[논문]Low-e용 산화물 다층박막 IGZO/Ag/IGZO의 구조적, 광학적 특성 분석

왕홍래; 김홍배; 이상렬

doi:10.4313/jkem.2013.26.4.321

[국내논문] Low-e용 산화물 다층박막 IGZO/Ag/IGZO의 구조적, 광학적 특성 분석
Structural and Optical Properties of Multilayer Films of IGZO / Ag / IGZO for Low Emissivity Applications 원문보기

전기전자재료학회논문지 = Journal of the Korean institute of electronic material engineers, v.26 no.4, 2013년, pp.321 - 324

왕홍래 (청주대학교 전자공학과) , 김홍배 (청주대학교 반도체공학과) , 이상렬 (청주대학교 반도체공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, The RF magnetron sputter and evaporator was on glass substrates 30 mm ${\times}$ 30 mm OMO multilayer thin film structure is applied to the low-e. Structural and optical properties, a thin film was produced, the variable was placed into a variable deposition time of the oxide layer. According to the XRD measurement results there is no peak that satisfies the Bragg's law ($2dsin{\theta}=n{\lambda}$) which confirmed that it is an amorphous structure. RMS value of the results of the AFM measurement, has a roughness of less than 2 nm. transmittance measurements results, visible light region an average 80%, IR region 40% showed.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 OMO 박막의 산화물 층의 증착 시간에 따른 특성에 대해 연구했다.

제안 방법

RF magnetron sputter와 evaporator 장비를 이용하여 상온에서 OMO 구조를 제작하였다. OMO 구조의 결정학적 특성이 비정질에 가까운 것을 FESEM과 XRD 결과를 통하여 확인할 수 있었다.
표면의 거칠기는 AFM (dimension V/Vecco)를 사용하여 측정한 후 박막의 특성을 비교 분석하였다. 가시광 영역에서의 광학 투과도는 UV/Vis-NIR spectrophotometer (V-670/JASCO)를 사용하여 분석하였다.
단면의 미세구조를 확인하기 위해 FE-SEM (WUPRA 60/Carl Zeiss) 측정을 하였으며, 박막의 결정성 및 배향성을 판단하기 위해 XRD (SmartLab/RIGAKU) 측정을 하였다. 표면의 거칠기는 AFM (dimension V/Vecco)를 사용하여 측정한 후 박막의 특성을 비교 분석하였다.
0×10-6 Torr에서 증착을 하였다. 박막 증착 시 반응 가스로는 Ar gas를 사용하였으며, 실험 변수로는 상부와 하부의 산화물 증착 시간을 5, 7, 9, 11분의 변수를 주어 실험을 진행하였다. 모든 박막의 메탈 층인 은 (Ag)을 이베퍼레이터의 증착막 두께계(thickness moniter)로 100 Å으로 고정시켜 증착하였다.
표 1은 증착시간에 따른 OMO의 두께가 나타나있다. 제작된 박막은 저 방사율 (low-e) 활용을 위하여 구조적, 광학적 특성 변화를 관찰하였다.
단면의 미세구조를 확인하기 위해 FE-SEM (WUPRA 60/Carl Zeiss) 측정을 하였으며, 박막의 결정성 및 배향성을 판단하기 위해 XRD (SmartLab/RIGAKU) 측정을 하였다. 표면의 거칠기는 AFM (dimension V/Vecco)를 사용하여 측정한 후 박막의 특성을 비교 분석하였다. 가시광 영역에서의 광학 투과도는 UV/Vis-NIR spectrophotometer (V-670/JASCO)를 사용하여 분석하였다.

대상 데이터

본 연구에서는 알에프 마그네트론 스퍼터 (RF magnetron sputter)을 이용하여 유리기판 위에 OMO 구조의 상부와 하부층은 In:Ga:ZnO (1:1:1 mol%)의 조성비로 조성된 2인치 타겟으로 박막을 증착하였으며, 메탈 (metal)층은 이베퍼레이터 (evaporator) 장비를 이용하여 은(Ag) (99.999%)을 증착하였다. 준비된 유리기판은 30 mm × 30 mm 크기를 아세톤, 메타올, 증류수 순으로 각각 5분 간 초음파 세척을 하였으며, 질소 가스를 이용 물기를 제거하고, 약 3분 간 150℃에서 가열 후 즉시 스퍼터 내부에 장착하였다.

성능/효과

RF magnetron sputter와 evaporator 장비를 이용하여 상온에서 OMO 구조를 제작하였다. OMO 구조의 결정학적 특성이 비정질에 가까운 것을 FESEM과 XRD 결과를 통하여 확인할 수 있었다. 모든 박막의 두께는 2 nm 이하의 거칠기, 가시광 영역에서 약 80% 이상의 투과율, 적외선 영역에서 40% 이하의 투과율을 보였다.
OMO 구조의 결정학적 특성이 비정질에 가까운 것을 FESEM과 XRD 결과를 통하여 확인할 수 있었다. 모든 박막의 두께는 2 nm 이하의 거칠기, 가시광 영역에서 약 80% 이상의 투과율, 적외선 영역에서 40% 이하의 투과율을 보였다. Eg는 4.
90을 갖는 것을 확인하였다. 산화물 층의 증착시간이 증가함에 따라 거칠기와 투과도도 같이 증가하였으며 좋은 특성을 나타내는 시간은 11분으로 판단된다. 다른 박막에 비해 다소 높은 거칠기를 갖고 있다고 판단되나 가시광 영역에서 가장 높은 투과도를 갖고 있으며 적외선 영역에서 가장 낮은 투과율을 갖고 있기 때문이다.
그림 3은 증착시간에 따른 OMO 박막의 광학적 특성을 나타내며 UV-VIS 분광광도계를 사용하여 250∼1,200 nm 파장 영역에서 광학적 투과율을 측정한 것이다. 투과도 측정 결과 박막은 최대 88%의 투과도를 나타내었으며, 자외선 영역은 약 40% 이하의 투과율을 보여주고 있다. 이러한 투과율의 변화는 SPR (surface plasmon resonance) 현상으로 설명할 수 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	OMO 박막의 경우 투과되는 빛 에너지가 줄어드는 이유는?	이 구조는 organic solar cell이나 TCO 등의 여러 가지 분야에 연구되어 새로운 유리 코팅인 low-emissivity, flat panel display, organic light-emitting diodes 등 매우 낮은 시트저항을 갖으며 높은 투과율을 보이는 것을 OMO 박막의 광학적, 전기적 특성 변화에 대해 증명 됐다 [1-5]. 또한 1.43 eV의 밴드갭을 가지고 있는데 밴드갭 이상의 에너지를 가지고 있는 가시광이 비춰지면 가전자대의 전자가 전도대로 여기되는 현상으로 빛 에너지가 손실되고, 이로 인해 투과되는 빛 에너지가 줄어들게 되는 반면 산화물 반도체는 3.1 eV 이상의 높은 밴드갭을 가지고 있어 가시광의 흡수가 일어나지 않고 투과되어 투명한 박막제작에 용이하다 [6].
	OMO (oxide-metal-oxide) 구조란?	OMO (oxide-metal-oxide) 구조는 두 개의 산화물 층과 하나의 메탈 층으로 구성이 되어있다. 이 구조는 organic solar cell이나 TCO 등의 여러 가지 분야에 연구되어 새로운 유리 코팅인 low-emissivity, flat panel display, organic light-emitting diodes 등 매우 낮은 시트저항을 갖으며 높은 투과율을 보이는 것을 OMO 박막의 광학적, 전기적 특성 변화에 대해 증명 됐다 [1-5].
	산화물 반도체의 장점은?	또한 1.43 eV의 밴드갭을 가지고 있는데 밴드갭 이상의 에너지를 가지고 있는 가시광이 비춰지면 가전자대의 전자가 전도대로 여기되는 현상으로 빛 에너지가 손실되고, 이로 인해 투과되는 빛 에너지가 줄어들게 되는 반면 산화물 반도체는 3.1 eV 이상의 높은 밴드갭을 가지고 있어 가시광의 흡수가 일어나지 않고 투과되어 투명한 박막제작에 용이하다 [6].

참고문헌 (9)

C. Guillen and J. Herrero, Sol. Energ. Mater. Sol. Cells, 92, 938 (2008).

상세보기
J. A. Jeong and H. K. Kim, Sol. Energ. Mater. Sol. Cells, 93, 1801 (2009).

상세보기
E. Ando and M. Miyazaki, Thin Solid Films, 392, 289 (2001).

상세보기
K. H. Choi, Y. Y. Choi, J. A Jeong, H. K. Kim, and S. Jeonb, Electrochem. Solid-State Lett., 14, H152 (2011).

상세보기
H. K. Park, J. A. Jeong, Y. S. Park, S. I. Na, D. Y. Kim, and H. K. Kim, Electrochem. Solid-State Lett., 12, H309 (2009).

상세보기
D. P. Notron, Mat. Sci. Eng., 43, 139 (2004).

상세보기
N. Kawasaki, Y. Kubozo, H. Okamoto, A. Fujiwara, and M. Yamaji, Appl. Phys. Lett., 94, 043310 (2009).

상세보기
Junxi Zhang, Lide Zhang, and Wei Xu, Appl. Phys., 45, 113001 (2012).
X. Chen, W. Guan, G. Fang, and X. Z. Zhao, Appl. Surf. Sci., 252, 1561 (2005).

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