초록 ▼

□ 연구개요
- Piezo constant가 높은 ABO₃ perovskite 물질에 국부적 piezo 포텐셜 증가를 유도하는 A’O interlayer를 도입하여 극한의 piezo constant를 갖는 (AA’)_n+1B_nO_3n+1 조성의 superlatticed perovskite piezoluminescence 신소재를 개발하고 원자층 증착법을 이용하여 기존의 p-n 접합 발광소자와 다른 single layer piezoluminescence

□ 연구개요
- Piezo constant가 높은 ABO₃ perovskite 물질에 국부적 piezo 포텐셜 증가를 유도하는 A’O interlayer를 도입하여 극한의 piezo constant를 갖는 (AA’)_n+1B_nO_3n+1 조성의 superlatticed perovskite piezoluminescence 신소재를 개발하고 원자층 증착법을 이용하여 기존의 p-n 접합 발광소자와 다른 single layer piezoluminescence displays (SL-PLDs) 소자를 구현함으로써 새로운 발광소자의 원천기술을 확보함.
- 다양한 발광색의 구현을 위한 single-도핑의 최적화와 이후 multi-도핑 조절을 통해 단층 박막구조에서 다양한 색 구현이 가능한 압전발광 소재 및 소자를 개발하고, microarray 소자 구조를 구현하여 낮은 발광세기, 높은 구동전압 등 압전발광 소재의 한계를 극복한 SL-PLDs 소재 및 소자를 개발함.

□ 연구 목표대비 연구결과
< 다양한 조성을 갖는 superlatticed perovskite piezoluminescence 박막 형성 및 특성 최적화 >
- BaTiO₃에 SrO interlayer가 도입된 BaSrTiO₄를 기반으로 박막을 형성하고 XRD 및 XPS 분석을 통해 SrO interlayer 도입에 따른 BSTO 박막 내 Sr의 존재를 확인함.

< 400~760 nm 가시광 영역의 다양한 발광이 가능한 single- 및 multi-도핑 piezoluminescence 박막 형성 및 특성 최적화 >
- BaTiO₃에 SrO interlayer가 도입된 BaSrTiO₄ 기반으로 PFM 분석을 통해 interlayer수가 증가할수록 향상된 piezo 특성을 보이는 결과를 확인함.
- BaTiO₃에 rare earth 도핑을 통해 발광 특성 및 메커니즘을 분석하고 visible range에서의 발광 피크가 나타나는 것을 확인함.
- LiTaO₃ 박막 증착 연구를 진행하였으며, Li-O ALD cycle 조절을 통해 piezo 특성이 최적화된 박막을 구현함.
- ZnO 박막 내에 N, F, Al 등 다양한 dopant를 사용하여 도핑 메커니즘을 분석하고 single- 및 multi-도핑이 ZnO 박막에 미치는 영향에 대한 연구를 수행함.

< 단색 및 다색 piezoluminescence 발광소자 형성 연구 >
- Er doped ZnO 기반 1 * 1 cm² 크기의 발광 소자를 제작하고 5 V의 threshold voltage 및 1 MPa의 압력 인가 시 820 cd/m²의 brightness 값이 나타나는 결과를 확인함.

< Microarray piezoluminescence 발광소자 형성 및 최적화 연구 >
- Er doped ZnO 기반 각 cell 당 0.5 * 0.5 cm² 크기의 microarray 소자를 제작해서 1 KPa의 압력 인가 시 3200 cd/m²의 brightness 값이 나타나는 것을 확인하였고 인가 압력 극대화를 위해 500 um 크기의 10 * 10 microarray 소자를 제작하여 발광특성 향상을 확인함.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
- New superlatticed perovskite piezoluminescence 기반 SL-PLDs 소자는 p-n junction이 없는 소자이기 때문에 기존 p-n junction의 계면에서 나타나는 문제에 대하여 솔루션을 제안하고 다양한 발광소자 분야에 학문적/기술적으로 기여함.
- Impurity energy level engineering을 이용하여 도핑 시 다양한 도판트를 통해 piezoluminescence 소재의 구조적, 전기적, 광학적 특성을 분석하고 특성 최적화를 기반으로 LEDs 소자에 적용 가능성을 탐색할 수 있는 새로운 구조로의 발광소자의 특성에 대한 이론 및 실제를 확보함.
- SL-PLDs 소자에 대한 원천 기술을 확보하고 압전발광 박막을 제조하며 특성을 평가함으로써 고신뢰성을 갖는 단일박막층 구조로의 압전발광 소자의 제조기술을 확보하고 반도체 소자 디스플레이 등 차세대 전자소자와 융합 가능한 SL-PLDs 소자 응용 기술에 대한 연구 기반의 바탕을 마련함.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1) 최종목표 ... 4
• 2) 연차별 연구 목표 및 내용 ... 4
• 3) 연구의 필요성 ... 5
• 4) 연구 범위 ... 7
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 8
• (1) 다양한 조성을 갖는 superlatticed perovskite piezoluminescence 박막 형성 및 특성 최적화 ... 8
• (2) BaTiO3/SrTiO3 박막 형성 연구 및 piezo 특성 최적화 연구 ... 8
• (3) LiTaO3 박막 형성 연구 및 piezo 특성 최적화 연구 ... 9
• (4) ZnO 박막 기반 single- 및 multi- 도핑 메커니즘 연구 ... 10
• (5) ZnO 박막 기반 single- 및 multi- 도핑 박막 형성 및 특성 최적화 ... 11
• (6) 단색 및 다색 piezoluminescence 발광소자 형성 연구 ... 12
• (7) Microarray piezoluminescence 발광소자 형성 및 최적화 연구 ... 14
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 15
• 1) 정성적/정량적 연구목표 ... 15
• 2) 연구목표 달성 수준 ... 16
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 17
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 18
• 6. 자체점검표 ... 18
• 7. 참고문헌 ... 19
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 20
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 28
• 끝페이지 ... 36