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문제 정의
- 본 논문에서는 고효율의 유기발광소자 제작을 위해 ITO(Indium Thin Oxide) 박막에 N:?와 Ch 가스로 RF 플라즈마로 전처리하여 양극전극과 정공주입층 사이의 에너지 갭을 낮추어 정공 주입을 원활하게 하기 위해서 일 함수의 변화실험을 하였다.
제안 방법
- 2를 반응가스로 하여 동일한 압력 12 mTorr에서 플라즈마의 출력을 변화시켜 ITO의 일함 수를 측정한 것이다. 그림의 y축은 전자장에 의해 센서의 그리드를 통과하여 전자 애벌런치에 의해 형성된 양이온의 개수로써 그래프상 법선과 X축의 교점으로 일함 수를 결정하게 된다.
- ITO의 특성을 측정하기 위하여 프로세스 챔버의 진공도는 1.2 X W1 Torr로 유지하였고 공정 시간은 5분간 실시하였다. 반응가스는 N2 가스와 以 가스 두 가지를 사용하였으며 가스 압력과 플라즈마의 출력을 변화시켜가며 실험하였다.
- N2 가스가 주입된 플라즈마와 Q 가스가 주입된 플라즈마로 처리한 LPO 박막의 특성을 분석하기 위하여 투명전극인 양극 기판으로 유리기판 위에 코팅된 ITO 를 사용하였다. 실험에 사용된 ITO의 두께는 1000A ± 10 %이며 면저항(sheet resistance)은 14 Q/□인 제품을 사용하였다.
- 형성하였다. 감광막에 존재하는 잔류 유기용제을 제거하기 위하여 9VC의 오븐에서 30분 동안 소프트 베이크(soft bake)를 하였다. 노광(exposure)은 수은램프를 이용하여 자외선을 12초 동안 쬐어 주었다.
- 고진공으로 진입을 확인한 후 챔버의 고진공 밸브를 닫고 MFC로 제어할 수 있는 활성가스를 주입하였다. 활성가스를 주입함에 따라 진공도는 상승하며 공정을 위한 진공도를 1.
- 세척된 IT。박막의 표면처리를 위한 RF 플라즈마 처리공정을 수행하기 위하여 그림 2와 같이 진공 증착기의 Loading chamber에 극판을 설치하고 외부에 RF 제너레이터 및 매칭 박스를 설치하여 플라즈마 챔버를 구성하였다. 장비 구성은 로딩 챔버 내에 양극 기판이 구성되어 있는 형태로 되어 있으며 처리할 유리기판을 양전극 사이에 넣고 진공을 잡은 후 5 X 1(尸 Ton- 고진공까지 진공을 유지하여 챔버 내부에 있는 다양한 종류의 기체를 제거한 후 플라즈마 처리를 하였다.
- 2 X W1 Torr로 유지하였고 공정 시간은 5분간 실시하였다. 반응가스는 N2 가스와 以 가스 두 가지를 사용하였으며 가스 압력과 플라즈마의 출력을 변화시켜가며 실험하였다. ITO 표면의 일함수 측정은 Riken Keiki 人}의 atmospheric photoelectron emission analyzer (AC-2) 를 사용하였으며 ITO 표면의 rms roughness는 AFM(Atomic Force microscopy) 을 이용하여 즉정하였고 투과율은 Transmission Measurement System으로 측정하였다.
- 본 논문에서는 고효율의 유기발광소자 제작을 위해 질소(Nz와 산소Q) 가스 압력은 12 mToir, 120 mTorr로 변화시켰으며, 플라즈마 출력은 100 W, 200 W, 400 W로 변화시키면서 ITOdnduim Tin Oxide) 박막의 특성을 비교 분석하였다.
- AZ300 100% 용액에서 현상(development)을 70초 동안 하였으며 60℃의 오븐에서 30분 동안 베이킹을 하였다. 소자에 필요한 ITO를 제외한 나머지 부분을 제거하기 위한 ITO 식각은 염산(HC1) : 질산(HNOs) : 탈이온수(D.I)가 10 : 1 : 2로 혼합된 용액에서 10분간 실시하였으며 감광액을 제거하기 위해 PR제거제 (Stripper)는 AZ700으로 30분간 처리하여 원하는 패턴을 얻었다. 그림 1은 ITO 식각을 위해 제작한 마스크 패턴이다.
- Thin Oxide) 박막에 N:?와 Ch 가스로 RF 플라즈마로 전처리하여 양극전극과 정공주입층 사이의 에너지 갭을 낮추어 정공 주입을 원활하게 하기 위해서 일 함수의 변화실험을 하였다.
- 장비 구성은 로딩 챔버 내에 양극 기판이 구성되어 있는 형태로 되어 있으며 처리할 유리기판을 양전극 사이에 넣고 진공을 잡은 후 5 X 1(尸 Ton- 고진공까지 진공을 유지하여 챔버 내부에 있는 다양한 종류의 기체를 제거한 후 플라즈마 처리를 하였다.
- 저진공 챔버 내부에 Ar, H2, O2, N2 등의 가스를 표면 재질에 따라 단독 또는 혼합하여 투입하면서 전기적 에너지를 가하면 가속된 전자의 충돌에 의하여 .투입된 가스가 플라즈마 상태로 활성화 된다.
- 5 cm 절단하여 사용하였으며 양극으로 사용되는 ITO 패턴의 크기는 9 mm X 18 mm으로 일정한 패턴에 따라 식각하였다. 패턴 형성된 ITO 표면에 붙어있는 불순물을 제거하기 위하여 열판에서 중성세제(detergent)로 20분간 가열하였으며 메탄올과 아세톤으로 세척한 후 탈이온수 (D.I water)로 세척하였다. 다시 탈이온수가 들어있는 초음파 세척기로 15분간 세척한 후, 질소 가스로 남아있는 용액들을 건조시켰다.
- 플라즈마 처리를 하기 전에 ITO 패턴 형성 및 식각을 위하여 ITO 유리 기판의 크기를 2.5 cm X 2.5 cm 절단하여 사용하였으며 양극으로 사용되는 ITO 패턴의 크기는 9 mm X 18 mm으로 일정한 패턴에 따라 식각하였다. 패턴 형성된 ITO 표면에 붙어있는 불순물을 제거하기 위하여 열판에서 중성세제(detergent)로 20분간 가열하였으며 메탄올과 아세톤으로 세척한 후 탈이온수 (D.
대상 데이터
- 사용하였다. 실험에 사용된 ITO의 두께는 1000A ± 10 %이며 면저항(sheet resistance)은 14 Q/□인 제품을 사용하였다.
이론/모형
- 반응가스는 N2 가스와 以 가스 두 가지를 사용하였으며 가스 압력과 플라즈마의 출력을 변화시켜가며 실험하였다. ITO 표면의 일함수 측정은 Riken Keiki 人}의 atmospheric photoelectron emission analyzer (AC-2) 를 사용하였으며 ITO 표면의 rms roughness는 AFM(Atomic Force microscopy) 을 이용하여 즉정하였고 투과율은 Transmission Measurement System으로 측정하였다.
성능/효과
- ITO의 일함수는 프라즈마 표면처리에 의해 표면의 도핑 농도비의 변화가 일어나게 되고 ITO의 일함수가 변하게 된다.。2 가스로 플라즈마로 처리된 ITO의 일함수보다 N2 가스로 플라즈마 처리된 ITO의 일함수가 0.03-0.10 eV 높았으며 플라즈마 처리하지 않은 시료보다는 0.05~0.17 eV 높았다.
- n2 가스에서 가스의 압력이 120 mTorr 이면서 플라스마 출력이 200 W의 조건에서 RF 플라즈마 처리한 ITO의 일함수가 가장 크게 나타나 ITO와 정공 주입 층 계면 간의 에너지 장벽을 낮추어 유기물 층으로 정공의 주입을 원활히 할 수 있음을 알 수 있었다. ITO 표면의 rms roughness는 AFM 이미지에서 계산하여 나타낸 수치로써 As-received ITO의 rms roughness는 44.1 A이고 Q 가스 플라즈마로 처리된 ITO는 플라즈마 출력이 200 W일 때 30.5 A로 나타났으며 N2 가스플라즈마로 처리된 rro는 플라즈마 출력이 200 w일 때 25.2 A로 나타나 N2 가스로 처리된 시료에서 rms roughness가 가장 양호함을 알 수 있었다.
- 그림의 y축은 전자장에 의해 센서의 그리드를 통과하여 전자 애벌런치에 의해 형성된 양이온의 개수로써 그래프상 법선과 X축의 교점으로 일함 수를 결정하게 된다. N2 가스 압력이 12 mTorr에서 플라즈마 처리를 진행한 결과 플라즈마 출력이 증가함에 따라 일함수도 약간 증가하였다. 그리고 그림 3-(b) 에서와 같이 120 mTorr에서는 플라즈마 출력이 증가할 수록일 함수는 증가하다가 감소하였다.
- 97 eV의 일함 수를 나타내었다. n2 가스에서 가스의 압력이 120 mTorr 이면서 플라스마 출력이 200 W의 조건에서 RF 플라즈마 처리한 ITO의 일함수가 가장 크게 나타나 ITO와 정공 주입 층 계면 간의 에너지 장벽을 낮추어 유기물 층으로 정공의 주입을 원활히 할 수 있음을 알 수 있었다. ITO 표면의 rms roughness는 AFM 이미지에서 계산하여 나타낸 수치로써 As-received ITO의 rms roughness는 44.
- 또한 ITO 박막의 투과율 측정에서는 반응가스의 종류와 가스의 압력을 변화시켜도 ITO의 투과율은 거의 변동이 없어 ITO 박막특성의 변화가 없음을 알 수 있었다.
- 반응가스의 종류와 가스의 압력을 변화시켜도 ITO 박막의 투과율은 거의 변동이 없음을 알 수 있었다.
- 일함수의 변화를 나타내고 있다. 한편 플라즈마 처리를 하지 않은 As-received ITO의 일함수는 4.80 eV 로 나타났으며 N2 가스로 플라즈마로 처리한 ITO의 일함수가 0.08 ~ 0.27 eV로 높았다.
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