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[국내논문] 전자빔 조사에 따른 In2O3/Ti 적층박막의 전기적, 광학적 특성 변화
Influence of Electron Irradiation on the Structural Electrical and Optical Properties of ITO/Ti bi-layered Films 원문보기

열처리공학회지 = Journal of the Korean society for heat treatment, v.28 no.6, 2015년, pp.310 - 314  

문현주 (울산대학교 첨단소재공학부) ,  전재현 (동국실업주식회사) ,  송영환 (울산대학교 첨단소재공학부) ,  오정현 (울산대학교 첨단소재공학부) ,  공태경 (울산대학교 첨단소재공학부) ,  최동혁 (동국실업주식회사) ,  손동일 (동국실업주식회사) ,  김대일 (울산대학교 첨단소재공학부)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

We have considered the influence of electron irradiation on the optical and electrical properties of $In_2O_3/Ti$ bi-layered films prepared with RF and DC magnetron sputtering. The $In_2O_3/Ti$ thin films irradiated at 600 eV shows the lowest resistivity of $6.9{\times}10^...

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제안 방법

  • 본 연구에서는 박막의 증착율과 화학적 조성비를 용이하게 조절 할 수 있는 Direct current(DC) 및 Radio Frequency(RF) 마그네트론 스퍼터를 이용하여 유리기판에 10 nm의 Ti 완충막을 증착하고 상부에 90 nm의 In2O3 박막을 연속으로 증착하였다. 또한 In2O3/Ti 적층박막을 제작한 후에 고효율 열처리 기술인 전자빔을 표면에 조사하고 박막의 전기광학적 특성 변화를 X선 회절분석기(X-ray Diffractormeter; XRD), 원자간력현미경(Atomic Force Microscope; AFM), 자외선-가시광 분광기로 측정하여, 최적의 In2O3/Ti 박막 특성을 확보할 수 있는 전자빔 조사조건을 도출하였다.
  • 본 연구에서는 박막의 증착율과 화학적 조성비를 용이하게 조절 할 수 있는 Direct current(DC) 및 Radio Frequency(RF) 마그네트론 스퍼터를 이용하여 유리기판에 10 nm의 Ti 완충막을 증착하고 상부에 90 nm의 In2O3 박막을 연속으로 증착하였다. 또한 In2O3/Ti 적층박막을 제작한 후에 고효율 열처리 기술인 전자빔을 표면에 조사하고 박막의 전기광학적 특성 변화를 X선 회절분석기(X-ray Diffractormeter; XRD), 원자간력현미경(Atomic Force Microscope; AFM), 자외선-가시광 분광기로 측정하여, 최적의 In2O3/Ti 박막 특성을 확보할 수 있는 전자빔 조사조건을 도출하였다.
  • 전자빔 조사에너지에 따른 박막의 결정성 변화는 X선 회절분석기(X'pert pro MRD, philips, 한국기초과학지원연구원, KBSI 대구센터)로 측정하였으며, In2O3(222) 회절피크의 반가폭(Full Width at Half Maximum, FWHM)과 Scherrer 관계식을 이용하여 박막의 결정립 크기를 구하였다[8, 9].
  • 증착 후 두께측정기(Dektak-150, Varian)을 사용하여 증착율을 측정하였고, 전자빔 조사는 유도결합플라즈마(Inductive Coupled Plasma, ICP) 안테나에RF 3W/cm2를 인가하며, 특정 에너지를 갖는 전자빔을 30분간 박막표면에 조사하였다. 박막증착 및 전자빔 조사 조건은 Table 1에 나타내었다.
  • 본 연구에서는 RF와 DC 마그네트론 스퍼터를 이용하여 유리기판에 10 nm 두께의 Ti 완충층을 증착하고 상부에 90 nm의 In2O3 박막을 증착 한 후, 적층화 및 전자빔 조사에너지에 따른 박막의 광학적, 전기적 특성변화를 고찰하였다.

대상 데이터

  • 본 연구에서는 상온에서 유리기판(Corning 1747, 3 × 3 cm2)에 RF와 DC 마그네트론 스퍼터, 직경 3인치인 In2O3(순도 99.99%) 및 Ti(순도 99.5%) 타겟을 사용하여 두께 100 nm의 In2O3 단층박막과 In2O3 90 nm/Ti 10 nm 적층박막을 제작하였다.

이론/모형

  • 가시광 영역(380~780 nm)의 광투과도 분석은 자외선-가시광 분광기(측정영역 200~900 nm, Cary 100 Cone, Varian)를 사용하였으며, 표면거칠기(Root mean square; RMS)는 원자간력현미경(측정영역 2 × 2μm2, XE-100, Park system)을 이용하였고, 전기적 특성은 Van der pauw 법을 적용한 Hall 효과 측정기(HMS-3000, Ecopia)로 측정하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
산화인듐박막의 특징은? 산화인듐(In2O3) 박막은 높은 가시광 투과도와 낮은 전기비저항을 동시에 갖는 투명전극재(Transparent Conducting Oxide; TCO)로서 박막형 태양전지(Solar cell) 및 다양한 디스플레이 소자의 전극재로 활용되고 있다[1]. 최근에는 유연성을 갖는 표시소자에 다양한 TCO 박막을 적용하기 위하여 유리기판 대신 Poly Carbonate(PC), Poly Ethylene Terephthalate(PET) 그리고 Poly Ether Sulfon(PES)기판을 이용한 투명전극 증착에 대한 연구가 보고되고 있다[2-4].
투명전극재박막을 적용하기 위해 최근에는 유리기판 대신 무엇을 사용하고 있는가? 산화인듐(In2O3) 박막은 높은 가시광 투과도와 낮은 전기비저항을 동시에 갖는 투명전극재(Transparent Conducting Oxide; TCO)로서 박막형 태양전지(Solar cell) 및 다양한 디스플레이 소자의 전극재로 활용되고 있다[1]. 최근에는 유연성을 갖는 표시소자에 다양한 TCO 박막을 적용하기 위하여 유리기판 대신 Poly Carbonate(PC), Poly Ethylene Terephthalate(PET) 그리고 Poly Ether Sulfon(PES)기판을 이용한 투명전극 증착에 대한 연구가 보고되고 있다[2-4]. 그러나 PC, PET, PES 등의 고분자 기판을 사용한 TCO 증착은 열처리 온도에 제약을 받기 때문에 박막의 전기적, 광학적 물성을 개선시키는 방법으로 TCO/metal[2], TCO/Oxide[5], TCO/ Metal/TCO[6] 등의 적층형태의 증착기술이 연구되고 있으며, 전자빔(Electron Irradiation) 표면조사를 이용한 표면개질 기술 또한 제시되고 있다[7].
산화인듐박막은 어디에 활용되고 있는가? 산화인듐(In2O3) 박막은 높은 가시광 투과도와 낮은 전기비저항을 동시에 갖는 투명전극재(Transparent Conducting Oxide; TCO)로서 박막형 태양전지(Solar cell) 및 다양한 디스플레이 소자의 전극재로 활용되고 있다[1]. 최근에는 유연성을 갖는 표시소자에 다양한 TCO 박막을 적용하기 위하여 유리기판 대신 Poly Carbonate(PC), Poly Ethylene Terephthalate(PET) 그리고 Poly Ether Sulfon(PES)기판을 이용한 투명전극 증착에 대한 연구가 보고되고 있다[2-4].
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참고문헌 (12)

  1. S. Karthikeyan, A. E. Hill and R. D. Pilkington : Thin Solid Films, 550 (2014) 140. 

  2. Y. S. Kim, J. H. Park and D. Kim : Vacuum, 82 (2008) 57. 

  3. M. H. Ahn, E. S. Cho and S. J. Kwon : Vacuum, 101 (2014) 221. 

  4. P. H. Lei, C. M. Hsu and Y. S. Fan : Organic Electronics, 14 (2013) 236. 

  5. F. F. Ngaffo, A. P. Caricato and F. Romano : Appl. Surf. Sci., 255 (2009) 9684. 

  6. D. Kim : Appl. Surf. Sci., 256 (2010) 1774. 

  7. S. B. Heo, J. Y. Chun, Y. J. Lee, H. M. Lee and D. Kim : J. Kor. Soc. Heat Treat., 25 (2012) 134. 

  8. S. Song, T. Yang, J. Liu, Y. Xin, Y. Li, S. Han, Appl. Surf. Sci., 257 (2011) 7061. 

  9. B. D. Cullity : Elements of X-ray diffractions, Addition-Wesley, Reading, MA, (1978) 102-121. 

  10. D. Kim : J. Kor. Soc. Heat Treat., 24 (2011) 199. 

  11. Y. S. Kim, S. B. Heo, H. M. Lee, Y. J. Lee, I. S, Kim, M. S. Kang, D. H. Choi, B. H. Lee, M. G. Kim and D. Kim : Appl, Surf, Sci., 258 (2012) 3903. 

  12. G. Haacke : J. Appl. Phys., 47 (1976) 4086. 

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