최근 고층 빌딩이나 주거주택, 아파트 등 건물의 외장재로 창호가 차지하는 면적이 점차 증가하고 있으며 외장 전면이 유리로 구성된 건물도 증가하는 추세이다. 외장 전면이 유리로 됨에 따라 미관상 좋지만 열손실과 관련된 에너지 비용 문제로 인식되고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 고층 빌딩이나 공동주택에서의 로이유리 적용이 증가하고 있으며 이와 관련된 많은 연구가 진행 중에 있다. 로이유리용 ...
최근 고층 빌딩이나 주거주택, 아파트 등 건물의 외장재로 창호가 차지하는 면적이 점차 증가하고 있으며 외장 전면이 유리로 구성된 건물도 증가하는 추세이다. 외장 전면이 유리로 됨에 따라 미관상 좋지만 열손실과 관련된 에너지 비용 문제로 인식되고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 고층 빌딩이나 공동주택에서의 로이유리 적용이 증가하고 있으며 이와 관련된 많은 연구가 진행 중에 있다. 로이유리용 유전체박막은 ZnO, SnO2, TiO2, Si3N4, ITO와 같은 박막들이 많이 사용되고 있다. 그 중 TiO2 박막은 가시광선 영역의 높은 투과율과 기계적 안정성, 화학적 내구성, 스퍼터링 제작과정의 편이성 때문에 많이 이용되고 있다. 본 연구에서는 TiO2와 Ag를 다층 박막으로 제작하였다. 우수한 특성의 TiO2/Ag/TiO2 박막을 제작하기 위해 RF/DC Magnetron Sputtering 법을 이용하였으며, 증착 후 진공열처리를 통하여 박막의 특성을 고찰하였다. TiO2 타겟에는 RF 2.5 W/cm2, Ag 타겟에는 DC 2.0 W/cm2 전력을 인가하였다. TiO2/Ag/TiO2 다층 박막에서 시간을 조절하여 증착율의 변화를 주었으며 Ag의 두께를 5, 10, 15, 20 nm로 하였다. TiO2 박막의 두께는 24 nm로 고정하고 모든 증착 공정은 상온에서 이루어졌다. 최적의 조건을 가지는 박막을 제작한 후 1 × 10-3 torr에서 30분 동안 진공 열처리를 통하여 우수한 특성의 TiO2/Ag/TiO2 박막을 제작하였다. XRD 측정 결과 상온에서 증착된 TiO2 박막은 비정질 상으로 확인되었다. Ag 두께가 10 nm이상에서는 Ag (1 1 1) 방향으로 우선 성장하는 것을 확인하였다. FE-SEM을 이용하여 TiO2/Ag/TiO2 박막의 표면 형상은 Ag 두께가 증가함에 따라 조밀한 박막이 표면에 형성되어 있음을 확인 할 수 있었다. 표면 거칠기는 Ag 5 nm인 박막에서 가장 높은 1.30 nm로 나타났으며, Ag 20 nm에서 가장 낮은 0.97 nm의 거칠기가 나타남을 확인하였다. 이는 Ag 5 nm에서는 Ag가 island형으로 형성되어 상부 TiO2 박막에 영향을 주었다고 사료된다. Hall effect measurement를 이용하여 전기적인 특성을 비교한 결과 Ag 두께가 증가함에 따라 전하농도가 비례함을 확인하였다. 가시광 영역에서의 TiO2/Ag/TiO2 박막의 투과율은 Ag의 두께가 증가함에 따라 anti-reflectance 효과로 인해 향상되는 경향을 보였다. 하지만 Ag 20 nm에서는 금속 고유의 특성이 나타나 투과율이 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 적외선 영역에서는 Ag 두께가 증가함에 따라 반사율이 16.54 %에서 86.72 %까지 증가하였다. 최적의 조건인 TiO2 24 nm/Ag 15 nm/TiO2 24 nm의 박막을 100 ℃, 200 ℃, 300 ℃에서 30분 동안 진공열처리를 하여 박막의 특성 변화를 관찰하였다. 300 ℃ 열처리 후 TiO2가 (1 0 1) 방향으로 결정성이 향상되었고, 평균 거칠기는 1.02 nm로 Low-E 분야에서 응용 가능한 수준임을 확인할 수 있었다. 열처리 온도가 증가함에 따라 전하 농도가 비례하고 면저항은 반비례하였다. 가시광 영역에서의 박막의 투과율은 80 %로 유지되었으나, 적외선 영역에서의 반사율이 열처리 전 77.8 %에서 80.4 %까지 향상됨을 확인하였다. 본 연구에서 Ag의 두께에 따른 TiO2/Ag/TiO2 박막의 특성 변화와 최적의 TiO2/Ag/TiO2 박막에 진공 열처리를 통해 박막의 TiO2 결정립 성장과 면저항 감소, 적외선 영역에서 반사율 증가, 표면 거칠기가 2 nm 미만인 것을 통하여 Low-E 유리에 적용 가능할 것이라 판단된다.
최근 고층 빌딩이나 주거주택, 아파트 등 건물의 외장재로 창호가 차지하는 면적이 점차 증가하고 있으며 외장 전면이 유리로 구성된 건물도 증가하는 추세이다. 외장 전면이 유리로 됨에 따라 미관상 좋지만 열손실과 관련된 에너지 비용 문제로 인식되고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 고층 빌딩이나 공동주택에서의 로이유리 적용이 증가하고 있으며 이와 관련된 많은 연구가 진행 중에 있다. 로이유리용 유전체 박막은 ZnO, SnO2, TiO2, Si3N4, ITO와 같은 박막들이 많이 사용되고 있다. 그 중 TiO2 박막은 가시광선 영역의 높은 투과율과 기계적 안정성, 화학적 내구성, 스퍼터링 제작과정의 편이성 때문에 많이 이용되고 있다. 본 연구에서는 TiO2와 Ag를 다층 박막으로 제작하였다. 우수한 특성의 TiO2/Ag/TiO2 박막을 제작하기 위해 RF/DC Magnetron Sputtering 법을 이용하였으며, 증착 후 진공열처리를 통하여 박막의 특성을 고찰하였다. TiO2 타겟에는 RF 2.5 W/cm2, Ag 타겟에는 DC 2.0 W/cm2 전력을 인가하였다. TiO2/Ag/TiO2 다층 박막에서 시간을 조절하여 증착율의 변화를 주었으며 Ag의 두께를 5, 10, 15, 20 nm로 하였다. TiO2 박막의 두께는 24 nm로 고정하고 모든 증착 공정은 상온에서 이루어졌다. 최적의 조건을 가지는 박막을 제작한 후 1 × 10-3 torr에서 30분 동안 진공 열처리를 통하여 우수한 특성의 TiO2/Ag/TiO2 박막을 제작하였다. XRD 측정 결과 상온에서 증착된 TiO2 박막은 비정질 상으로 확인되었다. Ag 두께가 10 nm이상에서는 Ag (1 1 1) 방향으로 우선 성장하는 것을 확인하였다. FE-SEM을 이용하여 TiO2/Ag/TiO2 박막의 표면 형상은 Ag 두께가 증가함에 따라 조밀한 박막이 표면에 형성되어 있음을 확인 할 수 있었다. 표면 거칠기는 Ag 5 nm인 박막에서 가장 높은 1.30 nm로 나타났으며, Ag 20 nm에서 가장 낮은 0.97 nm의 거칠기가 나타남을 확인하였다. 이는 Ag 5 nm에서는 Ag가 island형으로 형성되어 상부 TiO2 박막에 영향을 주었다고 사료된다. Hall effect measurement를 이용하여 전기적인 특성을 비교한 결과 Ag 두께가 증가함에 따라 전하농도가 비례함을 확인하였다. 가시광 영역에서의 TiO2/Ag/TiO2 박막의 투과율은 Ag의 두께가 증가함에 따라 anti-reflectance 효과로 인해 향상되는 경향을 보였다. 하지만 Ag 20 nm에서는 금속 고유의 특성이 나타나 투과율이 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 적외선 영역에서는 Ag 두께가 증가함에 따라 반사율이 16.54 %에서 86.72 %까지 증가하였다. 최적의 조건인 TiO2 24 nm/Ag 15 nm/TiO2 24 nm의 박막을 100 ℃, 200 ℃, 300 ℃에서 30분 동안 진공열처리를 하여 박막의 특성 변화를 관찰하였다. 300 ℃ 열처리 후 TiO2가 (1 0 1) 방향으로 결정성이 향상되었고, 평균 거칠기는 1.02 nm로 Low-E 분야에서 응용 가능한 수준임을 확인할 수 있었다. 열처리 온도가 증가함에 따라 전하 농도가 비례하고 면저항은 반비례하였다. 가시광 영역에서의 박막의 투과율은 80 %로 유지되었으나, 적외선 영역에서의 반사율이 열처리 전 77.8 %에서 80.4 %까지 향상됨을 확인하였다. 본 연구에서 Ag의 두께에 따른 TiO2/Ag/TiO2 박막의 특성 변화와 최적의 TiO2/Ag/TiO2 박막에 진공 열처리를 통해 박막의 TiO2 결정립 성장과 면저항 감소, 적외선 영역에서 반사율 증가, 표면 거칠기가 2 nm 미만인 것을 통하여 Low-E 유리에 적용 가능할 것이라 판단된다.
Ag intermediate TiO2/Ag/TiO2 thin films were prepared by radio frequency and direct current magnetron sputtering on glass substrate and then vacuum annealed. The thickness of TiO2 films was kept at 24 nm and Ag interlayer thickness was varied(5, 10, 15, 20 nm). The TiO2/Ag/TiO2 films were annealed i...
Ag intermediate TiO2/Ag/TiO2 thin films were prepared by radio frequency and direct current magnetron sputtering on glass substrate and then vacuum annealed. The thickness of TiO2 films was kept at 24 nm and Ag interlayer thickness was varied(5, 10, 15, 20 nm). The TiO2/Ag/TiO2 films were annealed in a vacuum of 1 × 10-3 torr at various temperature from 100 to 300 ℃ to determine the influence of annealing temperature on the structural, electrical, and optical properties of the films. By inserting a 15 nm- thick Ag layer in TiO2/Ag/TiO2 films, the sheet resistance exhibit 11.5 Ω/??, optical transmittance of 80.2 % and optical reflectance of 77.8 %. Post-deposition annealing of TiO2/Ag/TiO2 films lead to considerably lower sheet resistance, higher optical reflectance, and crystallization of the films. A sheet resistance of 6.9 Ω/?? and an optical reflectance of 80.4 % were obtained from the TiO2/Ag/TiO2 films annealed at 300 ℃. In the X-ray diffraction pattern, as-deposited TiO2 films did not show any diffraction peak, while as-deposited TiO2/Ag/TiO2 films have Ag(2 0 0) and TiO2 (1 0 1) crystal planes. When the annealing temperature reached the 100 ~ 300 ℃ range, both diffraction peak intensities increased significantly.
Ag intermediate TiO2/Ag/TiO2 thin films were prepared by radio frequency and direct current magnetron sputtering on glass substrate and then vacuum annealed. The thickness of TiO2 films was kept at 24 nm and Ag interlayer thickness was varied(5, 10, 15, 20 nm). The TiO2/Ag/TiO2 films were annealed in a vacuum of 1 × 10-3 torr at various temperature from 100 to 300 ℃ to determine the influence of annealing temperature on the structural, electrical, and optical properties of the films. By inserting a 15 nm- thick Ag layer in TiO2/Ag/TiO2 films, the sheet resistance exhibit 11.5 Ω/??, optical transmittance of 80.2 % and optical reflectance of 77.8 %. Post-deposition annealing of TiO2/Ag/TiO2 films lead to considerably lower sheet resistance, higher optical reflectance, and crystallization of the films. A sheet resistance of 6.9 Ω/?? and an optical reflectance of 80.4 % were obtained from the TiO2/Ag/TiO2 films annealed at 300 ℃. In the X-ray diffraction pattern, as-deposited TiO2 films did not show any diffraction peak, while as-deposited TiO2/Ag/TiO2 films have Ag(2 0 0) and TiO2 (1 0 1) crystal planes. When the annealing temperature reached the 100 ~ 300 ℃ range, both diffraction peak intensities increased significantly.
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