[논문]투명전도막 <tex> $In_{2-x}A_xO_3$</tex> (A=Si,Ta)의 전기적, 광학적 특성

노경헌; 최문구; 정창오; 정규하; 박장우; 박승한; 주홍렬

투명전도막 $In_{2-x}A_xO_3$ (A=Si,Ta)의 전기적, 광학적 특성
Electrical and Optical Properties of $In_{2-x}A_xO_3$ (A = Si, Ta) Transparent Conducting Oxides 원문보기

노경헌 (연세대학교 물리학과) , 최문구 (연세대학교 물리학) , 정창오 (삼성전자 AMLCD산업) , 정규하 (삼성전자 AMLCD산업) , 박장우 (한밭대학교 공업화학) , 박승한 (연세대학교 물리학) , 주홍렬 (연세대학교 물리학과)

투명 전도막은 높은 광 투과도와 전기 전도도를 동시에 가지는 물질로서 TFT-LCD, 태양 전지 등 다양한 산업에 응용되고 있다(1). 투명 전도막 중에서 가장 많이 사용되는 물질은 In$_2$O$_3$에 Sn을 첨가한 인듐 주석 산화물(ITO)이나 투명 전도막 응용 산업의 발전에 따라 더 높은 광 투과도와 전기 전도도, 우수한 에칭 특성 및 매끄러운 표면 상태를 동시에 가지면서 저온 제작이 가능하여 ITO의 성질을 능가하는 우수한 신규 투명 전도막 개발이 요구되고 있다. (중략)

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문제 정의

p data-page="1">투명 전도막은 높은 광 투과도와 전기 전도도를 동시에 가지는 물질로서 TFT-LCD, 태양 전지 둥 다양한 산업에 응용되고 있다(1) 투명 전도막 중에서 가장 많이 사용되는 물질은 In2O₃ 에 Sn을 첨가한 인듐 주석 산화물(ITO)이나 투명 전도막 응용 산업의 발전에 따라 더 높은 광 투과도와 전기 전도도, 우수한 에칭 특성 및 매끄러운 표면 상태를 동시에 가지면서 저온 제작이 가능하여 ITO의 성질을 능가 하는 우수한 신규 투명 전도막 개발이 요구되고 있다. 본 연구에서는 직류와 고주파 스퍼터링 방법으로 InzO₃에 Si 또는 Ta등을 소량 첨가하여 첨가물질의 양과 annealing온도를 달리하면서 제작하고, 이들의 전기적 구조적 특성들을 조사하였다.

제안 방법

그 후에 진공중 300℃에서 열처리를 하여 박막내의 산소함량을 조절하였다. 박막의 전기적, 광 학적, 구조적 특성을 XRD, 4단자 탐침법, 광투과도 측정, AFM, Hall, profilometer등을 이용하여 분석하였다.
이때 사용한 기판은 LCD-TFT제작에 이용하고 있는 comig glass를 이용하였고 I112O₃ 와 Ta 증착 시에는 직류마그네트론 방식을 이용하였고 SiOz 증착 시에는 고주파 마그네트론 스퍼터링 법을 이용하였다. 위와 같이 제작된 In2O₃ (450A)/A(A=SiO₂ 또는 Ta, 두께: 50-200A)/In2O₃ (450A) 박막을 공기중에서 열판을 이용하여 250℃에서 24시간동안 열처리하여 # 또는 Ta /I112O₃ 막들이 확산에 의하여 균일한 In2 xAxO₃ (A = Si, Ta) 화합물이 되도록 하였다. 그 후에 진공중 300℃에서 열처리를 하여 박막내의 산소함량을 조절하였다.

이론/모형

를 450A 증착하였다. 이때 사용한 기판은 LCD-TFT제작에 이용하고 있는 comig glass를 이용하였고 I112O₃ 와 Ta 증착 시에는 직류마그네트론 방식을 이용하였고 SiOz 증착 시에는 고주파 마그네트론 스퍼터링 법을 이용하였다. 위와 같이 제작된 In2O₃ (450A)/A(A=SiO₂ 또는 Ta, 두께: 50-200A)/In2O₃ (450A) 박막을 공기중에서 열판을 이용하여 250℃에서 24시간동안 열처리하여 # 또는 Ta /I112O₃ 막들이 확산에 의하여 균일한 In2 xAxO₃ (A = Si, Ta) 화합물이 되도록 하였다.

성능/효과

박막의 비저항은 ~lQcm로 매우 컸다. Ta를 첨가한 In2xTaxO₃ 박막의 경우 최저 비저항값은 약 0.6mQcm로서 비교적 낮게 나왔 고, 열처리를 할 경우 비저항 값은 더욱 낮아지는 것으로 나타났다.
결론적으로 본 연구에서는 #에 SiO₂나 Ta등을 첨가하여 제조한 박막의 In2-xAxO₃ (A = Si, Ta) 구조는 기본이 되는 물질인 #와 같은 bixbyite 구조였으며, In2 xSixO₃ 박막의 비저항은 ~lQcm로 매우 컸다. Ta를 첨가한 In2xTaxO₃ 박막의 경우 최저 비저항값은 약 0.

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