초록 ▼

1. 소프트전자회로 및 센서회로 개발
가. 소프트 기판에 친화형 대면적 유기반도체/절연체 박막의 도포 기술 개발
ㅇ 바코팅 공정 기반 소프트 기판 친화형 대면적/정밀 코팅 기술 개발
• 박막 두께 조절 : 1~10 nm (1 nm 해상도로 두께 조절가능)
• 투과도 : 85% 이상 (@ 3 nm 이하 두께)
ㅇ 바코팅 공정 기반 대면적 / 고투명 / 고성능 유기트랜지스터 공정 개발
• 기판크기 : 100 mm x 100 mm
• 광투과도 : 80% 이상
• 이동도 :

1. 소프트전자회로 및 센서회로 개발
가. 소프트 기판에 친화형 대면적 유기반도체/절연체 박막의 도포 기술 개발
ㅇ 바코팅 공정 기반 소프트 기판 친화형 대면적/정밀 코팅 기술 개발
• 박막 두께 조절 : 1~10 nm (1 nm 해상도로 두께 조절가능)
• 투과도 : 85% 이상 (@ 3 nm 이하 두께)
ㅇ 바코팅 공정 기반 대면적 / 고투명 / 고성능 유기트랜지스터 공정 개발
• 기판크기 : 100 mm x 100 mm
• 광투과도 : 80% 이상
• 이동도 : 2.83 cm²/V·sec (평균이동도 : 1.0 cm²/V·sec)
ㅇ 바코팅 공정 기반 용액 반도체 패터닝 기술 개발
• 기판크기 : 4 inch
• 선폭 : 50 μm
ㅇ 용액공정 기반 유기트랜지스터 회로 개발
• 링오실레이터 (Gain _inverter : 40% 이상, f_OSC : 25 KHz (ambipolar OSC), 16.7 KHz(잉크젯 에칭)) 회로 개발함
• ADC converter (아날로그 삼각파 신호를 디지털 구형파 신호로 변환) 회로개발함
• RFID tag (DPPT-TT 유기트랜지스터 소자 기반 회로설계 및 시뮬레이션, 회로구성 : OSC, ROM, DFF, Manchester encoder 등) 회로 개발함

나. 인쇄형 소프트 환경 센서 개발
ㅇ 용액공정 기반 플렉서블 가스센서 개발
• 고감도/고투과도 유기반도체 가스센서 개발 및 다양한 가스(암모니아, 에탄올, 에칠렌) 및 VOCs에 대한 특성 분석함(전류변화 - 82% @ > 2nm 유기반도체, 10ppm NH₃)
• 고감도 CNT:공액고분자 반도체 가스센서 개발함 (일반 CNT 대비 100배 이상 민감-암모니아)
• 안드로이드 기반 실시간 무선 가스센서 모니터링 시스템 개발함
ㅇ CNT 복합 반도체 기반 트랜지스터 개발
• PFO-CNT 트랜지스터 (μ_h = 3.63 cm²/V·sec, μ_e = 8.68 cm²/V·sec)
• P3DDT-CNT 트랜지스터 (μ_h = 4.23 cm²/V·sec, μ_e = 0.0184 cm²/V·sec)

다. 인쇄형 소프트 환경 센서 회로 개발
ㅇ 질병 진단용 저농도(1ppm) 암모니아 가스 감지 센서 소자 확보
• 유기물 반도체 센서소자 (트랜지스터) : 민감도 7.8%
• CNT:공액고분자 반도체 센서소자 (저항) : 민감도 57%
ㅇ 4 x 4 가스 플렉서블 센서 어레이 소자 제작
• 4 x 4 센서(채널 길이(L) : 100 um, 채널 폭(W) : 10.8 mm) 회로를 설계 및 제작함

2. 모바일 헬스케어용 인쇄형 센서 및 회로 개발
가. 신체 부착형 초 유연성 소프트 기판에 구현된 환경 및 생체신호 센서 개발
ㅇ 소프트 기판 친화형 환경 및 생체 센서 개발 : 인쇄 공정을 이용한 고감도 가스 센서 개발
• 가스센서용 고순도 CNT 복합 반도체 및 유기반도체 잉크를 이용하여 가스 센서 구현 (총 7 종)의 감지 가스에 대한 특성을 확인함
• CNT:공액고분자(NW-SCNT-S) 01 잉크를 이용한 고민감도 가스센서 구현 : 민감도 20.26 % (@ 10ppm 암모니아, 10sec)
• 인간의 날숨환경에서의 1ppm 암모니아 가스 검출함
ㅇ 소프트 기판 친화형 환경 및 생체 센서 개발 : 인쇄 공정을 이용한 생체센서 개발
• OLED 와 OPD를 이용한 PPG 신호 검출함
ㅇ 신체 부착형 초 유연성 기판 개발
• 패릴레 기반 기판 및 정밀 두께제어 기술 (수십 nm ~ 수 um), 필름 투과도 :≥ 90% (@ 1 um 필름) 개발함
• 트랜지스터 제작 (P-type μ_h = 0.9 cm²/V·sec, N-type μ_e = 0.13cm²/V·sec), 기판 공정성 및 소자 특성 양호함

나. 센서 시스템 통합을 위한 대면적 회로 구현 및 집적화 기술 개발
ㅇ 인쇄공정 기반 유연 고성능 트랜지스터 개발
• 신개념 게이트 절연체(SEGI) 개발 (OFET 이동도 ~ 10 cm²/V·sec, 구동전압≤ 2V)
• 금속 할라이드 기반 고성능 p-type 투명 박막 트랜지스터 개발함 (이동도 ≥7cm²/V·sec, Ion/off ~10⁶)
• 페로브스카이트 기반 고성능 박막 트랜지스터 개발함 (이동도 ≥ 4cm²/V·sec, Ion/off ~10⁶)
• CNT 복합반도체 기반 고성능 박막 트랜지스터 개발함 (이동도 ≥ 100cm²/V·sec)
ㅇ 생체 신호 검출을 위한 고주파 및 저주파 잡음 제거용 필터 회로 개발
• 심박(1~2Hz)기준 생체 신호 검출을 위한 필터회로를 연구함. 실소자 (저항 (R), 캐피시터(C)) 기반 차단주파수가 각각 0.35Hz, 17.7Hz의 LPF, HPF 회로설계, 시뮬레이션 및 입출력 임피던스를 고려한 BPF를 연구함
ㅇ 미세 생체 신호 증폭 회로 개발
• 실소자 모델을 기반으로 증폭기(25배 증폭) 회로를 설계 및 시뮬레이션함
• 패릴렌 기판에 인버터형 고성능 유연 증폭기 구현 및 동작(17.9배 증폭)을 확인함
• CNT 복합반도체 기반 PPG 검출용 약 47dB(이상적 이득 : 52dB) 2단증폭 회로를 연구함
ㅇ 회로간 유연성 부여 interconnection 기술 개발
• 패릴렌 기판에 적용 가능한 interconnection 기술 확보함 (chip – 전극 : 저온 경화 도전성 epoxy, chip-chip : 스프레이 코팅을 이용한 유연 전극 인쇄)

다. 신체 부착형 환경 및 생체 신호 플랫폼 개발
ㅇ 생체 신호를 이용한 생체 정보 구현 알고리즘 개발 (생체 정보 ≥ 3가지 이상)
• PPG 신호는 일차적으로 심박, 산소포화도의 추출이 가능함
• PPG 신호 기반 기계 학습(Machine Learning) 알고리즘을 이용한 졸음 판단 실시함
ㅇ 초 유연성 소프트 기판에 개발된 플랫폼 부착 및 유연성 극대화 설계 기술 개발
• 공정성 및 신체 부착성을 고려하여 동일 기판면에 센서 소자들이 형성되도록 설계함
• 피부의 접착성, 유연성 및 통기성을 고려한 부가적 구조 제안함
ㅇ 생체 및 환경 센서 신호 통합 처리 기술 개발
• 생체 및 환경 통합 센서를 설계 구현함
• 2채널 무선 센서 모니터링 시스템을 구현함

(출처 : 보고서 요약서 3p)

Abstract ▼

□ Purpose & Contents
This project aim to demonstrate soft electric circuits and chemical sensor circuits by developing of various manufacturing processes which are compatible with soft substrate. For this purpose, drop-on-demand printing process will be developed and they will be combined in Roll

□ Purpose & Contents
This project aim to demonstrate soft electric circuits and chemical sensor circuits by developing of various manufacturing processes which are compatible with soft substrate. For this purpose, drop-on-demand printing process will be developed and they will be combined in Roll-to-roll printing process. By this process, we will demonstrate digital and analog circuits for soft chemical sensor and its driving IC. And also, this project aim to demonstrate large area printed electronic circuits and multi-sensor system onto soft substrate by developing of various manufacturing processes, sensing ability of organic electronic devices to detect environmental, chemical, and biological signals. Attachable integrated sensor platform of environmental and biological signal will be developed by interconnection technique between soft circuit and processing chip. Based on developed technique, unification of human care will come true for environmental monitoring and autodiagnosis.

□ Results
1. To realize various soft circuits, below techniques will be developed.
A. Development of large area coating and solution deposition techniques on soft substrate
• Controlling thin functional layer thickness (thickness <10 nm, uniformity < ±20nm) for transparent soft active layer
• R2R multi-layer coating process
B. Development of printed soft chemical sensors
• Detect more than 3 gas
- Detectable gas : NO₂, SO₂, CO₂, VOCs, CO etc.
- Sensitivity : current change > 10%
- Response time : ≤ 1sec
• CNT transistors for chemical sensor (mobility > 1 cm²/Vs, on/off > 10³)
C. Development of printed soft chemical sensor array
• 4 x 4 printed transistor based sensor array

2. To realize wearable or skin attachable integrated chips composed of soft circuits and multi-sensor system, below techniques will be developed.
A. Development of attachable multi-sensor system for detecting environmental or vital sign compatible with soft substrate
• Development of multi sensor fabricated by printed electronics onto soft substrate
- environmental detecting factor : number of harmful gas and chemicals ≥ 5
- biological detecting factor : pulse wave, electrocardiogram etc(ex; PPG sensor, ECG sensor etc)
• Development of skin attachable soft substrate
B. Development of large area integrated electronic circuits for multi-sensor system
• Development of high-performance transistors onto soft substrate
- organic semiconductor, oxide semiconductor, CNT:conjugated polymer based transistors (mobility > 10cm²/Vs)
• Development of noise filtering circuits for detecting vital sign
• Development of amplifier circuits of minute vital sign
• Development of design technique of integrated chip for human care
• Development of interconnection technique between circuits
C. Development of platform of attachable multi-sensor system
• Development of algorithm for biological information (number of vital sign ≥ 3)
• Development of combine process of platform onto soft substrate
• Development of integrated signal processing of environmental and vital sign

□ Expected Contribution
This technique will be applied broadly in flexible plat panel display, flexible circuits industry, PCB (printed circuit board) industry, OLED lighting industry. In addition, RFID tag and driving circuits for OLED and LCD will be realized by the techniques which will be developed in this project. For high resolution patterning and large area printing techniques will be applied in flexible electric circuits and display for wearable computers and electronics.
And also, developing an integrated environmental/biometric sensing device and a body-attached sensing platform will secure original patented technologies for related technologies, thereby improving the quality of human life and creating new markets in the human care field. By constructing a wearable electronic system, it is possible to provide a convenient and healthy life for humans, and it is expected to create a variety of application technologies and industries by integrating an integrated flexible multi-sensor system and IT technology.

(출처 : SUMMARY 8p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 6
• SUMMARY ... 8
• C O N T E N T S ... 10
• 목차 ... 11
• 제1장. 연구개발과제의 개요 ... 12
• 1. 연구개발 목적 ... 12
• 2. 연구개발의 필요성 ... 12
• 3. 연구개발 범위 ... 14
• 제2장. 연구수행내용 및 성과 ... 16
• 1. 연구 배경 ... 16
• 2. 연구 범위 및 추진체계 ... 22
• 3. 연구 수행 내용 및 결과 ... 23
• 제3장. 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 ... 68
• 1. 목표 ... 68
• 2. 목표 달성 여부 ... 69
• 3. 관련분야 기여도 ... 72
• 4. 목표 미달성 시 원인(사유) 및 차후대책(후속연구의 필요성 등) ... 74
• 제4장. 연구개발성과의 활용 계획 등 ... 75
• 제5장. 연구개발성과의 보안등급 ... 76
• 제6장. 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구시설·장비 현황 ... 76
• 제7장. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전 조치 이행 실적 ... 77
• 제8장. 연구개발과제의 대표 연구 실적 ... 83
• 제9장. 기타 사항 ... 95
• 1. 4G 수행 성과 ... 95
• 2. 우수 연구 성과 ... 96
• 제10장. 참고문헌 ... 97
• 끝페이지 ... 99