• Title/Summary/Keyword: ITO Sputtering

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Analysis of Signal Properties in accordance with electrode area of x-ray conversion material (X선 검출 물질의 전극 면적에 따른 신호특성 분석)

  • Jeon, S.P.;Kim, S.H.;CHO, K.S.;Jung, S.H.;Park, J.K.;Kang, S.S.;Han, Y.H.;Kim, K.S.;Mun, C.W.;Nam, S.H.
    • Journal of the Korean Society of Radiology
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    • v.4 no.1
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    • pp.5-9
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    • 2010
  • In recent, a digital x-ray detector attracted worldwide attention and there are many studies to commercialize. There are two methods in digital x-ray detector. This method is an Indirect method and Direct method. This study is to see the differences between the digital x-ray detector based on a-Se used in the existing indirect conversion method and an x-ray conversion material that has better SNR(Signal-to-noise ratio) and property than the a-Se. To solve the problem that is difficult to make a large area film using Screen-Print method, we used a Screen-Print method. In this study, we used a polyclystal $HgI_2$ as x-ray conversion material and a sample thickness is $150{\mu}m$ and an area is $3cm{\times}3cm$. ITO(Indium-Tin-Oxide) electrode was used as top electrode using a Magnetron Sputtering System and each area is $3cm{\times}3cm$, $2cm{\times}2cm$ and $1cm{\times}1cm$ and then we evaluated darkcurrent, sensitivity and SNR of the $HgI_2$ film are measured, then we evaluated the electrical properties. And we used a current integration mode when I-V test. This experiment shows that the sensitivity increases in accordance with the area of the electrode but the SNR is decreased because of the high darkcurrent. Through fabricating of various thicknesses and optimal electrodes, we will optimize SNR in the future work.

Metal 첨가물질에 따른 비정질 IGZO 투명전극 특성 연구

  • Sin, Han-Jae;Hwang, Do-Yeon;Lee, Jeong-Hwan;Lee, Dong-Ik;Park, Seong-Eun;Park, Jae-Seong;Kim, Seong-Jin;Lee, Yeong-Ju;Seo, Chang-Taek
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • 2013.02a
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    • pp.368-370
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    • 2013
  • 투명 전극은 전기전도도를 갖는 동시에 가시광선을 투과하는 소재를 말하며, 구체적으로는 빛의 파장이 400~700 nm 영역대의 가시광선을 80% 이상 투과하며 전기전도도가 비저항으로 $10^{-3}{\Omega}cm$이하이거나 면저항이 $10^3{\Omega}$/${\Box}$소재를 의미한다. 투명 전극은 전기전도도에 따라 사용되는 용도가 다양하다. LCD, PDP, OLED 와 같은 평판디스플레이 및 3D 디스플레이의 투명전극으로 사용되는 핵심재료일 뿐만 아니라 터치스크린, 투명필름, 대전방지막, 열반사막, EMI 방지막, 태양전지 분야에 광범위하게 이용되고 있다. 일반적으로, 투명전극 박막에 가장 많이 사용되고 있는 소재는 ITO (indium tin oxide)이나, 주성분인 In의 사용량 증가로 상용 ITO 타겟 가격이 급등하고 있음으며, 고가의 ITO 타겟을 대체하기 위한 저가의 투명전극 소재 개발이 절대적으로 요구되며, 신규 소재 개발을 통한 기술력 우위 선점이 필수적으로 요구되는 상황이다. 본 연구에서는 기존에 디스플레이 분야에서 널리 활용되는 고가의 ITO를 대체하기 위한 다성분 금속산화물 투명전극 스퍼터링 타겟 제조기술을 개발하기 위한 연구로서, Metal이 첨가된 In-Ga-Zn-O기반의 3성분계 투명도전성 소재를 조성설계, 고밀도 균질 타겟 제조 및 투명전극 박막을 형성하는 연구를 실시하였다. 고체산화물 산화인듐(In2O3)분말, 산화갈륨(Ga2O3) 분말그리고 산화아연(ZnO)분말과 Metal을 몰비로 칭량한 후 분말을 폴리에틸렌제 포트에 넣고 에탄올을 충분히 채운 후 지르코니아(ZrO2) 볼(ball)을 이용하여 24 h 동안 볼 밀링(ball milling) 방법으로 혼합한 뒤, $120^{\circ}C$의 플레이트위에서 마그네틱 바로 stirring하면서 건조하였다. 이 분말을 건조기에서 완전히 건조한 후 알루미나 유발을 이용해서 pulverizing한 후 sieving기를 이용하여 분말의 조립화를 하였다. 이 분말을 금형에 넣고 300 kg/$cm^2$의 압력으로 press하여 성형한 뒤 대기중에서 소결하였다 소결을 위한 승온 온도는 $10^{\circ}C$/min이었고 소결은 $1,450^{\circ}C$에서 6 h 동안 하였다. IGZO target의 조성 비율은 1:1:12 (mol%)를 사용하였으며, 첨가한 Metal은 Boron (B), Germanium (Ge), Barium (Ba)을 사용하여 타겟을 제작하였다. M-IGZO 박막은RF magnetron Sputter를 이용하여 증착하였으며, 앞선 실험에서 제작한 타겟을 사용하여 M-IGZO박막을 투명전극으로 사용하기 위한 각각의 특성을 파악하였다. 모든 박막은 상온에서 증착을 하였으며, 증착된 박막두께를 측정하기 위해 ${\alpha}$-step IQ를 사용하였고, 광학적 특성을 분석하기 위해 UV-Visible spectrophotometer 로 투과율을 측정하였다. 그리고 전기적 특성을 측정하기 위해 Hall effect measurement 및 4-probe를 사용하였으며, 결정성 분석을 위하여 XRD를 이용하여 분석하였다. 표1은 M-IGZO타겟을 사용하여 증착시간에 따른 면저항 특성을 나타내었다. Ge, B, Ba이 첨가된 IGZO 박막은 증착시간이 증가할수록 면저항이 낮아짐을 알 수 있었다. 또한, Ge이 첨가된 IGZO 박막이 다른 금속이 첨가된 IGZO 박막의 면저항보다 현저히 낮음을 알 수 있었다. Fig. 1(a), (b), (c)는 각 타겟을 동일한 조건으로 증착을 하여 광학적특성을 나타내는 그래프이다. GZO 박막의 광학적 특성을 보면 가시광 영역에서 평균 투과율은 모두 80% 이상으로 우수한 광투과 특성을 보여 투명전자소자로 사용가능하다. 특히, 자외선 영역을 모두 차단하는 UV cut 능력이 우수함을 알 수 있었다. 따라서, 금속이 첨가된 IGZO 박막을 태양전지용 투명전극으로 사용할 경우, 자외선에 의하여 수명이 단축되는 현상을 줄여줄 수 있음을 기대할 수 있으며 내구성 향상에 크게 기여할 것으로 보인다. Fig. 2는 Ge=0, 0.5, 5%인 IGZO 투명전극을 총 40회 반복하여 증착을 실시한 후 각각의 면저항을 측정한 결과이다. 실험결과에 따르면 Ge가 0%, 5%인 IGZO 투명전극은 증착을 거듭할수록 면저항이 증가하는 결과를 나타내었으며, 0.5%인 IGZO 투명전극은 점차 안정화되어가는 결과를 나타내었다. 따라서 안정화 되었을 때 평균 면저항은 26ohm/sq.로 나타났으며, 광투과율은 Fig. 3과 같이 가시광영역에서 평균 80%이상의 결과를 보였으며, 550 nm에서는 86.36%의 우수한 특성을 나타내었다. 본 연구에서는 Metal이 첨가된 In-Ga-Zn-O기반의 3성분계 투명도전성 소재 target을 제작하여 RF magnetron sputter로 박막을 형성한 후 특성을 비교하였다. M-IGZO target 중 Ge (0.5%)을 첨가한 IGZO 타겟을 사용한 투명전극이 가장 우수한 특성을 보였으며, 제작된 M-target의 In 비율이 30% 정도로 기존의 ITO (90%) 대비하여 투명전극 제작 단가를 절감할 수 있다.

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Spectroscopic Characterization of 400℃ Annealed ZnxCd1-xS Thin Films (400℃ 열처리한 삼원화합물 ZnxCd1-xS 박막의 분광학적 특성 연구)

  • Kang, Kwang-Yong;Lee, Seung-Hwan;Lee, Nam-Kwon;Lee, Jeong-Ju;Yu, Yun-Sik
    • The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
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    • v.26 no.1
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    • pp.101-112
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    • 2015
  • II~VI compound semiconductors, $Zn_xCd_{1-x}S$ thin films have been synthesized onto indium-tin-oxide(ITO) coated glass substrates using thermal evaporation technique. The composition ratio x($0{\leq}x{\leq}1$) was varied to fabricate different kinds of $Zn_xCd_{1-x}S$ thin films including CdS(x=0) and ZnS(x=1) thin films. Then, the deposited thin films were thermally annealed at $400^{\circ}C$ to enhance their crystallinity. The chemical composition and electronic structure of films were investigated by using X-ray photoelectron spectroscopy(XPS). The optical energy gaps of the samples were determined by ultra violet-visible-near infrared(UV-Vis-NIR) spectroscopy and were found to vary in the range of 2.44 to 3.98 eV when x changes from 0 to 1. Finally, we measured the THz characteristics of the $Zn_xCd_{1-x}S$ thin films using THz-TDS(time domain spectroscopy) system to identify the capability for electronic and optical devices in THz region.

Effect of RF power on the Electrical, Optical, and Structural Properties of ITZO (In-Sn-Zn-O) Thin Films (RF 파워 변화에 따른 ITZO (In-Sn-Zn-O) 박막의 전기적, 광학적, 구조적 특성)

  • Seo, Jin-Woo;Joung, Yang-Hee;Kang, Seong-Jun
    • Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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    • v.18 no.2
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    • pp.394-400
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    • 2014
  • In this study, we fabricated ITZO thin films on glass substrates with various RF power from 30 to 60W and investigated the electrical, optical and structural properties. ITZO thin film deposited at 50W exhibited the largest figure of merit ($10.52{\times}10^{-3}{\Omega}^{-1}$) and then its resistivity and sheet resistance were $3.08{\times}10^{-4}{\Omega}-cm$ and $11.41{\Omega}/sq.$, respectively. As results of optical characterization, average transmittance of all ITZO thin films were over 80%. ITZO thin films had amorphous structure regardless of the RF power. The FESEM and AFM results showed that all ITZO thin films have a very smooth surface having no cracks and defects and the film deposited at 50W exhibit the smallest surface roughness of 0.254nm. We found that a amorphous ITZO thin film is a very promising material for replacing ITO in the next display device such as OLED.

Synthesis of ITiO(Indium Titanium Oxide) particle by sol-gel and investigation on light transmittance of deposited ITiO thin film (졸-겔법에 의한 ITiO(Indium Titanium Oxide) 입자의 합성과 ITiO 박막의 광투과도 조사)

  • Go, Eun Ju;Kim, Sang Hern
    • Journal of the Korean Applied Science and Technology
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    • v.34 no.4
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    • pp.705-716
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    • 2017
  • In this study, Indium-Titanium hydroxide particle with 0.5, 1.0, 1.5 wt% of $TiO_2$ were synthesized by sol process and adding the base, ITiO(Indium Titanium Oxide) particles were obtained by gelling at $200^{\circ}C$ and $500^{\circ}C$. The ITiO particle's size with gel process at $200^{\circ}C$ was smaller than ITiO particle's size with gel process $500^{\circ}C$. The ITiO particle with gel process at $200^{\circ}C$ was used to fabricate dense ITiO target. ITiO targets with 0.5, 1.0, 1.5 wt% of $TiO_2$ were fabricated and used to obtain ITiO thin films onto glass by sputtering. Among those sputtered ITiOs' thin films, ITiO thin film with 0.4 % of $O_2$ and 0.5 wt% of $TiO_2$ showed the lowest specific resistance, highest charge mobility and lowest carrier concentration. It was found the light transmittance of the ITiO film were increased highly compared to light transmittance of ITO (Indium Tin Oxide) thin film over Infrared wavelength ranges.

Effect of Working Pressure on the Electrical and Optical Properties of ITZO Thin Films Deposited on PES Substrate with SiO2 Buffer Layer (공정압력이 SiO2 버퍼층을 갖는 PES 기판위에 증착한 ITZO 박막의 전기적 및 광학적 특성에 미치는 영향)

  • Joung, Yang-Hee;Choi, Byeong-Kyun;Kang, Seong-Jun
    • The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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    • v.14 no.5
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    • pp.887-892
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    • 2019
  • In this study, after 20nm-thick $SiO_2$ thin film was deposited by PECVD method on the PES substrate, which is known to have the highest heat resistance among plastic substrates, as a buffer layer, ITZO thin films were deposited by RF magnetron sputtering method to investigate the electrical and optical properties according to the working pressure. The ITZO thin film deposited at the working pressure of 3mTorr showed the best electrical properties with a resistivity of $8.02{\times}10^{-4}{\Omega}-cm$ and a sheet resistance of $50.13{\Omega}/sq.$. The average transmittance in the visible region (400-800nm) of all ITZO films was over 80% regardless of working pressure. The Figure of merit showed the largest value of $23.90{\times}10^{-4}{\Omega}^{-1}$ in the ITZO thin film deposited at 3mTorr. This study found that ITZO thin films are very promising materials to replace ITO thin films in next-generation flexible display devices.

저온 공정 온도에서 $Al_2O_3$ 게이트 절연물질을 사용한 InGaZnO thin film transistors

  • 우창호;안철현;김영이;조형균
    • Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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    • 2010.06a
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    • pp.11-11
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    • 2010
  • Thin-film-transistors (TFTs) that can be deposited at low temperature have recently attracted lots of applications such as sensors, solar cell and displays, because of the great flexible electronics and transparent. Transparent and flexible transistors are being required that high mobility and large-area uniformity at low temperature [1]. But, unfortunately most of TFT structures are used to be $SiO_2$ as gate dielectric layer. The $SiO_2$ has disadvantaged that it is required to high driving voltage to achieve the same operating efficiency compared with other high-k materials and its thickness is thicker than high-k materials [2]. To solve this problem, we find lots of high-k materials as $HfO_2$, $ZrO_2$, $SiN_x$, $TiO_2$, $Al_2O_3$. Among the High-k materials, $Al_2O_3$ is one of the outstanding materials due to its properties are high dielectric constant ( ~9 ), relatively low leakage current, wide bandgap ( 8.7 eV ) and good device stability. For the realization of flexible displays, all processes should be performed at very low temperatures, but low temperature $Al_2O_3$ grown by sputtering showed deteriorated electrical performance. Further decrease in growth temperature induces a high density of charge traps in the gate oxide/channel. This study investigated the effect of growth temperatures of ALD grown $Al_2O_3$ layers on the TFT device performance. The ALD deposition showed high conformal and defect-free dielectric layers at low temperature compared with other deposition equipments [2]. After ITO was wet-chemically etched with HCl : $HNO_3$ = 3:1, $Al_2O_3$ layer was deposited by ALD at various growth temperatures or lift-off process. Amorphous InGaZnO channel layers were deposited by rf magnetron sputtering at a working pressure of 3 mTorr and $O_2$/Ar (1/29 sccm). The electrodes were formed with electron-beam evaporated Ti (30 nm) and Au (70 nm) bilayer. The TFT devices were heat-treated in a furnace at $300^{\circ}C$ and nitrogen atmosphere for 1 hour by rapid thermal treatment. The electrical properties of the oxide TFTs were measured using semiconductor parameter analyzer (4145B), and LCR meter.

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Preparation and characterization of Mn doped copper nitride films with high photocurrent response

  • Yu, Aiai;Hu, Ruiyuan;Liu, Wei;Zhang, Rui;Zhang, Jian;Pu, Yong;Chu, Liang;Yang, Jianping;Li, Xing'ao
    • Current Applied Physics
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    • v.18 no.11
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    • pp.1306-1312
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    • 2018
  • The Mn-doped copper nitride ($Cu_3N$) films with Mn concentration of 2.0 at. % have high crystallinity and uniform surface morphology. We found that the as-synthesized Mn-doped $Cu_3N$ films show suitable optical absorption in the visible region and the band gap is ~1.48 eV. A simple photodetector based on Mn doped $Cu_3N$ films was firstly fabricated via magnetron sputtering method. The fabricated device with doping of Mn demonstrated high photocurrent response and fast response shorter than 0.1 s both for rise and decay time superior to the pure $Cu_3N$. Furthermore, the energy levels of Mn-doped Cu3N matched well with ITO and Ag electrode. The excellent photoelectric properties reflect a good balance between sensitivities and response rate. Our investigation reveals the excellent potential of Mn-doped $Cu_3N$ films for application of photodetectors.

Characteristics of SiO2 Based Asymmetric Multilayer Thin Films for High Performance Flexible Transparent Electrodes (고성능 유연 투명전극용 SiO2 기반 비대칭 다층 박막의 특성)

  • Jeong, Ji-Won;Kong, Heon;Lee, Hyun-Yong
    • Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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    • v.33 no.1
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    • pp.25-30
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    • 2020
  • Oxide (SiO2)/Metal(Ag)/Oxide(SiO2, ITO, ZnO) multilayer films were fabricated using a magnetron sputtering technique at room temperature on Si (p-type, 100) and a glass substrate. The electrical and optical properties of the asymmetric multilayer films depended on the thickness of the mid-layer film and the type of oxide in the bottom layer. As the metal layer becomes thicker, the sheet resistance decreases. However, the transmittance decreases when the metal layer exceeds a threshold thickness of approximately 10~12 nm. In addition, the sheet resistance and transmittance change according to the type of oxide in the bottom layer. If the oxide has a large resistivity, the overall sheet resistance increases. In addition, the anti-reflection effect changes according to the refractive index of the oxide material. The optical and electrical properties of multilayer films were investigated using an ultraviolet visible (UV-Vis) spectrophotometer and a 4-point probe, respectively. The optimum structure is SiO2 (30 nm)/Ag (10 nm)/ZnO (30 nm) multilayer, with the highest FOM value of 7.7×10-3 Ω-1.

$TiO_2$가 도핑된 ZnO박막의 전기적 광학적 특성

  • Seo, Seong-Bo;Yun, Hyeong-O;Ji, Seung-Hun;Kim, Mi-Seon;Bae, Gang;Kim, Hwa-Min
    • Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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    • 2009.06a
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    • pp.42-43
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    • 2009
  • 본 연구에서는 고주파 마그네트론 스퍼터링방법을 사용하여 ITO박막을 대체할 수 있는 새로운 TCO박막으로서 $TiO_2$가 도핑된 ZnO(TZO) 박막을 성막하였다. 이때, $TiO_2$의 도핑량을 1wt.%에서 5wt.%까지 변화를 주었으며 제작된 TZO 박막에 대해서 전기적 특성과 광학적 특성들의 조성비와 박막두께의 할수로서 조사하였다. 그 결과, $TiO_2$가 2wt.% 도핑된 박막에서 가장 낮은 $1\times10^{-3}\Omega{\cdot}cm$의 비저항이 얻어졌으며, $TiO_2$의 도핑량이 증가함에 따라 비저항은 점점 증가하는 것으로 나타났다. 이와같은 비저항의 변화는 $TiO_2$도핑량이 다른 TZO박막의 홀이동도(Hall mobility)에 비례하며, 이동도는 결국 TZO박막을 형성하고 있는 결정립의 크기에 의존하는 것이 X선 회절 패턴으로부터 확인되었다. XRD 패턴에서 ZnO(002) 방향의 결정성이 가장 큰 것으로 나타났으며, 도핑량이 증가할수록(002)피크의 크기가 점점 감소하는 것을 볼 수 있다. 이는 결정성의 크기가 2wt.%일 때 가장 크며 도핑량이 증가할수록 결정성의 크기가 감소하는 것으로 나타났다. 결정립의 크기변화는 TZO박막의 전기적 이동도에 영향을 주는 것으로 나타난다. 즉, 2wt.%일 때 이동도가 가장 크며 도핑량이 증가할수록, 이동도가 감소하였으며 이결과는 TZO박막의 Hall effect 측정으로부터 확인된다. 따라서, $TiO_2$도핑량에 따른 TZO 박막의 비저항을 도핑량이 2wt.%일 때 가장 낮으며 이는 TZO 박막의 결정성이 가장 우수하였으며 그결과 이동도가 증가했기 때문인 것으로 확인되었다.

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