[논문]AZO/Ni/SnO2 적층박막의 전기적, 광학적 특성 연구

송영환; 차병철; 천주용; 엄태영; 김유성; 김대일

doi:10.12656/jksht.2017.30.1.13

AZO/Ni/SnO2 적층박막의 전기적, 광학적 특성 연구
A Study of Electrical and Optical Properties of AZO/Ni/SnO2 Tri-layer Films 원문보기

열처리공학회지 = Journal of the Korean society for heat treatment, v.30 no.1, 2017년, pp.13 - 16

송영환 (울산대학교 첨단소재공학부) , 차병철 (한국생산기술연구원 첨단제조공정그룹) , 천주용 (한국생산기술연구원 첨단제조공정그룹) , 엄태영 (울산대학교 첨단소재공학부) , 김유성 (뉴옵틱스 기술연구소) , 김대일 (울산대학교 첨단소재공학부)

Abstract ▼ AI-Helper

$SnO_2$ single layer films and 2 nm thick Ni thin film intermediated $AZO/Ni/SnO_2$ trilayer films were deposited on glass substrate at room temperatures by RF and DC magnetron sputtering and then the optical and electrical properties of the films were investigated to enhance opto-electrical performance of $SnO_2$ single layer films. As deposited $SnO_2$ films show the optical transmittance of 81.8% in the visible wavelength region and a resistivity of $1.2{\times}10^{-2}{\Omega}cm$, while $AZO/Ni/SnO_2$ films show a lower resistivity of $5.8{\times}10^{-3}{\Omega}cm$ and an optical transmittance of 77.1% in this study. Since $AZO/Ni/SnO_2$ films show the higher figure of merit than that of the $SnO_2$ single layer films, it is supposed that the $AZO/Ni/SnO_2$ films can assure high opto-electrical performance for use as a transparent conducting oxide in various display applications.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

본 연구에서는 앞서 보고된 Ni 층간금속층을 이용한 GZO/Ni/GZO 적층박막 [8]의 개선된 전기적, 광학적 특성을 기존 SnO₂ 박막의 전기광학적 효율(Figure of merit) 개선에 적용하기 위해, RF와DC 마그네트론 스퍼터를 이용하여 AZO/Ni/SnO₂ 적층박막을 증착하였다. 증착 후 전기비저항 측정기와 자외선-가시광선 분광기(UV-Vis.

대상 데이터

본 연구에서는 각각 직경이 3 Inch로 동일한 금속 산화물 AZO(99.95% purity, Al₂O₃ -ZnO, 5:95 at%), SnO₂(순도: 99.95%) 타겟과 층간금속용 Ni(순도: 99.99%) 타겟이 장착된 RF와 DC 마그네트론 스퍼터를 이용하여, 두께 100 nm의 SnO₂ 박막과 AZO 50 nm / Ni 2 nm / SnO₂ 50 nm 적층박막을유리기판(Corning 1797, 20×20 mm²)에 증착하였다. 기판은 이소프로판올, 증류수의 순서로 5분간 초음파세척을 실시하고 질소가스로 건조하였으며, 증착 후 박막의 두께와 증착율은 단차측정기(Dektak-150, Veeco)로 측정하였다.

데이터처리

154 nm, X’pert pro MRD, philips, KBSI 대구센터)로 분석하였다. 적층구조에 따른 가시광 투과도(300-900 nm) 변화는 자외선-가시광선 분광기(Cary 100 Cone, Varian, 기초과학지원연구원, KBSI 대구센터)로 측정하였고, 박막의 표면형상 및 Root mean square(RMS) 거칠기는 원자간력현미경(XE-100, Park system)으로 분석하였다. 박막의 전하밀도, 이동도 등의 전기적 특성은 Van der pauw 법을 적용한 Hall효과 측정기(HMS-3000, Ecopia)로 측정하였으며, SnO₂ 박막과 AZO/Ni/SnO₂ 적층박막의 전기광학적 완성도(Opto-electrical performance)는 Figure of merit[9] 수치로 비교하였다.
적층박막을 증착하였다. 증착 후 전기비저항 측정기와 자외선-가시광선 분광기(UV-Vis. Spectrophotometer), 원자간력현미경(Atomic force microscope, AFM)을 이용하여 가시광영역의 광 투과도와 전기적 특성에 미치는 영향을 SnO₂단층박막의 결과와 비교, 분석하였다.
증착 후, AZO/Ni/SnO₂ 박막의 적층구조는 X-ray photoelectron spectrometer(XPS, ESCALAB 250, VG Scientific)를 이용하여 분석하였으며, 결정 구조는 X선 회절분석기(X-ray diffraction, Cu-kα, λ= 0.154 nm, X’pert pro MRD, philips, KBSI 대구센터)로 분석하였다. 적층구조에 따른 가시광 투과도(300-900 nm) 변화는 자외선-가시광선 분광기(Cary 100 Cone, Varian, 기초과학지원연구원, KBSI 대구센터)로 측정하였고, 박막의 표면형상 및 Root mean square(RMS) 거칠기는 원자간력현미경(XE-100, Park system)으로 분석하였다.

이론/모형

적층구조에 따른 가시광 투과도(300-900 nm) 변화는 자외선-가시광선 분광기(Cary 100 Cone, Varian, 기초과학지원연구원, KBSI 대구센터)로 측정하였고, 박막의 표면형상 및 Root mean square(RMS) 거칠기는 원자간력현미경(XE-100, Park system)으로 분석하였다. 박막의 전하밀도, 이동도 등의 전기적 특성은 Van der pauw 법을 적용한 Hall효과 측정기(HMS-3000, Ecopia)로 측정하였으며, SnO₂ 박막과 AZO/Ni/SnO₂ 적층박막의 전기광학적 완성도(Opto-electrical performance)는 Figure of merit[9] 수치로 비교하였다.

성능/효과

두께 2nm의 Ni 층간박막을 적용한 AZO/Ni/SnO₂ 적층박막에서 SnO₂ 단층박막보다 평탄한 표면 거칠기가 측정되었으며, 전기적 특성 분석에서도 SnO₂ 박막보다 개선된 5.8×10^-3Ωcm의 낮은 비저항을 보였다. 실온조건에서 증착 된 AZO/Ni/SnO₂적층박막이 SnO₂ 단층박막보다 우수한 전기적, 광학적 완성도를 보임으로써, 경량성과 유연성을 갖는 디스플레이의 투명전극으로 AZO/Ni/SnO₂ 박막이 유용함을 알 수 있었다.
8×10^-3Ωcm의 낮은 비저항을 보였다. 실온조건에서 증착 된 AZO/Ni/SnO₂적층박막이 SnO₂ 단층박막보다 우수한 전기적, 광학적 완성도를 보임으로써, 경량성과 유연성을 갖는 디스플레이의 투명전극으로 AZO/Ni/SnO₂ 박막이 유용함을 알 수 있었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	TCO는 어떻게 이용되는가?	소량의 Al 또는 Ga이 첨가된 ZnO(AZO, GZO)등의 투명전극용 산화물 박막(Transparent Conductive Oxide; TCO) 소재는 전기광학적으로 높은 가시광투과도와 낮은 전기저항을 동시에 갖기 때문에 다양한 디스플레이 제품과 태양전지 등의 투명전극 소재로 널리 활용되고 있다[1]. 이러한 TCO소재 중에서, SnO2 박막은 미량의 Sn(5-10 at %)이 첨가된 In2O3(ITO) 보다 높은 가격경쟁력과 우수한 화학안정성[2]이 보고되어 다양한 연구가 진행되고 있으나, 실온에서 증착 된 SnO2 박막은 다양한 표시소자(Flexible display)의 전극으로 사용하기에는 비교적 높은 전기저항과 낮은 가시광 투과도를 보이기 때문에 진공조건[3] 또는 질소분위기 열처리기술[4]이 보고되었다.
	투명전극용 박막의 거친 표면이 투명전극 활용에 중요한 요소인 이유는?	투명전극용 박막의 거친 표면은 전하이동도 감소에 따른 전기비저항의 증가와 광 흡수율 증가에 따른 가시광 투과도의 감소원인이 되므로 표면거칠기는 투명전극 활용에 중요한 요소이다. Fig.
	RF와 DC 마그네트론 스퍼터를 이용해 실온에서 증착한 SnO2 단층과 AZO/Ni/SnO2 적층박막의 전기적, 광학적 물성변화를 고찰힌 결론은?	두께 2nm의 Ni 층간박막을 적용한 AZO/Ni/SnO2 적층박막에서 SnO2 단층박막보다 평탄한 표면 거칠기가 측정되었으며, 전기적 특성 분석에서도 SnO2 박막보다 개선된 5.8×10-3Ωcm의 낮은 비저항을 보였다. 실온조건에서 증착 된 AZO/Ni/SnO2 적층박막이 SnO2 단층박막보다 우수한 전기적, 광학적 완성도를 보임으로써, 경량성과 유연성을 갖는 디스플레이의 투명전극으로 AZO/Ni/SnO2 박막이 유용함을 알 수 있었다.

참고문헌 (10)

X. Wang and Y. Zhan : Mater. Lett., 188 (2017) 257.

상세보기
J. Um, B. Roh, S. Kim and S.E. Kim : Mater. Sci. Semicond. Process. 16 (2013) 1679.

상세보기
Y. H. Song, H. J. Moon and D. Kim : J. Korean. Soc. Heat Treat., 29 (2016) 163.

원문보기 상세보기
C.H. Huang, D.Y. Chen and C.Y. Hsu : Ceram. Inter., 38 (2012) 1057.

상세보기
J. Wang, X. Zhou, L. Lu, D. Li, P. Mohanty and Y. Wang : Surf. Coat. Technol., 236 (2013) 224.

상세보기
S. Yu, W. Zhang, L. Li, D. Xu, H. Dong and Y. Jin : Thin Solid Films, 552 (2014) 150.

상세보기
L. Liu, S. Ma, H. Wu, B. Zhu, H. Yang, J. Tang and X. Zhao : Mater. Lett., 149 (2015) 43.

상세보기
S. Heo, J. Jeon, T. Gong, H. Moon, S. Kim, B. Cha, J. Kim, U. Jung, S. Park and D. Kim : Ceram. Inter., 41 (2015) 9668.

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

상세보기
J. H. Park, J. H. Chae and D. Kim : J. Alloys Comp., 478 (2009) 330.

상세보기

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증