Journal of the Korean Electrochemical Society (전기화학회지)

The Korean Electrochemical Society (한국전기화학회)
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Reaction Gas Composition Dependence on the Properties of SnO2 Films on PET Substrate by ECR-MOCVD

반응가스조성이 PET기판위에 ECR 화학증착법에 의해 제조된 SnO2 박막특성에 미치는 영향

  • Kim, Yun-Seok (Eco-Nano Technology Research Center, Korea Institue of Science and Technology) ;
  • Lee, Joong-Kee (Eco-Nano Technology Research Center, Korea Institue of Science and Technology)
  • 김연석 (한국과학기술연구원 나노환경연구센터) ;
  • 이중기 (한국과학기술연구원 나노환경연구센터)
  • Published : 2005.08.01
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Abstract

[ $SnO_x$ ] films on the flexible substrate of PET film were prepared at ambient temperature under a $(CH_3)_4Sn(TMT: tetra-methyl tin)-H_2-O_2$ atmosphere in order to obtain transparent conductive polymer by using ECR-MOCVD(Electro Cyclotron Resonance Metal Organic Chemical Yfpor Deposition) system. The prepared $SnO_x$ thin films show generally over $90\%$ of optical transmittance at wavelength range of 380-780nm and about $1\times10^{-2\~3}ohm{\cdot}cm$ of electrical resistivity. In the present study, effects of $O_2/TMT\;and\;H_2/TMT$ mole ratio on the properties of $SnO_x$ films are investigated and the other process parameters such as microwave power, magnetic current power, substrate distance and working pressure are fixed. Based on our experimental results, the $SnO_x$ film composition ratio of Sn and O directly influences on the electrical and optical properties of the films prepared. The $SnO_x$ film with low electric resistivity and high transmittance could be obtained by controlling the process parameters such as $O_2/TMT\;and\;H_2/TMT$ mole ratio, which play an important role to change the composition ratio between Sn and O. An increase of $O_2/TMT$ mole ratio brought on the increases 0 content in the $SnO_x$ film. On the other hand, an increase of $H_2/TMT$ mole ratio lead to decreases the oxygen content in the film. The optimized composition ratio of oxygen : tin Is determined as 2.4: 1 at $O_2/TMT$ of 80 and $H_2/TMT$ of 40 mole ratio, respectively.

전자싸이크로트론공명(ECR: Electro Cyclotron Resonance)상온화학증착법에 의해 PET 폴리머기판위에 $SnO_x$ 박막을 제조하고, Sn의 전구체인 TMT(Tetra-methyl Tin)에 대한 산소와 수소의 몰 비 변화가 박막의 특성에 미치는 영향을 조사하였다 비화학양론적인 결합에 의해 성장된 투명 주석 산화막은 주입되는 산소/TMT, 수소/TMT몰 비에 의하여 조성비가 결정되고, 결정된 조성비에 의해 전기적 성질이 결정되는 것을 확인할 수 있었다. 산소/TMT의 몰 비 변화에 대하여 PET(polyethylene terephthalate)에 증착된 $SnO_x$ 박막의 최적 조성비는 1:2.4이다. 조성비는 반응에 참가하는 산소의 양이 증가할수록 점차적으로 증가하고, 과량의 몰 비로 산소가 주입될 경우 박막내의 Sn과 결합하지 않고 잉여 산소전하밀도를 증가시켜 bulk한 박막을 형성해 전기 비저항을 증가시키는 주요 원인이 된다. 수소/TMT의 몰 비는 산소 몰 비와 같이 증착되는 $SnO_x$의 몰 비에 영향을 주어 조성비를 변화시킴으로서 전기비저항을 결정하는데 크게 기여한다. 반응기내에 공급되는 수소량이 적으면 TMT의 불완전한 분해를 초래하여 반응에 필요한 $Sn^+$ 이온농도가 낮아지게 되고,상대적으로 잉여 산소함량이 증가하면서 높은 저항을 나타낸다. 임계값 이상으로 많은 양의 수소를 공급하면 플라즈마 내에 존재하는 $O^-$ 이온을 환원시켜 주석 산화막의 형성에 필요한 $O^-$ 이온의 감소로 전기저항이 오히려 증가하게 된다. 따라서 박막의 Sn:O의 조성비는 주입되는 산소량이 증가할수록 더욱 큰 값을 갖게 되고, 주입되는 수소량이 증가할수록 작은 값을 갖게 된다. 본 연구범위에서 TMP에 대한 산소의 몰 비는 80배, 수소의 몰 비는 40배일 때 가장 투명도와 전기전도도를 지니는 박막 특성을 나타내었다.

Keywords

References

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