투명전극으로 사용되는 ITO는 우수한 전기적, 광학적 특성으로 인해 LCD, OLED, 태양전지 등에 널리 사용되고 있다. 하지만 ITO는 저온공정의 어려움과 ITO의 원료 물질인 In은 수급이 불안정하여 원자재의 가격이 높고, 수소 ...
투명전극으로 사용되는 ITO는 우수한 전기적, 광학적 특성으로 인해 LCD, OLED, 태양전지 등에 널리 사용되고 있다. 하지만 ITO는 저온공정의 어려움과 ITO의 원료 물질인 In은 수급이 불안정하여 원자재의 가격이 높고, 수소 플라즈마에 노출시 열화로 인한 광학적 특성의 변화가 문제점으로 지적되고 있다. 본 연구에서는 2wt.% Al이 첨가된 타겟을 RT, 150℃. 225℃, 300℃의 다양한 기판온도 및 공정압력(10mTorr, 20mTorr, 30mTorr, 80mTorr)을 변화시켜 유리(corning 7059 glass)기판 위에 RF마그네트론 스퍼터링 방법으로 증착시켰다. 증착시 전력은 60W로 고정시켰으며, 박막 두께를 200nm로 일정하게 하여 이에 따른 박막의 특성 변화를 연구하였다. 증착된 AZO 박막의 특성을 평가하기 위해 XRD(X-ray Diffraction), 4-point probe, UV-spectrophotometer, FE-SEM(Field Emission Scanning Electron Microscope), AFM(Atomic Force Microscope)를 이용하여 결정학적, 전기적, 광학적 특성을 평가하였다. 각각의 기판온도 및 공정압력에서 증착시킨 AZO 박막은 XRD를 통해 c-축 배향성을 갖는 박막으로 성장되었음을 확인 할 수 있었으며, 기판온도가 증가 할수록 우선배양성이 변화되었음을 확인할 수 있었다. 또한 기판온도가 증가 할수록 낮은 면저항을 갖는 박막을 얻을 수 있었으며, 공정압력이 10mtorr 일 때 기판온도와 관계없이 높은 면저항이 나타났다. 투명전극의 응용에 있어 중요한 광투과율은 모든 박막에서 80% 이상의 높은 투과율을 보였다. 증착된 AZO 박막은 모두 주상(columnar)로 성장하였으며, 이는 스퍼터링에 의해 입자의 증착과 성장이 동시에 발생하기에 입자가 한 방향으로 자랐기 때문으로 보인다. 또한 모든 박막들은 전반적으로 치밀한 구조를 보여주었다. 공정압력과 상관없이 기판온도가 증가할수록 거칠기는 감소하였으며, 이는 온도가 증가할수록 거칠기가 감소함을 나타낸다. 표면 거칠기가 증가함에 따라 박막 표면과 그래인 경계에 산소종들의 흡수가 증가하게 되며, 이로 인해 박막내의 전자의 이동을 방해하기에 박막의 전기적 특성을 저하시키는 요인이 된다. 이러한 결과들은 AZO 박막이 투명전극으로서 디스플레이의 TCO로 적용 가능함을 의미한다.
투명전극으로 사용되는 ITO는 우수한 전기적, 광학적 특성으로 인해 LCD, OLED, 태양전지 등에 널리 사용되고 있다. 하지만 ITO는 저온공정의 어려움과 ITO의 원료 물질인 In은 수급이 불안정하여 원자재의 가격이 높고, 수소 플라즈마에 노출시 열화로 인한 광학적 특성의 변화가 문제점으로 지적되고 있다. 본 연구에서는 2wt.% Al이 첨가된 타겟을 RT, 150℃. 225℃, 300℃의 다양한 기판온도 및 공정압력(10mTorr, 20mTorr, 30mTorr, 80mTorr)을 변화시켜 유리(corning 7059 glass)기판 위에 RF 마그네트론 스퍼터링 방법으로 증착시켰다. 증착시 전력은 60W로 고정시켰으며, 박막 두께를 200nm로 일정하게 하여 이에 따른 박막의 특성 변화를 연구하였다. 증착된 AZO 박막의 특성을 평가하기 위해 XRD(X-ray Diffraction), 4-point probe, UV-spectrophotometer, FE-SEM(Field Emission Scanning Electron Microscope), AFM(Atomic Force Microscope)를 이용하여 결정학적, 전기적, 광학적 특성을 평가하였다. 각각의 기판온도 및 공정압력에서 증착시킨 AZO 박막은 XRD를 통해 c-축 배향성을 갖는 박막으로 성장되었음을 확인 할 수 있었으며, 기판온도가 증가 할수록 우선배양성이 변화되었음을 확인할 수 있었다. 또한 기판온도가 증가 할수록 낮은 면저항을 갖는 박막을 얻을 수 있었으며, 공정압력이 10mtorr 일 때 기판온도와 관계없이 높은 면저항이 나타났다. 투명전극의 응용에 있어 중요한 광투과율은 모든 박막에서 80% 이상의 높은 투과율을 보였다. 증착된 AZO 박막은 모두 주상(columnar)로 성장하였으며, 이는 스퍼터링에 의해 입자의 증착과 성장이 동시에 발생하기에 입자가 한 방향으로 자랐기 때문으로 보인다. 또한 모든 박막들은 전반적으로 치밀한 구조를 보여주었다. 공정압력과 상관없이 기판온도가 증가할수록 거칠기는 감소하였으며, 이는 온도가 증가할수록 거칠기가 감소함을 나타낸다. 표면 거칠기가 증가함에 따라 박막 표면과 그래인 경계에 산소종들의 흡수가 증가하게 되며, 이로 인해 박막내의 전자의 이동을 방해하기에 박막의 전기적 특성을 저하시키는 요인이 된다. 이러한 결과들은 AZO 박막이 투명전극으로서 디스플레이의 TCO로 적용 가능함을 의미한다.
Transparent conducting oxide films have been studied extensively because of their high optical transparency and electrical conductivity. Of all the TCO films, ITO is the most widely used anode material in flat panel displays such as LCD, PDP, OLEDs and solar cell. However the shortage of indium reso...
Transparent conducting oxide films have been studied extensively because of their high optical transparency and electrical conductivity. Of all the TCO films, ITO is the most widely used anode material in flat panel displays such as LCD, PDP, OLEDs and solar cell. However the shortage of indium resource, hard processing at low temperature, and decrease of optical property during hydrogenplasma treatment worried display industries. Recently, the AZO (Al-doped ZnO) has been studied to alternate ITO. In this study, we investigated the effect of various processing parameters such as different substrate temperature(RT, 150℃ 225℃ 300℃ and working pressure(10mTorr, 20 mTorr, 30 mTorr, 80 mTorr) on the characteristics of AZO(2wt.% Al, 98wt.% ZnO) film deposited by RF-magnetron sputtering. We have obtained AZO thin films that deposited at low temperature and all of the deposited AZO thin film is grown as columnar. The average transmittance in the visible wavelength region is over 80% for all the films. Electrical properties of the AZO films improved with increasing substrate temperature.
Transparent conducting oxide films have been studied extensively because of their high optical transparency and electrical conductivity. Of all the TCO films, ITO is the most widely used anode material in flat panel displays such as LCD, PDP, OLEDs and solar cell. However the shortage of indium resource, hard processing at low temperature, and decrease of optical property during hydrogenplasma treatment worried display industries. Recently, the AZO (Al-doped ZnO) has been studied to alternate ITO. In this study, we investigated the effect of various processing parameters such as different substrate temperature(RT, 150℃ 225℃ 300℃ and working pressure(10mTorr, 20 mTorr, 30 mTorr, 80 mTorr) on the characteristics of AZO(2wt.% Al, 98wt.% ZnO) film deposited by RF-magnetron sputtering. We have obtained AZO thin films that deposited at low temperature and all of the deposited AZO thin film is grown as columnar. The average transmittance in the visible wavelength region is over 80% for all the films. Electrical properties of the AZO films improved with increasing substrate temperature.
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