최근 광・전자 분야의 발전으로 인하여 높은 투과율, 우수한 전도성을 가지는 투명 전도성 산화물(TCO : Transparent Conductive Oxide)에 관한 연구가 활발하다. TCO의 대표적 예로 Indium Tin Oxide(ITO)가 있다. 최근 ITO의 수요가 급격히 증가하여 원료인 In의 고갈이 우려되는 실정이다. ITO 증착에는 흔히 마그네트론 스퍼터링이 사용 된다. 마그네트론 ...
최근 광・전자 분야의 발전으로 인하여 높은 투과율, 우수한 전도성을 가지는 투명 전도성 산화물(TCO : Transparent Conductive Oxide)에 관한 연구가 활발하다. TCO의 대표적 예로 Indium Tin Oxide(ITO)가 있다. 최근 ITO의 수요가 급격히 증가하여 원료인 In의 고갈이 우려되는 실정이다. ITO 증착에는 흔히 마그네트론 스퍼터링이 사용 된다. 마그네트론 스퍼터링의 특징상 Cathode에 고정된 자석이 있으며, 타겟을 부착시켜 사용하게 된다. 하지만 Magnetron 스퍼터링시 TCO 타겟이 자기장으로 인해 불균일하게 소모되어 일부만 사용 후, 새로운 TCO 타겟으로 교체를 해주어야 한다. 실제 타겟들은 30%만 사용되며 나머지 70%는 타겟 제조회사에서 회수하여 화학적 재공정을 거쳐, 분말야금공정을 통해 다시 재생산이 되는데, 이는 시간적, 경제적으로 많은 비용을 소모한다. 본 연구에서는 현 상황에 대한 대안으로, 불균일하게 식각된 표면에 수복처리를 하는 새로운 방법을 시도하였다. 수복처리를 위해서는 우선 수복부분의 입자크기와 밀도에서 회수한 타겟과의 차이가 거의 없어야 한다. ITO를 소재로 하여 성형체가 치밀한 상태의 시편과 접합할 수 있는 조건과 접합면의 미세조직을 알아보았다. ITO 타겟위에 치밀한 성형체를 접합시키고, 접합 시킨 경계면을 SEM으로 관찰하였고, 그에 따른 기계적 특성 평가를 수행하였다. 접합시킬 성형체의 두께를 변화시키기 위해 1, 2, 3 g의 ITO 분말을 1.27 cm 직경의 몰드를 사용하여 1분 동안 0.5 MPa로 일축 가압 하였다. 그 결과 소결온도 및 압력이 증가함에 따라 밀도는 상당히 증가한다는 사실을 알 수 있었다. 가압소결로 수축률도 제어할 수 있다는 것을 확인 할 수 있었다. 그러나 과도한 압력은 시편에 인장 응력을 유도하였다. 인장 응력이 시험편의 강도보다 큰 경우 파괴가 발생하였으며 최종단계에서 압력을 완화하도록 변경하여 시편 파괴를 막을 수 있었다. 접합부는 기사용 타겟(Spent target)에 비교하여 충분한 밀도를 가지고 있었다. 한편 접합부와 기사용 타겟의 입자크기에는 차이가 있었다. 입자크기가 다르면 성막속도에 영향을 미치기 때문에 입자크기가 서로 같아야 한다. 후열처리를 통하여 상대적 크기를 25% 범위까지 줄일 수 있었다. 이 접합 기술은 식각 된 대상을 수복처리 하여 인듐의 재활용 비용 절감에 도움이 될 것으로 예상된다.
최근 광・전자 분야의 발전으로 인하여 높은 투과율, 우수한 전도성을 가지는 투명 전도성 산화물(TCO : Transparent Conductive Oxide)에 관한 연구가 활발하다. TCO의 대표적 예로 Indium Tin Oxide(ITO)가 있다. 최근 ITO의 수요가 급격히 증가하여 원료인 In의 고갈이 우려되는 실정이다. ITO 증착에는 흔히 마그네트론 스퍼터링이 사용 된다. 마그네트론 스퍼터링의 특징상 Cathode에 고정된 자석이 있으며, 타겟을 부착시켜 사용하게 된다. 하지만 Magnetron 스퍼터링시 TCO 타겟이 자기장으로 인해 불균일하게 소모되어 일부만 사용 후, 새로운 TCO 타겟으로 교체를 해주어야 한다. 실제 타겟들은 30%만 사용되며 나머지 70%는 타겟 제조회사에서 회수하여 화학적 재공정을 거쳐, 분말야금공정을 통해 다시 재생산이 되는데, 이는 시간적, 경제적으로 많은 비용을 소모한다. 본 연구에서는 현 상황에 대한 대안으로, 불균일하게 식각된 표면에 수복처리를 하는 새로운 방법을 시도하였다. 수복처리를 위해서는 우선 수복부분의 입자크기와 밀도에서 회수한 타겟과의 차이가 거의 없어야 한다. ITO를 소재로 하여 성형체가 치밀한 상태의 시편과 접합할 수 있는 조건과 접합면의 미세조직을 알아보았다. ITO 타겟위에 치밀한 성형체를 접합시키고, 접합 시킨 경계면을 SEM으로 관찰하였고, 그에 따른 기계적 특성 평가를 수행하였다. 접합시킬 성형체의 두께를 변화시키기 위해 1, 2, 3 g의 ITO 분말을 1.27 cm 직경의 몰드를 사용하여 1분 동안 0.5 MPa로 일축 가압 하였다. 그 결과 소결온도 및 압력이 증가함에 따라 밀도는 상당히 증가한다는 사실을 알 수 있었다. 가압소결로 수축률도 제어할 수 있다는 것을 확인 할 수 있었다. 그러나 과도한 압력은 시편에 인장 응력을 유도하였다. 인장 응력이 시험편의 강도보다 큰 경우 파괴가 발생하였으며 최종단계에서 압력을 완화하도록 변경하여 시편 파괴를 막을 수 있었다. 접합부는 기사용 타겟(Spent target)에 비교하여 충분한 밀도를 가지고 있었다. 한편 접합부와 기사용 타겟의 입자크기에는 차이가 있었다. 입자크기가 다르면 성막속도에 영향을 미치기 때문에 입자크기가 서로 같아야 한다. 후열처리를 통하여 상대적 크기를 25% 범위까지 줄일 수 있었다. 이 접합 기술은 식각 된 대상을 수복처리 하여 인듐의 재활용 비용 절감에 도움이 될 것으로 예상된다.
Transparent conducting oxide (TCO) film, which is generally prepared by sputtering process, is essential in various electronic devices such as touch panel or displays. During the sputtering, accelerated ions collide onto target and the peeled off species deposit on the substrate. Therefore, TCO targ...
Transparent conducting oxide (TCO) film, which is generally prepared by sputtering process, is essential in various electronic devices such as touch panel or displays. During the sputtering, accelerated ions collide onto target and the peeled off species deposit on the substrate. Therefore, TCO target plays role of material source in the preparation of TCO film. In practice, In2O3-SnO2 (ITO) is most widely used TCO material due to its excellent electrical conductivity and optical transparency. In case of ITO, the recycling process of indium is an important issue due to the unstable supply. General route of recycling is the chemical separation of indium after dissolution. However, the chemical recycling requires numerous steps and increases the cost of recovered indium. The process and time can be greatly cut down if eroded part in the target can be restored without chemical recycling. In practice, the erosion of target is intense near the magnet. Due to the uneven erosion, the planar target should be replaced long before complete consumption. The restoring of eroded part in the target can thus be a valuable approach to save resources. The restored part evidently requires a comparable performance with that of the original part. It is desired that the restored part is indistinguishable from the new target in the aspect of density, grain size, and conductivity and so on. However, as the bulk ceramic is prepared via consolidation of powder compact, the shrinkage is inevitable. As long as the green body shrinks along the boundary, the green part is unable to maintain the join with the substrate. Therefore the shrinkage along the boundary (horizontal shrinkage) needs to be suppressed, while vertical shrinkage needs to be maximized until the full density is attained. In this work, joining of green body and used target was attempted for ITO by hot pressing in an open condition, while seeking the dense state suitable for sputtering. With the increase in pressure, the horizontal shrinkage could be decreased. However, the increase in pressure induced tensile stress against the shrinkage of powder compact. Some specimen actually fractured during the hot press and the tendency of fracture was strong with the increase in pressure, sintering temperature, and decrease of specimen size. After joining of green body and spent target, the grain size of both parts were greatly different from each other. By the post heat treatment at 1580℃ for 40 h, the difference of grain size could be reduced by 25%. The boundary between joined body and spent target was found to have strong enough bonding compared with its bulk counter part from the fracture test of joined specimen.
Transparent conducting oxide (TCO) film, which is generally prepared by sputtering process, is essential in various electronic devices such as touch panel or displays. During the sputtering, accelerated ions collide onto target and the peeled off species deposit on the substrate. Therefore, TCO target plays role of material source in the preparation of TCO film. In practice, In2O3-SnO2 (ITO) is most widely used TCO material due to its excellent electrical conductivity and optical transparency. In case of ITO, the recycling process of indium is an important issue due to the unstable supply. General route of recycling is the chemical separation of indium after dissolution. However, the chemical recycling requires numerous steps and increases the cost of recovered indium. The process and time can be greatly cut down if eroded part in the target can be restored without chemical recycling. In practice, the erosion of target is intense near the magnet. Due to the uneven erosion, the planar target should be replaced long before complete consumption. The restoring of eroded part in the target can thus be a valuable approach to save resources. The restored part evidently requires a comparable performance with that of the original part. It is desired that the restored part is indistinguishable from the new target in the aspect of density, grain size, and conductivity and so on. However, as the bulk ceramic is prepared via consolidation of powder compact, the shrinkage is inevitable. As long as the green body shrinks along the boundary, the green part is unable to maintain the join with the substrate. Therefore the shrinkage along the boundary (horizontal shrinkage) needs to be suppressed, while vertical shrinkage needs to be maximized until the full density is attained. In this work, joining of green body and used target was attempted for ITO by hot pressing in an open condition, while seeking the dense state suitable for sputtering. With the increase in pressure, the horizontal shrinkage could be decreased. However, the increase in pressure induced tensile stress against the shrinkage of powder compact. Some specimen actually fractured during the hot press and the tendency of fracture was strong with the increase in pressure, sintering temperature, and decrease of specimen size. After joining of green body and spent target, the grain size of both parts were greatly different from each other. By the post heat treatment at 1580℃ for 40 h, the difference of grain size could be reduced by 25%. The boundary between joined body and spent target was found to have strong enough bonding compared with its bulk counter part from the fracture test of joined specimen.
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