초록 ▼

연구개발 목표 및 내용
최종 목표
본 과제의 최종목표는 SiO₂와 같이 에너지 밴드갭이 큰 투명 박막에 “전도성 필라멘트 개념을 도입하여” 유/무기반도체와 ohmic contact이 가능한 indium-free의 광대역 유리투명전극을 개발하고, 다양한 광전소자에 적용하여 기존 기술의 한계를 넘는 고효율 성능을 구현하고자 한다. 1단계는 기반기술 확보를 위해 투명박막 및 상부전극, 버퍼층의 두께 및 종류에 따른 전기/광 특성연구와 전도성 메커니즘 규명을 위한 물성연구에 집중하고자 한다. 2단계는 확보한

연구개발 목표 및 내용
최종 목표
본 과제의 최종목표는 SiO₂와 같이 에너지 밴드갭이 큰 투명 박막에 “전도성 필라멘트 개념을 도입하여” 유/무기반도체와 ohmic contact이 가능한 indium-free의 광대역 유리투명전극을 개발하고, 다양한 광전소자에 적용하여 기존 기술의 한계를 넘는 고효율 성능을 구현하고자 한다. 1단계는 기반기술 확보를 위해 투명박막 및 상부전극, 버퍼층의 두께 및 종류에 따른 전기/광 특성연구와 전도성 메커니즘 규명을 위한 물성연구에 집중하고자 한다. 2단계는 확보한 기반기술을 활용해 UV-B, C LED, micro-LED, OLED 등 기술 장벽이 높고 효율 향상이 필요한 광전 소자에 적용하여 기술의 타당성을 검증하고자 한다. 3단계는 1, 2단계 확보한 기반기술과 소자기술을 고도화 하여, 해당분야 최고 수준의 광전소자 성능을 데모하고, 궁극적으로는 전도성 필라멘트를 local interconnection 개념으로 확장하여, 도체와 절연체의 경계를 넘는 새로운 기술 영역을 개척하고자 한다.

전체 내용
∎ 유리투명전극 기반기술 확보
- 상부전극 및 박막의 종류, 두께 및 증착 방법에 따른 다양한 특성고찰 및 최적화
- 전류분산용 버퍼층 유무, 두께 및 물질에 따른 특성 최적화
- 포밍 조건에 따른 계면분석 및 특성평가를 통한 전도성 메커니즘 분석
- 포밍 prober 개발을 통한 전도성 필라멘트의 균일성, 재현성 및 신뢰성 향상 연구
∎ 유리투명전극 기반 UV A-C LED 연구
- 유리투명전극을 적용한 AlGaN기반 UV LED 제작 및 특성 최적화
- p형/n형 AlGaN 기판 위에 증착된 상부전극 및 투명박막의 결함에너지 (일함수) 제어를 통한 direct ohmic contact 조건 확보
- 전류주입 및 분산효율 최적화를 통한 최고수준의 외부양자효율 도출 (i.e., 30% @280 nm)
∎ 유리투명전극 기반 고효율, 고밀도의 micro-LED 구현 및 차세대 조명/디스플레이 응용연구
- 광 추출효율 향상을 위한 micro-LED 구조 및 전극설계, 오믹특성 최적화
- 전기적 포밍기법을 이용한 micro-LED의 pixel 공정 최적화 및 어레이 기반의 소자 제작
- 유리투명전극 기반 고효율, 고밀도 micro-LED 구현, 차세대 조명 및 display 응용연구
∎ 유리투명전극 기반 고효율 유기소자 (OLED/OPV 등) 구현 및 시스템 응용연구
- 유리투명전극 기반 고효율, 고투명의 OLED/OPV 등 유기소자 제작 및 특성 최적화
(박막의 결함에너지 제어를 통한 p형 유기반도체로의 전류주입/분산 효율향상 및 n형 투명전극 개발)
- 유리투명박막 기반 oxide TFT 소자제작 및 특성 최적화
- 유리투명전극을 이용한 OLED/oxide TFT 기반의 fully transparent display 기술 개발

1단계
목표
유리투명전극 기반 기술 연구
내용
∎ 유리투명전극 기반 기술 확보
∎ 유리투명전극의 전도성 메커니즘 규명 및 광전소자 적용을 통한 타당성 검증
∎ 유리투명전극의 다양한 형태희 광전소자 적용을 위한, 소자 레벨에서의 기반 기술 확보

2단계
목표
유리투명전극 기반 광전소자 효율 향상 연구
내용
∎ 필라멘트 도핑 기반의 박막전극 개발 및 유무기 광전소자 적용 연구
∎ 필라멘트 도핑 및 기능성 전극개발을 통한 고효율, 다기능 광전소자 연구
∎ 유리투명전극 및 필라멘트 도핑 기술 고도화를 통한 고효율 광전소자 구현

3단계
목표
유리투명전극 기반 광전소자기술 고도화
내용
∎ 전도성 필라멘트 도핑 기술을 활용한 광전소자 모듈/시스템 기반 확립
∎ 필라멘트 도핑 및 기반 연구를 활용한 광전소자 모듈/시스템 구현
∎ 전도성 필라멘트 도핑 기술을 활용한 광전소자 모듈/시스템 고도화

연구개발성과
∎ Phase I : JCR 상위 10% 논문 7편, 특허 6건
∎ Phase II : JCR 상위 10% 논문 8편, 특허 7건
∎ Phase III : JCR 상위 10% 논문 9편, 특허 8건, 기술이전 2건 이상
※ 본 과제수행을 통하여 최소한 박사 12명, 석사 16명의 글로벌 전문 인력을 양성함

연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
∎ 유리투명전극에 대한 깊은 이해와 소자레벨에서의 타당성 검증을 통해 고체조명 및 디스플레이분야를 포함한 다양한 광전소자의 효율 향상의 기술적 돌파구 제공. 현재 AlGaN에 의존하고 있는 UV emitter 기술을 ZnO 등 다양한 소재로 확대 적용이 가능해 유관 산업에 성장 동력 제공
∎ 반도체 및 디스플레이 관련 학문, 즉 물리, 화학, 전기, 전자, 재료공학 등 학제 간 융합 연구 활성화. 기존 디스플레이 소자뿐만 아니라, 메모리, 태양전지, IoT 소자와 같은 전자소자 분야까지 확대하여, 분야 간의 융합을 통한 대규모 시장 창출
∎ LED 및 광소자 분야에서의 핵심기술 확보 및 관련 광산업에서의 국가경쟁력 제고

(출처 : 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 3
• 목차 ... 5
• 1. 연구개발 목표 및 내용 ... 6
• 가. 최종목표 ... 6
• 나. 단계목표 ... 6
• 다. 당초 목표의 수정·보완(중요 연구변경) 사유 ... 8
• 라. 2단계 연차별 연구목표 및 내용 ... 9
• 2. 연구 추진전략 및 방법 ... 10
• (1) 필라멘트 도핑 기반 Dopant-Tunable 초박막 투명전극 제작 및 광전소자 효율 고도화 연구 ... 12
• (2) 유리투명전극 기반 유·무기 광전소자의 효율 고도화 연구 ... 25
• (3) 유리투명전극 기술 고도화: 유연/신축 전극으로의 응용연구 ... 36
• (4) 시스템 응용을 위한 기능성 소자 제작 기초 연구 ... 40
• 3. 주요 연구개발결과 ... 50
• 가. 계획대비 달성도 ... 50
• 나. 대표적 연구업적 ... 56
• 다. 현 단계 달성된 연구결과의 세계적 연구 위상 ... 57
• 라. 기타 계획하지 않은 연구성과 ... 60
• 마. 연구역량 향상 정도 ... 61
• 바. 세계적 연구리더로서 연구책임자의 성장 정도 ... 62
• 4. 연구수행에 따른 문제점 및 개선방향 ... 62
• 5. 연구개발성과 현황 ... 63
• 끝페이지 ... 74