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보고서 상세정보

ZnO:Al 투명전극이 적용 된 GaAlAs/GaAs LED의 광추출 효율 향상에 관한 연구

  • 사업명

    학술단체지원

  • 과제명

    전기전자재료학회논문지

  • 주관연구기관

    원광대학교 산학협력단

  • 연구책임자

    박춘배

  • 참여연구자

    황승택   유연연   백하니  

  • 보고서유형

    최종보고서

  • 발행국가

    대한민국

  • 언어

    한국어

  • 발행년월

    2010-06

  • 과제시작년도

    2009

  • 주관부처

    교육과학기술부

  • 사업 관리 기관

    한국연구재단

  • 등록번호

    TRKO201000010566

  • 과제고유번호

    1345114019

  • 키워드

    ZnO:Al.투명전극.LED.RF Sputter.광 추출효율.ZnO:Al.TCO.LED.RF Sputter.Extraction efficiency.

  • DB 구축일자

    2013-04-18

  • 초록 


    ...


    1. 최종목표
    -. 스퍼터링법에 의한 AZO:$H_{2}$ 박막 증착공정 기술 개발.
    -. AZO:$H_{2}$ 투명전극의 Texture화 기술 개발.
    -. AZO:$...

    1. 최종목표
    -. 스퍼터링법에 의한 AZO:$H_{2}$ 박막 증착공정 기술 개발.
    -. AZO:$H_{2}$ 투명전극의 Texture화 기술 개발.
    -. AZO:$H_{2}$ 투명전도막의 GaAlAs/GaAs LED 적용 및 특성 분석.
    2. 개발내용 및 결과
    GaAlAs/GaAs LED에 투명전도막을 적용하기 위한 최적의 증착공정조건을 확립하기 위하여 RF 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 사파이어, 실리콘, 유리기판(Corning 1737)위에 각각 AZO::$H_{2}$ 박막을 증착하였다. 사용된 타겟은 $Al_{2}O_{3}$가 2wt% 첨가된 ZnO 세라믹 타겟을 사용하였다. 초기 진공도는 8 × $10^{-6}$ Torr, 작업진공도는 4, 10, 20 mTorr로 변화를 주었다. 가스는 Ar:H(1%)를 사용하였으며, 기판온도는 150℃로 설정하였고, RF 파워는 100 W로 유지하였다. 저온에서 증착된AZO::$H_{2}$ 박막의 안정성과 전기적 특성을 향상시키기 위해서 수소, 아르곤, 진공분위기에서 각각 200, 300, 400, 500 ℃에서 1시간 동안 각각 in-situ annealing을 실시하였다. 또한, AZO:H2 투명전극의 Texture화 기술 개발을 위해서 HCl(1%)용액에서 10, 20, 30, 40초 동안 에칭을 실시하였다. 그 결과, 작업압력이 4 mTorr와 수소분위기에서 400 ℃로 열처리한 사파이어 기판에서 가장 우수한 비저항값 5.036× $10^{-4}$ Ωcm를 얻었으며, 이때 캐리어농도와 이동도는 각각 6.3x$10^{20}cm^{-3}$,29.531cm2/Vs를 얻었다. XRD 분석결과, 모든 AZO::$H_{2}$ 박막들은 (002)방면에서피크가 나타났고, c-축 배향 증착되었음을 확인하였다. 에칭결과, 10초 동안 에칭한 샘플에서 가장 texture화된 표면형상을 얻을 수 있었다.
    3. 사업성과
    ○ 기술적 성과
    AZO 박막이 ITO의 높은 단가에도 불구하고 상용화가 늦어지고 있는 가장 큰이유는 전기적?광학적 특성 때문이다. 이번 사업 중에 가장 우수한 기술적 성과는 증착공정 중에 Ar::$H_{2}$(1%)의 혼합가스의 사용과 수소분위기열처리를 통해AZO:H2 박막의 그레인 바운더리 표면에 흡착된 산소를 제거하여 AZO::$H_{2}$ 박막의 전기적·광학적 특성과 안정성을 향상시켰다는 것이다. 이는 GaAlAs/GaAsLED 뿐만 아니라 모든 ITO 박막이 적용되고 있는 광·전자 소자의 효율을 증가시킬 뿐만 아니라 안정성을 크게 향상 시킬 수 있으리라 판단된다.
    ○ 경제적 성과
    (주)원광전자는 현재 주력제품으로 생산하고 있는 GaAlAs/GaAs LED의 고효율화와 안정화로 제품의 기술경쟁력을 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 생산능력과 기업의 경쟁력을 향상시킬 수 있을 것으로 기대한다.
    ○ 사회적 성과
    2011년 전 세계 ITO 필름의 시장 규모는 4000 억원에 이르고 있으나, 인듐의 자원고갈과 중국의 자원독점으로 인해서 수급의 불안정을 초래하고 있다. 따라서,ITO를 대체할 수 있는 대체 재료와 기술개발이 시급한 실정이며, 그의 대안으로서 가장 주목받고 있는 재료가 AZO 투명전도막이다. AZO 투명전도막의 주원료인 Zn는 현재 kg당 1,320원의 가격대를 형성하고 있다. 이는 GaAlAs/GaAs LED등 ITO 적용 광전자 산업 전 분야의 가격 안정화에 크게 기여하리라 판단된다.
    4. 향후 추진 계획
    AZO 투명전극의 사용 중 공기와의 접촉을 차단하기 위해 SiO2 박막을 증착하여 신뢰성을 더욱더 향상시키고, Blue GaN LED 등 R.G.B LED에 적용하기 위한각파장대의 최적 투과율 향상에 관한 연구가 필요하다.


  • 목차(Contents) 

    1. 사업비사용실적보고서...1
    2. 개발결과의견서...5
    3. 요약서초록...6
    4. 목차...8
    5. 제1장 서론...9
    6. 제1절 연구배경 및 필요성...9
    7. 제2절 AZO 투명전도막 국내외 기술 동향...10
    8. 제3절 연구 목적 및 범위...14
    9. 제2장 과제개발 내...
    1. 사업비사용실적보고서...1
    2. 개발결과의견서...5
    3. 요약서초록...6
    4. 목차...8
    5. 제1장 서론...9
    6. 제1절 연구배경 및 필요성...9
    7. 제2절 AZO 투명전도막 국내외 기술 동향...10
    8. 제3절 연구 목적 및 범위...14
    9. 제2장 과제개발 내용 및 방법...18
    10. 제1절 증착조건에 따른 AZO:H2 박막의 특성 분석...18
    11. 제2절 AZO:H2 투명전극의 Texture화 기술 개발...37
    12. 제3절 AZO:H2 투명전도막이 적용된 GaAlAs/GaAs LED 제조 및 특성 분석...41
    13. 제3장 사업성과...46
    14. 제1절 기술적 성과...46
    15. 제2절 경제적 성과...46
    16. 제3절 사회적 성과...47
    17. 제4장 결론...49
    18. 제5장 향후 계획...51
    19. 참고문헌...52
  • 참고문헌

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