Effect of Substrate Temperature on the Optical and Electrical Properties of ITO Thin Films deposited on Nb2O5/SiO2 Buffer Layer

In this study, we prepared ITO thin films on $Nb_2O_5/SiO_2$ double buffer layer using DC magnetron sputtering method and investigated electrical and optical properties with various substrate temperatures (room temperature ~ $400^{\circ}C$). The resistivity showed a decreasing tendency, because crystallinity has been improved due to the enlarged grain size with increasing substrate temperature. ITO thin film deposited at $400^{\circ}C$ showed the most excellent value of resistivity and sheet resistance as $3.03{\times}10^{-4}{\Omega}{\cdot}cm$, $86.6{\Omega}/sq.$, respectively. In results of optical properties, average transmittance was increased but chromaticity ($b^*$) was decreased in visible light region (400~800nm) with increasing substrate temperature. Average transmittance and chromaticity ($b^*$) of ITO thin film deposited at $400^{\circ}C$ exhibited significantly improved results as 85.8% and 2.13 compared to 82.8% and 4.56 of the ITO thin film without buffer layer. Finally, we found that ITO thin film introduced $Nb_2O_5/SiO_2$ double buffer layer has a remarkably improved optical property such as transmittance and chromaticity due to the index matching effect.

기판온도가 Nb2O5/SiO2 버퍼층위에 증착한 ITO 박막의 광학적 및 전기적 특성에 미치는 영향

본 연구에서는 $Nb_2O_5/SiO_2$ 두개의 버퍼층위에 기판온도 (상온~$400^{\circ}C$) 에 따른 ITO 박막을 DC 마그네트론 스퍼터링 법으로 증착하여 전기적 및 광학적 특성을 조사하였다. 기판온도가 상승함에 따라 그레인 크기 증가에 기인한 결정성 향상 때문에 비저항이 낮아지는 경향을 나타내었다. 기판온도 $400^{\circ}C$ 에서 증착한 ITO 박막이 $3.03{\times}10^{-4}{\Omega}{\cdot}cm$ 의 비저항과 $86.6{\Omega}/sq.$의 면저항으로 가장 우수한 값을 나타내었다. 광학적 특성을 측정한 결과, 기판온도가 상승함에 따라 가시광 영역 (400~800nm) 에서의 평균 투과도는 증가하였으며 색도 ($b^*$) 값은 감소하였다. $400^{\circ}C$에서 증착한 ITO 박막의 평균 투과도와 색도 ($b^*$) 는 85.8% 와 2.13 으로 버퍼층이 삽입되지 않은 ITO 박막의 82.8% 와 4.56 에 비해 상당히 향상된 결과를 나타내었다. 이를 통해 $Nb_2O_5/SiO_2$ 두개의 버퍼층을 도입한 ITO 박막은 인덱스 매칭 효과로 인해 투과도 및 색도 ($b^*$) 등의 광학적 특성이 현저히 향상되었음을 확인할 수 있었다.