KR100699072B1 - 산화아연계 투명 도전막 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열적 안정성 및 화학적 안정성이 우수한 산화아연계 투명 도전막에 관한 것으로서,
본 발명에 따른 산화아연계 투명 도전막은 결정질 산화아연계 박막과, 상기 산화아연계 박막의 상부 또는 하부면 중 적어도 한 면 이상에 적층된 산화주석계 비정질 보호막을 포함하여 이루어지며, 상기 산화주석계 비정질 보호막은 산화아연(ZnO), 산화인듐(In2O3), 산화카드뮴(CdO) 중 적어도 하나 이상이 산화주석(SnO2)과 혼합된 혼합물로 구성되고, 산화주석계 비정질 보호막 내에서 전체 금속 성분 중 상기 주석의 원자비율은 50∼90 at% 이다.
투명전극, 산화아연, 산화주석, 비정질

Description

산화아연계 투명 도전막{Zinc oxide based transparent conducting electrode}
도 1은 종래 기술에 따른 산화아연계 투명 도전막을 나타낸 단면 구조도.
도 2는 AZO 박막의 열처리 온도에 따른 비저항, 전하 이동도 및 전하 농도의 변화를 나타낸 그래프.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 산화아연계 투명 도전막을 나타낸 단면 구조도.
도 4는 ZTO 박막의 열처리 온도에 따른 비저항, 전하 이동도 및 전하 농도의 변화를 나타낸 그래프.
도 5는 400℃에서 열처리한 ZTO 박막의 X선 회절 분석 결과를 나타낸 그래프.
도 6은 3종류 시편의 열처리 온도에 따른 비저항 변화비(resistivity change ratio)를 나타낸 그래프.
도 7은 3종류 시편에 대하여 산성 용액에서의 저항값 변화비(resistance change ratio)를 시간에 따라 나타낸 그래프.
도 8은 산화주석(SnO2)-산화아연(ZnO)계 비정질 박막(ZTO)의 주석(Sn) 함유량에 따른 식각 속도를 나타낸 그래프.
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 산화아연계 투명 도전막을 나타낸 단면 구조도.
본 발명은 산화아연계 투명 도전막에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열적 안정성 및 화학적 안정성이 우수한 산화아연계 투명 도전막에 관한 것이다.
TFT-LCD, PDP, FED, OLED 등과 같은 평판 디스플레이와 광전효과를 이용하는 태양전지 그리고 터치스크린 등에는 빛을 차단하지 않는 도전 물질 즉, 투명 도전막(transparent conducting electrode)이 요구된다.
투명 도전막으로 가장 많이 사용되는 재료는 주석(Sn)이 도핑된 산화인듐막(In2O3) 즉, 산화인듐주석막(ITO, Indium Tin Oxide)이다. 산화인듐주석막(ITO)은 비저항(specific resistivity)이 약 1∼2 x 10-4Ωcm 로 낮아 전기전도도가 우수하며 가시광선 영역에서 투과도가 높고 화학적 안정적이 우수하여 투명 전극용 재료로 널리 이용되고 있다.
그러나, 산화인듐주석막의 주요 구성 원소인 인듐(In)은 주석(Sn), 아연(Zn) 등에 비해 매장량이 극히 적어 가격이 은(Ag)에 비견될 정도로 고가일 뿐만 아니라 가격의 변동성도 심한 문제를 안고 있다. 이에, 인듐을 대체하기 위한 재료의 연구가 활발히 진행되고 있다.
최근, 산화인듐주석막(ITO)의 대체 재료로 많이 연구된 것은 산화아연(ZnO)에 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 붕소(B) 등의 3족 양이온성 금속 원소 또는 불소(F)와 같은 할로겐 원소가 도핑된 재료이며, 그 중에서도 알루미늄(Al)이 도핑된 산화아연(AZO, Aluminium doped ZnO)이 가장 주목을 받고있다. AZO와 같이 도핑된 산화아연은 전기적 특성이 산화인듐주석막(ITO)에 버금갈 정도로 우수할 뿐만 아니라, 주요 구성 원소인 아연(Zn)은 인듐(In)에 비해 매장량이 약 1000배 이상 풍부한 재료로서 가격이 저렴하며, 또한 수소 플라즈마(SiH4) 분위기에서 물리적 특성이 안정된 장점이 있어 후속 공정으로 수수 분위기가 필수적인 비정질 실리콘(amorphous silicon) 태양전지와 같은 용도에 적극적으로 활용하려는 움직임이 있다.
이러한 산화아연계 투명 도전 재료 즉, 도핑된 산화아연계 박막 또는 도핑되지 않은 산화아연계 박막은 물리적 기상 증착(PVD, Physical Vapor Deposition) 방법 또는 화학적 기상 증착(Chemical Vapor Deposition, CVD) 방법을 통해 도 1에 도시한 바와 같이 유리 기판(101) 상에 투명 도전막(102)으로서 적층되는데, 이 때의 적층되는 산화아연계 박막은 결정상(crystalline phase)으로 적층된다. 따라서, 적층된 산화아연계 박막은 결정상에 따른 소정의 표면 거칠기를 나타내며 결정과 결정 사이의 계면인 결정입계(grain boundary)(102a)를 구비하게 된다.
한편, 유리 기판(101) 상에 적층된 산화아연계 박막(102)은 대기 중에 노출될 수 있는데 대기 중에 노출되는 경우, 대기 중의 산소 또는 물 분자가 산화아연계 박막 표면에 흡착되어 결정입계(102a)를 따라 박막의 내부로 쉽게 침투하게 된다. 산화아연계 박막(102) 내부로 침투된 산소 또는 물 분자들은 온도가 올라가게 되면 박막 내부의 산소 정공(oxygen vacancy) 또는 도핑된 원소 등과 결합하여 전기 전도의 수단이 되는 전하 농도(carrier concentration)를 감소시킨다. 또한, 결정입계(102a)에 흡착된 산소 또는 물 분자들은 전하의 트랩(trap) 장소로 작용하여 전하를 포집함으로써 트랩되지 않은 전하들이 이동하기 위하여 넘어가야 할 에너지 장벽(potential energy barrier)을 증가시켜 전하 이동도(mobility)의 저하를 초래하여 전체적으로 박막의 전기 전도도를 악화시키게 된다. 이와 같이, 산화아연계 투명 도전 재료는 대기 중에서 가열이 되면 약 300℃ 정도만 되어도 전기적 특성이 급격히 떨어지는 열적 불안정성을 나타내는 것으로 보고되고 있다.
또한, 산화아연계 재료는 약한 산성 또는 염기성 용액에서도 쉽게 반응하여 식각(etching)이 잘 되는 특성이 있다. 식각이 용이하다는 것은 소자를 제조하는 과점에서 볼 때 장점이 될 수도 있으나 산화아연계 재료는 식각이 지나치게 잘 되어 식각 공정의 제어가 어려울 뿐만 아니라, 오히려 화학적 안정성이 저하되는 단점으로 작용하여 제품 적용에 제약이 되고 있다.
이와 같은 산화아연계 투명 도전 재료의 제반 특성을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다. 도 2는 2wt%의 알루미나(Al2O3)를 함유한 산화아연(ZnO) 타겟을 사용하여 스퍼터링(sputtering) 방법으로 증착 온도 150℃에서 제작된 알루미늄(Al)이 도핑된 산화아연(AZO) 박막의 증착 직후 및 대기 중에서 1시간 열처리한 이후 박막의 비저항, 전하 이동도 및 전하 농도의 변화를 열처리 온도에 따라 나타낸 것이다.
도 2에 도시한 바와 같이, AZO 박막의 대기 중에서의 열처리 온도가 약 300℃ 정도가 되면 전하 이동도와 전하 농도가 초기 대비 약 절반으로 줄어들고 비저항은 약 4배 가량 증가됨을 알 수 있다. 또한, 열처리 온도가 400℃가 되면 전하 이동도는 초기 대비 약 20% 수준으로, 전하 농도는 약 1% 이하로 감소되고 비저항은 600배 이상 증가되어 더 이상 투명 도전 재료로서의 역할을 잃게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 열적 안정성 및 화학적 안정성이 우수한 산화아연계 투명 도전막을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 산화아연계 투명 도전막은 결정질 산화아연계 박막과, 상기 산화아연계 박막의 상부 또는 하부면 중 적어도 한 면 이상에 적층된 산화주석계 비정질 보호막을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 산화주석계 비정질 보호막은 산화아연(ZnO), 산화인듐(In2O3), 산화카드뮴(CdO) 중 적어도 하나 이상이 산화주석(SnO2)과 혼합된 혼합물로 구성된다.
삭제
바람직하게는, 상기 결정질 산화아연계 박막은 순수한 산화아연으로 구성되거나 붕소(B), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등의 3족 양이온성 금속 원소 또는 불소(F), 염소(Cl)와 같은 7족 음이온성 할로겐 원소 또는 수소(H)가 도핑된 산화아연으로 구성된다.
삭제
본 발명의 특징에 따르면, 결정질 산화아연계 박막의 상부 또는 상부 및 하부 각각에 비정질 보호막을 적층시킴으로써 투명 도전막의 열적 안정성 및 화학적 안정성이 향상된다. 여기서, 상기 비정질 보호막은 산화아연(ZnO), 산화인듐(In2O3), 산화카드뮴(CdO) 중 적어도 하나 이상이 산화주석(SnO2)과 혼합된 혼합물로 구성된다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 산화아연계 투명 도전막을 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명에 따른 산화아연계 투명 도전막은 종래 기술에서 설명한 바와 같이 평판 디스플레이, 터치스크린, 태양전지 등에 일 구성요소로서 적용되며 구체적으로, 유리와 같은 투명 기판 상에 적층되는 구조를 이룬다. 따라서, 유리 기판과 같은 투명 기판 상에 적층된 구조를 일 예로 하여 본 발명에 따른 산화아연계 투명 도전막을 설명하기로 한다.
도 3에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 산화아연계 투명 도전막은 기판(301) 상에 산화아연계 박막(302)과 비정질 보호막(303)이 순차적으로 적층된 구조를 갖는다.
상기 산화아연계 박막(302)은 결정질 박막으로서, 붕소(B), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 등의 3족 양이온성 금속 원소 또는 불소(F), 염소(Cl)와 같은 7족 음이온성 할로겐 원소 또는 수소(H)가 도핑된 산화아연(ZnO)이거나 특정 원소가 도핑되지 않은 순수한 산화아연으로 구성된다. 여기서, 상기 3족 양이온성 금속 원소 또는 7족 음이온성 할로겐 원소가 도핑되는 경우 도핑되는 원소는 5wt% 이하를 바람직하다.
상기 산화아연계 박막(302)은 물리적 기상 증착 방법 또는 화학적 기상 증착 방법을 통해 기판 상에 적층될 수 있는데, 물리적 기상 증착 방법 중 스퍼터링(sputtering) 공정을 이용하는 경우 타겟 물질로 산화아연(ZnO)계 타겟을 사용할 수 있다. 상기 산화아연계 타겟은 산화아연계 박막의 특정 원소 도핑 여부에 따라, 1) 순수한 산화아연 타겟을 사용하거나 2) 상기의 3족 양이온성 금속 원소 또는 7족 할로겐 원소를 도핑시키기 위해 특정 화합물이 함유된 산화아연계 타겟을 사용할 수 있다. 예를 들어, 알루미늄(Al)이 도핑된 제 1 산화아연계 박막을 적층시키고자 할 때에는 1∼3wt%의 알루미나(Al2O3)를 함유한 산화아연계 타겟을 사용할 수 있다.
한편, 상기 스퍼터링 공정을 이용하는 경우 공정 온도는 150℃ 정도가 바람직하며, 상기 산화아연계 박막(302)의 두께는 투명전극의 적용처에 따라 가변적으로 적용할 수 있으며 평판 디스플레이용 투명전극으로 사용될 경우에는 100∼200nm 정도가 바람직하며, 태양전지용 박막으로 사용될 경우에는 0.5∼1.5㎛ 정도가 바람직하다.
상기 기판(301) 상에 산화아연계 박막(302)이 적층된 상태에서, 상기 산화아연계 박막(302) 상에 비정질 보호막(303)이 적층되는데, 상기 비정질 보호막(303)은 본 발명의 구성에 있어서 핵심 특징부이다.
상기 비정질 보호막(303)은 명칭에 기재된 바와 같이 비정질 구조(amorphous structure)를 이루며, 상기 비정질 보호막(303)은 산화아연(ZnO), 산화인듐(In2O3), 산화카드뮴(CdO) 중 적어도 하나 이상이 산화주석(SnO2)과 혼합된 혼합물로 구성된다. 즉, 상기 비정질 보호막(303)은 산화주석계 혼합물을 의미한다.
산화주석(SnO2)을 주 구성요소로 하는 혼합물로 상기 비정질 보호막(303)을 구성하는 이유는 주석(Sn)이 비정질막의 열적 안정성과 화학적 안정성에 가장 큰 영향을 끼치기 때문이다. 상기 비정질 보호막 내에서 전체 금속 성분(Sn + M) 중 상기 주석(Sn)의 원자비율(Sn/Sn+M)은 50∼90 at% 정도가 바람직하다. 또한, 상기 비정질 보호막(303) 즉, 산화주석계 비정질 보호막 내에는 특정 목적에 따라 카드뮴(Cd), 갈륨(Ga), 알루미늄(Al), 붕소(B), 안티몬(Sb), 불소(F) 등이 선택적으로 첨가될 수 있다.
상기 비정질 보호막(303)은 상기 산화아연계 박막과 마찬가지로 스퍼터링 공정을 이용하여 적층할 수 있는데, 구체적으로 순수한 산화아연(ZnO) 타겟, 산화인듐(In2O3) 타겟, 산화카드뮴(CdO) 타겟 중 적어도 하나 이상과 순수한 산화주석(SnO2) 타겟을 동시에 스퍼터링하여 산화주석계 비정질 보호막(303)을 형성할 수 있다.
한편, 본 발명의 핵심 구성 요소인 상기 비정질 보호막(303)의 열적, 화학적 특성을 살펴보면 다음과 같다. 도 4는 산화주석(SnO2)-산화아연(ZnO)계 비정질 박막(ZTO)의 열처리 온도에 따른 비저항, 전하이동도 및 전하 농도 변화를 나타낸 그래프이다. 도 4의 비정질 박막(ZTO)은 산화주석(SnO2) 타겟과 산화아연(ZnO) 타겟을 동시에 스퍼터링하여 형성된 것이며 박막 내의 주석(Sn) 함유량(Sn/Sn+Zn)은 약 73%이다.
상기 도 4의 비정질 박막(ZTO)과 상기 도 2의 알루미늄(Al)이 도핑된 산화아연계 박막(AZO)을 비교하면, 도 2의 AZO 박막은 기판 상에 적층된 상태에서 2.89 x 10-4Ωcm 정도의 우수한 비저항을 가진 반면, ZTO 박막은 기판 상에 적층된 상태에서 1.4 x 10-2Ωcm 정도이며, 가장 우수한 비저항 값을 나타낸 200℃에서 열처리한 ZTO 박막의 경우 4.1 x 10-3Ωcm 정도를 나타냄에 따라 AZO 박막에 비하여 전반적으로 전기전도도 특성이 떨어지는 특성을 갖는다.
그러나, 도 4에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 ZTO 박막은 기판 상에의 적층 직후보다 대기 중에서 열처리를 한 이후에 비저항이 오히려 약간 감소하여 전기 전도도 특성이 향상되는 경향을 나타낸다. 이는 ZTO 박막의 경우, 열처리시 박막 내의 전하 농도의 변화가 작은 반면, 열처리 온도에 따라 전하 이동도가 증가되기 때문이다. 또한, 도 5는 400℃에서 열처리한 ZTO 박막이 비정질상임을 나타내는 X선 회절(X-ray diffraction) 분석 결과를 나타내고 있는바, 상기 ZTO 박막이 기판 상에의 적층 직후뿐만 아니라 400℃에서의 열처리 후에도 비정질상이 안정하게 유지됨을 알 수 있다.
도 4 및 도 5의 결과를 통해 비정질 산화주석계 박막이 결정질 산화아연계 박막에 비해 열적 안정성이 우수함을 알 수 있는데, 이하에서는 종래 기술에 따른 투명 도전막과 본 발명에 따른 투명 도전막의 열처리 온도에 따른 비저항 변화를 도 6을 참고하여 살펴보기로 한다. 도 6은 3종류의 시편에 대하여 열처리 온도에 대한 비저항 변화비(resistivity change ratio)를 나타낸 그래프이며, 3종류의 시편 중 제 1 시편은 알루미늄(Al)이 도핑된 산화아연 박막(AZO)으로서 2wt%의 알루미나(Al2O3)를 함유한 산화아연(ZnO) 타겟을 스퍼터링 방법을 통해 150℃ 온도 하에서 유리 기판 상에 300nm 두께로 적층된 것이며, 제 2 시편과 제 3 시편은 상기 제 1 시편 즉, AZO 박막 상에 본 발명에 따른 비정질 보호막의 일 예인 산화주석 (SnO2)-산화아연(ZnO)계 비정질 박막(ZTO)이 각각 30nm, 100nm의 두께로 적층된 것이다. 상기 제 2 및 제 3 시편에 있어서, 상기 ZTO 박막은 산화주석(SnO2) 타겟과 산화아연(ZnO) 타겟을 상온에서 동시에 스퍼터링하여 형성된 것이며 박막 내의 주석(Sn) 함유량(Sn/Sn+Zn)은 약 73%이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 300℃ 열처리 후 상기 유리 기판 상에 AZO 박막만이 적층된 제 1 시편은 상온 대비 비저항이 4배 가까이 증가한 반면, ZTO 박막과 같은 비정질 보호막이 상기 ZTO 박막 상에 적층된 제 2 및 제 3 시편은 온도에 따른 비저항값의 변화가 거의 없음을 알 수 있다. 또한, 400℃ 열처리 후 상기 제 1 시편은 비저항이 600배 이상 증가함에 반해, 상기 30nm 두께의 ZTO 보호막이 적층된 제 2 시편은 약 15배 정도 비저항이 증가하고 상기 100nm 두께의 ZTO 보호막이 적층된 제 3 시편은 약 2.8배 정도만의 비저항 증가를 나타냄에 따라 본 발명에 따른 비정질 보호막이 산화아연계 투명도전성 재료의 열적 안정성을 향상시키고 있음을 알 수 있다.
참고로, 도 2 및 도 4에 도시한 바와 같이 유리 기판 상에 적층된 AZO 박막과 유리 기판 상에 적층된 ZTO 박막의 비저항은 각각 2.89 x 10-4Ωcm, 1.4 x 10-2Ωcm 이며, AZO 박막 상에 ZTO 박막이 각각 30nm, 100nm 의 두께로 적층된 상기 제 2 시편과 제 3 시편의 비저항은 각각 3.19 x 10-4Ωcm, 3.65 x 10-4Ωcm을 나타내는바, ZTO 박막이 AZO 박막 상에 적층된 구조에서 측정된 비저항값들은 두 개의 저항이 병렬로 연결된 구조에서 계산되는 비저항과 유사함을 알 수 있다. 이와 같은 결과는 본 발명에 따른 비정질 보호막이 투명 도전막의 전기 전도도 특성을 안정화시킴에 있어서 하나의 이론적 근거가 될 수 있다.
도 6을 통해 비정질 보호막이 적층된 본 발명에 따른 산화아연계 투명 도전막이 비정질 보호막이 없는 종래의 산화아연계 투명 도전막에 비해 열적 안정성이 우수함을 알 수 있다. 이하에서는, 본 발명에 따른 산화아연계 투명 도전막의 화학적 안정성에 대해 살펴보기로 한다. 도 7은 3종류의 시편에 대하여 산성 용액에서의 저항값 변화비(resistance change ratio)를 시간에 따라 나타낸 그래프이다. 상기 도 7에서의 3종류 시편은 상기 도 6에서 사용된 3종류 시편과 동일하며, 상기 산성 용액은 0.1 mol 염산(HCl) 용액이다.
도 7에 도시한 바와 같이 유리 기판 상에 AZO 박막만이 적층된 제 1 시편은 20초 이내에 초기 전기저항에 비해 전기저항이 두 배 이상 증가하여 50초 이내에 완전히 식각되어 없어지는 거동을 보이나, 상기 제 1 시편 상에 ZTO 박막이 30nm 적층된 제 2 시편은 40분이 경과된 후에야 전기저항이 두 배 가량 증가하였으며, ZTO 박막이 100nm 적층된 제 3 시편은 90분이 경과된 후에 전기저항이 두 배로 증가함을 나타낸다. 도 7의 결과를 통해 비정질 보호막이 적층된 본 발명에 따른 산화아연계 투명 도전막이 화학적으로 안정되어 있음을 알 수 있다.
도 8은 산화주석(SnO2)-산화아연(ZnO)계 비정질 박막(ZTO)의 주석(Sn) 함유량에 따른 식각 속도를 나타낸 그래프이다. 도 8에 있어서, 식각 용액으로는 0.1 mol 염산(HCl) 용액이 사용되었으며 도 8에서 사용된 ZTO 박막은 모두 비정질이 안정한 영역의 조성이다. 도 8에 도시한 바와 같이 ZTO 박막 내에 주석(Sn) 함유량이 증가됨에 따라 식각 속도가 감소됨을 알 수 있다. 식각 속도가 감소된다는 것은 달리 말하여, 산성 분위기에서의 화학적 안정성이 증가한다는 것을 의미한다.
상기 도 7 및 도 8의 결과를 통해, 화학적 안정성과 식각 속도 등을 고려하여 ZTO 박막의 조성과 두께를 적절히 조절할 수 있음을 알 수 있다.
한편, 최근에는 플렉서블(flexible) 기판을 적용한 디스플레이 패널 및 박막 태양전지 등이 등장하고 있다. 이러한 플렉서블 기판은 구성 재료로서 폴리머(polymer) 재료가 많이 이용된다. 상기 폴리머 재료는 일반적으로 산소나 물 분자의 투과가 용이한 것으로 알려져 있다. 따라서, 폴리머 재료를 적용한 플렉서블 기판을 사용할 경우에는 박막 상부층의 대기에의 노출뿐만 아니라, 기판을 투과하는 산소나 물 분자와의 접촉도 방지하는 것이 요구된다.
상기와 같은 플렉서블 기판이 사용되는 경우에 대비하여 본 발명은 도 3의 구조를 갖는 실시예 이외에 하기와 같은 다른 실시예를 제안한다. 편의상 도 3의 구조를 본 발명의 제 1 실시예라 칭하고, 이하의 실시예를 제 2 실시예라 칭하기로 한다. 도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 산화아연계 투명 도전막의 단면 구조도이다.
도 9에 도시한 바와 같이 본 발명의 제 2 실시예에 따른 산화아연계 투명 도전막은 기판(901) 상에 제 1 비정질 보호막(902), 산화아연계 박막(903) 및 제 2 비정질 보호막(904)이 순차적으로 적층된 구조를 갖는다.
상기 제 1 비정질 보호막(902)과 제 2 비정질 보호막(904)은 상기 제 1 실시예의 비정질 보호막에 상응하는 물질로 구성된다. 즉, 제 1 및 제 2 비정질 보호막(902)(904)은 산화아연(ZnO), 산화인듐(In2O3), 산화카드뮴(CdO) 중 적어도 하나 이상이 산화주석(SnO2)과 혼합된 혼합물로 구성되며, 제 1 및 제 2 비정질 보호막(902)(904) 내에서 전체 금속 성분(Sn + M) 중 주석(Sn)의 원자비율(Sn/Sn+M)은 50∼90 at% 이다. 여기서, 상기 제 1 비정질 보호막(902)과 제 2 비정질 보호막(904)은 동일한 물질로 구성하거나 서로 다른 물질로 구성할 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 비정질 보호막(902)(904)의 적층 방법은 상기 제 1 실시예의 비정질 보호막 적층 방법과 동일하며 예를 들어, 물리적 기상 증착 방법, 화학적 기상 증착 방법 등을 이용할 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 비정질 보호막(902)(904) 사이에 구비되는 산화아연계 박막(903) 역시 상기 제 1 실시예의 결정질 산화아연계 박막과 동일한 재료로 구성되며 구체적으로, 붕소(B), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 등의 3족 양이온성 금속 원소 또는 불소(F), 염소(Cl)와 같은 7족 음이온성 할로겐 원소가 도핑된 산화아연(ZnO)이거나 특정 원소가 도핑되지 않은 순수한 산화아연으로 구성될 수 있다. 여기서, 상기 3족 양이온성 금속 원소 또는 7족 음이온성 할로겐 원소가 도핑되는 경우 도핑되는 원소는 1∼5wt%를 차지하는 것이 바람직하다.
한편, 도 1, 도 3 및 도 9에 도시한 바와 같이 결정질 산화아연계 박막은 적층 당시의 결정 성장에 의해 박막의 표면이 매끄럽지 않으며 어느 정도의 표면 거 칠기를 갖고 있다. 예를 들어, 300nm 두께의 AZO 박막의 경우, AFM(Atomic Force Microscopy)으로 측정된 평균(root mean squared) 표면 거칠기가 약 1.8 nm 이다. 반면, 비정질 보호막 예를 들어, 도 3에서 사용된 ZTO 박막은 평균 표면 거칠기가 0.3에 불과하여 박막의 표면이 매우 평활한 특성을 갖는다.
따라서, ZTO 박막과 같은 비정질 보호막이 결정질 산화아연계 박막 상에 적층될 경우 상기 결정질 산화아연계 박막의 표면 거칠기가 그대로 반영되어 상기 비정질 보호막의 표면 거칠기가 상기 결정질 산화아연계 박막의 표면 거칠기에 상응하게 된다. 또한, 유리 기판 또는 플렉서블 기판과 같은 평탄한 기판 상에 비정질 보호막이 적층될 경우에는 비정질 보호막의 표면은 평탄한 특성을 갖게 된다.
이와 같은 비정질 보호막의 표면 거칠기 특성은 높은 표면 거칠기 특성이 요구되는 박막 태양전지에 본 발명에 따른 투명 도전막이 적용되는 경우 별도의 표면 가공이 요구되지 않게 되는 장점이 있다.
본 발명에 따른 산화아연계 투명 도전막은 다음과 같은 효과가 있다.
결정질 산화아연계 박막의 상부 또는 상부 및 하부 각각에 비정질 보호막을 적층시킴으로써 투명 도전막의 열적 안정성 및 화학적 안정성이 향상된다.

Claims (5)

  1. 결정질 산화아연계 박막;
    상기 산화아연계 박막의 상부 또는 하부면 중 적어도 한 면 이상에 적층된 산화주석계 비정질 보호막을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 산화아연계 투명 도전막.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 산화주석계 비정질 보호막은 산화아연(ZnO), 산화인듐(In2O3), 산화카드뮴(CdO) 중 적어도 하나 이상이 산화주석(SnO2)과 혼합된 혼합물로 구성되는 것을 특징으로 하는 산화아연계 투명 도전막.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 결정질 산화아연계 박막은 순수한 산화아연으로 구 성되거나 붕소(B), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등의 3족 양이온성 금속 원소 또는 불소(F), 염소(Cl)와 같은 7족 음이온성 할로겐 원소 또는 수소(H)가 도핑된 산화아연으로 구성되는 것을 특징으로 하는 산화아연계 투명 도전막.
  5. 삭제
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