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투명전도산화물중 가장 유용한 재료로 사용되고 있는 ITO(Indium Tin Oxide)를 D.C. 반응성 마그네트론 스퍼터링 법을 사용하여 산소분압, 박막두께, 기판온도 및 작업압력의 변수에 따라 증착시키고 박막의 성장 특성과 전기적, 광학적 특성을 조사하였다. 제조된 ITO 박막은 (400)면으로 우선성장 하였고, (400)면의 우선방향의 전기전도도 향상에 기여한 것으로 나타났다. 각각의 증착변수들에 따라 우선방향의 변화가 일어났으며, 박막 ...

투명전도산화물중 가장 유용한 재료로 사용되고 있는 ITO(Indium Tin Oxide)를 D.C. 반응성 마그네트론 스퍼터링 법을 사용하여 산소분압, 박막두께, 기판온도 및 작업압력의 변수에 따라 증착시키고 박막의 성장 특성과 전기적, 광학적 특성을 조사하였다. 제조된 ITO 박막은 (400)면으로 우선성장 하였고, (400)면의 우선방향의 전기전도도 향상에 기여한 것으로 나타났다. 각각의 증착변수들에 따라 우선방향의 변화가 일어났으며, 박막 표면조직은 산소량의 증가에 따라 구형의 아일랜드 형태에서 다각형의 경계면을 가진 결정으로 변화하였다. 박막 형성 초기에는 비정질이 증착되었으며 두께 및 온도 증가에 의해서 발달된 주상의 형태를 지니며 성장하였고, 표면에는 구형의 아일랜드가 발달하였다. 스퍼터링시 최적의 전기전도를 나타내는 산소분압은 0.6% 였으며, 박막의 결정성이 증가함에 따라 캐리어 농도와 이동도가 증가하여 전기적 특성이 향상되고, 밴드갭이 증가함에 따라 투과율이 상승하여 가시광선 영역에서의 평균 투과율은 약 80～85% 를 나타내었다. 작업진공도의 차이에 따른 특이한 변화는 나타나지 않았으나 진공도가 증가함에 따라 평균자유행로의 증가로 박막의 결정성 향상에 기여하였다. 또한, 플렉시블 디스플레이 기판으로의 상온공정 적용을 위하여 ITO 박막의 전기전도도를 증가시키고자 박막 내에 Ag층을 삽입하여 자유전자를 증가시키고 전자이동 통로로 이용할 수 있도록 상온에서 ITO/Ag/ITO 박막을 제조하고 미세조직과 전극특성을 측정하였다. ITO/Ag/ITO 박막은 상온에서 비정질로 형성되었고, 기판온도를 250℃로 열처리하는 경우 (400)면으로 우선성장함을 나타내었다. ITO/Ag/ITO 박막의 표면은 Ag 층의 영향으로 인하여 주상조직의 성장이 억제되어 경계가 불분명한 비정질의 특성을 나타내었으며, SEM 단면 조직 관찰에서 5nm 두께의 Ag 층의 형성을 확인할 수 있었다. ITO/Ag/ITO 다층박막 제조 시 기판온도가 증가하면 ITO와 Ag층의 계면에서 산화은이 형성되어 전기적특성과 투과율이 감소하는 것으로 나타났다. 상온에서 제조된 ITO/Ag/ITO 박막의 전기적 특성 측정결과, 산소량 0.6%에서 제조된 시편에서 0.53x10-4Ωcm의 낮은 비저항 값을 나타내었으며 캐리어 농도는 Ag 층의 효과로 인하여 10배 이상 크게 증가하였고 전하 이동도도 약 2배 증가하였다. PET 기판위에 증착시킨 ITO/Ag/ITO 박막에서도 80%의 투과율을 유지할 수 있었고, 비저항은 1.67x10-4Ωcm을 나타내어 저온공정이 필요한 플렉시블 기판제조에 있어서 매우 효과적으로 적용 할 수 있는 방법인 것으로 나타났다.

Abstract ▼ AI-Helper

ITO and ITO/Ag/ITO multilayer thin films on corning 1737 glass and on PET film were prepared by D.C. reactive magnetron sputtering method. The morphology, microstructure, crystallinity and electrical and optical properties of thin films were investigated by XRD, FESEM, TEM, UV/Vis spectrometer, AES ...

ITO and ITO/Ag/ITO multilayer thin films on corning 1737 glass and on PET film were prepared by D.C. reactive magnetron sputtering method. The morphology, microstructure, crystallinity and electrical and optical properties of thin films were investigated by XRD, FESEM, TEM, UV/Vis spectrometer, AES depth profile, EDS, 4 point probe and Hall effect system. The morphology of ITO particles changed from round island to polygonal shape as the O2 partial pressure increased. In the first stage of the growth of ITO thin films, amorphous phase occurred. As O2 partial pressure, film thickness and substrate temperature increased, ITO thin film grew to the crystalline with preferred orientation of (400). The sheet resistance of ITO thin film was the minimum at O2 partial pressure, 0.6%, and the minimum value was 9Ω/□ at substrate temperature, 350℃. The electrical and the optical properties of ITO thin film depended on the morphology, the crystallinity and the preferred orientation of (400). Ag layer was inserted for applying ITO to a flexible substrate at low temperature or room temperature. ITO/Ag/ITO thin films were amorphous at room temperature and grew to be crystalline with (400) preferred plane as the substrate temperature increased. ITO/Ag/ITO thin films showed the transmittance of above 80% when the thickness of Ag layer was 5nm. The carrier concentration increased more than 10 times due to the effect of Ag layer, and the sheet resistance was below 3.1Ω/□ much lower than that of ITO thin film without Ag layer. As the deposition temperature increased, Ag oxide was formed at the boundary between ITO and Ag, which is supposed to be a disturbing factor for the motion of electrical charge. ITO/Ag/ITO thin film, finally, the effective application of low temperature process is expected to be possible for ITO thin film.

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