KR100979483B1 - 산화아연계 투명도전성 박막 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자유전하 농도가 낮아도 결정립계 산란에 의한 자유전하 이동도 저하 현상을 개선할 수 있으며, 적정한 자유전하 농도에서도 높은 자유전하 이동도가 유지될 수 있는 산화아연계 투명도전성 박막 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 산화아연계 투명도전성 박막은 산화아연에 할로겐족 음이온성 원소와 수소가 도핑되거나 산화아연에 할로겐족 음이온성 원소, 수소 및 3족 양이온성 금속원소가 도핑된 것을 특징으로 하며, 산화아연에 할로겐족 음이온성 원소와 수소가 도핑된 경우, 자유전하 농도가 낮더라도 결정립계 산란에 의한 자유전하 이동도 저하 현상이 최소화되며, 산화아연에 할로겐족 음이온성 원소, 수소 및 3족 양이온성 금속원소를 도핑한 경우, 적정의 자유전하 농도가 담보됨과 함께 높은 자유전하 이동도가 유지된다.
산화아연, 자유전하농도, 자유전하이동도
Description
본 발명은 산화아연계 투명도전성 박막 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자유전하 농도가 낮아도 결정립계 산란에 의한 자유전하 이동도 저하 현상을 개선할 수 있으며, 적정한 자유전하 농도에서도 높은 자유전하 이동도가 유지될 수 있는 산화아연계 투명도전성 박막 및 그 제조방법에 관한 것이다.
TFT-LCD(thin film transistor-liquid crystal display), PDP(plasma display panel), FED(field emission display), OLED(Organic Light Emitting Diodes) 등의 평판 디스플레이와 광전효과를 이용하는 태양전지 등에서 투명도전성 박막이 사용되는데, 가시광 영역 및 근적외선 영역에서의 우수한 광 투과성 및 도전성이 요구된다.
현재 고품위의 투명도전성 박막으로 가장 많이 사용되고 있는 재료는 Sn이 도핑된 In2O3(In2O3:Sn, Indium Tin Oxide, ITO)이다. 그러나, ITO의 주요 구성 원소 인 In은 Sn, Zn에 비해 매장량이 극히 적어 가격이 Ag에 비견될 정도로 고가이다. ITO의 대체 재료로 많이 연구된 것은 ZnO에 Al, Ga, In, B 등의 3족 양이온성 금속 원소가 도핑된 재료이며, 그 중에서도 Al이 도핑된 ZnO:Al 및 Ga이 도핑된 ZnO:Ga이 가장 많은 주목을 받아왔다. ZnO의 주요 구성 원소인 Zn은 In에 비해 매장량이 약 1000배 이상 풍부한 재료로서 가격이 저렴하며, 또한 수소 플라즈마 분위기(SiH4)에서 안정적인 장점이 있어 후속 공정으로 수소 분위기가 필수적인 비정질 실리콘 태양전지와 같은 용도에 적극적으로 활용하려는 움직임이 있다.
이와 같은 투명도전성 박막의 우수성의 척도는 주어진 자유전하(free carrier)의 농도에서 자유전하가 얼마나 잘 이동할 수 있느냐 즉, 자유전하의 이동도(carrier mobility)가 얼마나 크냐에 달려있다.
산화아연계 투명도전성 박막은 육방정계 부르자이트(wurzite) 구조를 가지고 있으며, 통상의 증착법으로 얻어진 산화아연계 투명도전성 박막은 (0002) 결정면이 기판에 평행한 방향으로 자라나며, 결정립의 크기가 10∼50nm인 다결정(polycrystalline)으로 성장하는 것이 보통이다. 이러한 다결정질 산화아연계 투명도전성 박막에 있어서, 자유전하의 농도가 낮으면 결정립계(grain boundary)에 트랩(trap)된 자유전하에 의해 형성된 에너지 장벽(potential barrier)으로 인하여 발생되는 결정립계 산란이 크게 작용하여 자유전하의 이동도가 지극히 낮다. 반면, 자유전하의 농도가 크면 결정립계에 형성된 에너지 장벽을 극복할 수 있는 자유전하가 많아지게 되어 자유전하의 이동도가 어느 정도는 커지게 된다. 그러나, 자유 전하의 농도가 일정 수준 이상으로 증가되면 박막 내에 존재하는 이온화된 불순물(ionized impurity)이 증가되어 자유전하와 이온화된 불순물 사이의 산란을 야기함으로써 결과적으로 자유전하의 이동도는 도리어 감소하게 된다.
한편, 산화아연계 투명도전성 박막에서의 자유전하 농도를 증가시키기 위한 방법으로 산화아연계 투명도전성 박막에 3족 양이온성 금속 원소를 도핑하는 자유전하를 생성하고 도핑량 조절을 통해 자유전하 농도를 제어하는 방법이 있다. 구체적으로, Al이나 Ga 등과 같은 3족 양이온성 금속 원소를 산화아연계 투명도전성 박막에 도핑시키면 3족 양이온성 금속 원소가 2가인 Zn을 치환하게 되고 전하량 차이에 의해 자유전하가 생성되며, 도핑량에 의해 자유전하의 농도가 조절된다. 그러나, 도핑량이 일정 수준 이상이 되면 오히려 자유전하의 농도가 감소하게 된다. 일 예로, Al이 일정량 이상 도핑되면 박막 내에 Al2O3과 같은 2차상(secondary phase)이 형성되어 자유전하의 농도가 감소하게 되며 이에 따라, 보통 Al이나 Ga 등의 금속 원소의 도핑량은 1∼4at% 범위로 조정된다.
한편, 통상의 스퍼터링(sputtering)이나 펄스 레이저 증착(pulse laser deposition) 등의 물리적 기상 증착법을 사용하여 Al이나 Ga 등의 금속 원소를 도핑한 산화아연계 박막의 자유전하 이동도는 일반적으로 30cm2/Vs를 넘기 어려우며 보통 10∼20cm2/Vs 정도의 값을 갖는다. 특히, 자유전하 농도가 1020cm-3 이하인 경우에는 결정립계 산란으로 인해 20cm2/Vs 보다 훨씬 낮은 자유전하 이동도를 나타낸 다.
또한, Al이나 Ga 등의 도핑량 증대를 통해 자유전하 농도를 증가시키는 것은 이온화된 불순물에 의한 가시광선 영역에서의 흡수 현상 및 가시광선의 장파장 영역과 근적외선 영역에서의 자유전하 흡수 현상(free carrier absorption)을 유발하여 광 흡수가 증가하는 문제가 있어, 태양전지 등에서와 같이 투명도전성 박막의 높은 광 투과도가 요구되는 활용처에서는 자유전하 농도를 크게 하는 것을 꺼리고 있다.
한편, 3족 양이온성 금속 원소 이외에도 산화아연계 박막의 도핑 원소로 할로겐족 음이온성 원소인 F가 제안된 바 있으며, CVD방법이나 솔겔(Sol-Gel), 스프레이 열분해(spray pyrolysis) 방법을 이용하여 산화아연에 F를 도핑한 연구가 보고되었다. 그러나, F 도핑에 의하여 박막 내에 생성되는 자유전하의 농도가 낮아 그다지 주목을 끌지는 못하였다. 특히, 산화아연계 투명도전성 박막의 제작시 가장 많이 이용되는 스퍼터링과 같은 물리적 기상 증착법(physical vapor deposition)으로 증착한 예는 거의 보고된 바가 없는데, 그 이유는 물리적 증착법을 이용하여 증착하는 경우 F의 도핑에 의해 박막 내에 생성되는 자유전하의 농도가 Al과 같은 금속 도펀트에 비해 낮기 때문이다.
이상 살펴본 바와 같이, 산화아연계 투명도전성 박막에 있어서 적절한 자유전하 농도를 가지면서도 자유전하 이동도가 큰 특성을 확보함에 어려움이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 자유전하 농도가 낮아도 결정립계 산란에 의한 자유전하 이동도 저하 현상을 개선할 수 있으며, 적정한 자유전하 농도에서도 높은 자유전하 이동도가 유지될 수 있는 산화아연계 투명도전성 박막 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 산화아연계 투명도전성 박막은 산화아연에 할로겐족 음이온성 원소와 수소가 도핑되거나 산화아연에 할로겐족 음이온성 원소, 수소 및 3족 양이온성 금속원소가 도핑된 것을 특징으로 한다.
산화아연에 할로겐족 음이온성 원소와 수소가 도핑된 경우, 자유전하 농도가 낮더라도 결정립계 산란에 의한 자유전하 이동도 저하 현상을 최소화되며, 산화아연에 할로겐족 음이온성 원소, 수소 및 3족 양이온성 금속원소를 도핑한 경우, 적정의 자유전하 농도가 담보됨과 함께 높은 자유전하 이동도가 유지된다.
산화아연에 도핑되는 할로겐족 음이온성 원소는 F, Cl, Br, I 중 어느 하나가 될 수 있으며 이 중, 산소와 원자 반경이 유사한 F가 가장 유력하게 사용될 수 있다. 또한, 할로겐족 음이온성 원소의 도핑량은 0.05∼2.5at%가 바람직하다. 할로겐족 음이온성 원소의 도핑량이 0.05at%보다 작은 경우에는 도핑량이 너무 적아 도핑의 효과를 낼 수 없으며, 도핑량이 2.5at%를 초과하는 경우에는 박막 성장 중에 결정립의 성장을 방해할 뿐 아니라 ZnF2와 같은 2차상이 형성되어 자유전하 이동도가 저하되는 현상이 발생된다.
한편, 3족 양이온성 금속원소는 자유전하 농도를 증대시킬 목적으로 산화아연에 도핑되는데, 이 때 3족 양이온성 금속원소의 도핑량은 1at% 이하가 바람직하다. 종래 기술에서 산화아연에 3족 양이온성 금속원소를 도핑하는 경우 통상, 1∼4at%의 범위로 적용되는데, 본 발명에서는 할로겐성 음이온성 원소와 3족 양이온성 금속원소가 반응하여 생성되는 AlF3 등의 2차상의 형성을 최소화하기 위해 3족 양이온성 금속원소의 도핑량을 1at% 이하로 조절한다. 여기서, 상기 3족 양이온성 금속원소로는 Al, Ga, B, In, Sc, Fe, Cr 중 어느 하나가 이용될 수 있다.
본 발명의 산화아연계 투명도전성 박막에 수소가 도핑되는데, 상기 수소는 수소를 포함하는 가스를 공정 가스로 이용하여 공정 가스 내의 수소가 박막 내에 함유되도록 하는 것을 특징으로 한다.
수소 또는 수소를 함유하는 가스는 어디에나 존재하는(ubiquitous) 가스로서, 박막 증착을 하기 위한 진공 장치 내부에도 미량이 존재하기 때문에 박막 합성시 극히 미량이지만 박막 내에 혼입되기 마련이다. 그러나, 본 발명에서는 산화아연계 투명도전성 박막의 특성을 향상시키기 위해 상술한 바와 같이 불가피한 현상으로 수소가 함유되는 것이 아니라 수소를 적극적으로 박막 내에 도핑하는 것을 제시한다.
이를 위해 본 발명은 스퍼터링(sputtering) 방법 또는 펄스 레이저 증 착(pulsed laser deposition) 방법 등의 물리적 기상 증착법(physical vapor deposition)이나 화학적 기상 증착법(chemical vapor deposition)을 통해 산화아연계 투명도전성 박막을 형성할 때, 수소 또는 수소를 포함하는 가스를 공정 가스로 이용하여 박막 내에 수소가 도핑되도록 함을 특징으로 한다.
구체적으로, 물리적 기상 증착법을 이용하여 산화아연계 투명도전성 박막을 형성하는 경우, 3가지의 형태로 수소가 도핑될 수 있다.
첫 번째는, 3족 양이온성 금속원소가 함유된 산화아연 타겟, 할로겐족 음이온성 원소가 함유된 산화아연 타겟, 3족 양이온성 금속원소와 할로겐족 음이온성 원소가 모두 함유된 산화아연 타겟 중 어느 하나를 이용하여 산화아연계 투명도전성 박막을 형성할 때 공정 가스로 수소 또는 수소를 포함하는 가스 예를 들어, H2, H2O 등을 이용하여 산화아연계 투명도전성 박막에 수소가 도핑되도록 하는 방법이다. 이 때, 3족 양이온성 금속원소가 함유된 산화아연 타겟을 이용하는 경우에는 공정 가스로 수소 및 할로겐족 음이온성 원소가 함께 포함된 가스를 사용하는 것이 바람직하며 예를 들어, HF, CHF3 등을 이용하는 것도 가능하다.
두 번째는, 3족 양이온성 금속원소가 도핑된 산화아연계 투명도전성 박막, 할로겐족 음이온성 원소가 도핑된 산화아연계 투명도전성 박막, 3족 양이온성 금속원소와 할로겐족 음이온성 원소가 모두 도핑된 산화아연계 투명도전성 박막 중 어느 하나가 준비된 상태에서, 해당 산화아연계 투명도전성 박막에 대해 수소 또는 수소를 포함하는 가스 분위기 하에서 열처리를 진행하여 산화아연계 투명도전성 박 막에 수소를 도핑하는 방법이다. 이 때, 3족 양이온성 금속원소가 도핑된 산화아연계 투명도전성 박막에 대해 열처리를 진행하는 경우에는 공정 가스로 수소 및 할로겐족 음이온성 원소가 함께 포함된 가스를 사용하는 것이 바람직하며, 일 예로 HF, CHF3 등을 이용하는 것도 가능하다.
세 번째는, 3족 양이온성 금속원소가 도핑된 산화아연계 투명도전성 박막, 할로겐족 음이온성 원소가 도핑된 산화아연계 투명도전성 박막, 3족 양이온성 금속원소와 할로겐족 음이온성 원소가 모두 도핑된 산화아연계 투명도전성 박막 중 어느 하나가 준비된 상태에서, 해당 산화아연계 투명도전성 박막에 대해 수소 또는 수소를 포함하는 플라즈마를 이용하여 산화아연계 투명도전성 박막에 수소를 도핑하는 방법이다. 이 때, 3족 양이온성 금속원소가 도핑된 산화아연계 투명도전성 박막에 대해 플라즈마 처리를 진행하는 경우에는 플라즈마에 수소 및 할로겐족 음이온성 원소가 함께 포함된 것을 이용하는 것이 바람직하다.
상기 두 번째와 세 번째 방법 즉, 박막에 대한 열처리 또는 플라즈마 처리 방법은 화학적 기상 증착법을 통해 제조된 박막에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다.
한편, 화학적 기상 증착법을 이용하여 산화아연계 투명도전성 박막을 형성하는 경우에는 할로겐족 음이온성 원소가 포함된 전구체(precursor) 또는 3족 양이온성 금속원소와 할로겐족 음이온성 원소가 모두 포함된 전구체를 전구체로서 이용하고, 이 때의 공정 가스로 수소 또는 수소가 포함된 가스를 이용할 수 있으며, 수소 및 할로겐족 음이온성 원소가 함께 포함된 가스를 이용할 수도 있다. 여기서, 상기 전구체에 수소가 포함될 수도 있다.
제조가 완료된 산화아연계 투명도전성 박막에 대해서 열처리를 적용하여 자유전하 이동도 및 자유전하 농도 특성을 개선할 수 있다. 여기서, 상기 열처리는 진공 상태 또는 수소를 포함하는 가스 분위기에서 200∼500℃의 온도로 진행할 수 있으며, 열처리 시간은 20∼200분으로 적용할 수 있다.
이와 같은 본 발명의 산화아연계 투명도전성 박막은 유리기판 또는 플라스틱 기판 상에 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 산화아연계 투명도전성 박막 및 그 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명에 따른 산화아연계 투명도전성 박막은 평판 디스플레이의 투명전극 재료, 태양전지의 투명전극 또는 전자파 차폐용 유리 등에 적용되는 경우, 종래의 3족 양이온성 금속원소만으로 도핑된 산화아연계 투명도전성 박막 또는 할로겐족 음이온성 원소만으로 도핑된 산화아연계 투명도전성 박막에 비하여 높은 자유전하 이동도를 제공하여 궁극적으로 향상된 전기적 특성을 얻을 수 있게 된다.
<실시예 1>
실시예 1은 주기율표상의 할로겐족 음이온성 원소 중 하나인 불소(F)를 수소(H)와 함께 산화아연에 도핑한 산화아연계 투명도전성 박막(이하, 시편 A라 칭함)과, 수소가 도핑되지 않은 산화아연계 투명도전성 박막(이하, 시편 B라 칭함)의 비저항 특성, 자유전하 농도 및 자유전하 이동도를 비교한 것이다.
상기 시편 A 및 시편 B는 다음과 같은 공정 조건 하에서 제조되었다.
먼저, 시편 A는 공정 챔버 내에 유리기판(Corning사 Eagle2000)을 장착한 상태에서 아르곤(Ar), CF4 및 H2가 혼합된 가스 분위기 하에서 순수한 산화아연(ZnO) 타겟을 RF 스퍼터링하여 상기 유리기판 상에 300nm의 두께로 형성하였다. 이 때, 공정압력은 1mTorr, 공정온도는 150℃, RF 전력은 50W이었으며, 제조된 시편 A의 F 함량은 1.7at%이다. 한편, 시편 B는 상기 시편 A의 공정과 동일한 공정 조건 하에서 제작되었으며 다만, 공정 가스에서 H2가 제외된 상태에서 제작되었다.
제조된 시편 A 및 시편 B의 특성을 살펴보면 아래의 <표 1>과 같다.
<표 1>
| 타겟 | CF4 (vol%) |
H2 (vol%) |
비저항 (Ωcm) |
자유전하 이동도 (cm2/Vs) |
자유전하 농도 (cm-3) |
|
| 시편 A | pure ZnO | 0.8 | 2 | 1.85×10-3 | 40.69 | 8.30×1019 |
| 시편 B | pure ZnO | 0.8 | 0 | 5.12×10-2 | 7.66 | 1.59×1019 |
<표 1>에 나타낸 바와 같이 수소가 포함된 시편 A가 수소가 포함되지 않은 시편 B보다 비저항 특성이 우수하며, 자유전하 이동도 및 자유전하 농도 특성의 경우에도 시편 A가 각각 40.69cm2/Vs, 8.30×1019cm-3를 나타냄에 반해 시편 B는 자유 전하 이동도가 7.66cm2/Vs, 자유전하 농도가 1.59×1019cm-3인 바, 자유전하 이동도 및 자유전호 농도 특성 모두에 있어 시편 A가 시편 B보다 월등히 우수함을 알 수 있다.
<실시예 2>
실시예 2는 알루미늄(Al), 불소(F) 및 수소(H)가 도핑된 산화아연계 투명도전성 박막(이하, 시편 C라 칭함)과, 알루미늄(Al)과 불소(F)만 도핑된 산화아연계 투명도전성 박막(이하, 시편 D라 칭함)의 비저항 특성, 자유전하 농도 및 자유전하 이동도를 비교한 것이다.
상기 시편 C 및 시편 D는 다음과 같은 공정 조건 하에서 제조되었다.
먼저, 시편 C는 공정 챔버 내에 유리기판(Corning사 Eagle2000)을 장착한 상태에서 Ar, CF4 및 H2가 혼합된 가스 분위기 하에서 1wt% Al2O3을 함유한 산화아연(ZnO) 타겟을 RF 스퍼터링하여 상기 유리기판 상에 300nm의 두께로 형성하였다. 이 때, 공정압력, 공정온도 및 타겟에 인가되는 RF 전력은 상기 실시예 1의 공정 조건과 동일하며, 제조된 시편 C의 Al 함량은 0.8at%, F 함량은 0.7at%이다. 한편, 시편 D는 상기 시편 C의 공정과 동일한 공정 조건 하에서 제작되었으며 다만, 공정 가스에서 H2가 제외된 상태에서 제작되었다.
제조된 시편 C 및 시편 D의 특성을 살펴보면 아래의 <표 2>와 같다.
<표 2>
| 타겟 | CF4 (vol%) |
H2 (vol%) |
비저항 (Ωcm) |
자유전하 이동도 (cm2/Vs) |
자유전하 농도 (cm-3) |
|
| 시편 C | ZnO-1wt%Al2O3 | 0.4 | 4 | 3.93×10-4 | 25.34 | 6.26×1020 |
| 시편 D | ZnO-1wt%Al2O3 | 0.4 | 0 | 1.04×10-2 | 7.47 | 8.06×1019 |
<표 2>에 나타낸 바와 같이, 수소가 포함된 시편 C가 수소가 포함되지 않은 시편 D에 비하여 비저항 특성, 자유전하 이동도 및 자유전하 농도 특성이 우수함을 알 수 있으며, 시편 C 및 시편 D는 시편 A 및 시편 B에 대비하여 자유전하 농도가 증가함을 확인할 수 있다.
<실시예 3>
실시예 3은 시편 C에 대비하여 Al의 도핑량을 증가시킨 Al, F 및 수소(H)가 도핑된 산화아연계 투명도전성 박막(이하, 시편 E라 칭함)의 비저항 특성, 자유전하 농도 및 자유전하 이동도 특성을 나타낸 것이다.
시편 E는 실시예 2의 공정 조건과 동일한 공정 조건 하에서 제작되었으며, 다만 스퍼터링 타겟으로 1wt% Al2O3을 함유한 산화아연(ZnO) 타겟을 이용하였다. 제작된 시편 E의 Al 함량은 1.56at%로 시편 C의 Al 함량인 0.8at%보다 높다.
제작된 시편 E의 비저항 특성, 자유전하 이동도 및 자유전하 농도 특성을 시편 C와 비교하면 아래의 <표 3>과 같다. <표 3>에 나타낸 바와 같이, Al 함량이 상대적으로 큰 시편 E가 Al 함량이 상대적으로 작은 시편 C에 비하여 비저항 특성이 나쁘며, 자유전하 이동도 및 자유전하 농도도 낮음을 알 수 있다. Al 함량이 높은 시편 E가 Al 함량이 낮은 시편 C보다 자유전하 이동도 및 자유전하 농도가 낮음은 다음과 같은 이유 때문이다. Al의 도핑량이 증가되면 Al이 할로겐 원소인 F와 반응하여 AlF3와 같은 2차상(secondary phase)을 형성하고, 이와 같은 2차상에 의해 자유전하 농도가 저하되어 자유전하 이동도가 낮아지는 것이다.
따라서, 산화아연 내의 Al 함량과 <자유전하 이동도 및 자유전하 농도> 특성은 선형적인 비례관계에 있지 않으며, 2차상의 형성을 최소화하기 위해 3족 양이온성 금속원소의 도핑량은 1at%를 넘지 않는 것이 바람직함을 알 수 있다.
<표 3>
| 타겟 | CF4 (vol%) |
H2 (vol%) |
비저항 (Ωcm) |
자유전하 이동도 (cm2/Vs) |
자유전하 농도 (cm-3) |
|
| 시편 E | ZnO-2wt%Al2O3 | 0.4 | 4 | 9.06×10-4 | 13.37 | 5.15×1020 |
| 시편 C | ZnO-1wt%Al2O3 | 0.4 | 4 | 3.93×10-4 | 25.34 | 6.26×1020 |
<실시예 4>
실시예 4는 시편 C, D, E를 각각 진공 중에서 300℃로 1시간 열처리하여 시편(이하, 시편 C-ann, 시편 D-ann, 시편 E-ann 이라 칭함)을 제작하고 이들의 비저항 특성, 자유전하 이동도, 자유전하 농도 특성을 시편 C, D, E와 비교한 것이다.
일반적으로, 박막에 대해 열처리를 진행하면 박막에 잔류하는 응력 및 결함이 제거되어 박막의 특성이 향상되는데, 본 실시예에 있어서도 시편 C, D, E를 각각 진공 중에서 300℃로 1시간 열처리를 진행한 결과, <표 4>에 나타낸 바와 같이 Al 함량이 상대적으로 적은 시편 C-ann과 시편 D-ann은 열처리에 의해 자유전하 이동도가 향상되는 것을 확인할 수 있으며, 특히 수소가 함유된 시편 C-ann은 자유전 하 이동도가 36cm2/Vs에 다다를 정도로 향상되어 수소가 없는 시편 D-ann에 비해 월등한 특성을 나타냄을 알 수 있다. 반면, Al 함량이 상대적으로 많은 시편 E-ann은 시편 E에 대비하여 자유전하 이동도가 거의 변화가 없고 오히려, 자유전하 농도가 감소되는 특성을 확인할 수 있다.
<표 4>
| 타겟 | CF4 (vol%) |
H2 (vol%) |
비저항 (Ωcm) |
자유전하 이동도 (cm2/Vs) |
자유전하 농도 (cm-3) |
|
| 시편 C-ann | ZnO-1wt%Al2O3 | 0.4 | 4 | 2.90×10-4 | 36.24 | 5.94×1020 |
| 시편 C | ZnO-1wt%Al2O3 | 0.4 | 4 | 3.93×10-4 | 25.34 | 6.26×1020 |
| 시편 D-ann | ZnO-1wt%Al2O3 | 0.4 | 0 | 1.07×10-3 | 15.37 | 3.80×1020 |
| 시편 D | ZnO-1wt%Al2O3 | 0.4 | 0 | 1.04×10-2 | 7.47 | 8.06×1019 |
| 시편 E-ann | ZnO-2wt%Al2O3 | 0.4 | 4 | 1.15×10-3 | 13.21 | 4.11×1020 |
| 시편 E | ZnO-2wt%Al2O3 | 0.4 | 4 | 9.06×10-4 | 13.37 | 5.15×1020 |
Claims (26)
- 삭제
- 산화아연에 할로겐족 음이온성 원소, 수소 및 3족 양이온성 금속원소가 도핑되며, 상기 3족 양이온성 금속원소는 0보다 크고 1at% 이하로 도핑된 것을 특징으로 하는 산화아연계 투명도전성 박막.
- 제 2 항에 있어서, 상기 할로겐족 음이온성 원소는 0.05∼2.5at% 도핑된 것을 특징으로 하는 산화아연계 투명도전성 박막.
- 삭제
- 제 2 항에 있어서, 상기 할로겐족 음이온성 원소는 F, Cl, Br, I 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 산화아연계 투명도전성 박막.
- 제 2 항에 있어서, 상기 3족 양이온성 금속원소는 Al, Ga, B, In, Sc, Fe, Cr 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 산화아연계 투명도전성 박막.
- 삭제
- 산화아연에 할로겐족 음이온성 원소, 수소 및 3족 양이온성 금속원소가 도핑된 박막을 제조하며, 상기 3족 양이온성 금속원소는 0보다 크고 1at% 이하로 도핑되는 것을 특징으로 하는 산화아연계 투명도전성 박막 제조방법.
- 제 8 항에 있어서, 물리적 기상 증착법 또는 화학적 기상 증착법을 이용하여 박막을 제조하는 것을 특징으로 하는 산화아연계 투명도전성 박막 제조방법.
- 제 8 항에 있어서, 상기 할로겐족 음이온성 원소는 0.05∼2.5at% 도핑되는 것을 특징으로 하는 산화아연계 투명도전성 박막 제조방법.
- 삭제
- 제 9 항에 있어서, 상기 물리적 기상 증착법을 이용하는 경우,3족 양이온성 금속원소가 함유된 산화아연 타겟, 할로겐족 음이온성 원소가 함유된 산화아연 타겟, 3족 양이온성 금속원소와 할로겐족 음이온성 원소가 모두 함유된 산화아연 타겟 중 어느 하나를 이용하고, 공정 가스로 수소 또는 수소를 포함하는 가스를 이용하는 것을 특징으로 하는 산화아연계 투명도전성 박막 제조방법.
- 제 9 항에 있어서, 상기 물리적 기상 증착법 또는 화학적 기상 증착법을 이용하는 경우,3족 양이온성 금속원소가 도핑된 산화아연계 투명도전성 박막, 할로겐족 음이온성 원소가 도핑된 산화아연계 투명도전성 박막, 3족 양이온성 금속원소와 할로겐족 음이온성 원소가 모두 도핑된 산화아연계 투명도전성 박막 중 어느 하나에 대 해 수소 또는 수소를 포함하는 가스 분위기 하에서 열처리를 진행하는 것을 특징으로 하는 산화아연계 투명도전성 박막 제조방법.
- 제 9 항에 있어서, 상기 물리적 기상 증착법 또는 화학적 기상 증착법을 이용하는 경우,3족 양이온성 금속원소가 도핑된 산화아연계 투명도전성 박막, 할로겐족 음이온성 원소가 도핑된 산화아연계 투명도전성 박막, 3족 양이온성 금속원소와 할로겐족 음이온성 원소가 모두 도핑된 산화아연계 투명도전성 박막 중 어느 하나에 대해 수소 또는 수소를 포함하는 플라즈마를 이용하여 플라즈마 처리하는 것을 특징으로 하는 산화아연계 투명도전성 박막 제조방법.
- 제 12 항에 있어서, 상기 3족 양이온성 금속원소가 함유된 산화아연 타겟을 이용하는 경우, 수소 및 할로겐족 음이온성 원소가 함께 포함된 가스를 공정 가스로 이용하는 것을 특징으로 하는 산화아연계 투명도전성 박막 제조방법.
- 제 13 항에 있어서, 상기 3족 양이온성 금속원소가 도핑된 산화아연계 투명도전성 박막에 대해 열처리를 진행하는 경우, 수소 및 할로겐족 음이온성 원소가 함께 포함된 가스를 공정 가스로 이용하는 것을 특징으로 하는 산화아연계 투명도전성 박막 제조방법.
- 제 14 항에 있어서, 3족 양이온성 금속원소가 도핑된 산화아연계 투명도전성 박막에 대해 플라즈마 처리를 진행하는 경우, 상기 플라즈마에 수소 및 할로겐족 음이온성 원소가 함께 포함된 것을 특징으로 하는 산화아연계 투명도전성 박막 제조방법.
- 제 9 항에 있어서, 상기 화학적 기상 증착법을 이용하는 경우,산화아연계 투명도전성 박막을 형성하는 경우에는 할로겐족 음이온성 원소가 포함된 전구체(precursor) 또는 3족 양이온성 금속원소와 할로겐족 음이온성 원소가 모두 포함된 전구체를 전구체로서 이용하고, 수소 또는 수소가 포함된 가스를 공정 가스로 이용하는 것을 특징으로 하는 산화아연계 투명도전성 박막 제조방법.
- 제 18 항에 있어서, 상기 전구체에 수소가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 산화아연계 투명도전성 박막 제조방법.
- 제 18 항에 있어서, 상기 공정 가스로 수소 및 할로겐족 음이온성 원소가 함께 포함된 가스를 이용하는 것을 특징으로 하는 산화아연계 투명도전성 박막 제조방법.
- 제 9 항에 있어서, 상기 물리적 기상 증착법으로 스퍼터링 방법 또는 펄스 레이저 증착 방법을 이용하는 것을 특징으로 하는 산화아연계 투명도전성 박막 제조방법.
- 제 8 항에 있어서, 상기 할로겐족 음이온성 원소는 F, Cl, Br, I 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 산화아연계 투명도전성 박막 제조방법.
- 제 8 항에 있어서, 상기 3족 양이온성 금속원소는 Al, Ga, B, In, Sc, Fe, Cr 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 산화아연계 투명도전성 박막 제조방법.
- 제 8 항에 있어서, 상기 박막은 유리 또는 플라스틱 기판 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 산화아연계 투명도전성 박막 제조방법.
- 제 8 항에 있어서, 제조된 산화아연계 투명도전성 박막에 대해 열처리 공정을 적용하는 것을 특징으로 하는 산화아연계 투명도전성 박막 제조방법.
- 제 25 항에 있어서, 상기 열처리는 진공 하에서 200∼500℃의 온도로 20∼200분 진행하는 것을 특징으로 하는 산화아연계 투명도전성 박막 제조방법.
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