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제작 온도 및 산소 분압에 의존하는 인듐 주석 산화물의 전기적, 광학적 성질
Transport and optical properties of indium tin oxide films fabricated by reactive magnetron sputtering

황석민   (연세대학교 물리학과UU0000936  ); 주홍렬   (연세대학교 물리학과UU0000936  ); 박장우   (한밭대학교 공업화학과UU0001501  );
  • 초록

    자체 제작한 고밀도(이론 밀도의 99%) ITO(I $n_2$ $O_3$ :Sn $O_2$ =90 w 90 wt%) 타깃과 직류 마그네트론 스퍼터링 방법을 이용하여 산소분압 $P_{o_{2}}$ (0 $P_{o_{2}}$ $\leq$ $10^{-5}$ torr)와 성장 온도 Ts(10 $0^{\circ}C$ $T_{s}$ $\leq$ 35 $0^{\circ}C$ )를 변화시키면서 ITO 박막을 제작하고 전기적, 광학적 특성을 조사하였다. ITO박막의 비저항은 제작 온도가 증가함에 따라 감소하다가 $T_{s}$ =30<TEX 30 $0^{\circ}C$ 일 때 최저 비저항값 0.30 mΩ.cm를 나타내었고 $T_{s}$ $0^{\circ}C$ 이상에서는 약간 증가하였다. $T_{s}$ =30<TEX 30 $0^{\circ}C$ 에서 제작한 ITO 박막의 최대 전하 농도는 6.6 $\times$ $10^{20}$ /㎤이었다. $T_{s}$ 를 고정하고 ITO 박막 제작 시 사용한 산소분압이 증가함에 따라 전하농도, 전하유동도는 급격하게 감소하여 비저항이 크게 증가하는 것으로 나타났다 ITO박막의 최저 비저항과 최대 전하 유동도는 각각 0.3 mΩ.cm와 39.3 $\textrm{cm}^2$ /V.s였다. 또한 가시광 영역 (400~700 nm)에서 ITO박막의 광투과도는 80~90%로 높게 나타났다.나타났다.


    Indium tin oxide (ITO) thin films (170 nm) were grown by DC magnetron sputtering deposition on Coming glass substrates without a post annealing. The electrical transport and optical properties of the films have been investigated as a function of deposition temperature $T_{s}$ (10 $0^{\circ}C$ $\leq$ $T_{s}$ $\leq$ 35 $0^{\circ}C$ ) and oxygen partial pressure $P_{o_{2}}$ , (0 $P_{o_{2}}$ $\leq$ 10 $^{-5}$ torr). Films were deposited from a high density (99% of theoretical density) ITO target (I $n_2$ $O_3$ : Sn $O_2$ = 90 90 wt% : 10 wt%) made of ITO nano powders. With an increase of $T_{s}$ the electrical resistivity p of ITO thin films was found to decrease, but the mobility $\mu$ $_{H}$ was found to increase. The carrier density nu shows the maximum value of 6.6 $\times$ 10 $^{20}$ /㎤ at $T_{s}$ = 30<TE 30 $0^{\circ}C$ . At fixed Is, with an increase of the oxygen partial pressure, $n_{H}$ and $\mu$ $_{H}$ were found to decrease, but p was found to increase. The minimum resistivity and maximum mobility values of the ITO films were found to be 0.3 mΩ.cm and 39.3 $\textrm{cm}^2$ /V.s, respectively. The visible transmittance of the ITO films was above 80%.. 80%..


  • 주제어

    ITO .   transparent conduction oxides .   transmittance .   resistivity.  

  • 참고문헌 (9)

    1. David S. Ginley and Clark Bright, “Transparent Conducting Oxides,” MRS Bull. vol 25, no. 16, pp. 15-18, 2000. 
    2. M. Yan, M. Lane, C. R. Kannewurf, and R. P. H. Chang, “Highly conductive epitaxial CdO thin films prepared by pulsed laser deposition,” Appl. Phys. Lett. vol 78, no.16, pp. 2342-2344, 2001. 
    3. David C. Paine, T. Whitson, D. Janiac, R. Beresford, and Cleva Ow Yang, “A study of low temperature crystallization of amorphous thin film indium-tin-oxide,” J. Appl. Phys. vol 85, no. 12, pp. 8445-8450, 1999. 
    4. K. L. Chopra, S. Major, and D. K. Pandya, “Transparent Conductors-A Status Review,” Thin Solid Films, vol. 102, no 1, pp. 1-35, 1983. 
    5. Hyo-Young Yeom, Natasha Popovich, Eric Chason, David C. Paine, “A study of effect of process oxygen on stress revolution in d.c. magnetron-deposited tin-doped indium oxide,” Thin Solid Films vol 411, 17-22, 2000. 
    6. H. Kim, C. M. Gilmore, A. Pique, J. S. Horwitz, H. Mattoussi, H. Murata, Z. H. Kafafi, D. B. Chrisey, “Electrical, optical, and structural properties of indium-tin-oxide thin films for organic light-emitting devices,” J. Appl. Phys. vol 86, no. 11, pp. 6451-6461, 1999. 
    7. Gee Sung Chae, “A Modified Transparent Conducting Oxide for Flat Panel Displays Only,” Jpn. J. Appl. Phys. vol 40, no 3A, pp 1282-1286, 2001. 
    8. Roy G. Gordon, “Criteria for Choosing Transparent Conductors,” MRS Bull. vol 25, no. 16, pp. 52-57, 2000. 
    9. Brian G. Lewis and David C. Paine, “Applications and Processing of Transparent Conducting Oxides” MRS Bull. vol 25, no. 16, pp. 22-27 2000. 

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    1. 2000 "페로브스카이트 망간산화물 $La{1-x}Ba_xMnO_3(0\leq \chi \leq1)$의 자기적, 전기적 특성" 韓國磁氣學會誌 = Journal of the Korean Magnetics Society 10 (3): 133~138    
    2. 2000 "망간산화물 $La_{0.7}Ca_{0.3}MnO_3$의 거대 자기 엔트로피 효과" 韓國磁氣學會誌 = Journal of the Korean Magnetics Society 10 (4): 149~153    
    3. 2002 "비정질 투명전도막 In2O3:Zn의 전기적 광학적 특성" 한국광학회지 = Korean journal of optics and photonics 13 (5): 455~459    
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