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문제 정의
- 이러한 C12A7 의 화학적 구조의 차이는 물리적 특성에 영향을 줄 수 있다. 본 연구에서는 rf magnetron 스퍼터링 방법을 이용하여 절연성 및 전도성 C12A7 타겟 칩 개수의 증가에 따라, 절연성 및 전도성 C12A7이 도핑된 ITO 박막의 전기적, 광학적 특성을 살펴보고 박막의 구조적, 전기적 그리고 광학적 특성에 대한 도핑물질의 영향에 대하여 이야기 하고자 한다.
제안 방법
- 그러나 이러한 재료들은 대기 중에서 쉽게 반응하거나 산화되는 문제점이 발생하여 결국 유기 발광 소^卜의 성능을 저하시킨다. 따라서 본 연구에서는 낮은 일함수를 가지고 투명한 cathode 재료를 찾기 위한 방법으로, 절연성 및 전도성 12CaO-7Al2O3(C12A7) 이 도핑된 ITO 박믹을 radio frequency(rf) magnetron 스퍼터링 방법에 의해 절연성 및 전도성 C12A7의 타겟칩 개수를 변화시키면서 증착하였다.
- Hall 측정장비에 의해 측정되었다. 또한 광 투과도는 UV-VIS spectrometer로 측정하였으며, 박막의 표면은 atomic force microscopy(AFM)를 이용하여 거칠기를 관찰하였다. 박막의 일함수는 UV spectrometer를 이용하여 측정하였고, 표면의 화학적 상태는 X-ray photoemission spectroscopy(XPS)를 이용하여 특성을 관찰하였다.
- 또한 광 투과도는 UV-VIS spectrometer로 측정하였으며, 박막의 표면은 atomic force microscopy(AFM)를 이용하여 거칠기를 관찰하였다. 박막의 일함수는 UV spectrometer를 이용하여 측정하였고, 표면의 화학적 상태는 X-ray photoemission spectroscopy(XPS)를 이용하여 특성을 관찰하였다.
- 65 eV 이다. 이러한 결과에 대하여 Cs이 도핑된 ITO 박막은 Cs의 특성에 의해 감소하였다고 제안하였는데 [8], 이 결과와 비교해 보기 위하여 표면의 화학적 특성분석을 실시하였다.
- 이렇게만들어진 절연성 C12A7은 Ti 파우더와 함께 열처리를통해 전도성 C12A7 pellet으로 변하게 된다[14, 15], 합성된 C12A7 절연체와 전도체 세라믹 타겟은 각각 다른수만큼 ITO 타겟 위의 부식이 잘되는 위치에 올려 놓았다. 전도성 및 절연성 C12A7이 도핑된 ITO 박막을 만들기 위하여 증착에 앞서, 타겟의 오염을 제거하기 위하여 30분 동안 Ar-4%H2 분위기에서 플라즈마 처리에 의해 cleaning 되었다. 모든 박막에 대하여 100 W의 스퍼터링 전압에서 증착된 박막의 두께는 120 nm로 고정하였고, 산소와 Ar-4%H2(O2: 0.
- 절연성 및 전도성 C12A7이 도핑된 ITO 박막은 유리 기판 위에 절연성 및 전도성 C12A7 타겟 칩 개수를 변화시키면서 rf magnetron 스퍼터링 방법으로 증착하였다. 박막의 구조와 표면거칠기에 대한 분석결과, grain의 크기 변화는 결정화와 표면거칠기 값에 크게 영향을 미친다는 것을 확인하였다.
대상 데이터
- 절연성 및 전도성 C12A7이 도핑된 ITO 박막은 4인치의 ITO 타겟(purity, 99.9 %) 및 C12A7 절연체와 전도체 타켓 물질을 이용하여 rf magnetron 스퍼터링 방법을 사용하여 유리기판 위에 증착되었다. C12A7 절연체와 전도체의 합성은 CaC0 and y-Al2O3 파우더를 화학양론적인 혼합으로 고상법에 의해 1300℃ 에서 12시간동안 하소한 후에 그 파우더를 압력을 가하여 pellet(10 mm 0x 1mm thick)旧로 만들어서 소결히였다.
이론/모형
- 구조분석을 위해 High Resolution X-ray diffraction (HRXRD)를 사용하였고, 박막의 carrier 농도와 비저항은 Hall 측정장비에 의해 측정되었다. 또한 광 투과도는 UV-VIS spectrometer로 측정하였으며, 박막의 표면은 atomic force microscopy(AFM)를 이용하여 거칠기를 관찰하였다.
성능/효과
- 6은 3개의 절연성 및 전도성 C12A7 타겟 칩으로 증착한 ITO 박막의 O Is level에 대한 결과이다. ITO 박막의 O Is는 결합 에너지가 530.5 eV이고 C12A7 절연체와 전도체의 도핑에 의해 미세하게 shift되었으며 ITO 박막에 비해 산소의 양이 크게 감소되었다. 이러한결과는 산소의 양이 변화되는 절연성 및 전도성 C12A7 물질의 본질적인 특성에 의해 나타난 결과라고 확인되었다.
- 절연성 및 전도성 C12A7 타겟 칩 개수의 변화를 통해 Carrier concentration과 비저항 등과 같은 전기적 특성은 결정화와 도핑 물질의 특성으로부터 영향을 받는다는 것을 알 수 있었다. 또한, 광학적 특성은 grain 크기로부터 영향을 받는다는 것을 확인하였다. 이상의 연구 결과는 절연성 및 전도성 C12A7 물질의 고유 특성에 의해 C12A7이 도핑된 ITO 박막의 물리적, 화학적 특성의 차이가 야기된다는 것을 증명하였다.
- 증착하였다. 박막의 구조와 표면거칠기에 대한 분석결과, grain의 크기 변화는 결정화와 표면거칠기 값에 크게 영향을 미친다는 것을 확인하였다. 절연성 및 전도성 C12A7 타겟 칩 개수의 변화를 통해 Carrier concentration과 비저항 등과 같은 전기적 특성은 결정화와 도핑 물질의 특성으로부터 영향을 받는다는 것을 알 수 있었다.
- 70 nm로 감소하였다. 여기서, 전도성 C12A7이 도핑된 ITO 박막은 절연성 C12A7이 도핑된 ITO 박막보다 더 큰 표면거칠기 값이 나타났으며, 이러한 표면거칠기의 차이는 Fig. 1의 결과로부터 나타난 절연성 및 전도성 C12A7이 도핑된 ITO 박막 사이의 결정화 차이 때문이라는 것을 알 수 있었다.
- 또한, 광학적 특성은 grain 크기로부터 영향을 받는다는 것을 확인하였다. 이상의 연구 결과는 절연성 및 전도성 C12A7 물질의 고유 특성에 의해 C12A7이 도핑된 ITO 박막의 물리적, 화학적 특성의 차이가 야기된다는 것을 증명하였다.
- 박막의 구조와 표면거칠기에 대한 분석결과, grain의 크기 변화는 결정화와 표면거칠기 값에 크게 영향을 미친다는 것을 확인하였다. 절연성 및 전도성 C12A7 타겟 칩 개수의 변화를 통해 Carrier concentration과 비저항 등과 같은 전기적 특성은 결정화와 도핑 물질의 특성으로부터 영향을 받는다는 것을 알 수 있었다. 또한, 광학적 특성은 grain 크기로부터 영향을 받는다는 것을 확인하였다.
- 3는 절연성 및 전도성 C12A7 타겟 칩 개수를 증가함에 따라 박막의 광 투과도에 대한 결과이다. 절연성및 전도성 C12A7 타겟 칩 개수와 상관없이, 모든 박막은 가시광 영역에서 80% 이상의 광 투과도를 보였다. 하지만, 전도성 C12A7이 도핑된 ITO 박막은 절연성 C12A7이 도핑된 ITO 박막에 비해 550 nm 가시광 지점에서 C12A7 타겟 칩의 개수가 증가함에 따라 광 투과도가 상대적으로 크게 나타났다.
- 4에서와 같이 Hall 측정시스템을 사용하여 조사되었다. 최대 7.8 X 1019cm~3 값을나타내는 박막의 carrier concentratione 절연성 및 전도성 C12A7 타겟 칩 개수가 증가함에 따라 미세하게 감소하였다. 반면에, 최대 8.
- 5는 절연성 및 전도성 C12A7 타겟 칩 개수의 증가에 따라 도핑된 ITO 박막의 일함수 값을 나타낸 것이다. 측정된 결과에 따르면, ITO 박막은 4.8-5.0 eV 이었고, 절연성 C12A7이 도핑된 ITO 박막은 4.5~4.7 eV이며 , 전도성 C12A7이 도핑된 ITO 박막은 4.55-4.65 eV 이다. 이러한 결과에 대하여 Cs이 도핑된 ITO 박막은 Cs의 특성에 의해 감소하였다고 제안하였는데 [8], 이 결과와 비교해 보기 위하여 표면의 화학적 특성분석을 실시하였다.
- 1는 절연성 및 전도성 C12A7 타겟 칩의 수를 증가시킴에 따라 증착된 박막의 HRXRD 관찰한 결과이다. 하나의 타겟 칩으로 증착된 절연성 및 전도성 C12A7이도핑된 ITO 박막은 rf magnetron 스퍼터링 방법으로 증착하였을 시 우선 선호하는 면인 (222)과 (400)에서 diffraction peak을 가지는 다결정구조를 보였다. 모든 박막에 대하여 relative intensity는 절연성 및 전도성 C12A7 타겟 칩 개수가 증가함에 따라 감소되었고, 절연성 C12A7이 도핑된 ITO 박막은 Fig.
- 절연성및 전도성 C12A7 타겟 칩 개수와 상관없이, 모든 박막은 가시광 영역에서 80% 이상의 광 투과도를 보였다. 하지만, 전도성 C12A7이 도핑된 ITO 박막은 절연성 C12A7이 도핑된 ITO 박막에 비해 550 nm 가시광 지점에서 C12A7 타겟 칩의 개수가 증가함에 따라 광 투과도가 상대적으로 크게 나타났다. 이러한 결과는 큰 graine grain scattering이 작아 높은 투과도를 가지게되는데, Fig.
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