초록 ▼

습식화학적 박막제조방법중의 하나인 Metallo-OrganicDeposition(MOD)법으로 Indium Tin Oxide(ITO, In2O3-SnO2) 광투광성 도전박막을 제조하였다. 이 ITO 광투과성 도전박막은 액정표시소자(LCD), 태양전지, 비선형 광학소자,Electrochromic Devices(ECD) 등 투광성이 요구되는 전기광학(electro-optic)소자의 전극으로 널리 사용되고 있다.MOD법은 박막제조시 용매의 증발이 일어난 후 가교(Networking)가 일어남으로써 기판과 평행하게

습식화학적 박막제조방법중의 하나인 Metallo-OrganicDeposition(MOD)법으로 Indium Tin Oxide(ITO, In2O3-SnO2) 광투광성 도전박막을 제조하였다. 이 ITO 광투과성 도전박막은 액정표시소자(LCD), 태양전지, 비선형 광학소자,Electrochromic Devices(ECD) 등 투광성이 요구되는 전기광학(electro-optic)소자의 전극으로 널리 사용되고 있다.MOD법은 박막제조시 용매의 증발이 일어난 후 가교(Networking)가 일어남으로써 기판과 평행하게 수축이 발생하기 때문에, 다른 습식화학적 박막제조법의 단점인 균열(Cracks)을 억제할 수 있는 방법이다. 또한 제조 공정이 간편하고, spinning, dipping,spraying 등으로 대용량 혹은 복잡한 형상의 기판에도 박막을 제조할 수 있다. 본 연구는MOD법 특히 소수성 용매를 첨가하여 안정성이 부여된 용액으로 ITO를 제조하여, 그 제조process와 제조된 박막의 물성을 평가하는 것이다.본 연구에서는 In(III)-acetate hydrate와 tetrabutyltin을 출발원료로 사용하였고 공통용매인 2-Ethylhexanoic acid에 녹인 후 반응생성물을 증발시켜 혼합용액을 얻었으며, 이 용액에 소수성 용매인 2-Ethylhexanol을 첨가하였고, 그 양으로 최종적인 용액의 농도와 점도를 조절하였다. 이렇게 제조된 용액은 수분에 대해 안정하였으며 Newtonian liquid의 특성을 나타내었다. Spin coating과 dip coating으로 박막을 제조하였으며 농도와 점도가 낮은용액은 dip coating에 적당하였으며, 높은 용액은 spin coating에 적당하였다. Coating 후건조와 coating을 반복하여 원하는 박막 두께를 얻을 수 있었다. 이렇게 제조된 박막은400℃ 이하의 저온에서 유기물의 분해와 함께 단일 상(phase) ITO(본 실험상 조성인In1.86Sn0.14O3)로 합성되었다. 제조된 ITO 박막의 투광성은 0.4㎛ 두께에서 평균 90% 이상의 결과를 보였으며, 열처리 온도가 증가함에 따라 결정성의 증가와 결정립의 성장으로전기전도도가 높아졌다. Four point probe법으로 측정한 비저항 값은 700℃에서 열처리한박막의 경우 10-2(Ω·cm) 정도로, 다른 습식화학적방법으로 제조된 박막과 비슷한 값을 보였다.위와 같은 특성을 가지는 MOD법을 이용한 ITO 박막은 광학재료는 물론 전기광학재료로 폭 넓게 응용될 수 있을 것이다.

Abstract ▼

In our work, In2O3-SnO2(ITO) thin films have been preparedby 'Metallo-organic Deposition(MOD)' process. ITO is commonly used as a transparentelectrode of electro-optic materials such as LCDs, solar cells, non-linear optics, andelectrochromic devices.In MOD process where the solution is stabl

In our work, In2O3-SnO2(ITO) thin films have been preparedby 'Metallo-organic Deposition(MOD)' process. ITO is commonly used as a transparentelectrode of electro-optic materials such as LCDs, solar cells, non-linear optics, andelectrochromic devices.In MOD process where the solution is stable(nonreactive), the film first shrinks in adirection perpendicular to the substrate during evaporation, and the networking occurslater, which reduces the chance of crack building during drying and heat treatment. Inaddition to advantages of the other wet chemical processes, such as uniform mixing,easy composition control and easy rheology adjust, the MOD has other advantages ofsimple process and suppressing cracks as mentioned. Solutions prepared by MOD canbe used in the process of simple dipping, spinning, and spraying as deposition methodsand can be applied to large and irregular shape substrates. The process parameters andthe optical and electrical properties of films prepared at different conditions have beenstudied.In this study, ITO thin films have been prepared by MOD process usinghydrophobic solvent and their optical and electrical properties were characterized. Metalorganic precursors were dissolved in 2-Ethylhexanol hydrophobic solvent to make thestable solution and the rheology(concentration and viscosity) adjusted solution wascoated on glass substrates by dipping and spinning. The solution exhibited theNewtonian liquid behavior. The lower concentration solution was suitable for dipcoating and the higher one was suitable for spin coating. We can make desirable filmthickness by repeating the coating and drying process. The film prepared has shownthe formation of single phase ITO below 400℃ with decomposition of organiccomponents. Transparency of a film(thickness: 0.4㎛) showed over 90% of averagevalue in visible range. Increase of temperature made higher electric conductivitybecause of increase of the crystallinity and grain growth. The result of four point probemethod on a film heat treated at 700℃ showed resistivity of 10-2(Ω·cm). The valuewas equivalent to the results of other wet chemical methods. We has concluded thatthe ITO films prepared MOD process could be used optical and electro-optic deviceapplications.

목차 Contents

• 1. 서론...7
• 1-1. 연구배경...7
• 1-2. 연구목적 및 범위...10
• 2. 연구방법 및 이론...12
• 2-1. 용액준비...12
• 2-2. 박막제조...14
• 2-3. 박막의 분석...14
• 3. 결과...16
• 3-1. 합성용액의 특성...16
• 3-2. 열 및 XRD 분석...18
• 3-3. 광 투과율...22
• 3-4. 박막의 미세구조...22
• 3-5. 박막의 전기전도도...25
• 4. 고찰...27
• 5. 결론...30
• 6. 인용문헌...31
• 1. 연구수행관련 논문발표목록서...32
• 2. 자체평가서...33