[논문]전자빔 조사에 따른 GZO/TiO2 박막의 특성 변화

김승홍; 김선경; 김소영; 허성보; 최동혁; 손동일; 김대일

doi:10.12656/jksht.2013.26.6.288

[국내논문] 전자빔 조사에 따른 GZO/TiO2 박막의 특성 변화
Effect of Electron Irradiation on the Properties of GZO/TiO2 Thin Films 원문보기

열처리공학회지 = Journal of the Korean society for heat treatment, v.26 no.6, 2013년, pp.288 - 292

김승홍 (울산대학교 첨단소재공학부) , 김선경 (울산대학교 첨단소재공학부) , 김소영 (울산대학교 첨단소재공학부) , 허성보 (울산대학교 첨단소재공학부) , 최동혁 (동국실업주식회사) , 손동일 (동국실업주식회사) , 김대일 (울산대학교 첨단소재공학부)

Abstract ▼ AI-Helper

We have considered the influence of electron irradiation energy of 300, 600 and 900 eV on the stuctural, electrical and optical properties of GZO/$TiO_2$ thin films prepared with RF magentron sputtering. The optical transmittance and electrical resistivity of the films were dependent on the electron's irradiation energy. The electron irradiated GZO/$TiO_2$ films at 900 eV are grown as a hexagonal wurtzite phase and the resistivity is decreased with electron irradiation energy. The GZO/$TiO_2$ films irradiated at 900 eV shows the lowest resistivity of $4.3{\times}10^{-3}{\Omega}cm$. The optical transmittance in a visible wave length region also increased with the electron irradiation energy. The film that electron irradiated at 900 eV shows 82% of optical transmittance and higher work function of 5.18 eV in this study.

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AI 본문요약
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문제 정의

박막을기저층으로 증착하고, 상부에 100 nm의 GZO 박막을 증착하였다. 적층형태의 투광전도성 박막을 증착한 후 특정에너지를 갖는 전자빔을 조사하여 전자빔 에너지에 따른 박막의 구조적, 전기적, 광학적 특성변화를 고찰하였다.

제안 방법

타겟과 기판사이의 거리는 5 cm로 고정하였으며 증착 후, 30분 동안 전자빔 조사 공정을 수행하였다[10]. 전자빔 조사는 1 × 10⁻⁴Torr에서 수행되었으며 유도결합플라즈마 안테나에 RF 전력 450 W를 인가하여 Ar 플라즈마 방전을 유지하며, 그리드 전압으로 전자를 가속시켜 전자빔 조사 에너지(300, 600, 900 eV)를 조절하였다. Fig.
본 연구에서는 높은 증착율과 두께 균일도 그리고 박막 조성비의 조절이 용이한 RF 마그네트론 스퍼터를 이용하여 두께 5 nm의 TiO₂ 박막을기저층으로 증착하고, 상부에 100 nm의 GZO 박막을 증착하였다. 적층형태의 투광전도성 박막을 증착한 후 특정에너지를 갖는 전자빔을 조사하여 전자빔 에너지에 따른 박막의 구조적, 전기적, 광학적 특성변화를 고찰하였다.

대상 데이터

본 연구에서는 TiO₂(순도 99.99%), GZO(ZnO 95 wt%-Ga₂O₃ 5 wt%) 3인치 타겟과 RF 마그네트론 스퍼터링 장치를 사용하여 상온에서 Poly-carbonate(PC)기판에 GZO/TiO₂ 적층박막을 제작하였다.

성능/효과

전자빔 조사 이전의 GZO/TiO₂ 박막의 비저항은 2.0 × 10⁻² Ωcm이었으나 900 eV의 전자빔이 조사된 박막의 비저항은 4.3 × 10⁻³ Ωcm로 감소하였고, 가시광 투과도는 82%까지 증가하였으며, X선 회절분석을 통하여 가속된 전자빔 조사 에너지에 의하여 상부 GZO 박막의 결정성이 증가하였음을 알 수 있었다. 또한 900 eV 전자빔이 조사된 박막의 일함수가 5.
3 × 10⁻³ Ωcm로 감소하였고, 가시광 투과도는 82%까지 증가하였으며, X선 회절분석을 통하여 가속된 전자빔 조사 에너지에 의하여 상부 GZO 박막의 결정성이 증가하였음을 알 수 있었다. 또한 900 eV 전자빔이 조사된 박막의 일함수가 5.18 eV에 근사한 결과를 보임으로써 종래에 ITO 투명전극 소재보다 향상된 수치를 나타내었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	ZnO 박막이란?	미량의 Ga이 첨가된 ZnO(GZO) 박막은 넓은 밴드갭을 가진 n-type 반도체로서, 가시광 영역에서의 높은 투광성과 우수한 전기전도성을 동시에 가지고 있어 그 응용 연구가 활발히 이루어지고 있다[1]. 일반적으로 GZO 투명 전극소재의 가시광 투과도와 전기전도도는 증착 장비와 공정온도 그리고 증착 후 열처리 조건에 따라서 다양하게 달라진다.
	RF 마그네트론 스퍼터를 이용할 때 장점은?	현재 GZO 박막 증착기술로 펄스-레이저 증착법[2], Radio Frequency(RF) 마그네트론 스퍼터링[3] 그리고 반응성 기화 증착[4] 등이 제시되고 있으나, RF 마그네트론 스퍼터링 기술이 안정된 화학조성 확보 및 대면적 증착에 유리한 장점을 갖기 때문에 생산현장에서 양산을 구현할 수 있는 우수한 기술로 활용되고 있다[5].
	GZO 박막 증착기술의 종류는?	현재 GZO 박막 증착기술로 펄스-레이저 증착법[2], Radio Frequency(RF) 마그네트론 스퍼터링[3] 그리고 반응성 기화 증착[4] 등이 제시되고 있으나, RF 마그네트론 스퍼터링 기술이 안정된 화학조성 확보 및 대면적 증착에 유리한 장점을 갖기 때문에 생산현장에서 양산을 구현할 수 있는 우수한 기술로 활용되고 있다[5].

참고문헌 (13)

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