• Title/Summary/Keyword: ITO (Indium Tin Oxide)

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Thermal Effect on Characteristics of IZTO Thin Films Deposited by Pulsed DC Magnetron Sputtering

  • Son, Dong-Jin;Ko, Yoon-Duk;Jung, Dong-Geun;Boo, Jin-Hyo;Choa, Sung-Hoon;Kim, Young-Sung
    • Bulletin of the Korean Chemical Society
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    • v.32 no.3
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    • pp.847-851
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    • 2011
  • This study examined In-Zn-Sn-O (IZTO) films deposited on glass substrates by pulsed DC magnetron sputtering with various substrate temperatures. The structural, electrical, optical properties were analyzed. Xray diffraction showed that the IZTO films prepared at temperatures > $150^{\circ}C$ were crystalline which adversely affected the electrical properties. Amorphous IZTO films prepared at $100^{\circ}C$ showed the best properties, such as a low resistivity, high transmittance, figure of merit, and high work function of $4.07{\times}10^{-4}\;{\Omega}$, 85%, $10.57{\times}10^{-3}\;{\Omega}^{-1}$, and 5.37 eV, respectively. This suggests that amorphous IZTO films deposited at relatively low substrate temperatures ($100^{\circ}C$) are suitable for electrode applications, such as OLEDs as a substitute for conventional crystallized ITO films.

High-performance photovoltaics by double-charge transporters using graphenic nanosheets and triisopropylsilylethynyl/naphthothiadiazole moieties

  • Agbolaghi, Samira;Aghapour, Sahar;Charoughchi, Somaiyeh;Abbasi, Farhang;Sarvari, Raana
    • Journal of Industrial and Engineering Chemistry
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    • v.68
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    • pp.293-300
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    • 2018
  • Reduced graphene oxide (rGO) nanosheets were patterned with poly[benzodithiophene-bis(decyltetradecyl-thien) naphthothiadiazole] (PBDT-DTNT) and poly[bis(triiso-propylsilylethynyl) benzodithiophene-bis(decyltetradecyl-thien) naphthobisthiadiazole] (PBDT-TIPS-DTNT-DT) and used in photovoltaics. Conductive patternings changed via surface modification of rGO; because polymers encountered a high hindrance while assembling onto grafted rGO. The best records were detected in indium tin oxide (ITO):poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfonate) (PEDOT:PSS):PBDTDTNT/rGO:PBDT-DTNT:LiF:Al devices, i.e., short current density $(J_{sc})=11.18mA/cm^2$, open circuit voltage $(V_{oc})=0.67V$, fill factor (FF) = 62% and power conversion efficiency (PCE) = 4.64%. PCE increased 2.31 folds after incorporation of PBDT-DTNT into thin films. Larger polymer assemblies on bared-rGO nanosheets resulted in greater phase separations.

전기화학증착 방법으로 성장시간에 따라 형성한 SnO2 나노세선의 구조적 성질

  • Lee, Chang-Hun;No, Yeong-Su;Lee, Dae-Uk;Kim, Tae-Hwan
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • 2012.08a
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    • pp.398-398
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    • 2012
  • SnO2 나노세선은 n-형 전기적 성질과 화학적인 안정성 때문에 가스센서, 투명 전극 및 태양전지와 같은 전자소자와 광소자에 널리 사용되고 있다. 화학 기상 증착, 전자빔 증착과 전기화학증착법을 사용하여 SnO2 나노세선을 제작하고 있다. 여러 가지 증착 방법중에서 전기화학증착방법은 낮은 온도와 진공 공정이 필요하지 않으며 대면적 공정이 가능하고 빠른 성장 속도로 나노구조를 효과적으로 성장할 수 있는 장점을 가지고 있다. 본 연구에서는 전기화학증착법을 이용하여 Indium Tin Oxide (ITO) 기판 위에 SnO2 나노세선 성장하고 성장시간에 따라 형성한 SnO2 나노세선의 구조적 성질을 조사하였다. SnO2 나노세선을 성장하기 위하여 D.I. water와 Entanol을 7:3의 비율로 섞은 용액을 $65^{\circ}C$로 유지하였고, 0.015 M의 Tin chloride pentahydrate ($Cl4{\cdot}Sn{\cdot}5H2O$)를 타겟 물질로 이용하였고, 0.1 M의 Potassium chloride (KCl)를 완충 물질로 사용하였다. 전기화학증착 방법을 사용하여 제작한 ITO 기판위에 성장한 SnO2 나노세선 위에 전극을 제작하고 전류-전압 특성을 측정하였다. SnO2 나노세선이 성장되는 전기화학증착 전압을 1.2 V로 고정하고, 성장시간을 15분, 30분 및 1시간으로 변화하여 SnO2 나노세선의 구조적 특성을 분석하였다. X-선회절 (X-ray diffraction; XRD) 실험 결과는 $31^{\circ}$에서 (101) 성장방향을 갖는 SnO2 나노세선이 성장함을 확인하였고, 성장 시간이 길어짐에 따라(101) 성장방향의 XRD 피크의 intensity가 증가하였다. 전기화학증착 성장 시간이 길어짐에 따라 SnO2 나노세선의 지름이 60 nm에서 150 nm로 변화하는 것을 주사전자현미경으로 관측하였다. 이 실험 결과는 전기화학증착방법을 사용하여 제작한 SnO2 나노세선의 성장 시간에 따른 구조적 특성들을 최적화하여 소자제작에 응용하는데 도움이 된다.

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Characteristics of ITO with surface treatment by N2, O2, Ar Plasma and UV (질소, 산소, 아르곤 플라즈마와 자외선에 의하여 표면 처리한 ITO의 특성)

  • Bae, Gyeong-Tae;Jeong, Seon-Yeong;Gang, Seong-Ho;Kim, Hyeon-Gi;Kim, Byeong-Jin;Ju, Seong-Hu
    • Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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    • 2018.06a
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    • pp.90-90
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    • 2018
  • 디스플레이는 다수의 가로 전극과 세로 전극으로 구성되고, 전극에 신호를 주어 동작하도록 하는 원리이다. 이 디스플레이에는 전기가 통하고 투명한 전극이 필수적으로 사용되고 있고, 대표적인 투명 전극으로 ITO (Indium Tin Oxide)가 있다. ITO 박막은 $In_2O_3$에 Sn을 첨가하여 $Sn^{4+}$ 이온이 $In^{3+}$ 이온을 치환하고 이 과정에서 잉여 전자가 전기전도에 기여하는 구조이다. ITO 박막은 표면 처리 방법에 따라 표면 상태가 크게 변화한다. 플라즈마를 이용한 표면 처리는 환경오염이 적으며 강도, 탄성률 등과 같은 재료의 기계적 특성을 변화시키지 않으면서 표면 특성만을 변화시킬 수 있는 방법으로 알려져 있다[1]. UV (Ultraviolet)를 조사한 표면처리는 ITO 표면의 탄소를 제거하고, 표면 쌍극자를 형성하며, 표면의 조성을 변화시킬 수 있으며, 페르미 에너지 준위를 이동시킬 수 있어 ITO의 일함수를 증가시킬 수 있다[2]. ITO에 대한 다양한 연구가 수행되었음에도 불구하고 보다 다양한 관점에서의 연구가 지속될 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 다양한 조건으로 표면 처리한 ITO 표면의 일함수, 면저항, 표면 형상, 평탄도, 접촉각 등에 대해 알아보고자 한다. 세정한 ITO, 세정 후 UV 처리한 ITO (UV 처리 시간 2분, 4분 6분, 8분), 세정 후 $N_2$, $O_2$, Ar의 공정 가스를 사용하여 Plasma 처리한 ITO로 표면 처리 조건을 변화하였다. 표면 처리한 ITO의 특성은 Kelvin Probe를 이용한 일함수, 물방울 형상의 각도를 측정한 접촉각, AFM (Atomic Force Microscope)을 이용한 평탄도, 가시광선 (380~780 nm) 파장에 대한 투과도와 면저항을 측정하였다. 접촉각은 세정한 ITO의 경우 $45.5^{\circ}$에서 세정 후 UV를 조사한 ITO의 경우 UV 8분 조사 시 $27.86^{\circ}$로 감소하였고, $N_2$, $O_2$, Ar 가스를 사용하여 Plasma 처리한 ITO는 모두 $10^{\circ}$ 미만을 나타내었다. 플라즈마 처리에 의하여 접촉각이 현저하게 개선되었다. ITO의 면저항은 표면 처리 조건에 따라 $9.620{\sim}9.903{\Omega}/{\square}$로 그 차이가 매우 적어 표면처리에 의하여 면저항의 변화는 없는 것으로 판단된다. 가시광선 영역에서의 투과도는 공정 조건에 따라 87.59 ~ 89.39%로 그 차이가 적어 표면처리에 의한 변화를 나타내지는 않은 것으로 판단된다. 표면 처리 조건에 따른 평탄도 $R_{rms}$는 세정한 ITO의 경우 4.501 nm로부터 UV 2, 4, 6, 8분 처리한 경우 2.797, 2.659, 2.538, 2.584 nm로 평탄도가 개선되었다. $N_2$, $O_2$, Ar 가스를 사용하여 플라즈마 처리한 ITO의 경우 평탄도 $R_{rms}$는 2.49, 4.715, 4.176 nm로 사용한 가스의 종류에 따라 다른 경향을 나타내었다. 표면 처리 조건에 따른 평탄도 Ra는 세정한 ITO의 경우 3.521 nm로부터 UV 2, 4, 6, 8분 처리한 경우 1.858, 1.967, 1.896, 1.942 nm를, $N_2$, $O_2$, Ar 가스를 사용하여 플라즈마 처리한 ITO의 경우는 1.744, 3.206, 3.251 nm로 평탄도 $R_{rms}$와 유사한 경향을 나타내었다.

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투명전극용 박막의 제작과 전기적인 특성에 대한 연구

  • O, Teresa
    • Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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    • 2011.10a
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    • pp.42.1-42.1
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    • 2011
  • 박막형 디스플레이구서에 있어서 투명전극은 필수적이다. 투명전극은 정보를 표시하기 위해 빛을 외부로 방출시키거나 태양광 등을 소자 내부로 입사시켜야 한다. 또한 전극을 형성하는 박막은 높은 광투과율과 ${\sim}10-4{\Omega}cm$ 정도의 낮은 전기비저항을 가져야 한다. 가장 널리 사용되는 투명전극으로 ITO (Indium Tin Oxide)는 인듐의 독성, 저온증착의 어려움, 스퍼터링시 음이온 충격에 의한 막 손상으로 저항의 증가 및 액정디스플레이의 투명전극으로 사용될 경우 $400^{\circ}C$정도의 높은 온도와 수소플라즈마 분위기에서 장시간 노출시 열화로 인한 광학적 특성변화가 문제로 지적된다. 이러한 문제 해결의 대안으로 ZnO 산화물 반도체가 있는데 ITO 박막에 비해 비저항이 높기 때문에 도핑을 이용한 비저항을 ${\sim}10-4{\Omega}cm$ 정도로 낮추어야 한다. 투명전도막으로는 ITO, FTO 등과 더블어 체적 저항율은 다소 높으나 환원성 분위기에 대한 내성, 가시광 영역에서의 높은 광투과율과 저렴한 가격 등의 장점 등으로 AZO 박막이 주목 받고 있다. ZnO는 ITO 나 FTO에 비해서 700 kJ/mol의 큰 분해에너지를 가지므로 코팅 때 발생하는 전도도 및 투과율이 나빠지는 현상이 발생하지 않는 특징이 있으며, 위의 두 재료에 비해 밴드갭도 가장 낮아서 자외선 투과율이 낮다. 그러나 내습성이 약하기 때문에 이를 보완하기 위하여 내습성향상과 전도성 향상을 위해서 3족 원소인 B, In, Al, Ga 등을 도핑한 ZnO 투명전도막의 연구가 진행되고 있다. 이러한 원소들 중에서 Al로 도핑했을 때 가장 낮은 비저항을 얻을 수 있다고 알려져 있다. 본 연구에서는 SiOC 박막위에 AZO 박막을 제조하기 위하여 RF 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 박막을 성장시켰으며, 박막의 전기적 및 광학적 특성을 조사하였다. AZO 박막은 rf power가 5~200 W인 RF 마그네트론 스퍼터 방법에 의해서 제작되었다. SiOC 박막은 산소와 DMDMOS 전구체의 유량비를 다르게 하여 플라즈마 발생 화학적 기상 증착방법으로 증착되었다. 증착된 SiOC박막은 UV visible spectroscopy에 의해서 분석하였다. 투명전극의 비저항은 rf 전력이 작을 수록 낮았으며, SiOC 절연막 위에 AZO를 증착시킨 후 반사률은 반대로 바뀌는 것을 확인하였다.

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Stability of ITO/Buffer Layer/TPD/Alq3/Cathode Organic Light-emitting Diode

  • Chung, Dong-Hoe;Ahn, Joon-Ho;Oh, Hyun-Seok;Park, Jung-Kyu;Lee, Won-Jae;Choi, Sung-Jai;Jang, Kyung-Uk;Shin, Eun-Chul;Kim, Tae-Wan
    • Transactions on Electrical and Electronic Materials
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    • v.8 no.6
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    • pp.260-264
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    • 2007
  • We have studied stability in organic light-emitting diode depending on buffer layer and cathode. A transparent electrode of indium-tin-oxide(ITO) was used as an anode. An electron injection energy barrier into organic material is different depending on a work function of cathodes. Theoretically, the energy barriers for the electron injection are 1.2 eV, -0.1 eV, and 0.0 eV for Al, LiAl, and LiF/Al at 300 K, respectively. We considered the cases that holes are injected to organic light-emitting diode. The hole injection energy barrier is about 0.7 eV between ITO and TPD without buffer layer. For hole-injection buffer layers of CuPc and PEDOT:PSS, the hole injection energy barriers are 0.4 eV and 0.5 eV, respectively. When the buffer layer of CuPc and PEDOT:PSS is existed, we observed the effects of hole injection energy barrier, and a reduction of operating-voltage. However, in case of PVK buffer layer, the hole injection energy barrier becomes high(1.0 eV). Even though the operating voltage becomes high, the efficiency is improved. A device structure for optimal lifetime condition is ITO/PEDOT:PSS/TPD/$Alq_3$/LiAl at an initial luminance of $300cd/m^2$.

Metal Grids Embedded Transparent Conductive Electrode with Flexibility and Its Applications

  • Jung, Sunghoon;Lee, Seunghun;Kim, Jong-Kuk;Kang, Jae-Wook;Kim, Do-Geun
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • 2013.02a
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    • pp.314-314
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    • 2013
  • Recently, flexibility is one of the hottest issues in the field of electronic devices. For flexible displays or solar cells, a development of transparent conductive electrodes (TCEs) with flexibility, bendability and foldability is an essential element. Hundreds of nanometers indium-tin-oxide (ITO) films have been widely used and commercialized as a transparent electrode, but their brittleness make them difficulty to apply flexible electronics. Many researchers have been studying for flexible TCEs such as a few layers of graphene sheets, carbon nanotube networks, conductive polymer films and combinations among them. Although gained flexibility, their transmittance and resistivity have not reached those of commercialized ITO films. Metal grids electrode cannot act as TCEs only, but they can be used to lower the resistance of TCEs with few losses of transmittance. However, the possibility of device shortage will be rise at the devices with metal grids because a surface flatness of TCEs may be deteriorated when metal grids are introduced using conventional methods. In our research, we have developed hybrid TCEs, which combined tens of nanometers ITO film and metal grids which are embedded in flexible substrate. They show $13{\Omega}$/${\Box}f$ sheet resistance with 94% of transmittance. Moreover, the sheet resistance was maintained up to 1 mm of bending radius. Also, we have verified that flexible organic light emitting diodes and organic solar cells with the TCEs showed similar performances compared to commercial ITO (on glass substrate) devices.

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A Study on the Electrochemical Properties of Langmuir-Blodgett Nano-film Mixed with Polyimide and Phospholipid (폴리이미드와 인지질 혼합물의 나노 Langmuir-Blodgett막의 전기화학적 특성에 관한 연구)

  • Park, Keun-Ho
    • Journal of the Korean Applied Science and Technology
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    • v.29 no.3
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    • pp.421-428
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    • 2012
  • We investigated an electrochemical properties for Langmuir-Blodgett (LB) nano-films of polyimide and phospholipid mixture. LB films of polyamic acid and phospholipid monolayer were deposited by the Langmuir-Blodgett method on the indium tin oxide(ITO) glass. The electrochemical properties measured by cyclic voltammetry with three-electrode system(an Ag/AgCl reference electrode, a platinum wire counter electrode and LB film-coated ITO working electrode) in $KClO_4$ solution. The current of reduction and oxidation range was measured from 1650 mV to -1350 mV, continuously. The scan rates were 50, 100, 150, 200 and 250 mV/s, respectively. As a result, monolayer LB films of polyamic acid and phospholipid mixture was appeared on irreversible process caused by the reduction current from the cyclic voltammogram. Diffusion coefficient (D) effect in the polyamic acid and phospholipid mixture was used in the LAPC with LLPC fewer than the diffusion coefficient values.

Syntheses of Improved Polymer/Organic Materials for Electroluminescence(EL) Device and Electro-Optical Characteristics(Ⅱ) Properties of EL Device using Squarylium Dye as Emitting Material (고기능 EL소자용 고분자/유기 재료의 합성 및 전기 광학적 특성(Ⅱ) Squarylium 색소를 이용한 EL소자의 특성)

  • Kim, Sung Hoon;Bae, Jin Seok;Hwang, Seok Hwan;Park, Lee Soon
    • Journal of the Korean Chemical Society
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    • v.41 no.3
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    • pp.144-149
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    • 1997
  • Organic electroluminescence devices(ELD) were fabricated using by molecularly doped method with N,N'-diphenyl-N,N'-bis(3-methylphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine(TPD) as a hole transport agent, squarylium dye as an emitting agent, and side chain liquid crystalline polymer(MCH) as matrix for TPD. An indium-tin-oxide(ITO) coated glass and an Mg electrode were used as the hole and the electron injecting electrode, respectively. The highest stability of ELD was obtained by spin coating method using dichloroethane as a solvent at a polymer/TPD concentration of 0.005 wt%. For the EL cell with ITO/polymer-TPD/SQ dye/Mg structure, we achieved light red luminescence at a current of 102 mA/$cm^2$ with an applied voltage of 23 V.

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Technology of Flexible Transparent Conductive Electrode for Flexible Electronic Devices (유연전자소자를 위한 차세대 유연 투명전극의 개발 동향)

  • Kim, Joo-Hyun;Chon, Min-Woo;Choa, Sung-Hoon
    • Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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    • v.21 no.2
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    • pp.1-11
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    • 2014
  • Flexible transparent conductive electrodes (TCEs) have recently attracted a great deal of attention owing to rapid advances in flexible electronic devices, such as flexible displays, flexible photovoltanics, and e-papers. As the performance and reliability of flexible electronics are critically affected by the quality of TCE films, it is imperative to develop TCE films with low resistivity and high transparency as well as high flexibility. Indium tin oxide (ITO) has been the most dominant transparent conducting material due to its high optical transparency and electrical conductivity. However, ITO is susceptible to cracking and delamination when it is bent or deformed. Therefore, various types of flexible TCEs, such as carbon nanotube, conducting polymers, graphene, metal mesh, Ag nanowires (NWs), and metal mesh have been extensively investigated. Among several options to replace ITO film, Ag NWs and metal mesh have been suggested as the promising candidate for flexible TCEs. In this paper, we focused on Ag NWs and metal mesh, and summarized the current development status of Ag NWs and metal mesh. The several critical issues such as high contact resistance and haze are discussed, and newly developed technologies to resolve these issues are also presented. In particular, the flexibility and durability of Ag NWs and metal mesh was compared with ITO electrode.