자빔 조사 후 증착한 가열한 루브렌 박막의 결정성 분석 ... 75
• 나. 전자빔 조사량 별 두께와 가열 조건 최적화 ... 77
• 다. 전자빔 조사량 별 순간 급속 가열 조건 최적화 ... 79
• 라. 전자빔 조사한 루브렌의 전기적 특성 평가 ... 82
• 4. 전자빔 조사를 이용한 미세 패턴 제조기술 개발 ... 84
• 가. 전자빔 조사를 이용한 유기반도체 마이크로 패턴 제조기술 ... 84
• 나. 전자빔 조사를 이용한 정팔면체 금나노입자 미세패턴 제조기술 개발 ... 84
• 제11절 결정질 유기반도체 박막 및 OTFT 제조 ... 87
• 1. 절연체 기판위에 50 nm 이하 두께의 유기 반도체 박막 성막 형성 ... 87
• 가. 유기박막 트랜지스터에 적합한 절연체 기판 선정 ... 87
• 나. 반도체 성막을 위한 이론 및 방법 ... 88
• 다. 고품질의 반도체 성막을 위한 표면 세척 ... 88
• 라. 성막된 유기반도체의 두께 측정 ... 89
• 마. 성막된 유기반도체의 광산화에 대한 안정성 ... 89
• 2. 열처리 공법을 이용하여 결정질의 유기 반도체 박막 제조 ... 90
• 가. 열처리 공법 ... 90
• 나. 낮은 가열온도 범위에서 온도에 따른 루브렌 결정 성장 ... 90
• 다. 서로 다른 온도, 시간에 따른 루브렌 결정 성장 ... 91
• 라. 170 도에서 가열 시간에 따른 루브렌 결정 성장 ... 92
• 마. 성막 후 열처리된 루브렌 박막의 결정성 분석 ... 93
• 바. 열처리 공정의 결정 성장 메커니즘 규명 ... 95
• 3. 전계효과 이동도가 1 ㎠/Vs 이상인 OTFT 제조 ... 96
• 가. 성막 및 열처리를 통한 루브렌 유기박막 트랜지스터 제작 ... 96
• 나. SiO2 절연체 위에서 제조된 루브렌 유기박막 트랜지스터의 전기적 특성 평가 ... 97
• 다. 전자빔 조사 폴리스티렌 절연체 위에서 제조된 루브렌 유기박막 트랜지스터의 전기적 특성 평가 ... 98
• 제12절 전자빔 조사와 가열을 통한 루브렌 패터닝 기술 개발 ... 99
• 1. 패터닝 공정의 종류 및 선행 연구 분석 ... 99
• 2. 전자빔 조사를 통한 결정 성막된 루브렌 박막의 패터닝 실험과정 ... 99
• 3. 전자빔 조사 및 가열에 의한 루브렌 유기 반도체의 특성 변화 ... 100
• 4. 최적화된 조사 및 가열 조건에 따른 미세 패턴 구조 제조 및 소자로의 응용 가능성 ... 101
• 5. 전자빔 조사 공정에 의해 만들어진 루브렌 결정 패턴의 전기적 특성 ... 102
• 제13절 전자빔 조사한 유기 절연체를 이용한 패터닝 기술 개발 ... 102
• 1. 전자빔 조사한 유기 절연체를 이용한 유기 반도체의 제조과정 ... 102
• 2. 전자빔 조사한 유기 절연체를 이용한 유기 반도체의 제작 ... 103
• 3. 전자빔 조사한 유기 절연체를 이용한 유기 반도체 패턴의 전기적 특성 변화 ... 104
• 제14절 패터닝 및 결정화 동시 공정을 통한 고성능 패터닝 기술 개발 ... 105
• 1. Lift-off 공정을 통한 패터닝 기술 ... 105
• 2. Lift-off 공정을 통해 만들어진 루브렌 패턴의 성능 분석 ... 106
• 제15절 플렉시블 디스플레이를 위한 그래핀 및 그래핀 나노리본 제조 기술 개발 ... 107
• 1. 그래핀 및 그래핀 나노리본 제조기술 개발의 필요성 ... 107
• 2. 너비가 조절 가능한 그래핀 및 그래핀 나노리본 개발 ... 108
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 109
• 제1절 연구개발 목표 및 목표달성도 ... 109
• 1.단계별 목표 및 달성 ... 109
• 2. 상세 연구 추진내용 ... 110
• 가. 1차년도 ... 110
• 나. 2차년도 ... 110
• 다. 3차년도 ... 111
• 제2절 관련 분야에의 기여도 ... 111
• 1. 기술적인 평가 ... 111
• 가. 전자빔조사를 이용한 광반도체 제조 ... 111
• 나. 전자빔조사를 이용한 유기반도체 박막 및 OTFT 제조 ... 111
• 2. 경제적인 평가 및 산업기술에 미치는 파급효과 분석 ... 112
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 113
• 제1절 전자빔조사를 이용한 에너지 환경용 광반도체 제조 ... 113
• 제2절 전자빔조사를 이용한 유기반도체 박막 및 OTFT 제조 ... 113
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 114
• 제1절 유사 해외 연구사례 조사 현황 ... 114
• 1.관련 분야 해외 학술 연구 정보 ... 114
• 제7장 참고문헌 ... 115