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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

이영진 (울산대학교, 울산대학교 대학원)

지도교수
김대일
발행연도
2013
저작권
울산대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수18

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2013

RF 마그네트론 스퍼터링 법으로 증착시킨 ITO/TiO2 박막의 열처리 효과
이영진 첨단소재 2013.01 학위논문

2012

RF 마그네트론 스퍼터링에 의해 증착된 ITO/TiO 적층 박막의 어닐링 효과
이영진 ,  허성보 ,  이학민 외 2명 열처리공학회지 2012.01 학술저널

초록· 키워드

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미량의 주석이 첨가된 산화인듐주석(Indium Tin Oxide : ITO)는 높은 전자밀도와 빠른 높은 전자이동도를 갖는 N 형 반도체 재료로서 전기비저항(Electrical resistivity)이 낮고, 가시광 투과율(Optical transmittance)이 우수하며, 습식에칭이 용이하여 평판디스플레이, 태양전지 등의 다양한 전기전자 및 광학소자의 투명전극 소재로 이용되고 있다. 상업적인 대형 유리기판에 고품질의 박막을 얻기 위해서 마그네트론 스퍼터링(Magnetron sputtering) 법이 주로 이용되고 있으며, 최근 유리 또는 폴리머 기판으로 부터의 알카리 이온과 습기 또는 산소의 확산을 방지하기 위한 완충층(Buffer layer)으로 Al2O3와 TiO2박막에 대한 연구가 이루어지고 있으며, 특히 TiO2 박막은 높은 굴절률과 광촉매 특성, 화학적 안정성이 매우 우수하고, 가격이 저렴하여 많은 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 높은 증착률과 두께 균일도 그리고 박막 조성비의 조절이 용이한 RF (Radio frequency) 마그네트론 스퍼터를 이용하여 Buffer layer로 TiO2를 증착하고, 상부층으로 ITO 박막을 증착하고, 진공열처리를 진행하였다. 실온에서 증착된 박막의 경우 비정질 상을 나타내고 있으며, 100℃ 열처리 후에도 비정질 상을 나타내었으며, 200℃ 와 300℃ 에서의 진공열처리에 의해 결정성이 확인되었고, 특히 [222]방향으로의 결정 배향성이 증가와 함께 TiO2 buffer layer에 의한 결정성 향상을 확인할 수 있었다.
ITO/TiO2 박막의 경우, 200℃ 열처리 후 가시광 투과도는 79% 로 증가하였고, 300℃ 열처리 후에는 투과도가 최대 81% 로 증가하여 열처리 온도와 가시광 투과도는 비례함을 알 수 있었다. 열처리 이전의 ITO/TiO2 박막의 비저항 수치는 9.8×10-4Ω㎝ 이었으나, 300℃ 열처리 이후에 비저항이 3.0×10-4Ω㎝ 으로 감소하여 박막의 전기전도 특성이 향상되었고 300℃ 열처리 후에는 가시광 투과도가 최대 81% 까지 증가하여 전기전도도 및 가시광 투과도는 열처리 온도에 비례하여 증가함을 알 수 있었다. 증착 후 열처리에 의해 투과도가 증가하는 이유는 비정질로 성장된 ITO 박막이 열처리로 인하여 결정성이 우수해지고, 결정립 성장에 의한 것이다. 투명전극 소재의 전기적 및 광학적 물성을 측정하였다. 본 연구에서 열처리 이전의 ITO/TiO2 박막에서 측정한 FOM 수치는 6.4×10-4Ω-1 이었으나, 300℃ 열처리 이후에 측정한 FOM 수치는 3.9×10-3Ω-1 로 증가하여 박막의 전기적, 광학적 완성도가 향상되었음을 알 수 있었다. 본 연구에서는 TiO2 buffer layer에 의해 박막의 표면 결함의 감소로 인한 일함수의 증가와 함께 박막의 열처리 온도가 증가할수록 결정립의 성장과 함께 광 투과도의 향상과 전기전도도의 증가, 일함수의 증가를 통하여 OLED 양극 전극으로써 ITO/TiO2 박막의 적용이 가능할 것이라 판단된다.

목차

제 1 장. 서 론 1
제 2 장. 배경 이론 5
2-1. Indium Tin Oxide, ITO 5
2-1-1. ITO 박막의 결정적 특성 7
2-1-2. ITO의 상평형 8
2-1-3. ITO 박막의 전기적 특성 9
2-1-4. ITO 박막의 광학적 특성 11
2-2. Buffer layer의 역할 12
2-2-1. TiO2 박막의 특성 12
2-3. 플라즈마(Plasma) 14
2-3-1. 플라즈마의 생성 15
2-3-2. 플라즈마의 특성 16
1)전기적 특성 16
2)화학적 특성 16
3)물리적 특성 16
4)자기적 특성 17
2-3-3. 이온 및 전자의 온도 17
2-3-4. 플라즈마의 응용 19
2-4. 스퍼터링(Sputtering) 19
2-4-1. 이온과 고체 표면과의 반응 20
1)이온 방사 20
2)전자 방출 20
3)이온 주입 21
4)Radiation damage 21
5)Sputtering 21
2-4-2. 스퍼터링 기구 21
2-4-3. 스퍼터율(Sputter yield) 24
2-5. RF magnetron reative sputtering 26
제 3 장. 실험방법 및 분석장치 31
3-1. 실험 장치 31
3-2. 타겟 및 기판 준비 33
3-3. 박막의 증착 33
3-4. 박막의 물성 측정 및 분석방법 34
3-4-1. 박막의 결정 특성 분석 34
3-4-2. 박막의 표면거칠기 분석 35
3-4-3. 박막의 전기적 특성 분석 37
3-4-4. 박막의 광학적 특성 분석 38
3-4-5. 박막의 일함수 특성 분석 39
3-4-6. 박막의 Figure of merit 42
제 4 장. 실험 결과 및 고찰 44
4-1. 상온에서 증착된 ITO/TiO2/Glass 박막의 특성 44
4-1-1. 박막의 결정 특성 분석 44
4-1-2. 박막의 표면거칠기 분석 45
4-1-3. 박막의 전기적 특성 분석 46
4-1-4. 박막의 광학적 특성 분석 48
4-1-5. 박막의 일함수 특성 분석 49
4-2. 열처리 온도에 따른 ITO/TiO2/Glass 박막의 특성 51
4-2-1. 박막의 결정 특성 분석 51
4-2-2. 박막의 표면거칠기 분석 54
4-2-3. 박막의 전기적 특성 분석 55
4-2-4. 박막의 광학적 특성 분석 57
4-2-5. 박막의 일함수 특성 분석 58
4-2-6. 박막의 Figure of merit 59
제 5 장. 결 론 60
참고문헌 61
Abstract 64

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