[논문]APCVD법으로 성장된 <tex> $TiO_2$</tex> 박막의 광학적 특성

심유미; 이광수; 이준신

APCVD법으로 성장된 $TiO_2$ 박막의 광학적 특성
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심유미 (정보통신공학부, 성균관대학교) , 이광수 (정보통신공학부, 성균관대학교) , 이준신 (정보통신공학부, 성균관대학교)

$TiO_2$ 박막은 좋은 내구성 전기적 특성과 함께 가시광선 영역에서의 높은 투과율, 높은 굴절률을 나타내어 태양전지의 반사 방지막, TFT 절연막, 광학적 필터에 쓰이는 다층 광학적 코팅 재료 등에 쓰이며 높은 이용가치로 인해 이에 대한 많은 연구가 이루어지고 있다. 본 논문에서는 APCVD(Atmospheric Pressure Chemical Vapor Deposition)법을 이용하여 $200^{\circ}C$에서 $350^{\circ}C$까지 증착 온도를 변화시키며 $TiO_2$ 박막을 제조할 때 나타나는 광학적 특징 변화에 대한 연구를 수행하였다. 온도가 증가할수록 굴절률은 커지고 $TiO_2$, 박막안의 기공과 결함의 비율은 감소하였다. 광투과율은 UV범위 이후에서 급격한 증가를 보였으며 온도가 증가함에 따라 흡수단이 긴 파장쪽으로 이동하였다. 흡수단의 증가는 광학적 밴드갭과 연관되며 온도가 증가할수록 광학적 밴드갭은 낮아지는 것을 확인할 수 있었다.

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제안 방법

나쁜 영향을 手지 않아야 한다. 따라서 증착 온도에 따라 TiO₂ 박막 구조의 성질은 변화될 수 있으며, 본 연구에서는 다른 실험 조건은 일정하게 유지하고 증착 온도의 변화에 따라 TiO₂ 박막의 굴절畫, 광투과윦, 광학적 밴드 갭, 광흠수계수의 변화에 대해 측정 - 룬석하였다.
TiOz의 전구체로는 TPT (Tetraisopropyl titanate)플 사용하였고 N? 는 Carrier 와 Bubbler 가스로 사용되었고, 반응가스로 6률 흫려주었다. 증착이 끁난 후 두께와 굴절룔을 축정하기 위해 eHipsometer률 이용하였고, UV-Visi비e sp쟎애「ometei■로 광투과율을 측정하였다.

대상 데이터

이 실험에서 TiO₂ 밬막을 만들기 위한 기판으로 Coming glass 1737울 사용하였다, 먼저, 아세튼에 의해 세척된 기판 위에 APCVD방법으로 TiO₂ 박막을 증착하였다. TiOz의 전구체로는 TPT (Tetraisopropyl titanate)플 사용하였고 N? 는 Carrier 와 Bubbler 가스로 사용되었고, 반응가스로 6률 흫려주었다.

이론/모형

뽄 싩험에서 TiO₂ 박막을 증착시키는 방법으로 그림 1의 APCVD법을 사용하였다. APCVD법은 고순도 - 고품질의 박막을 형성하는 기숱로, Chamber안의 압력이 대기압과 같은 조건Uatm)으로 이루어져 있으며 기판에서 고온 툰해, 고온 반응이 일어난다’

성능/효과

따라서 흡수단은 증착 온도가 높을수록 긴 파장쪽으로 이동하고, 광학적 밴드갭은 증착 온도가 높을수록 낮은 걊을 갖게 된다. 200℃ 일 때의 광학적 밴드갭은 3.59 eV이고 온도가 증가할수톡 광학적 밴드 갭은 낮아져 350C 일 때의 광학적 밴드갭은 3.38 eV임을 확인할 수 았다.
또한 300℃ 일 때의 최대 광투과备이 다른 3개의 조건들보다 최대값이 낮은 것을 관찰할 수 있었다. 여기서 투과뮽의 절대값의 차는 표면적에서의 반사량 차에 의한 것이다.
것을 확인할 수 있었다. 또한 횹수단은 온도가 높아질수骂 파장이 긴 쪽으로 이동하였고 흠수단의 변화는 광 흡수계수의 변화를 야기 시歹 결국 증착 온도가 높아질 수 톡 광학적 밴드갭은 낮아지는 성향을 파악 할 수 있었다.
본 논문에서는 APCVD법으로 증착 온도에 변화(200~ 3河C)률 주며 TiO₂ 박막을 제조할 때 나타나는 광학적뾱성 변화를 분석하여 다음과 같은 결과墨 얻을 수 있었다, 온도가 높아질수록 많은 열에너지를 공급하여 막이 치밀해지므로 TiO₂ 박막 안의 기공과 결항의 비율이 감소하고 이로 인해 굴절틀은 커지는 것을 알 수 있었다’ TiO₂ 의 UV영역의 밴드갭으로 인해 광뚜과율은 UV 범위 이후에서 급격한 증가를 보이며 80% 이상의 투과율을 보이는 것을 확인할 수 있었다. 또한 횹수단은 온도가 높아질수骂 파장이 긴 쪽으로 이동하였고 흠수단의 변화는 광 흡수계수의 변화를 야기 시歹 결국 증착 온도가 높아질 수 톡 광학적 밴드갭은 낮아지는 성향을 파악 할 수 있었다.
온도의 변화에 따라 최대 광투과율이 변하는 것을 알 수 있으며 25CTC 와 300笆는 400nm 파장 부근에서, 20CTC 와 350℃는 500nm 파장 부근에서 광투과율이 최대률 나타내었다. 또한 300℃ 일 때의 최대 광투과备이 다른 3개의 조건들보다 최대값이 낮은 것을 관찰할 수 있었다.

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