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졸-겔 공정에 의해 제조된 ITO (Indium-Tin-Oxide) 박막의 표면처리
Surface Treatment of ITO (Indium-Tin-Oxide) thin Films Prepared by Sol-Gel Process 원문보기

한국세라믹학회지 = Journal of the Korean Ceramic Society, v.44 no.6 = no.301, 2007년, pp.313 - 318  

정승용 (동신대학교 보석공학과) ,  윤영훈 (동신대학교 수소에너지학과) ,  연석주 (동신대학교 보석공학과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

ITO (Indium-tin oxide) thin films have been prepared by a sol-gel spinning coating method and fired and annealed in the temperature range of $450-600^{\circ}C$. The XRD patterns of the films indicated the main peak of (222) plane and showed higher crystallinity with increasing an annealin...

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

  • 500°C에서 annealing하여 제작된 ITO 박막을 표면형상을 제어하고 표면의 불순물을 제거하기 위해서 0.1 N HC1 20% 용액을 이용하여 표면처리한 후 sheet resistance* 측정하였다. Fig.
  • 본연구에서는 Ar 분위기를 이용하여 annealing을 행하였고 온도는 firing 과정과 동일하게 하였다. ITO 박막 표면의 잔존 유기물과 박막의 표면형상을 제어하기 위하여 firing 과 annealing을 거쳐 제조된 ITO 박막을 0.1 N HC1 20% 용액을 이용하여 표면처리를 하였다. ITO 박막 표면에 대한 etching 처리는 5-60 sec까지 행하였다.
  • ITO 박막의 sheet resistance를 4-point probe를 이용하여 측정하였다. Fig.
  • XRD pattern을 통해 상분석을 행하였으며, acidic solution을 이용하여 박막에 대해 표면처리를 행하였다. ITO 박막의 표면에 대한 화학적 표면처리 이후, XPS spectra 분석 및 표면형상의 변화, 전기저항에 대해 고찰하였다.
  • Japan)을 사용하여 ITO solution을 제조하였다. Sn의 첨가량은 8wt%로 고정하였으며 화합물의 합성 시, 공기 중의 산소나 불순물의 오염을 막기 위해 칭량과 혼합은 Glove box에서 실시하였다. Indium source를 칭량하여 용매에 24h 동안 용해시키고, tin source를 첨가하여 6h 동안 혼합하였다.
  • Sol-Gel spinning coating법을 이용하여 ITO 박막을 합성하였고 450-650°C 범위에서 firing과 Ar 분위기에서의 annealing 처리를 행하여 박막을 제조하였다. 500°C에서 annealing에 의해 완성된 ITO 박막은 L084kQ/square의 값을 나타냈으며, FE-SEM image에서 비교적 치밀한 미세구조 형상을 나타냈다.
  • TG-DTA(TG-DTA 2000, MAC Science Co., Ltd, Japan) 를 이용하여 유기물 분해온도를 조사하였으며 XRD(Rigaku Co., Japan)를 이용하여 결정상분석을 하였다. XPS(ESCA- LAB 220i, VG Scientific, UK)를 이용하여 박막의 표면을 분석하였으며 표면처리 전, 후의 전기저항을 4-point probe (Jandel Eng.
  • , Japan)를 이용하여 결정상분석을 하였다. XPS(ESCA- LAB 220i, VG Scientific, UK)를 이용하여 박막의 표면을 분석하였으며 표면처리 전, 후의 전기저항을 4-point probe (Jandel Eng. Ltd., UK)를 이용하여 측정하였다. 또한 박막의 표면형상을 관찰하기 위해 FE-SEM(JSM-6430F, JEOL, Japan)과 AFM (Digital instruments, USA)을 이용하였다.
  • XPS 분석을 통해 ITO 박막 표면부위의 residual carbon의 존재를 확인할 수 있었으며 surface treatment0]] 의해 박막의 표면형상 제어와 불순물제거로 박막의 저항을 낮출 수 있을 것으로 판단되었다. XPS를 이용하여 박막의 불순물의 제거로 인한 전기저항의 변화를 관찰하고자 박막의 O 1 s와 C 1 s의 narrow scan 분석을 하였다. Fig.
  • 측정하였다. XRD pattern을 통해 상분석을 행하였으며, acidic solution을 이용하여 박막에 대해 표면처리를 행하였다. ITO 박막의 표면에 대한 화학적 표면처리 이후, XPS spectra 분석 및 표면형상의 변화, 전기저항에 대해 고찰하였다.
  • 건조는 100°C에서 10 min 건조하였으며 coating과 diying을 5회 반복하였다. 건조된 박막의 잔존 유기물을 제거하고 막의 결정화를 유도하기 위해 대기 중에서 firing 을 행하였다. Firing은 tube fUmace를 사용하였고 firing시 tube 내부의 잔존 유기물과 가스를 제거하기위해 진공펌프를 이용하였다.
  • 본 연구에서는 Sol-Gel spin coating method를 이용해 ITO 박막을 합성하였으며, 합성조건에 따른 박막의 전기저항을 측정하였다. XRD pattern을 통해 상분석을 행하였으며, acidic solution을 이용하여 박막에 대해 표면처리를 행하였다.
  • Firing 온도는 450-600°C까지 50°C간격을 두고 실험하였으며 유지시간은 30min으로 하였다. 본연구에서는 Ar 분위기를 이용하여 annealing을 행하였고 온도는 firing 과정과 동일하게 하였다. ITO 박막 표면의 잔존 유기물과 박막의 표면형상을 제어하기 위하여 firing 과 annealing을 거쳐 제조된 ITO 박막을 0.
  • 출발물질을 혼합한 혼합용액을 60°C, 2h 동안 aging하여 얻은 분말을 600°C까지 승온 시켜 유기물의 분해온도를 관찰하였다. Fig.

대상 데이터

  • Indium source를 칭량하여 용매에 24h 동안 용해시키고, tin source를 첨가하여 6h 동안 혼합하였다. ITO 박막 합성을 위해 7 mm 두께의 유리기판(soda-lime silicate glass)를 사용하였으며 크기는 1.5 X 1.5 mm로 절단하여 acetone과 alcohol을 사용하여 ultrasonic세척기에서 세척, 건조시켰다. Spin coater를 사용하여 1200-800rpm에서 10-30sec 조건에서 박막을 코팅하였다.
  • Indium(III) acetylacetonate(99.99+%, Aldrich, USA)와 Tin(IV) isopropoxide(99%, Alfa Aesar, USA)를 사용하였고 용매로는 2-methoxyethanol(99.0%, Canto Chemical Co. Japan)을 사용하여 ITO solution을 제조하였다. Sn의 첨가량은 8wt%로 고정하였으며 화합물의 합성 시, 공기 중의 산소나 불순물의 오염을 막기 위해 칭량과 혼합은 Glove box에서 실시하였다.

이론/모형

  • , UK)를 이용하여 측정하였다. 또한 박막의 표면형상을 관찰하기 위해 FE-SEM(JSM-6430F, JEOL, Japan)과 AFM (Digital instruments, USA)을 이용하였다.
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참고문헌 (9)

  1. K. L. Chopra, S. Major, and D. K. Pandya, 'Transparent Conductors-A Status Review,' Thin Solid Films, 102 1-46 (1983) 

  2. W. Gopel, K. Schierbaum, H.-D. Wiemhofer, and J. Maier, 'Defect Chemistry of Tin(IV)-Oxide in Bulk and Boundary Layers,' Solid State Ionics, 32-33 440-43 (1989) 

  3. T. Maruyama and K. Fukui, 'Indium-Tin Oxide thin Films Prepared by Chemical Vapor Deposition,' J. Appl. Phys., 70 3848-51 (1991) 

  4. M. J. Alam and D. C. Cameron, 'Investigation of Annealing Effects on Sol-gel Deposited Indium Tin Oxide thin Films in Different Atmospheres,' Thin Solid Films, 420-421 76-82 (2002) 

  5. M. Quass, H. Steffen, R. Hippler, and H. Wulff, 'Influence of Microstructure on Oxygen Diffusioin in Plasma-deposited In/Sn Films,' Thin Solid Films, 420-421 306-11 (2002) 

  6. E. S. Raj and K. L. Choy, 'Microstructure and Properties of Indium tin Oxide Films Produced by Electrostatic Spray Assisted Vapour Deposition Process,' Materials Chemistry and Physics, 82 489-92 (2003) 

  7. J. A. Chaney, S. E. Koh, C. S. Dulcey, and P. E. Pehrsson, 'Surface Chemistry of Carbon Removal from Indium Tin Oxide by Base and Plasma Treatment, with Implications on Hydroxyl Termination,' Applied Surface Science, 218 258- 66 (2003) 

  8. H. Tomonaga and T. Morimoto, 'Indium-Tin Oxide Coatings Via Chemical Solution Deposition,' Thin Solid Films, 392 243-8 (2001) 

  9. M. D. Stove, J. Touskova, and J. Tousek, 'X-ray Photoelectron Spectroscopy, Scanning Electron Microscopy and Optical Transmission Studies of Indium Tin Oxide and Cadmium Sulphide thin Films for Solar Cells,' Thin Solid Films, 299 67-71 (1997) 

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