투명 면상 발열체용 하이브리드 스퍼터 ITO/Ag/ITO 박막의 특성 연구 Characteristics of ITO/Ag/ITO Hybrid Layers Prepared by Magnetron Sputtering for Transparent Film Heaters원문보기
최근 학계나 산업계에서 투명 전자 소자에 대하여 활발한 연구가 진행되면서, 투명 전도성 산화물 (Transparent conductive oxide, TCO) 에 대한 관심이 높아지고 있다. 대표적인 TCO 물질인 ITO는 In2O3에 Sn이 도핑된 물질로서 n-type의 축퇴반도체로 넓은 밴드갭 에너지를 가지며 그 중에서도 In2O3에 Sn을 도핑한 (5 ~ 10 wt.%) ITO는 높은 전기 전도성 및 광투과율을 가진다. 따라서, ...
최근 학계나 산업계에서 투명 전자 소자에 대하여 활발한 연구가 진행되면서, 투명 전도성 산화물 (Transparent conductive oxide, TCO) 에 대한 관심이 높아지고 있다. 대표적인 TCO 물질인 ITO는 In2O3에 Sn이 도핑된 물질로서 n-type의 축퇴반도체로 넓은 밴드갭 에너지를 가지며 그 중에서도 In2O3에 Sn을 도핑한 (5 ~ 10 wt.%) ITO는 높은 전기 전도성 및 광투과율을 가진다. 따라서, 스마트윈도우, 태양전지, 플렉시블 디스플레이, 터치센서 등 다양한 광전자 소자에 적용 되고 있다. [1-4] 특히 전압을 인가하여 줄 발열에 기초하는 투명 면상 발열체 (Transparent film heater, TFH) 에 적용시키려는 연구가 활발히 진행되고 있다. [5-11] TFH의 면적당 발열량 q는 (1)식에 의해 근거된다. [12] q=V2/Rs(1) V는 전극 사이에 가해지는 전기적 포텐셜 차이 이고 Rs는 박막의 면저항 (Sheet resistance) 이다. (1)식에 따르면 면저항이 낮을수록 높은 온도를 얻을 수 있다.[12] 따라서, 야외 디스플레이 패널, 항공전자기기 디스플레이, 잠망경,자동차 전면유리,건물창호 등 다양한 적용분야를 가진다. [6,7] 하지만단일ITO박막의 경우, 온도가 상승함에 따라 면저항이 높기 때문에 균일하게 발열 되지 않으며 발열효율이 낮은 단점이 있다. 이를 해결하기 위해 ITO의 결정화 온도 160℃ 이상의 고온공정 또는 증착 후 열처리가 필요 하는 추가적인 공정이 필요하다. [13] 최근엔 silver nanowire (AgNW), single-walled carbon nanotube (SWCNT), ITO를 기반으로 한 AgNW에 ITO를 증착 하거나 SWCNT를 코팅하여 우수한 전기적, 광학적 특성을 지닌 하이브리드 구조가 투명 면상 발열체 재료로서 사용되고 있다. [5-11] 하지만 대체된 재료들도 고온에서 발열을 유지하지 못하고 끊어지거나 가시광 영역의 투과율이 낮고 높은 작동 전압을 인가시키는 점 등 다양한 문제점을 가지고 있으며, 이러한 문제점들을 보완 할 수 있는 새로운 투명 면상 발열체에 대한 연구가 요구되고 있다. 따라서 본 연구에서는 ITO/Ag/ITO 하이브리드 구조의 투명 면상 발열체를 제작하여 전기적, 광학적 특성을 비교하고 발열량, 온도 균일성, 발열 유지 안정도를 확인하였다.
최근 학계나 산업계에서 투명 전자 소자에 대하여 활발한 연구가 진행되면서, 투명 전도성 산화물 (Transparent conductive oxide, TCO) 에 대한 관심이 높아지고 있다. 대표적인 TCO 물질인 ITO는 In2O3에 Sn이 도핑된 물질로서 n-type의 축퇴반도체로 넓은 밴드갭 에너지를 가지며 그 중에서도 In2O3에 Sn을 도핑한 (5 ~ 10 wt.%) ITO는 높은 전기 전도성 및 광투과율을 가진다. 따라서, 스마트윈도우, 태양전지, 플렉시블 디스플레이, 터치센서 등 다양한 광전자 소자에 적용 되고 있다. [1-4] 특히 전압을 인가하여 줄 발열에 기초하는 투명 면상 발열체 (Transparent film heater, TFH) 에 적용시키려는 연구가 활발히 진행되고 있다. [5-11] TFH의 면적당 발열량 q는 (1)식에 의해 근거된다. [12] q=V2/Rs(1) V는 전극 사이에 가해지는 전기적 포텐셜 차이 이고 Rs는 박막의 면저항 (Sheet resistance) 이다. (1)식에 따르면 면저항이 낮을수록 높은 온도를 얻을 수 있다.[12] 따라서, 야외 디스플레이 패널, 항공전자기기 디스플레이, 잠망경,자동차 전면유리,건물창호 등 다양한 적용분야를 가진다. [6,7] 하지만단일ITO박막의 경우, 온도가 상승함에 따라 면저항이 높기 때문에 균일하게 발열 되지 않으며 발열효율이 낮은 단점이 있다. 이를 해결하기 위해 ITO의 결정화 온도 160℃ 이상의 고온공정 또는 증착 후 열처리가 필요 하는 추가적인 공정이 필요하다. [13] 최근엔 silver nanowire (AgNW), single-walled carbon nanotube (SWCNT), ITO를 기반으로 한 AgNW에 ITO를 증착 하거나 SWCNT를 코팅하여 우수한 전기적, 광학적 특성을 지닌 하이브리드 구조가 투명 면상 발열체 재료로서 사용되고 있다. [5-11] 하지만 대체된 재료들도 고온에서 발열을 유지하지 못하고 끊어지거나 가시광 영역의 투과율이 낮고 높은 작동 전압을 인가시키는 점 등 다양한 문제점을 가지고 있으며, 이러한 문제점들을 보완 할 수 있는 새로운 투명 면상 발열체에 대한 연구가 요구되고 있다. 따라서 본 연구에서는 ITO/Ag/ITO 하이브리드 구조의 투명 면상 발열체를 제작하여 전기적, 광학적 특성을 비교하고 발열량, 온도 균일성, 발열 유지 안정도를 확인하였다.
주제어
#Transparent film heater Indium tin oxide Hybrid layer Transparent conductive oxide Infrared camera
학위논문 정보
저자
김재연
학위수여기관
부산대학교 대학원
학위구분
국내석사
학과
재료공학과
지도교수
송풍근
발행연도
2017
총페이지
vii, 75 장
키워드
Transparent film heater Indium tin oxide Hybrid layer Transparent conductive oxide Infrared camera
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.