[논문]Au 층간박막 두께에 따른 ZnO 박막의 전기광학적 특성 변화

박윤제; 최수현; 김유성; 차병철; 공영민; 김대일

doi:10.5695/jkise.2020.53.3.104

Au 층간박막 두께에 따른 ZnO 박막의 전기광학적 특성 변화
Influence of Au Interlayer Thickness on the Opto-Electrical Properties of ZnO Thin Films 원문보기

한국표면공학회지 = Journal of the Korean institute of surface engineering, v.53 no.3, 2020년, pp.104 - 108

박윤제 (울산대학교 첨단소재공학부) , 최수현 (울산대학교 첨단소재공학부) , 김유성 (한국생산기술연구원 첨단정형공정그룹) , 차병철 (한국생산기술연구원 첨단정형공정그룹) , 공영민 (울산대학교 첨단소재공학부) , 김대일 (울산대학교 첨단소재공학부)

Abstract ▼ AI-Helper

ZnO single layer films (100 nm thick) and Au intermediated ZnO films (ZnO/Au/ZnO; ZAZ) were deposited on the glass substrate by RF and DC magnetron sputtering at room temperature and then the influence of the Au interlayer on the electrical and optical properties of the films were investigated. ZnO thin films show the visible transmittance of 90.3 % and sheet resistance of 63.2×108 Ω/□. In ZAZ films, as Au interlayer thickness increased from 6 to 10 nm, the sheet resistance decreased from 58.3×108 to 48.6 Ω/□, and the visible transmittance decreased from 84.2 to 73.9 %. From the observed results, it can be concluded that the intermediate Au thin film enhances the opto-electrical performance of ZnO films without intentional substrate heating.

주제어

표/그림 (7)

그림 Fig. 1. XRD pattern of the ZnO/Au/ZnO films.
표 Table 1. Experimental condition of ZnO and ZnO/Au/ZnO tri-layer deposition.
그림 Fig. 2. Surface morohology and RMS roughness of the ZnO and ZnO/Au/ZnO films.
그림 Fig. 3. Optical transmittacne of the ZnO and ZnO/Au/ZnO films.
표 Table 2. Grain size of ZnO single layer and ZnO/Au/ZnO tri-layer films.
표 Table 3. Figure of merit (FOM) of ZnO single layer and ZnO/Au/ZnO (ZAZ) tri-layer films.
그림 Fig. 4. Optical band gap of the ZnO and ZnO/Au/ZnOfilms.

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 ITO/Gold(Au) 적층박막 연구[6]에서 보고된 Au 박막의 전기광학적 특성 개선 효과를 ZnO/Au/ZnO (ZAZ) 적층박막에 적용하기 위하여, RF와 DC 마그네트론 스퍼터를 이용하여 ZnO 박막과 Au 박막을 증착하였고, Au 층간금속이 ZAZ 적층박막의 가시광 투과도와 전기적 특성에 미치는 영향을 고찰하였다.

제안 방법

본 연구에서는 RF와 DC 마그네트론 스퍼터를 이용하여 유리기판에 ZnO/Au/ZnO 적층박막을 증착하고, Au 층간금속 두께(6, 8, 10 nm)에 따른 박막의 전기적, 광학적 물성 변화를 고찰하였다. 8 nm 두께의 Au 층간 금속층에서 Au(111) 회절피크가 검출되어 성막화가 진행된 것을 알 수 있었으며, 박막의 평탄화로 인하여 1.

대상 데이터

본 연구에서는 실온에서 ZnO (직경 3 Inch, 순도: 99.95%) 타겟과 Au(직경 3 Inch, 순도: 99.99%) 타겟 이 장착된 RF와 DC 마그네트론 스퍼터를 이용하여 유리기판(3⨉3 cm² , Corning 1737)에 ZnO 단층박막과 ZnO/Au/ZnO 적층박막을 증착하였다. 유리 기판은 이소프로판올, 증류수의 순서로 초음파 세척을 실시하고 질소가스로 건조하였으며, 타겟과 기판의 거리는 5 cm로 고정하였다.

성능/효과

3 nm의 RMS 거칠기가 측정되었다. 또한 층간 Au 금속의 두께에 반비례하여 면저항이 감소하였으며 ZnO/Au/ZnO 적층박막이 ZnO 단층박막보다 상대적으로 높은 전기광학적 완성도 (Figure of merit) 결과를 보임으로써, 경량성과 유연성을 갖는 플렉시블 디스플레이의 투명전극재로 유용함을 알 수 있었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	ZnO/Au/ZnO 적층박막이 ZnO 단층박막보다 투명자극재로 유용한 이유는 무엇인가?	3 nm의 RMS 거칠기가 측정되었다. 또한 층간 Au 금속의 두께에 반비례하여 면저항이 감소하였으며 ZnO/Au/ZnO 적층박막이 ZnO 단층박막보다 상대적으로 높은 전기광학적 완성도 (Figure of merit) 결과를 보임으로써, 경량성과 유연성을 갖는 플렉시블 디스플레이의 투명전극재로 유용함을 알 수 있었다.
	갈륨(Ga)이 첨가된 Zinc Oxide(GZO) 박막의 문제점과 해결방안은 무엇인가?	최근 갈륨(Ga)이 첨가된 Zinc Oxide(GZO) 박막은 종래의 주석(Sn)이 첨가된 Indium Oxide(ITO) 박막의 대체 전극재료로 보고되어, 다양한 증착기술에 대한 연구가 진행되고 있다[2]. 그러나 실온조건에서 증착된 GZO 박막은 후속 열처리과정 없이 투명 전극재로 사용하기에는 비교적 높은 비저항을 갖기 때문에 이를 개선하기 위해 다양한 열 표면개질기술 [3, 4]이 제시되었으나, 열에 취약한 폴리머(Polymer) 기판에 적용하기 어렵기 때문에 다양한 귀금속 박막을 중간층으로 사용한 TCO/metal/TCO 적층구조의 증착기술이 개발되었다[5].
	투명전도성 산화물(Transparent Conductive Oxide; TCO) 박막의 특성은?	투명전도성 산화물(Transparent Conductive Oxide; TCO) 박막은 높은 가시광 투과율(Visible transmittance, ≥ 80%)과 낮은 면저항(Sheet resitance < 100 Ω/□) 특성을 동시에 갖기 때문에 다양한 표시소자와 박막형 태양전지의 투명전극재로 사용되고 있다[1]. 최근 갈륨(Ga)이 첨가된 Zinc Oxide(GZO) 박막은 종래의 주석(Sn)이 첨가된 Indium Oxide(ITO) 박막의 대체 전극재료로 보고되어, 다양한 증착기술에 대한 연구가 진행되고 있다[2].

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