RF 마그네트론 스퍼터와 DC 마그네트론 스퍼터를 병행하여 ITO/Au/ITO, ITO/Cu/ITO, 그리고 ITO/Ni/ITO 박막을 유리기판 위에 증착하였다. 증착 후 진공열처리를 통하여 층간 금속 층이 ITO박막의 메탄올 검출 민감도에 미치는 영향을 분석하였다. 모든 박막센서의 두께는 100 nm로 동일하게 ITO 50 nm/metal 10 nm/ITO 40 nm로 제작되었고 메탄올 농도는 100에서 1,000 ppm까지 달리하였다. ITO/Au/ITO 박막센서가 가장 높은 민감도를 보임으로써 ITO/Au/ITO 다층박막이 기존의 ITO메탄올 센서를 대체할 수 있는 센서임을 확인하였다.
ITO monolayer and ITO/Ag/ITO multilayer thin films are prepared by D.C. magnetron sputtering method. Ag layer was inserted for applying ITO to a flexible substrate at low temperature. Carrier concentration and carrier mobility of ITO and ITO/Ag/ITO thin films were measured, the transmittance of them also was done. The amorphous phase was confirmed to be combined in addition to (400) and (440) peaks from XRD result of ITO thin film. As the substrate temperature increased, the preferred orientation of (400) appeared. From the result of application of Ag layer at room temperature, the growth of columnar structure was inhibited, and the amorphous phase formed mostly. The ITO/Ag/ITO thin film represented the transmittance of above 80% when the thickness of Ag layer was 50 ${\AA}$, and the concentration of carrier increased up to above 10 times than that of ITO thin film. Finally, since very low resistance of 3.9${\Omega}/{\square}$ was observed, the effective application of low temperature process is expected to be possible for ITO thin film.
Indium Tin Oxide (ITO)는 투과도가 높고, 전기 전도도가 뛰어나 TFT, 태양전지 등 여러 가지 산업에서 전극의 재료로 널리 사용되고 있다. 전극의 재료로써 가장 중요하게 고려되어야 할 사항 중의 하나는 전극과 접촉하는 물질과의 접촉 저항이다. 특히, 태양전지에서 높은 접촉 저항은 셀을 직렬저항 요소를 증가시켜 태양전지의 효율 저하를 가져 온다. 본 연구에서는 ITO를 실리콘 태양전지에 적용하기 위하여, ITO - n-type emitter간, ITO - Ag 간의 접촉 특성을 Transfer Length Method(TLM)을 통하여 분석하였다. p-type 실리콘의 전면을 도핑하여 pn접합을 형성한 후, 그 위에 ITO 패턴을 형성하여 ITO-emitter 간의 접촉 특성을 측정하였고, 두껍게 증착한 SiNx 박막 전면에 ITO를 증착한 후, Ag 패턴을 형성하여 ITO-Ag간의 접촉 특성을 측정 하였다. 측정 결과, ITO와 emitter 간의 접촉 비저항은 $0.9{\Omega}-cm^2 $을 나타내었고, ITO와 Ag와의 접촉 비저항은 $0.096{\Omega}-cm^2 $을 나타내었다.
분광타원법을 이용하여 PDP용 ITO박막의 광학상수 및 패턴을 분석하였다. ITO 박막의 광물성은 로렌쯔 진동자 모델을 사용하고 ITO의 패턴에 의한 효과는 전체빔이 ITO와 유리기층을 덮는 면적비 가중치를 가진 반사율 평균방법으로 반영시켰다. PDP 다층박막을 구성하고 있는 유리기층 위의 ITO박막 패턴이 타원데이터에 미치는 영향을 분석하여 ITO가 패턴에서 차지하는 면적비를 결정하였다. 측정된 분광타원데이터에 최적맞춤한 ITO의 상대면적값이 예측값과 보이는 차이를 검토함으로써 분광타원법을 사용한 ITO패턴분석의 한계와 이를 극복하는 방법을 제시하였다.
Indium tin oxide (ITO) thin films show a low sheet resistance and high transmittance in the visible range of the spectrum. Therefore, they play an important role as transparent electrodes for flat panel displays. However, their resistivity is rather high for use as a transparent electrode in large displays. One way to improve electrical and optical properties in large displays is to use ITO/Ag/ITO multilayer films. ITO/Ag/ITO multilayer films have lower sheet resistance than single layer ITO films with the same thickness. Prior to the ITO/Ag/ITO multilayer experiments, optimal condition for thickness change are necessary. Their thicknesses were deposited differently in order to analyze electrical and optical properties. However, when optimal single film characteristics are applied to ITO/Ag/ITO multilayer films, other phenomena appeared. After analyzing the electrical and optical properties by changing ITO and Ag film thickness, ITO/Ag/ITO multilayer films were optimized. By combining ITO film at $586\;{\AA}$ and Ag film at 10 nm, the ITO/Ag/ITO multilayer films showed optimized high optical transmittance of 87.65%, and the low sheet resistance of $5.5{\Omega}/sq$.
본 연구에서는 ITO/Ag/ITO 다층 박막을 유기발광소자와 플렉시블 광전소자의 전극으로 적용하기 위하여 선형 대항 타겟 스퍼터(Linear facing target sputter) 시스템을 이용하여 성막하였고, ITO/Ag/ITO 다층박막의 전기적, 광학적, 구조적 특성을 분석하였다. 선형 대항 타겟 스퍼터 시스템은 강한 일방항의 자계와 타겟에 걸린 음극에 의해 전자의 회전, 왕복 운동이 가능해 마주보는 두 ITO 타겟 사이에 고밀도의 플라즈마를 구속 시켜 플라즈마 데미지 없이 산화물 박막을 성막시킬 수 있는 장치이다. 대항 타겟 스퍼터 시스템을 이용하여 성막한 ITO 전극을 DC power, working pressure, Ar/O2 ratio 에 따른 특성을 각각 분석하였다. glass 기판위에 최적화된 ITO 전극을 bottom layer로 두고, bottom ITO layer 위에 thermal evaporation 을 이용하여 Ag 박막을 6~20nm의 조건에 따라 두께를 다르게 성막하고, Ag 박막을 성막한 후에 다시 bottom ITO 전극과 같은 조건으로 ITO 전극을 top layer로 성막 하였다. 두 비정질의 ITO 전극 사이에 매우 앓은 Ag 박막을 성막 함으로 해서 glass 기판위에 ITO/Ag/ITO 다층 박막전극은 매우 낮은 저항과 높은 투과도를 나타낸다. ITO/Ag/ITO 박막의 전기적 광학적 특성을 보기 위해 hall measurement와 UV/visible spectrometer 분석을 각각 진행하였다. ITO/Ag/ITO 다층 박막 전극이 매우 얇은 두께임에도 불구하고 $4\Omega$/sq.의 낮은 면저항과 85%의 높은 투과도를 나타내는 이유는 ITO/Ag/ITO 전극 사이에 있는 Ag층의 표면 플라즈몬 공명 (SPR) 현상으로 설명할 수 있다. ITO/Ag/ITO 전극의 Ag의 거동을 분석 하기위해 FESEM분석과 synchrotron x-ray scattering 분석을 하였다. ITO/Ag/ITO 전극의 Ag층이 islands의 모양에서 연속적으로 연결되는 변화과정 중에 SPR현상이 일어남을 알 수 있다. 여기서, 대항 타겟 스퍼터 시스템을 이용하여 성막한 ITO/Ag/ITO 다층박막을 OLED 또는 inverted OLEDs의 top 전극으로의 적용 가능성을 보이고 있다.
Kim, Hyo-Jung;Kang, Sin-Bi;Na, Seok-In;Kim, Han-Ki
한국진공학회:학술대회논문집
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한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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pp.257.1-257.1
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2014
We investigated characteristics of ITO/Ag-Pd-Cu (APC)/ITO multilayer electrodes prepared by direct current magnetron sputtering for use as an anode in organic solar cells (OSCs). To optimize electrical properties of ITO/APC/ITO multilayer, we fabricated the ITO/APC/ITO multilayer at a fixed ITO thickness of 30 nm as a function of APC thickness. Compare to the surface of Ag layer on ITO, the APC had a smooth surface morphology. At optimized APC thickness of 12 nm, the ITO/APC/ITO multilayer exhibited a sheet resistance of $6{\Omega}/square$ and optical transmittance of 84.15% at a wavelength of 550 nm which is comparable to conventional ITO/Ag/ITO multilayer. However, the APC-based ITO multilayer showed a higher average transmittance in a visible region than the Ag-based ITO multilayer. The higher average transmittance of ITO/APC/ITO multilayer indicated the multilayer is suitable anode for organic solar cells with P3HT:PCBM active layer. OSCs fabricated on the optimized ITO/ACP/ITO multilayer exhibited a better performance with a fill factor of 64.815%, a short circuit current of $8.107mA/cm^2$, an open circuit voltage of 0.59 V, and power conversion efficiency (3.101%) than OSC with ITO/Ag/ITO multilayer (2.8%).
Polystyrene 입자를 template로 사용하여 hollow ITO 입자를 제조하였다. 제조된 hollow ITO 입자의 비중은 기존의 일반적인 ITO 입자의 비중에 비하여 거의 1/2 수준으로 감소하였다. 코팅제 제조를 위하여 hollow ITO와 고분자를 혼합할 때 감소된 비중 때문에 ITO의 층 분리가 지연되었다. 고분자 용액을 제조할 때 hollow ITO 입자가 깨지면서 많은 조각이 생성되고 이들 사이의 접촉 면적이 증가하여 코팅 용액의 전도도는 오히려 증가하였다.
In this study, we investigated the optical, electrical and exothermic characteristics of ITO/Ag/ITO multilayer structures prepared with various Ag thicknesses on quartz and PI substrates. The transparent conducting properties of the ITO/Ag/ITO multilayer films depended on the thickness of the mid-layer metal film. The ITO/Ag (14 nm)/ITO showed the highest Haccke's figure of merit (FOM) of approximately 19.3×10-3 Ω-1. In addition, the exothermic property depended on the substrate. For an applied voltage of 3.7 V, the ITO/Ag (14 nm)/ITO multilayers on quartz and PI substrates were heated up to 110℃ and 200℃, respectively. The bending tests demonstrated a comparable flexibility of the ITO/Ag/IT multilayer to other transparent electrodes, indicating the potential of ITO/Ag/ITO multilayer as a flexible transparent conducting heater.
Single crystalline indium-tin-oxide (ITO) nanowires (NWs) were grown by sputtering method. A thin Ni film of 5 nm was deposited before ITO sputtering. Thermal treatment forms Ni nanoparticles, which act as templates to diffuse Ni into the sputtered ITO layer to grow single crystalline ITO NWs. This Ni diffusion through an ITO NW was investigated by transmission electron microscope to observe the Ni-tip sitting on a single crystalline ITO NW. Meanwhile, a single crystalline ITO structure was found at bottom and body part of a single ITO NW without remaining of Ni atoms. This indicates the Ni atoms diffuse through the oxygen vacancies of ITO structure. Rapid thermal process (RTP) applied to generate an initial stage of a formation of Ni nanoparticles with variation in time periods to demonstrate the existence of an optimum condition to initiate ITO NW growth. Modulation in ITO sputtering condition was applied to verify the ITO NW growth or the ITO film growth. The Ni-assisted grown ITO layer has an improved electrical conductivity while maintaining a similar transmittance value to that of a single ITO layer. Electrically conductive and optically transparent nanowire-coated surface morphology would provide a great opportunity for various photoelectric devices.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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