Indium-Zinc-Oxide 박막의 투명전도 특성에 미치는 Sn 첨가 효과 = Effects of Sn-doping on the Transparent Conducting Characteristics of Indium-Zinc-Oxide Thin Films

국문 초록 (Abstract)

고주파 마그네트론 스퍼터링을 이용하여 상온에서 코닝유리 기판 위에 In$_2$O$_3$-ZnO (IZO) 계열과 Zn 성분의 일부가 Sn으로 대체된 In$_2$O$_3$-ZnO-SnO$_2$ (IZTO) 계열의
투명전도성 박막들을 제작하고,이들의 전기적, 광학적 및 구조적 특성과 외부적 스트레스에 대한 안정성을 조사하였다.%
투명전도성 박막들의 안정성에 대한 평가를 보기 위하여, 25 \%의 상대습도와 150 $^\circ$C의 건조한 공기 중에서 후열처리하는 고온저습(HTLM) 환경과 80 $^\circ$C의 온도와 90 \%의 상대습도 하에서
열처리하는 저온고습(LTHM) 환경 등 습열 조건을 부과한 후, 박막들의 표면조도, 면저항, 광투과율 등의 변화를 측정하였다. 이와함께 기계적
스트레스에 대한 안정성을 보기 위해서는 껍질벗기기 방법을 이용한 테이프 시험을 통해 박막의 부착력을 측정하였다. Sn이 소량 첨가된 IZTO박막들은 전반적으로 비정질형 구조의 표면이 성장하면서 면저항이 감소함과 더불어 외부의 습열 스트레스에 대해서도 매우 안정된 전기적특성을 지니게 됨을 알았다. 특히, In$_2$O$_3$ : ZnO : SnO$_2$ = 90 :7 : 3 wt.\%의 성분비를 지닌 IZTO 박막은 낮은 비저항과 높은광투과율을 지니며 외부 스트레스에 대해서도 가장 안정적인 투명전도 특성을 보여줌으로써, 저온 성막에 있어서 적합한 투명전도성 물질로 응용될 수 있을 것으로 기대된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Transparent conducting oxide (TCO) thin films such as
In$_2$O$_3$-ZnO (IZO) and In$_2$O$_3$-ZnO-SnO$_2$ (IZTO) films were
prepared on corning glass substrates at room temperature by using of
rf planer magnetron sputtering, and the optical, the electrical, and
the crystallographic properties of the films were investigated. In
particular, the effects of Sn-doping on the stability of the IZTO
films against moist-heat or scratching stresses were estimated for
practical application. To examine the stability of the films, we
imposed several stress conditions such as
high-temperature-and-low-moisture (HTLM) and
low-temperature-and-high-moisture (LTHM) environments or a
tape-peeling test on the films. The stability of the IZO films was
found to be remarkably improved for a proper amount of Sn doping. In
particular, an IZTO film with In$_2$O$_3$ : ZnO : SnO$_{2}$ = 90 :
7 : 3 wt.\% showed such an excellent electrical stability against
all moist-heat and scratching stresses that the sheet resistance
after stress was reduced by only a small percent compared to the
value before stress. In addition, that film exhibited good optical
properties, which was closely related with the smooth surface
morphology due to its amorphous-like structure. Thus, we expect IZTO
films to be new candidates for TCO films, especially for films
deposited at room temperature.

참고문헌 (Reference)

• 1 S.-Y. Choi, "Fundamentals of Thin Film Engineering" 2002