• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
• /
• v.25 no.2
• /
• pp.19-23
• /
• 2018

In this study, the feasibility of Al-based transparent electrodes for optoelectronic devices was investigated. Al thin films having thickness in the range of 3-12 nm were deposited on glass substrates, and sheet resistance was measured for films thicker than 7 nm and the values continue to decrease with increasing film thickness. The grain size in the films was found to increase with increasing grain size. 85% visible light transmittance was measured at the thickness of 3 nm, and decreased to 50% and 60% when the film thickness reaches 4 nm and 5 nm, respectively. The results of this study can be used in the applications of oxide/metal/oxide type transparent electrodes.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
• /
• v.25 no.2
• /
• pp.31-34
• /
• 2018

In this study, the feasibility of ZnO/Al/ZnO flexible transparent electrodes for future flexible optoelectronic devices was investigated. All depositions were performed on PET substrates. The thicknesses of the top and bottom ZnO layers were 5-70 nm and 2.5-20 nm, respectively. The highest visible light transmittance was recorded when the thicknesses of the top and bottom ZnO layers 30 nm and 2.5 nm, respectively. 62% optical transmittance (at the wavelength of 400 nm) and sheet resistance of $19{\Omega}/{\Box}$ were measured. After repetitive bending test at a curvature radius of 5 mm, the transmittance and sheet resistance did not change.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2010.08a
• /
• pp.6-6
• /
• 2010

Indium Tin Oxide (ITO)를 포함한 Transparent Conduction Oxide (TCO)는 LCD, OLED와 같은 Display, 그리고 Solar Cell 등 광신호와 전기신호간 변환이 필요한 모든 Device에 반드시 필요한 핵심 물질로, 특히 고특성 Display의 투명전극에서 요청되는 95% 이상의 투과도와 $15\;{\Omega}/{\square}$ 이하의 면저항 특성을 동시에 만족할 수 있는 기술은 현재까지 Plasma Sputtering 공정으로 $160^{\circ}C$ 이상에서 증착된 ITO 박막이 유일하다. 그러나, 최근 차세대 기술로서 Plastic Film을 기반으로 하는 Flexible Display 및 Flexible Solar Cell 구현에 대한 요구가 급증하면서, Plastic Film 기판위에 Plasma Damage이 없이 상온에 가까운 저온 ($100^{\circ}C$ 이하)에서 특성이 우수한 ITO 투명전극을 형성 할 수 있는 기술의 확보가 중요한 현안이 되고 있다. 지난 10년 동안 $100^{\circ}C$이하 저온에서 고특성의 ITO 또는 TCO 박막을 얻기위한 다양한 연구와 구체적인 공정이 활발히 연구되어 왔으나, ITO의 결정화 온도 (통상 $150{\sim}180^{\circ}C$)이하에서 증착된 ITO박막은 비정질 상태의 물성적 특성을 보여 원하는 전기적, 광학적 특성확보가 어려웠다. 본 논문에선 기본적으로 절연체 특성을 가져야 하는 산화물인 TCO가 반도체 또는 도체의 물리적 특성을 보여주는 기본원리의 고찰을 토대로, 재료학적 특성상 Crystalline 구조를 보여야 하는 ITO (Complex Cubic Bixbyte Structure)가 Plasma Sputtering 공정으로 저온에서 증착될 때 비정질 구조를 갖게 되는 원인을 규명하고, 이를 바탕으로 저온에서 증착된 ITO가 Crystalline 구조를 유지 할 수 있게 하고, Stress Control에 유리한 Nano-Crystalline 박막을 형성하면서 Crystallinity를 임의로 조절 할 수 있는 새로운 기술인 Magnetic Field Shielding Sputtering (MFSS) 공정과 최근 성과를 소개한다. 한편, 또 다른 새로운 저온 TCO 박막형성 기술로서, 유기반도체와 같은 Process Damage에 매우 취약한 유기물 위에 Plasma Damage 없이 TCO 박막을 직접 형성할 수 있는 Neutral Beam Assisted Sputtering (NBAS) 기술의 원리를 설명하고, 본 공정을 적용한 Top Emission OLED 소자의 결과를 소개한다. 또한, 고온공정이 수반되는 Solar Cell용 투명전극의 경우, 통상의 TCO박막이 고온공정을 거치면서 전기적 특성이 열화되는 원인을 규명하고, 이에 대한 근본적 해결 방법으로 ITO 박막의 Dopant인 Tin (Sn) 원자의 활성화를 증가시킨 Inductively Coupled Plasma Assisted DC Magnetron Sputtering (ICPDMS)의 원리와 박막의 물성적 특성과 내열 특성을 소개한다.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
• /
• v.34 no.2
• /
• pp.55-60
• /
• 2024

Two-dimensional (2D) RuO₂ nanosheets with nanometer thickness were synthesized using a chemical exfoliation method. The synthesized 2D-RuO₂ was hybridized with Ag-nanowire (NW), which is attracting attention as a next-generation transparent electrode material. After coating Ag-NW on the substrate, 2D-RuO₂ was subsequently coated on the Ag-NW. Although there was a decrease in optical transmittance, the hybridization of 2D-RuO₂ confirmed the effect of reducing sheet resistance. Furthermore, the flexibility of the fabricated transparent electrodes was also studied. It was confirmed by the change in sheet resistance after bending. The additional coating of 2D-RuO₂ improved the flexibility of the transparent electrodes.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2012.02a
• /
• pp.291-291
• /
• 2012

태양광 발전산업에서 현재 주류인 결정 실리콘 태양전지의 변환효율은 꾸준히 향상되고 있으나, 태양전지의 가격이 매년 서서히 하강되고 있는 실정에서 결정질 실리콘 가격의 상승 등으로 부가가치 창출에 어려움이 있으며, 생산 원가를 낮출 수 있는 태양전지 제조기술로는 2세대 태양전지로 불리는 박막형이 현재의 대안이며, 특히 에너지 변환 효율과 생산 원가에서 장점이 있는 것이 CIGS 박막 태양전지로 판단된다. 화합물반도체 베이스인 CIGS 박막태양전지는 연구실에서는 세계적으로 20.3% 높은 효율을 보고하고 있으며, 모듈급에서도 13% 효율로 생산이 시작되고 있다. 국내에서도 연구실 규모뿐만 아니라 대면적(모듈급) CIGS 박막 태양전지 증착용 장비, 제조공정 등의 기술개발이 진행되고 있다. CIGSe2를 광흡수층으로 하는 CIGSe2 박막 태양전지의 구조는 여러 층의 단위박막(하부전극, 광흡수층, 버퍼층, 상부투명전극)을 순차적으로 형성시켜 만든다. 이중에 하부전극은 Mo 재료을 스퍼터링 방법으로 증착하여 주로 사용한다. 하부전극은 0.24 Ohm/cm2 정도의 전기적 특성이 요구되며, 주상조직으로 성장하여야 하며, 고온 안정성 확보를 위하여 기판과의 밀착성이 좋아야하고 또한 레이저 패턴시 기판에서 잘 떨어져야 하는 특성을 동시에 가져야 한다. 그리고 CIGSe2의 광흡수층 제조시 셀렌화 공정에서 100 nm 이하의 MoSe2 두께를 갖도록 해야하며, 이는 CIGSe2 박막태양전지의 Rs 값을 줄여 Ohmic 접촉을 향상시키는데 기여한다. 본 연구에서는 CIGSe2 박막태양전지에서 요구되는 하부 전극 Mo 박막의 제작과 CIGSe2 박막태양전지 전체공정에 적용후의 MoSe2/Mo 박막특성에 대해서 연구결과들을 논하고자 한다. (본 연구는 경북그린에너지프론티어기업발굴육성사업 연구지원금으로 이루어졌음).

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2011.08a
• /
• pp.364-365
• /
• 2011

태양광 발전산업에서 현재 주류인 결정 실리콘 태양전지의 변환효율은 꾸준히 향상되고 있으나, 태양전지의 가격이 매년 서서히 하강되고 있는 실정에서 결정질 실리콘 가격의 상승 등으로 부가가치창출에 어려움이 있으며, 생산 원가를 낮출 수 있는 태양전지 제조기술로는 2세대 태양전지로 불리는 박막형이 현재의 대안이며, 특히 에너지 변환 효율과 생산 원가에서 장점이 있는 것이 CIGS 박막 태양전지로 판단된다. 화합물반도체 베이스인 CIGS 박막태양전지는 연구실에서는 세계적으로 20.3% 높은 효율을 보고하고 있으며, 모듈급에서도 13% 효율로 생산이 시작되고 있다. 국내에서도 연구실 규모 뿐만 아니라 대면적(모듈급) CIGS 박막 태양전지 증착용 장비, 제조공정 등의 기술개발이 진행되고 있다. CIGSe2를 광흡수층으로 하는 CIGSe2 박막 태양전지의 구조는 여러 층의 단위박막(하부전극, 광흡수층, 버퍼층, 상부투명전극)을 순차적으로 형성시켜 만든다. 이중에 하부전극은 Mo 재료을 스퍼터링 방법으로 증착하여 주로 사용한다. 하부전극은 0.24 Ohm /cm2 정도의 전기적 특성이 요구되며, 주상조직으로 성장하여야 하며, 고온 안정성 확보를 위하여 기판과의 밀착성이 좋아야하고 또한 레이저 패턴시 기판에서 잘 떨어져야 하는 특성을 동시에 가져야 한다. 그리고 CIGSe2의 광흡수층 제조시 셀렌화 공정에서 100 nm 이하의 MoSe2 두께를 갖도록 해야하며, 이는 CIGSe2 박막태양전지의 Rs 값을 줄여 Ohmic 접촉을 향상시키는데 기여한다. 본 연구에서는 CIGSe2 박막태양전지에서 요구되는 하부전극 Mo 박막의 제작과 CIGSe2 박막태양전지 전체공정에 적용후의 MoSe2/Mo 박막특성에 대해서 연구결과들을 논하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2012.08a
• /
• pp.285-286
• /
• 2012

육각형 구조를 지닌 2차원의 물질인 그래핀은 우수한 전도도와 투과율로 투명전극의 신소재로 각광 받고 있다. 특히, 그래핀은 현재 투명전극으로 가장 많이 사용되고 있는 Indium Tin Oxide(ITO)로는 구현하기 힘든 Flexible display의 어플리케이션으로 사용하기 위한 목적으로 많은 기술 개발이 이루어지고 있다. 이러한 그래핀의 응용은 가장 먼저 그래핀의 생산이 안정적이고 원활히 이루어질 때 실질적으로 가능할 것이다. 하지만, 탄소로 이루어진 그래핀의 성장은 제한된 기판 위에서만 가능하기 때문에 성장이 이루어진 그래핀을 다른 기판에 전사시켜야하는 문제점이 있다. 그래핀 전사방법에는 직접전사, PMMA 전사, TRT 전사, 금속전사, 망전사, PDMS 전사 등 다양한 방법이 있다. 이 중에서 현재 가장 많이 사용되고 있는 전사방법으로는 직접전사, PMMA 전사, TRT 전사 방법이 있다. 직접전사의 경우 니켈위에 성장된 다층의 그래핀을 전사시킬 때 많이 사용되는 방법으로 니켈 에천트에 전사 시킬 그래핀을 띄워 니켈을 녹인 후 원하는 기판을 이용하여 전사하는 간단한 방법이다. 직접전사는 전사가 이루어진 후 그래핀에 남는 결함이 거의 존재 하지 않는 장점이 있지만 문제점은 단일층의 그래핀의 경우 니켈 에천트위에서 잘 보이지 않을 뿐 아니라 에천트에서 기판으로 전사할 때 너무 얇은 막으로 인해 다 찢어져버린다는 것이다. 이를 해결하기 위해 사용되는 전사 방법으로 TRT를 이용하여 구리위에 성장된 그래핀을 상온 시에는 점성을 가진 테이프를 이용해 부치고 구리에 천트에 구리를 녹인 후 원하는 기판위에 놓고 열을 가해 그래핀을 전사하는 방법이 있다. TRT 전사방법은 얇은 막의 그래핀을 찢어지지 않도록 지지해주어 대면적 기판위에도 전사 할 수 있는 장점이 있지만 전사 후 그래핀에 남아 있는 잔여물들이 많고(그림 1. (b)), 테이프를 이용한다는 점에서 그래핀의 얇은 막이 손상될 수 있는 단점이 있다. 그렇기 때문에 본 연구에서는 직접전사와 TRT전사의 문제점들인 전사 후 잔여물와 그래핀 단일층의 손상을 최소화할 수 있는 방법으로 PMMA전사를 가장 적합한 전사방법이라는 것을 라만 분석, 면 저항측정, 그래핀을 이용한 LED제작을 통해서 살펴 보았다. 먼저 라만 분석을 이용해 TRT전사 후 상당히 많은 빈 공간이 생김을 확인할 수 있었으며, 결과적으로 면 저항이 약 $1.5k{\Omega}$~$3M{\Omega}$까지 PMMA의 약 0.9~1.2 $k{\Omega}$와 비교했을 때 큰 차이가 있음을 확인할 수 있었다. 또한, 이후 각각의 전사방법으로 얻은 그래핀을 LED의 스프레딩 층으로 제작한 결과에서도 TRT전사방법보다 PMMA전사방법의 결과가 좋음을 알 수 있었다(그림 2).

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2012.02a
• /
• pp.422-422
• /
• 2012

In2O3 계열의 산화물 전도성 투명 전극은 최근 디스플레이, 태양전지 등 전자산업에서 중요한 소재로 전 세계적으로 많이 연구되고 있다. 또한 3.6 eV의 wide bandgap을 가짐으로서 센서 등의 반도체 소자로의 응용가능성이 매우 큰 것으로 알려져 있다. 기존의 연구는 In2O3에 SnO2, Al2O3, Ga2O3 등을 혼합하여 화합물 형태의 투명전극 소재를 개발하고, 전도성 및 투과율 등을 개선시키는데 초점이 맞춰져왔다. 최근에 들어서 나노스케일 물질의 제조 기술 개발로 낮은 차원의 In2O3 나노구조는 센서나 발광다이오드와 같은 전자기기의 제작을 위해서 연구 되었는데, 본 논문에서는 Carbon을 doping하여 p-형 반도체로의 응용 가능성을 고찰하였다. 본 논문에서는 In2O3:C 박막을 radio-frequency magnetron sputtering 방법으로 sapphire(0001) 기판위에 증착하였다. 통상적으로 ceramic target에 carbon을 혼합하여 sintering하여 제작한 ceramic target 대신, In2O3 powder와 CNT를 혼합하여 powder형태의 sputter target을 사용하였다. 박막의 증착 초기에는 매우 평평한 층구조로 성장하였고, 박막의 두께가 증가함에 따라 섬조직이 생성되기 시작하여 표면거칠기가 매우 크게 증가하였다. 박막의 두께가 500 nm 이상이 되면 나노 피라미드가 생성되는데, 이는 In2O3의 결정구조에 기인한 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2013.02a
• /
• pp.581-581
• /
• 2013

ITO (Indium Tin oxide)는 비화학 양론적 조성을 띄는 n-type 반도체 특성이 있으며 가시광 영역(380~780 nm)의 파장에 대한 높은 광 투과도(>85%)를 가지며 비교적 높은 전도도(${\sim}10^4/{\Omega}-cm$)를 갖고 화학적 안정성이 우수하여 투명전극 박막으로 많이 사용되어왔다. 또한, PET film은 전기절연성, 내후성이 우수하고, 85%의 투과율을 보이는 특성에 의하여 Flexible display의 기판으로 많은 연구가 진행되고 있다. 이와 같은 PET film에 ITO를 증착하여 광 투과도와 전기전도도가 우수한 Flexible display의 투명전극으로 많은 연구 개발이 이루어지고 있다. Flexible ITO 박막의 특성을 향상하기 위해서는 $200^{\circ}C$ 이상의 열처리 공정이 필요하지만, PET는 약 $200^{\circ}C$ 이상에서 열 변형이 일어나므로 열처리 공정이 어렵고 이러한 문제점을 해결하기 위해 ITO/PET film에서 PET film의 변형 없이 ITO 박막의 표면에 전자빔 형태로 조사하여 박막의 물성을 개선하는 연구가 진행되고 있다 [1]. 본 연구에서는 ITO/$SiO_2$가 증착된 PET film에 전자빔을 조사하여 ITO 박막의 물성 변화를 관찰하였고, 전자빔 에너지 변화 및 전자빔 조사 시간에 따라 ITO film의 전기적, 광학적 특성 변화를 분석하였다. 구조적 특성은 XRD (X-ray diffraction), 전기적 특성은 4-point probe, Hall measurement를 이용하였으며, 가시광영역의 광 투과도는 UV-Vis spectrometer로 측정하였다. 전기 광학적 특성 변화는 Figure of Merit (FOM) 수치로 분석하였다. 이 실험으로 PET film에 직접적인 열을 가하지 않으면서 ITO 박막의 표면에 전자빔을 조사 하여, 박막의 전기전도도 및 광 투과율, 결정성 향상 등을 관찰할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2010.02a
• /
• pp.203-203
• /
• 2010

본 연구에서는 RF magnetron sputtering을 이용하여 공정압력에 따라 증착된 ITO 박막의 투명 전극 특성을 연구하였다. ITO 박막은 $In_2O_3$ : $SnO_2$ 비율이 9:1로 소결된 3in 직경의 타겟을 사용하여 corning 1737을 유리기판 위에 증착하였다. 증착조건으로 초기압력은 $1.7{\times}10^{-6}torr$로, 가스 유량은 Ar 50 sccm으로, RF power는 25W로 각각 고정하였으며, 증착 공정압력을 $2.0{\times}10^{-2}$, $7.0{\times}10^{-3}$, $2.0{\times}10^{-3}torr$로 변화하면서 200nm 두께의 ITO 박막시편을 제작하였다. 제작된 시편의 AFM 분석결과 박막의 거칠기는 0.33nm 이었으며, 광투과도 및 비저항은 공정압력이 낮은 경우 상대적으로 양호한 결과를 보였다. 높은 공정압력에서 광투과도는 60% 정도로 나타났으나, 낮은 공정압력에서 RF power를 증가시킴에 따라 가시광선의 광투과도는 85% 이상으로, Hall측정을 통한 Mobility는 $37.6\;cm^2V^{-1}s^{-1}$로 각각 증가하였으며, 비저항은 $0.346{\times}10^{-3}{\Omega}cm$이었으며, 이동도는 $4.788{\times}10^{20}cm^{-3}$로써 양호한 투명전극 특성을 보였다.