전자빔 조사에너지에 따른 In₂O₃/Ti 적층 박막의 전기적, 광학적 물성 연구

[카리]

인듐 산화물은 높은 전자 이동도로 인해 투명 전도성 산화물 중 가장 뛰어난 전도성을 가지고 있고, 식각이 용이하여 현재 산업적으로 가장 많이 이용되고 있다. 특히, Sn으로 doping한 인듐 산화물(TCO)의 경우 다른 투명 전도성 산화물에서 언지 못하는 10-6 Ωcm대의 비저항 값이 보고되었다. 투명 전도성 박막 중 In2O3는 우수한 전기 전도도와 투과도를 가지며 화학적 식각이 용이하여 광전기 소자(LCD, LED등), 태양전지의 투명전극 및 Anti-reflection coating등에 이용되고 있다. 이와 더불어 최근 터치스크린 등 디스플레이에 내구성을 중요시 하기 때문에 내식성, 내습성에 강한 Ti을 buffer layer 소재로 사용하였다.
본 연구에서는 높은 증착률과 두께 균일도 그리고 박막 조성비의 조절이 쉬운 RF, DC 마그네트론 스퍼터를 이용하여 유리기판 위에 Ti Buffer layer와 상부 In2O3 박막의 두께변화에 따른 In2O3/Ti 물성변화를 관찰하고 전자빔 조사공정을 통해 In2O3/Ti 적층박막의 물성 변화를 연구하였다.
Ti buffer layer의 두께가 증가할수록 상부 In2O3 박막의 표면거칠기가 감소하
였고, 이로 인한 박막의 이동도 증가로 Ti buffer layer 두께가 10 nm 까지 면
저항이 감소 하였다. 이를 토대로 Figure of merit 수치를 비교한 결과 비교 결과
In2O3 90 nm/Ti 10 nm의 적층구조를 갖는 박막이 단일 In2O3 박막보다 향상된
전기적, 광학적 물성을 가짐을 알 수 있었다. 최적화된 Ti buffer layer의 두께를
적용한 In2O3 90 nm/Ti 10 nm의 적층박막에 전자빔을 조사하였더니 조사 에너
지가 증가함에 따라 가시광선영역에서의 투과도가 76.1%에서 82.9%의 변화를 보
이면서 증가하는 것을 확인 할 수 있었다. 전자빔 조사 전의 In2O3/Ti 적층박막의 면저항은 260 Ω/□였으나 600 eV로 전자빔을 조사한 후에는 69 Ω/□로 감소하였으며 이는 이동도의증가로 인한 전기적 특성이 향상되었다. 상온에서 증착된 In2O3/Ti 적층박막의 Figure of merit 수치는 1.15 ˟10-4 Ω-1이었으나, 600 eV로 전자빔을 조사한 후에 측정한 Figure of merit 수치는 최대 2.22 ˟10-3 Ω-1로
증가하였다. In2O3 박막에 적절한 Ti buffer layer와 전자빔 조사는 박막의 표면
특성 향상으로 인해 전기적, 광학적 물성을 제고함을 알 수 있었다.

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