초록

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ZnS는 전기적 에너지를 받으면 전자와 정공이 무수히 발생하며 이들이 평형상태로 갈 때 보다 높은 준위로 여기 되면 빛이 생성 될 수 있다. 전계발광(EL) 표시장치를 제작하기 위하여 일본의 High purity 사의 제품이 비교적 Electron Beam으로 증착하기에 우수하였고, 휘도도 상용화된 800fL에 80% 수준으로 제작과정을 개선하여 더욱 우수한 결과를 얻을 수 있고 본 연구는 Yellow의 경우 650fL의 휘도를 얻었고, Green의 경우 350 fL의 휘도를 얻었다. Electron Beam 제작용으로 자체 제작된 기판 홀더로 막을 제작한 결과 두께 균일도는 6% 내외의 결과로 상당히 우수한 특성을 나타내었다.

ZnS는 전기적 에너지를 받으면 전자와 정공이 무수히 발생하며 이들이 평형상태로 갈 때 보다 높은 준위로 여기 되면 빛이 생성 될 수 있다. 전계발광(EL) 표시장치를 제작하기 위하여 일본의 High purity 사의 제품이 비교적 Electron Beam으로 증착하기에 우수하였고, 휘도도 상용화된 800fL에 80% 수준으로 제작과정을 개선하여 더욱 우수한 결과를 얻을 수 있고 본 연구는 Yellow의 경우 650fL의 휘도를 얻었고, Green의 경우 350 fL의 휘도를 얻었다. Electron Beam 제작용으로 자체 제작된 기판 홀더로 막을 제작한 결과 두께 균일도는 6% 내외의 결과로 상당히 우수한 특성을 나타내었다.

AI 본문요약

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• 연구 주제
• 연구 방법
• 연구 결과

문제 정의

• 제작해서 사용하였다. 이때 Mn 과 TbF3 의 농도를 변화시키고, 가장 좋은 조건을 찾고자 하였다. 우선 제작공정을 Flow chart로 나타낸 결과는 그림 2와 같다.

제안 방법

• Pellet 제작공정을 각 process 별로 살펴보면 발광층의 모체 및 발광중심이 될 물질을 여러 종류의 농도로 준비하였고, Mn 의 경우는 1 mole %, 0.5 mole %, 0.1 mole % 로 TbFs 는 2 wt% 와 4 wt%로 하였다.
• annealing은 ITO전극과 Y2O₃, SiON, SiN 절연층 위에 증착된 ZnS 발광층을 vacuum furnace 를 이용 3~ 5 X 10'5 Torr의 진공도에서 400℃ ~ 500℃ 의 범위에서 lh ~ 2h 실시하였다. 이때 승온은 약 200 ℃/h의 속도로 하고 강온은 이보다 낮은 속도로 진행하여 막의 급격한 열 수축을 방지한다.
• 일치해야 한다. 그러므로 II-VI족 화합물 반도체가 사용되며 Ilb-VIb족 화합물인 ZnS 모체에 천이금속인 Mn 을 발광중심으로 첨가한 Y이low 박막 전계발광 소자와 희토류 불화물인 TbF3 를 발광중심으로 첨가한 green 박막 EL 소자를 중심으로 모체인 ZnS 와 박막으로 제작 시공 정에 따른 EL 소자의 최적조건등에 대하여 알아보았다. 박막 EL 소자용 형광체로 이용되는 ZnS를 비롯한 II-VI족 화합물 반도체의 일반적인 특성을 표1에 나타내었고, 여기서는 알카리류황화물인 CaS 와 &S등을 모체로 사용하는 것이 좋으나, YeUow 박막 전계발광 소자와 green 박막 EL 소자의 경우는 Zr旧를 모체로 하고, Mn과 TbF3 를 발광중심으로 하여 제작하면 상요화된것의 경우 약 90。fL 와 600 fL의 휘도를 나타내므로 사용이 용이하다.
• 감은 모두 비슷하나 defect의 형태를 비교하면 다르고 휘도의 측정결과에서 High purity(H) 社의 제품이 가장 좋은 결과를 얻었다. 물론 시료는 자체제작 된 것은 아니나 발광층의 안정성 측면에서 defect의 수가 증착 율과 상관관계가 적은 것을 선택하여 박막형 EL 소자를 제작하였다. 이때 수적인 증감은 三井(日) 社 의 제품이 최적 조건인 4 ~ 6 A/S 의 증착 속도에 준해 비교 평가한 것이다.
• 사용하고 있다. 박막을 제작할 때의 문제점으로 박막을 형성한 전체 sample에 대해 막의 두께가 많은 차이를 보이게 되는 것을 들 수 있는데, 이번에 5〃용의 형광층을 좋은 조건으로 제작하기 위해서 직접 substrate holder를 제작하였다. 실험적으로 제작된 substrate holder에서 용형광층을 제작할 결과이다.
• 박막형 EL 소자의 주요 관심사인 고휘도, 고안 정성의 우수한 막을 형성하기 위하여 三井 (日), High purity(日) 그 외의 여러가지 회사의 ZnS 분말을 가지고 발광층 막을 제작하여 다양한 방법으로 분석하여 최적의 우수한 형광 물질을 선택하였다. 실험 방법으로는 그림1과 같이 ITO가 coationg된 유리 기판위에 YQ* SiON, SiN 등의 절연층을 증착하고 그 위에 발광 층을 박막 두께, 기판온도, 증착 율을 변화 시키면서 증착하여 각 경우의 defect를 비교하였다.
• 선택하였다. 실험 방법으로는 그림1과 같이 ITO가 coationg된 유리 기판위에 YQ* SiON, SiN 등의 절연층을 증착하고 그 위에 발광 층을 박막 두께, 기판온도, 증착 율을 변화 시키면서 증착하여 각 경우의 defect를 비교하였다.
• 증착이라고 하는 것은 표현 그대로 증기 상태의 물질이 찬 substrate에 달라붙어 이루어지는 것인데 기판의 상태인 청결도와 temperature가 가장 큰 영향을 미치는 변수라고 할 수 있다. 이번 실험을 위해 열원인 hallogen lamp의 위치를 바꾸고 control을 하는 것을 조정했다.

대상 데이터

• 발광층을 Electron Beam으로 제작하기 위해서 증착할 물질인 ZnS:Mn 과 ZnS:TbF3 를 Pellet 형태로 제작해서 사용하였다. 이때 Mn 과 TbF3 의 농도를 변화시키고, 가장 좋은 조건을 찾고자 하였다.
• 실험적으로 제작된 substrate holder에서 용형광층을 제작할 결과이다. 이 실험은 진공도 2X10-6 Torr, E/B power 10mAz 기판온도 200 ℃ 의 홀더 의 rpm 15 로 일본의 high purity 社 의 ZnS:TbF3 ( 5 wt% ) pellet으로 제작하였다. sample 하나는 9개 group으로 나누어서 두께를 측정 한 결과 최소에서 4040 A 에서 최대 5640 A 까지의 값이 나오므로 최대값과 최소값의 차이에서 얻은 오차의 비율이 약 12%로 상용화의 조건보다는 나쁘지만 비교적 양호한 결과를 얻었다.

성능/효과

• 경우 350 fL의 휘도를 얻었다. Electron Beam 제작용으로 자체 제작된 기판 흘더로 막을 제작한 결과 두께 균일도는 6% 내외의 결과로 상당히 우수한 특성을 나타내었다. 박막의 두께는 7000 Az annealing 온도는 500℃ 가 가장 좋으나 절연 충 박막과의 interaction 을 고려하여 450℃ 내외 에서 조정하였고, 기판온도도 200℃ 로 고정하였다.
• 이 실험은 진공도 2X10-6 Torr, E/B power 10mAz 기판온도 200 ℃ 의 홀더 의 rpm 15 로 일본의 high purity 社 의 ZnS:TbF3 ( 5 wt% ) pellet으로 제작하였다. sample 하나는 9개 group으로 나누어서 두께를 측정 한 결과 최소에서 4040 A 에서 최대 5640 A 까지의 값이 나오므로 최대값과 최소값의 차이에서 얻은 오차의 비율이 약 12%로 상용화의 조건보다는 나쁘지만 비교적 양호한 결과를 얻었다. 이 결과를 토대로 새롭게 제작한 substrate holder로 다시 sample을 제작한 결과 4회의 실험에서 최소값이 4940 A 최대값이 5680A 의 결과를 얻어 시제작한 기판 holder 보다는 우수한 6% 내외의 두게 차이가 발생하였다.
• 증.감은 모두 비슷하나 defect의 형태를 비교하면 다르고 휘도의 측정결과에서 High purity(H) 社의 제품이 가장 좋은 결과를 얻었다. 물론 시료는 자체제작 된 것은 아니나 발광층의 안정성 측면에서 defect의 수가 증착 율과 상관관계가 적은 것을 선택하여 박막형 EL 소자를 제작하였다.
• 표5에 최종 실험조건을 나타내었다. 또한 pellet을 자체제작한 결과 Mn을 doping한 경우는 0.45 wt%, TbF3의 경우는 4wt% 에서 본 실험의 휘도 중 최고값에 90% 수준으로 근접하였다.
• 발광층의 두께는 발표된 것에 의하면 5000 A 을 최적의 것으로 하고 있으나, 이번 실험 결과에 의하면 안정된 상태의 발광층으로 7000 ~ 8000 A 의 두께를 필요로 하는 것을 알 우 있었는데 형광체의 종류에 따라서 차이가 있으나, 이번에는 7000 A 이상의 막에서 가장 좋은 휘도를 얻을 수 있었다.
• sample 하나는 9개 group으로 나누어서 두께를 측정 한 결과 최소에서 4040 A 에서 최대 5640 A 까지의 값이 나오므로 최대값과 최소값의 차이에서 얻은 오차의 비율이 약 12%로 상용화의 조건보다는 나쁘지만 비교적 양호한 결과를 얻었다. 이 결과를 토대로 새롭게 제작한 substrate holder로 다시 sample을 제작한 결과 4회의 실험에서 최소값이 4940 A 최대값이 5680A 의 결과를 얻어 시제작한 기판 holder 보다는 우수한 6% 내외의 두게 차이가 발생하였다.
• 전계발광(EL) 표시장치를 제작하기 위하여 일본의 High purity 사의 제품이 비교적 Electron Bearn으로 증착하기에 우수하였고, 휘도도 상용화된 800fL에 80% 수준으로 제작과정을 개선하여 더욱 우수한 결과를 얻을 수 있고 본 연구는 Y이low의 경우 650 fL의 휘도를 얻었고, Green 의 경우 350 fL의 휘도를 얻었다. Electron Beam 제작용으로 자체 제작된 기판 흘더로 막을 제작한 결과 두께 균일도는 6% 내외의 결과로 상당히 우수한 특성을 나타내었다.

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