[논문]Spin-coating을 이용하여 Flexible Film에 제작된 ZnO TCO의 특성 분석

전민철; 이규탁; 박상욱; 이경주; 문병무; 조원주; 고중혁

doi:10.4313/jkem.2012.25.4.290

Spin-coating을 이용하여 Flexible Film에 제작된 ZnO TCO의 특성 분석
The Characterization of Spin Coated ZnO TCO on the Flexible Substrates 원문보기

전기전자재료학회논문지 = Journal of the Korean institute of electronic material engineers, v.25 no.4, 2012년, pp.290 - 293

전민철 (광운대학교 전자재료공학과) , 이규탁 (광운대학교 전자재료공학과) , 박상욱 (광운대학교 전자재료공학과) , 이경주 (고려대학교 전기전자전파공학부) , 문병무 (고려대학교 전기전자전파공학부) , 조원주 (광운대학교 전자재료공학과) , 고중혁 (광운대학교 전자재료공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

This article introduces the characterization of spin coated ZnO transparent conducting oxide on the flexible substrates. As a II-IV compound semiconductor, ZnO has a wide band gap of 3.37 eV with transparent properties. Due to this transparent properties, ZnO materials can be also employed as the transparent conducting electrode materials. Therefore, strong demands have been required for the transparent electrodes with low temperature processing and cheap cost. So, We will investigate the electrical property and optical transmittance of ZnO transparent conducting oxide through the 4-point probe resistivity meter, and ultraviolet-vis spectrometer Lamda 35, respectively.

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

ZnO를 solution 형태로 제작하여 spin-coater를 이용하여 ZnO TCO를 제작하였다. 본 실험을 통하여 ZnO TCO의 전기적인 특성을 분석하였을 때 비저항 값은 9.
또한 ZnO TCO의 전기적인 특성을 측정하기 위하여 4-point probe resistivity meter를 4155 A semiconductor analyzer에 연결하여 기판의 저항을 측정하였다. 그리고 투명 전극으로써의 특성을 분석하기 위하여 UV-vis spectrometer Lamda 35를 이용하여 기판의 투과도 및 반사도를 측정하였다.
따라서 본 연구에서는 ZnO를 solution 상태로 만들어 스핀 코터 (spin-coater)를 이용하여 ZnO TCO(transparent conducting oxide)를 제작하여 이 ZnO TCO의 전기적인 특성 및 투명 전극으로써의 역할을 분석하기 위해 투과도, 반사도를 측정하였다.
또한 ZnO TCO의 전기적인 특성을 측정하기 위하여 4-point probe resistivity meter를 4155 A semiconductor analyzer에 연결하여 기판의 저항을 측정하였다. 그리고 투명 전극으로써의 특성을 분석하기 위하여 UV-vis spectrometer Lamda 35를 이용하여 기판의 투과도 및 반사도를 측정하였다.
본 연구에서는 ZnO를 flexible한 투명전극으로 제작하기 위하여 120 mL의 methanol에 10 g의 ZnO의 전구체인 znic acetate dihydrate를 넣고 ultra-sonic에서 약 30분 간 용해시켰다.

성능/효과

그림 1은 4-point probe resistivity meter를 4155 A semiconductor analyzer에 연결하여 0∼7 V까지의 범위로 측정한 ZnO TCO의 전압에 대한 전류 그래프이다. 그래프에서 볼 수 있듯이 이 ZnO TCO는 초기 전압값에 대해서는 전류값의 변화가 크지 않았으나 2.5 V 이상의 전압값을 주었을 때 전류값이 급격하게 증가하여 7 V의 전압값에서는 약 35 mA의 전류값이 측정되었다.
그래프에서 볼 수 있듯이 측정한 파장대역은 400∼900 nm이며 이 ZnO TCO의 투과도는 900 nm대역에서 약 91%의 투과도를 갖다가 400∼500 nm의 파장 대역에선 약 85∼89%의 투과도를 보였다.
또한 투과도는 약 85∼91%로 측정이 되었으며 반사도는 9∼14%로 측정이 되었다. 따라서 본 연구를 통해 제작한 ZnO TCO는 투명 전극소재로써 충분히 응용이 가능하다고 판단하였다.
따라서 이 ZnO TCO는 우수한 전도성 물질로 판단할 수 있으며 전극 소재로써의 응용이 가능하다고 판단하였다.
ZnO를 solution 형태로 제작하여 spin-coater를 이용하여 ZnO TCO를 제작하였다. 본 실험을 통하여 ZnO TCO의 전기적인 특성을 분석하였을 때 비저항 값은 9.5 mΩ ∙ cm으로 측정되었다. 또한 투과도는 약 85∼91%로 측정이 되었으며 반사도는 9∼14%로 측정이 되었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	태양전지에 사용되는 투명전극에 주로 사용되는 재료는?	태양전지에 사용되는 투명전극은 반도체 산화물 전극소재로써 SnO2, ITO (indium tin oxide), CdO, ZnO 등의 재료가 주로 이용되고 있으며, 이중 낮은 비저항값을 갖는 ITO 박막이 널리 이용되어 왔다.[1]
	ZnO이 n형 반도체 성질을 가지는 이유는?	현재 ZnO는 1980년대 후반부터 이미 투명 전극, 가스센서, display 소자 등 여러 분야에 널리 이용되어 왔으며 최근에는 발광소자 (LEDs), 압전소자, 태양전지, 레이저 소자 (LDs)등의 광학소자 분야 등에 응용되고 있다. ZnO는 II-IV족 화합물 반도체로써 상온에서 3.3 eV의 wide band gap을 갖는 반도체로써 결정구조는 wurzite와 비슷한 육방정계 (hexagonal)이며 이온화된 격자 간 원자에 의해 생긴 전자 때문에 n형 반도체 성질을 지니고 있다 [2-4].
	반도체 산화물 전극소재인 ZnO가 전기 전도성을 가지는 이유는?	ZnO가 전기전도성을 가지는 것은 결정을 형성하는 과정에서 산소의 frenkel 격자결함이 형성되어 doner 형의 불순물준위를 형성하기 때문이다. 그래서 ZnO는 상온에서 낮은 비저항 값을 갖게 된다.

참고문헌 (7)

R. Tueta and M. Braguier, Thin Solid Films, 80, 143 (1981).

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K. Nomura, H. Ohta, A. Takaki, T. Kamiya, M. Hirano, and H. Hoseno, Nature, 432, 488 (2004).
Y. L. Wang, H. S. Kim, D. P. Norton, S. J. Pearton, and F. Ren, Appl. Phys. Lett., 92, 112101 (2008).

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R. Navamathavan, C. K. Choi, E. J. Yang, I. H. Lim, D. K. Hwang, and S. J. Park, Solid-State Electron., 52, 813 (2008).

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J. F. Wager, Appl. Phys. Lett., 300, 1245 (2003).
H. Jin, S. K. Oh, H. J. Kang, S. W. Lee, Y. S. Lee, and M. H. Cho, Appl. Phys. Lett., 87, 212902 (2005).

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S. J Lee and S. M Han, J. Kor. Ceram. Soc., 25, 645 (1988).

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