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ITO와 ZnO:Al 투명전도막의 전기적 특성 및 PDP 셀의 휘도 특성
곽동주,Kwak, Dong-Joo 한국조명전기설비학회 2006 조명·전기설비학회논문지 Vol.20 No.7
각 종 전자 디바이스의 투명전도막으로 많이 사용되는 ITO 및 ZnO:Al 박막을 스퍼터링법에 의해 제작하였다. 가스압력 및 기판온도 등의 최적조건하에서 제작된 ITO 및 ZnO:Al 박막은 각각 $1.67{\times}10^{-3}[{\Omega}-cm]$ 및 $2.2{\times}10^{-3}[{\Omega}-cm]$의 비저항율과 89.61[%] 및 90.88[%]의 가시광 영역에서의 광투과율을 나타내었다. ZnO:Al과 ITO 투명전극을 이용하여 5인치의 PDP 셀을 동일한 제조조건하에서 제작하였다. ZnO:Al의 경우 Ne(base)-Xe(8%)의 가스 혼합비, 그리고 400[Torr]의 압력조건에서 가장 잘 동작되었으며, $200{\sim}300$[V]의 인가전압 범위에서 $836[cd/m^2]$의 평균휘도를 나타내었다. 고휘도 및 저 소비전력특성을 위한 중요한 파라메타인 광효율은 전원 주파수가 $10{\sim}50[Khz]$의 범위에서 $1.2{\sim}1.6[lm/W]$정도를 나타내었으며, ITO의 경우 휘도 및 광 발생 효율은 약 10[%]정도 상승하였다. Tin doped indium oxide(ITO) and Al doped zinc oxide(ZnO:Al) films, which are widely used as a transparent conductor in optoelectronic devices, were prepared by using the capacitively coupled DC magnetron sputtering method. ITO and ZnO:Al films with the optimum growth conditions showed each resistivity of $1.67{\times}10^{-3}[{\Omega}-cm],\;2.2{\times}10^{-3}[{\Omega}-cm]$ and transmittance of 89.61[%], 90.88[%] in the wavelength range of the visible spectrum. The two types of 5 inch-PDP cells with ZnO:Al and ITO transparent electrodes were made under the same manufacturing conditions. The PDP cell with ZnO:Al film was optimally operated in the mixing gas rate of Ne(base)-Xe(8[%]), and at gas pressure of 400[Torr]. It also shows the average measured brightness of $836[cd/m^2]$ at voltage range of $200{\sim}300$[V]. Luminous efficiency, one of the key parameter for high brightness and low power consumption, ranges from 1.2 to 1.6[lm/W] with increasing frequency of ac power supplier from 10 to 50[Khz]. The brightness and luminous efficiency are lower than those with ITO electrode by about 10[%]. However, these values are considered to be enough for the normal operation of PDP TV.
오존발생특성 향상을 위한 강유전성 알루미나 무성방전관의 개발
곽동주,Kwak, Dong-Joo 한국조명전기설비학회 2006 조명·전기설비학회논문지 Vol.20 No.7
최근 탈취, 탈색, 정수처리 및 배연가스의 정화에 많이 이용되고 있는 오존의 효과적인 발생에 많은 관심이 모아지고 있다. 전기 방전에 의한 오존 발생 방법 중 유전체 배리어 방전이 보다 낮은 전력을 소모하며, 또한 저전압 동작이 가능하여 가장 효과적인 것으로 생각되고 있다. 본 연구에서는 오존발생농도 및 에너지효율을 개선하기 위하여 알루미나 유전체 및 알루미나 유전체와 알루미나 비드를 충진한 무성방전관을 제작하여 무성방전특성을 연구하였다. 또한 오존발생특성을 무성방전특성과 연관하여 논하였으며, 특히 방전시 유전체에 축적되는 벽전하 및 소비전력특성의 관점에서 논하였다. 결과, 비드를 가진 방전관의 경우 축적되는 벽전하량은 비드가 없는 방전관에 비하여 약 2.5배 정도였으며, 발생되는 오존농도 및 에너지 수율 또한 개선되었다. Recently deep interests have been paid on the effective generation of ozone, which has been widely used for water treatment, deodorization, color removal, and chemical processing of exhausted smoke. The silent discharge reaction has been proposed as the most effective one in the many ozone generation methods, because the silent discharge can be generated under the conditions of lower applied voltage and power consumption, compared other ones. In this paper, in order to improve the ozone generation and ozone generation efficiency, the conventional silent discharge chamber with $Al_2O_3$ dielectric layer and tubular ferroelectric bed discharge reactor packed with $Al_2O_3$ pellets were made, and the silent discharge of the reactors were studied experimentally. The ozone generation characteristics are also discussed based on the discharge characteristics, especially on the wall charge accumulation properties and power consumption. The results show that the electric charges of discharge tube with bead are around 2.5 times as large as those without bead. In the discharge chamber packed with dielectric beads, the ozone concentration and the energy yield characteristics were also improved, compared with those in the conventional silent discharge reactor.
유기물 기판 위에 증착된 ZnO:Al 투명전도막의 전기적 특성에 미치는 기판 바이어스 전압의 효과
곽동주(Dong-Joo Kwak) 한국조명·전기설비학회 2009 조명·전기설비학회논문지 Vol.23 No.1
본 연구에서는 ZnO:Al 박막의 필름형 염료감응 태양전지의 투명전도막으로의 응용 가능성을 연구하기 위하여 PET 기판 위에 r. f. 마그네트론 스퍼터링법으로 ZnO:Al 박막을 증착하였으며 ZnO:Al 박막의 전기적 그리고 광학적 특성의 향상을 위하여 기판 바이어스 전압을 인가하였다. 그 결과 정(+)의 기판 바이어스 전압은 플라즈마 중의 전자를 기판의 스퍼터 원자에 충돌하게 함으로써 박막에 부가적인 에너지를 공급하게 되어 박막의 결정성장 및 전기적 특성을 향상시키고 있음을 알 수 있었다. 그러나 +30[V] 이상의 과도한 기판 바이어스 전압을 인가한 경우, 박막의 전기적 특성은 나빠졌으며, 특히 부(-)의 바이어스 전압을 인가한 경우 결정 성장이 나타나지 않아, 전기적 특성의 향상을 위한 기판 바이어스 전압의 효과가 매우 제한적으로 작용되고 있음을 알 수 있었다. 본 연구에서는 +30[V]의 기판 바이어스 조건하에서 1.8×10?³[Ω-㎝]의 체적 저항율 및 87.77[%]의 광 투과율을 얻을 수 있었다. In this paper, ZnOAl thin film was deposited on polyethylene terephthalate(PET) substrate by capacitively coupled r. f. magnetron sputtering method from a ZnO target mixed with 2 wt[%] Al2O3 to investigate the possible application of ZnOAl film as a transparent conducting electrode for film typed DSCs. The effect of substrate bias on the electrical properties and film structure were studied. The results showed that a positive bias applied to the substrate during sputtering contributed to an improvement of electrical properties of the film by attracting electrons in the plasma to bombard the growing films. These bombardments provided additional energy to the growing ZnO:Al film on the substrate, resulting in significant variations in film structure and electrical properties. Electrical resistivity of the film decreases significantly as the positive bias increases up to +30[V]. However, as the positive bias increases over +30[V], the resistivity decreases. The transmittance varies little as the substrate bias is increased from 0 to + 60[V], and as r. f. powers increases from 160[W] to 240[W]. The film with electrical resistivity as low as 1.8×10<SUP>-3</SUP>[Ω-㎝] and optical transmittance of about 87.8[%] were obtained for 1,012[㎚] thick film deposited with a substrate bias of +30[V].