Abstract
In this paper, ZnO:Al thin film was deposited on polyethylene terephthalate(PET) substrate by capacitively coupled r. f. magnetron sputtering method from a ZnO target mixed with 2wt[%] Al2O3 to investigate the possible application of ZnO:Al film as a transparent conducting electrode for film typed DSCs. The effect of substrate bias on the electrical properties and film structure were studied. The results showed that a positive bias applied to the substrate during sputtering contributed to an improvement of electrical properties of the film by attracting electrons in the plasma to bombard the growing films. These bombardments provided additional energy to the growing ZnO:Al film on the substrate, resulting in significant variations in film structure and electrical properties. Electrical resistivity of the film decreases significantly as the positive bias increases up to +30[V] However, as the positive bias increases over +30[V], the resistivity decreases. The transmittance varies little as the substrate bias is increased from 0 to +60[V], and as r. f. powers increases from 160[W] to 240[W]. The film with electrical resistivity as low as $1.8{\times}10^{-3}[{\Omega}-cm]$ and optical transmittance of about 87.8[%] were obtained for 1,012[nm] thick film deposited with a substrate bias of +30[V].
본 연구에서는 ZnO:Al 박막의 필름형 염료감응 태양전지의 투명전도막으로의 웅용 가능성을 연구하기 위하여 PET 기판 위에 r. f. 마그네트론 스퍼터링법으로 ZnO:Al 박막을 증착하였으며, ZnO:Al 박막의 전기적 그리고 광학적 특성의 향상을 위하여 기판 바이어스 전압을 인가하였다. 그 결과, 정(+)의 기판 바이어스 전압은 플라즈마 중의 전자를 기판의 스퍼터 원자에 충돌하게 함으로써 박막에 부가적인 에너지를 공급하게 되어 박막의 결정성장 및 전기적 특성을 향상시키고 있음을 알 수 있었다. 그러나 +30[V] 이상의 과도한 기판 바이어스 전압을 인가한 경우, 박막의 전기적 특성은 나빠졌으며, 특히 부(-)의 바이어스 전압을 인가한 경우 결정 성장이 나타나지 알아, 전기적 특성의 향상을 위한 기판 바이어스 전압의 효과가 매우 제한적으로 작용되고 있음을 알 수 있었다. 본 연구에서는 +30(V)의 기판 바이어스 조건하에서 $1.8{\times}10^{-3}[{\Omega}-cm]$의 체적 저항율 및 87.77(%)의 광 투과율을 얻을 수 있었다.
