[논문]UV 처리에 의한 T-OLED용 산화전극에 적합한 Ag 박막 연구: Nano-Mechanical 특성 분석을 중심으로

이규영; 김수인; 김주영; 권구은; 강용욱; 손지원; 전진웅; 김민철; 이창우

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이규영 (국민대학교 나노전자물리학과) , 김수인 (국민대학교 나노전자물리학과) , 김주영 (국민대학교 나노전자물리학과) , 권구은 (국민대학교 나노전자물리학과) , 강용욱 (경기과학고등학교) , 손지원 (경기과학고등학교) , 전진웅 (경기과학고등학교) , 김민철 (경기과학고등학교) , 이창우 (국민대학교 나노전자물리학과)

Ag (silver)의 일함수는 T-OLED (Top Emission Organic Light Emitting Diode)의 전극소자로 사용하기에는 다소 낮다는 단점이 있다(~4.3 eV). 이러한 단점을 해결하기 위한 대안으로 Ag 박막의 표면을 플라즈마 처리, UV 처리 및 열처리를 통하여 일함수를 높이는 연구가 진행 되어왔다(>5.0 eV). 하지만 현재의 대부분 연구는 후 처리된 박막의 일함수에 초점을 맞춰 연구가 진행 되어 박막의 nano-mechanical property에 대한 연구는 매우 부족하다. 따라서 본 논문에서는 AgOx 박막의 nano-mechanical property에 초점을 맞춰 분석을 실시하였다. 연구에 사용된 샘플은 Ag 박막을 유리기판 위에 rf-magnetron sputter 장치를 이용하여 100 W의 power로 150 nm 두께로 증착하였다. 증착된 Ag 박막은 $O_3$ 발생 UV 램프를 이용하여, 다양한 시간동안 UV 처리하였다(0~9분). 증착된 샘플은 Four-point probe, nanoindenter 장비를 이용하여 nano-mechanical property를 분석하였다. 실험 결과 UV 처리 시간이 0, 1분에서 면저항이 0.16, 0.50 ${\Omega}$/sq로 급격한 변화가 나타났으나, 반면 3분 이후 9분의 샘플의 경우, 0.55 ${\Omega}$/sq에서 0.24, 0.20, 0.15 ${\Omega}$/sq로 감소하여 전기적 특성변화를 볼 수 있었다. 또한 nanoindenting 결과 UV 처리한 박막의 극 표면 경도 값의 변화는 0~5분 처리한 샘플의 경우, 물리적인 경도가 증가하는 형태를 보이며 UV 처리를 5분간 했을때 7.89 GPa로 최고의 경도를 가진다. 그 이후부터는 6.97, 3.46 GPa의 결과로 박막의 경도가 감소되는 결과를 얻었다. 이러한 결과로부터 Ag 박막의 후처리에 따른 Ag 물질의 산화 및 결정상태에 따라 박막 내에 존재하는 residual stress를 분석할 수 있다.

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문제 정의

따라서 본 논문에서는 AgOx 박막의 nano-mechanical property에 초점을 맞춰 분석을 실시하였다. 연구에 사용된 샘플은 Ag 박막을 유리기판 위에 rf-magnetron sputter 장치를 이용하여 100 W의 power로 150 nm 두께로 증착하였다.

제안 방법

46 GPa의 결과로 박막의 경도가 감소되는 결과를 얻었다. 이러한 결과로부터 Ag 박막의 후처리에 따른 Ag 물질의 산화 및 결정상태에 따라 박막 내에 존재하는 residual stress를 분석할 수 있다.
증착된 Ag 박막은 O3 발생 UV 램프를 이용하여, 다양한 시간동안 UV 처리하였다(0∼9분).
증착된 Ag 박막은 O₃ 발생 UV 램프를 이용하여, 다양한 시간동안 UV 처리하였다(0∼9분). 증착된 샘플은 Four-point probe, nanoindenter 장비를 이용하여 nano-mechanical property를 분석하였다.

대상 데이터

따라서 본 논문에서는 AgOx 박막의 nano-mechanical property에 초점을 맞춰 분석을 실시하였다. 연구에 사용된 샘플은 Ag 박막을 유리기판 위에 rf-magnetron sputter 장치를 이용하여 100 W의 power로 150 nm 두께로 증착하였다. 증착된 Ag 박막은 O₃ 발생 UV 램프를 이용하여, 다양한 시간동안 UV 처리하였다(0∼9분).

성능/효과

또한 nanoindenting 결과 UV 처리한 박막의 극 표면 경도 값의 변화는 0∼5분 처리한 샘플의 경우, 물리적인 경도가 증가하는 형태를 보이며 UV 처리를 5분간 했을때 7.89 GPa로 최고의 경도를 가진다.
실험 결과 UV 처리 시간이 0, 1분에서 면저항이 0.16, 0.50 Ω/sq로 급격한 변화가 나타났으나, 반면 3분 이후 9분의 샘플의 경우, 0.55 Ω/sq에서 0.24, 0.20, 0.15 Ω/sq로 감소하여 전기적 특성변화를 볼 수 있었다.

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