초음파 스핀코터 및 이를 이용한 스핀코팅 방법 FTO 기판 표면 기술개요 기존 기술의 문제점 기술적 해결방법

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1 초음파 스핀코터 및 이를 이용한 스핀코팅 방법 FTO 기판 표면 기술개요 기존 기술의 문제점 기술적 해결방법
기초연구>개념정립>성능검증>시제품>실용화 소재>공정>소자>부품>모듈>제품 기술개요 거칠기가 존재하는 기판에 스핀코팅 시, sol이 거친 표면사이에 채워지게 하기위해 진동을 주는 기술 기존 기술의 문제점 문제1 - 거친표면 기판에 sol이 침투하지 못하여 void가 발생 FTO 기판 표면 거칠기가 존재하는 기판에 기존 Spin-coating → sol이 기판 표면 구석구석에 스며들지 못함 → 소자 내 전자이동 방해 → 계면 저항 증가 → 소자 성능 저하 문제2 - 가장자리에서 sol의 밀집현상이 발생해 Edge Bead 현상 발생 대면적 스핀코팅에서 원심력에 의한 Edge Bead 발생 → Edge부 제거 필요 → 생산비용 증가 기술적 해결방법 해결방법1 – 스핀코팅 전/중 진동을 가해 sol을 골고루 침투시킴 해결방법2 – 스핀코팅 후 진동을 가해 sol을 골고루 분산 초음파처리의 진동에 의해 sol들이 자극을 받게 되어 기판 표면에 거칠기가 존재하더라도 표면 전체에 구석구석 스며들게 됨 기판 모서리에 밀집되어있는 용액이 Spin-coating 후 진동 에너지를 받으면서 기판 전 표면에 고르게 분포되도록 유도

2 차별성 및 효과 기술 개발 현황 계면간 void 제거 → 박막 기판간 접촉성 향상 → 전자이동성 향상
→ 계면저항 향상 → 소자 성능 향상 <기존 스핀코팅 결과물(左)와 초음파 스핀코팅 결과물(右)> <FTO 기판 표면 박막 사진: 기존 스핀코터 이용(左), 초음파 스핀코터 이용(右)> 외부에서 가해지는 초음파 에너지에 의해 기판에 진동 가함 기판 위 sol 입자들은 진동 에너지에 의해 기판의 전 표면에 걸쳐 고르게 스며들게 되어 기판과 박막이 완전히 접촉한 우수한 박막으로 코팅 박막과 기판의 우수한 접촉은 전자 이동을 향상시켜 계면저항을 감소시킴 소자 자체의 성능 향상 기술 개발 현황 실험실 수준 스핀코터 제작, DSSC / Water-splitting cell 성능 향상 검증 초음파 스핀코터에서 제작한 DSSC의 효율이 기존 스핀코터로 제작한 cell 대비 0.4 % 향상 확인 박막형 Water-splitting cell 제작 → 기존 스핀코터를 이용하여 제작한 cell에서 발생하는 수열합성법에 의해 FTO상에 성장한 박막이 기판과 성장 물질간의 Lattice Miss-matching에 의해 박리되는 현상 사라짐 확인 대면적 스핀코팅 2×2 cm2 크기의 사각 기판에서 초음파 스핀코터를 이용하여 Spin-coating 후 초음파 처리 → Edge Bead 줄어드는 효과 확인 → 기업과 연계하여 진동자 세기 조절/기계구조적 위치 최적화 기술 개발 필요 <직접 제작한 초음파 스핀 코터> 기술완성도 : 시제품 제작 및 성능평가 완료, 대형화를 위한 진동자 세기 조절/기계적, 구조적 위치 최적화기술 개발 필요

3 기술의 비교우위성 기술의 응용분야 시장성/사업성
구분 기존 스핀코팅 문제점 초음파 스핀코팅 Void 결함 결함 결함 제거 Edge Bead 형성 조절 가능 대면적 코팅 Edge 부 제거 Edge 부 제거 불필요 나노입자 분산 분산 균일성 유지 어려움 분산 균일성 유지 기존 스핀 코팅의 문제점을 대부분 해결 가능 기술의 응용분야 Solar cell과 디스플레이 표면 코팅을 포함한 인쇄공정 응용분야 / 나노입자 코팅 <인쇄공정 응용분야> <나노입자 코팅> 인쇄 공정 응용분야에 대부분 적용될 수 있음 균일한 분산 코팅이 유지 되야하는 나노입자 코팅 분야에 적용 될 수 있음 시장성/사업성 인쇄공정 응용분야 높은 성장율 예상 Display 및 Solar Cell의 저비용 공정 구현을 위해 스핀 코팅공정 유리 인쇄공정 응용분야 시장 전망이 밝음 → 시장의 확대로 인한 기술 니즈 높음 국내 LG나 삼성 디스플레이 저비용 공정 확보 노력 中 → Display 및 Solar Cell의 대형화 및 저비용 공정에 적합한 스핀코팅의 문제점 대부분 극복 가능 <글로벌 OLED 시장, 유비산업리서치 (2015)>

4 관련 특허 & 논문 대표연구자 정보 특허 KR 10-2014-0096457 초음파 스핀코터 및 이를 이용한 스핀코팅 방법 논문
ACS applied materials & interfaces Fabrication of Au/Graphene-Wrapped ZnO-Nanoparticle-Assembled Hollow Spheres with Effective Photoinduced Charge Transfer for Photocatalysis. The Journal of Physical Chemistry C Unraveling Oxygen Transfer at the Graphene Oxide–ZnO Nanorod Interface. CrystEngComm Hydrothermally controlled ZnO nanosheet self-assembled hollow spheres/hierarchical aggregates and their photocatalytic activities Rapid room-temperature synthesis of nanosheet-assembled ZnO mesocrystals with excellent photocatalytic activity - The Journal of Physical Chemistry C - Photocatalytic performance of a Ag/ZnO/CCG multidimensional heterostructure prepared by a solution-based method 대표연구자 정보 한성홍 교수 울산대학교 물리학과 교수 국제학술지 ‘최상 인용 논문상’(Materials Letters) Name : 이현규 연구원 Tel : 특허법인 리온 Name : 방찬영 팀장 Tel :