재료공학실험 | 투명전극재료의 합성 및 물성 평가

 

 

 

TIP

 

 

1. 각종 디스플레이에 투명전극으로 사용되는 ITO (Indium-Tin Oxide) 박막의 제조. 
2. Plasma 및 Sputtering 제조공정 학습을 통한 공정설계 능력 배양.

 

 

 

투명 전극재료

투명전극재료는 평판디스플레이, 및 태양전지 등의 소자에서 투명전극으로 사용되고 있는 물질을 통칭한다. 투명전극재료라고 불릴려면 우선 가시광영역(400㎚ ～ 700㎚)에서 80%정도의 광투과도를 가지며 ～10³/Ω・㎝의 높은 전기전도도를 가지는 재료여야 한다. optical bandwidth가 3.5eV 정도이기 때문에 자외선영역은 모두 투과 시키고 적외선영역의 높은 반사율, 적절한 에칭 특성을 가지고 있어야 한다. 투명전도체 박막의 3대 재료는 ITO막, SnO₂ 막, ZnO막이다. 이중에서도 ITO막은 낮은 저항을 가지며 강산에 의한 에칭특성이 뛰어나기 때문에 디스플레이용 투명전도막의 세계 수요의 90%를 맡고, 그중에서 95%가 액정표시 소자용으로 이용되고 있다.

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실험 방법

1. glass기판의 세정

1) glass(50㎜x50㎜) 기판을 세정제를 사용하여 깨끗이 세척한다.

 

2) 1차 세척한 glass기판을 증류수를 사용하여 세정제를 완전히 제거한다.

 

3) glass 기판을 500㎖의 2차 이온교환수에 넣고 초음파 세척기로 10분간 세척한다.

 

4) 500㎖의 ethanol을 사용하여 10분간 초음파 세척한다.

 

5) 세척이 완료된 glass 기판을 기판holder로 옮긴 후, 건조기에 넣고 100℃에서 1시간 건조 시킨다.

 

2. 마그네트론 Sputtering 법에 의한 ITO 박막의 합성

RF, DC, Pulse DC-Sputtering System으로 건조시킨 glass 기판 사용하여 합성

 

3. ITO 박막의 XRD 측정

XRD 측정 (2Θ=10-80도, 0.05간격으로 측정, 40kV-20mA)

 

4. ITO 박막의 두께 측정 및 비저항 측정

1) α-step (Dektak 3)

Wafer 표면 위의 단 차가 있는 박막의 두께(수 Å 이상) 및 Step profile을 측정하기 위하여 개발한 장비로 탐침(stylus)이 Wafer 표면을 긁고(scan) 지나감으로 표면 단자의 변화로 발생하는 압력을 감지하여 그 단차의 두께를 측정하는 장비.

 

2) 4 point probe 법을 이용한 비저항 측정

Wafer 표면에 성장, 확산 및 Deposition 된 층의 비 저항 및 면 저항을 측정, 불순물의 농도를 측정하기 위하여 4 개의 탐침을 이용하여 2 개의 탐침에 전류를 흘리고 다른 2 개의 탐침의 전압 강하를 측정하여 비 저항 또는 면 저항으로 계산하여 측정하는 장비이다.

 

5. 투과율 및 반사율의 측정

1) 측정용 시편을 적당한 크기로 준비한다.

 

2) 100-2500㎚의 파장영역에 대하여 투과율 및 반사율을 측정한다.

 

 

 

[재료공학실험]투명전극재료의 합성 및 물성 평가 레포트