KR101638450B1 - Zinc oxide thin film and method of manufacturing the same, and backlight unit and solar cell using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 산화아연(ZnO) 박막 기술에 관한 것으로서, 더 상세하게는 산화아연(ZnO) 박막 및 그 제조방법, 이를 포함하는 백라이트 유닛 및 태양전지에 관한 것이다.The present invention relates to a zinc oxide (ZnO) thin film technology, and more particularly, to a zinc oxide (ZnO) thin film and a manufacturing method thereof, a backlight unit including the same, and a solar cell.
일반적으로 ZnO는 LED(Light Emitting Diodes), LD(Laser Diode), 음향변조기, 광도파관, 표면 탄성파 필터 등에 응용성이 기대되고 있어 주목되고 있는 물질이다. 특히, 산화아연 박막은 낮은 온도에서 성막하여도 높은 이동도(Mobility)를 얻을 수 있는 장점 때문에 최근 박막 트랜지스터로의 응용에 큰 관심을 끌고 있다. 산화아연 박막의 산소함량에 따라 저항변화가 크기 때문에 원하는 물성을 얻기에 매우 용이하다. 또한 산화아연의 투명한 성질은 향후 투명 디스플레이에도 응용할 수 있는 장점도 있다. Generally, ZnO is attracting attention because it is expected to be applied to LED (Light Emitting Diodes), LD (Laser Diode), acoustic modulator, optical waveguide, and surface acoustic wave filter. In particular, zinc oxide thin films have attracted great interest in application to thin film transistors because of their advantages of obtaining high mobility even at low temperatures. It is very easy to obtain the desired properties because the resistance change is large according to the oxygen content of the zinc oxide thin film. The transparent nature of zinc oxide also has the advantage of being applicable to transparent displays in the future.
지금까지 ZnO 박막은 분자 빔 에피택시(MBE: molecular beam epitaxy), 화학기상 증착(chemical vapor deposition), 스퍼터링 방법등에 의하여 제조되어왔다.So far, ZnO thin films have been prepared by molecular beam epitaxy (MBE), chemical vapor deposition (CVD), sputtering and the like.
그러나, 상기 방법들은 산화아연 박막을 형성할 때, 박막 품질이 우수한 산화아연 박막을 형성하기 어렵고, 증착속도가 느리다는 단점이 있다. 또한, 불순물(Dopant)이 첨가되지 않은 순수한 산화아연 박막의 경우 대기 중에 장시간 노출되었을 경우 산소의 영향으로 아연(Zn)과 산소(O)의 정량비(Stoichiometry)가 변하면서 전기적 성질이 변하는 문제가 있다.However, these methods are disadvantageous in that when forming a zinc oxide thin film, it is difficult to form a zinc oxide thin film having an excellent thin film quality and a deposition rate is slow. In the case of a pure zinc oxide thin film to which no dopant is added, there is a problem that the electrical property changes due to the change of the stoichiometry of zinc (Zn) and oxygen (O) have.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 광의 투과성 및 광의 확산도가 우수한 산화아연(ZnO) 박막 및 그 제조방법, 이를 포함하는 백라이트 유닛 및 태양전지를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and an object of the present invention is to provide a zinc oxide (ZnO) thin film excellent in light transmittance and light diffusibility, a method for producing the same, a backlight unit including the same, do. However, these problems are exemplary and do not limit the scope of the present invention.
본 발명의 일 관점에 따르면, 산화아연 전구체, 유기용제 및 아민계 조성물을 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계, 상기 혼합물을 기판 상에 도포하여 코팅층을 형성하는 단계 및 대기압 미만의 압력 하에서 상기 코팅층에 대하여 건조 공정을 수행함으로써 산화아연(ZnO) 마이크로 구조체를 형성하는 단계를 포함하는, 마이크로 구조체를 가지는 산화아연(ZnO) 박막의 제조방법이 제공된다. According to one aspect of the present invention, there is provided a process for preparing a zinc oxide precursor, comprising the steps of: mixing a zinc oxide precursor, an organic solvent and an amine-based composition to form a mixture; applying the mixture to a substrate to form a coating layer; There is provided a method of manufacturing a zinc oxide (ZnO) thin film having a microstructure, which comprises forming a zinc oxide (ZnO) microstructure by performing a drying process.
상기 마이크로 구조체를 가지는 산화아연(ZnO) 박막의 제조방법에 있어서,상기 대기압 미만의 압력은 450 Torr 내지 550 Torr의 범위를 가지는 압력일 수 있다.In the method for manufacturing a zinc oxide (ZnO) thin film having the microstructure, the pressure lower than the atmospheric pressure may be a pressure ranging from 450 Torr to 550 Torr.
상기 마이크로 구조체를 가지는 산화아연(ZnO) 박막의 제조방법에 있어서, 상기 대기압 미만의 압력 하에서 상기 건조공정이 수행되어 형성된 상기 산화아연(ZnO) 마이크로 구조체는, 대기압 이상의 압력에서 상기 건조 공정이 수행되어 형성된 상기 산화아연(ZnO) 마이크로 구조체 보다 표면 거칠기(roughness)가 더 거친 구조를 포함할 수 있다.In the method for manufacturing a zinc oxide (ZnO) thin film having the microstructure, the zinc oxide (ZnO) microstructure formed by performing the drying process under a pressure lower than the atmospheric pressure is subjected to a drying process at a pressure of atmospheric pressure or higher And may have a rougher surface roughness than the zinc oxide (ZnO) microstructure formed.
상기 마이크로 구조체를 가지는 산화아연(ZnO) 박막의 제조방법에 있어서, 대기압 미만의 압력 하에서 상기 코팅층에 대하여 건조 공정을 수행함으로써 산화아연(ZnO) 마이크로 구조체를 형성하는 단계 이후에, 상기 산화아연(ZnO) 마이크로 구조체 및 상기 기판에 소성(燒成) 공정을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method of manufacturing a zinc oxide (ZnO) thin film having the microstructure includes the steps of forming a zinc oxide (ZnO) microstructure by performing a drying process on the coating layer under a pressure lower than atmospheric pressure, ) Microstructure and performing a firing process on the substrate.
상기 마이크로 구조체를 가지는 산화아연(ZnO) 박막의 제조방법에 있어서, 상기 소성 공정의 의하여, 상기 산화아연(ZnO) 마이크로 구조체의 결정립이 성장할 수 있다.In the method of manufacturing a zinc oxide (ZnO) thin film having the microstructure, the crystal grains of the zinc oxide (ZnO) microstructure can be grown by the firing process.
상기 마이크로 구조체를 가지는 산화아연(ZnO) 박막의 제조방법에 있어서, 상기 혼합물을 기판 상에 도포하여 코팅층을 형성하는 단계는, 스핀코팅(spin coating) 공정을 이용하여, 상기 혼합물을 상기 기판 상에 도포하여 코팅층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.In the method of manufacturing a zinc oxide (ZnO) thin film having the microstructure, the step of applying the mixture to a substrate to form a coating layer may include a step of spin coating the mixture on the substrate To form a coating layer.
상기 마이크로 구조체를 가지는 산화아연(ZnO) 박막의 제조방법에 있어서, 상기 산화아연 전구체는, 아세트산 아연 이수화물(Zinc acetate dihydrate)을 포함하고, 상기 유기용제는, 2-메톡시에탄올(2-methoxyethanol)을 함유하고, 상기 아민계 조성물은, 모노에탄올아민(monoethanolamine)을 포함할 수 있다.Wherein the zinc oxide precursor comprises a zinc acetate dihydrate and the organic solvent is selected from the group consisting of 2-methoxyethanol ), And the amine-based composition may include monoethanolamine.
본 발명의 다른 관점에 따르면, 기판 상에 아세트산 아연 이수화물(Zinc acetate dihydrate), 2-메톡시에탄올(2-methoxyethanol) 및 모노에탄올아민(monoethanolamine)을 함유하는 코팅층을 형성하고, 상기 기판 및 상기 코팅층에 소정 압력으로 건조 공정을 수행하여 상기 기판 상에 형성된 산화아연(ZnO) 메이즈(maze) 마이크로 구조체를 포함하는, 산화아연(ZnO) 박막이 제공된다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a coating layer containing a zinc acetate dihydrate, 2-methoxyethanol, and monoethanolamine on a substrate; There is provided a zinc oxide (ZnO) thin film including a zinc oxide (ZnO) maze microstructure formed on a substrate by performing a drying process at a predetermined pressure on a coating layer.
본 발명의 또 다른 관점에 따르면, 반사시트, 상기 반사층 상에 위치하는 도광판 및 상기 도광판 상에 위치하며, 상기 마이크로 구조체를 포함하는 산화아연(ZnO) 박막의 제조방법으로 구현된 상기 산화아연(ZnO) 박막을 구비하는 확산시트를 포함하는, 백라이트 유닛이 제공된다. According to still another aspect of the present invention, there is provided a reflective sheet, a light guide plate disposed on the reflective layer, and a reflective layer formed on the light guide plate and including the zinc oxide (ZnO) ) Thin film is provided.
본 발명의 또 다른 관점에 따르면, 제 1 전극층, 상기 제 1 전극층 상에 형성되는 반도체층, 상기 반도체층 상에 형성되는, 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 의한 제조방법으로 구현된 상기 산화아연(ZnO) 박막 및 상기 산화아연(ZnO) 박막의 상부에 형성되는 제 2 전극층을 포함하는, 광전효율이 향상된 태양전지가 제공된다. According to still another aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising a first electrode layer, a semiconductor layer formed on the first electrode layer, and a second electrode layer formed on the semiconductor layer, And a second electrode layer formed on the zinc oxide (ZnO) thin film and the zinc oxide (ZnO) thin film.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 광의 투과성 및 광의 확산도가 우수한 산화아연(ZnO) 박막 및 그 제조방법, 이를 포함하는 백라이트 유닛 및 태양전지를 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.According to an embodiment of the present invention as described above, a zinc oxide (ZnO) thin film excellent in light transmittance and light diffusibility, a method of manufacturing the same, a backlight unit including the same, and a solar cell can be realized. Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 마이크로 구조체를 가지는 산화아연(ZnO) 박막의 제조방법을 개략적으로 도시하는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 구조체를 가지는 산화아연(ZnO) 박막을 개략적으로 도시하는 사진이다.
도 3은 본 발명의 일부 실험예들과 비교예에 따른 마이크로 구조체를 가지는 산화아연(ZnO) 박막을 개략적으로 도시하는 사진이다.
도 4는 본 발명의 일부 실험예들과 비교예에 따른 마이크로 구조체를 가지는 산화아연(ZnO) 박막의 제조 순서를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일부 실험예들과 비교예에 따른 마이크로 구조체를 가지는 산화아연(ZnO) 박막의 파장에 따른 투과율을 개략적으로 도시하는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일부 실험예들과 비교예에 따른 마이크로 구조체를 가지는 산화아연(ZnO) 박막의 XRD 분석 결과 및 발광 강도를 개략적으로 도시하는 그래프이다.1 is a flowchart schematically showing a method of manufacturing a zinc oxide (ZnO) thin film having a microstructure according to embodiments of the present invention.
2 is a photograph schematically showing a zinc oxide (ZnO) thin film having a microstructure according to an embodiment of the present invention.
3 is a photograph schematically showing a zinc oxide (ZnO) thin film having a microstructure according to some experimental examples and a comparative example of the present invention.
4 is a view schematically showing a manufacturing procedure of a zinc oxide (ZnO) thin film having a microstructure according to some experimental examples and a comparative example of the present invention.
FIG. 5 is a graph schematically showing transmittance according to wavelengths of a zinc oxide (ZnO) thin film having microstructures according to some experimental examples and comparative examples of the present invention.
FIG. 6 is a graph schematically showing XRD analysis results and emission intensity of a zinc oxide (ZnO) thin film having a microstructure according to some experimental examples and a comparative example of the present invention.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이하의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한 설명의 편의를 위하여 도면에서는 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, Is provided to fully inform the user. Also, for convenience of explanation, the components may be exaggerated or reduced in size.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 마이크로 구조체를 가지는 산화아연(ZnO) 박막의 제조방법을 개략적으로 도시하는 순서도이다.1 is a flowchart schematically showing a method of manufacturing a zinc oxide (ZnO) thin film having a microstructure according to embodiments of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 마이크로 구조체를 가지는 산화아연(ZnO) 박막의 제조방법은, 유기용제 및 아민계 조성물을 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계(S100), 상기 혼합물을 기판 상에 도포하여 코팅층을 형성하는 단계(S200) 및 대기압 미만의 압력 하에서 상기 코팅층에 대하여 건조 공정을 수행함으로써 산화아연(ZnO) 마이크로 구조체를 형성하는 단계(S300)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a method of manufacturing a zinc oxide (ZnO) thin film having a microstructure according to embodiments of the present invention includes: forming a mixture by mixing an organic solvent and an amine-based composition (S100) Forming a coating layer on the substrate (S200), and forming a zinc oxide (ZnO) microstructure by performing a drying process on the coating layer under a pressure lower than atmospheric pressure (S300).
구체적인 예를 들어, 산화아연 전구체, 유기용제 및 아민계 조성물을 혼합하여 혼합물을 형성할 수 있다. 이때, 상기 산화아연 전구체는, 아세트산 아연 이수화물(Zinc acetate dihydrate, Zn(CH3COO)2·2H2O)을 포함할 수 있다. For example, a zinc oxide precursor, an organic solvent, and an amine-based composition may be mixed to form a mixture. At this time, the zinc oxide precursor may include zinc acetate dihydrate (Zn (CH 3 COO) 2 .2H 2 O).
또한, 상기 유기용제는 2-메톡시에탄올(2-methoxyethanol, CH3OC2H4OH)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 아민계 조성물은 모노에탄올아민(monoethanolamine, MEA, H2NCH2CH2OH)을 포함할 수 있다.In addition, the organic solvent may include 2-methoxyethanol (CH 3 OC 2 H 4 OH). In addition, the amine-based composition may include monoethanolamine (MEA, H 2 NCH 2 CH 2 OH).
그런 다음에, 상기 혼합물을 기판 상에 도포하여 코팅층을 형성할 수 있다. 이때, 상기 코팅층은 스핀코팅(spin coating) 공정을 이용하여, 상기 혼합물을 상기 기판 상에 도포함으로써 형성될 수 있다. 상기 스핀코팅 공정은 1000 내지 5000 rpm의 공정조건을 포함할 수 있다. 또한, 상기 기판은, 실리콘 기판을 포함할 수 있다. The mixture can then be applied to a substrate to form a coating layer. At this time, the coating layer may be formed by applying the mixture on the substrate using a spin coating process. The spin coating process may include process conditions of 1000 to 5000 rpm. In addition, the substrate may include a silicon substrate.
그런 다음에, 대기압 미만의 압력, 예컨대, 450 Torr 내지 550 Torr의 범위의 압력에서 상기 코팅층이 형성된 상기 기판에, 건조 공정을 수행하여 산화아연(ZnO) 마이크로 구조체를 형성할 수 있다. 즉, 상기 기판 상에 상기 마이크로 구조체를 포함하는 산화아연(ZnO) 박막을 구현할 수 있다. 이때, 상기 건조 공정이 수행되는 온도는, 예를 들어, 120 내지 150 ℃의 온도의 범위를 포함할 수 있다.Then, a zinc oxide (ZnO) microstructure can be formed by performing a drying process on the substrate on which the coating layer is formed at a pressure lower than the atmospheric pressure, for example, 450 Torr to 550 Torr. That is, a zinc oxide (ZnO) thin film including the microstructure may be formed on the substrate. At this time, the temperature at which the drying process is performed may include a temperature range of, for example, 120 to 150 ° C.
또한, 상기 대기압 미만의 압력과 상기 코팅층의 두께를 제어하여, 상기 산화아연(ZnO) 마이크로 구조체를 형성 및 제어할 수 있다. The zinc oxide (ZnO) microstructure can be formed and controlled by controlling the pressure below the atmospheric pressure and the thickness of the coating layer.
또한, 상기 산화아연(ZnO) 마이크로 구조체 및 상기 기판에 소성(燒成) 공정을 수행할 수 있다. 이때, 상기 소성 공정은 400 ℃ 이상의 온도에서 수행될 수 있다. 또한, 상기 소성 공정에 의하여, 상기 산화아연(ZnO) 마이크로 구조체의 결정의 질이 향상될 수 있다. 또한, 상기 산화아연(ZnO) 마이크로 구조체의 결정질이 향상됨으로써, 상기 마이크로 구조체를 포함하는 산화아연(ZnO) 박막은 n형 반도체에 포함될 수 있다.In addition, the zinc oxide (ZnO) microstructure and the substrate may be subjected to a firing process. At this time, the firing process may be performed at a temperature of 400 ° C or higher. In addition, the crystal quality of the zinc oxide (ZnO) microstructure can be improved by the firing process. Further, since the crystallinity of the zinc oxide (ZnO) microstructure is improved, the zinc oxide (ZnO) thin film including the microstructure can be included in the n-type semiconductor.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 구조체를 가지는 산화아연(ZnO) 박막을 개략적으로 도시하는 사진이다.2 is a photograph schematically showing a zinc oxide (ZnO) thin film having a microstructure according to an embodiment of the present invention.
도 2는 상기 기판 상에 상기 코팅층의 두께를 다르게 형성한 후, 500 Torr의 압력에서 상기 건조 공정을 수행하여 형성된, 산화아연(ZnO) 마이크로 구조체의 상측에서 촬영한 사진이다. 이때, 상기 코팅층의 두께는 도 2의 (a)가 가장 두꺼우며, 그 다음으로 (b), (c) 및 (d) 순이다.FIG. 2 is a photograph taken on the upper side of a zinc oxide (ZnO) microstructure formed by differently forming the coating layer on the substrate and then performing the drying process at a pressure of 500 Torr. At this time, the thickness of the coating layer is the thickest in FIG. 2 (a), followed by (b), (c) and (d).
도 2를 참조하면, 도 2의 (d)의 경우가 상기 산화아연(ZnO) 마이크로 구조체의 표면이 가장 선명하게 형성된 것을 알 수 있다. 그 다음으로, (c), (b) 및 (a) 순이었다. 즉, 대기압 미만의 압력에서, 상기 기판 상에 형성된 상기 코팅층의 두께가 얇을수록, 상기 산화아연(ZnO) 마이크로 구조체의 표면이 선명한 메이즈(maze) 모양으로 형성되는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 2, it can be seen that the surface of the zinc oxide (ZnO) microstructure is most clearly formed in the case of FIG. 2 (d). Next, (c), (b) and (a) were in order. That is, it can be seen that the surface of the zinc oxide (ZnO) microstructure is formed in a clear maze shape as the thickness of the coating layer formed on the substrate is thinner at a pressure lower than atmospheric pressure.
또한, 상기 산화아연(ZnO) 마이크로 구조체의 표면이 상기 메이즈 모양을 포함함으로써, 상기 산화아연(ZnO) 마이크로 구조체는, 광 투과 및 광 확산의 특성을 가질 수 있다. 또한, 상기 산화아연(ZnO) 마이크로 구조체는, 광의 반사율을 감소시킬 수 있다.In addition, since the surface of the zinc oxide (ZnO) microstructure includes the maze shape, the zinc oxide (ZnO) microstructure can have characteristics of light transmission and light diffusion. In addition, the zinc oxide (ZnO) microstructure can reduce the reflectance of light.
또한, 상기 메이즈 모양을 포함하는 상기 산화아연(ZnO) 마이크로 구조체는, 별도의 식각공정 없이 형성될 수 있어, 저비용으로 대량생산이 가능하다.In addition, the zinc oxide (ZnO) microstructure including the maze shape can be formed without a separate etching process, and mass production is possible at low cost.
일반적으로 산화아연 박막을 형성할 때, 박막 품질이 우수한 산화아연 박막을 형성하기 어렵고, 증착속도가 느리다는 단점이 있다. 또한, 불순물(Dopant)이 첨가되지 않은 순수한 산화아연 박막의 경우 대기 중에 장시간 노출되었을 경우 산소의 영향으로 아연(Zn)과 산소(O)의 정량비(Stoichiometry)가 변하면서 전기적 성질이 변하는 문제가 있었다.Generally, when forming a zinc oxide thin film, it is difficult to form a zinc oxide thin film having an excellent thin film quality, and the deposition rate is slow. In the case of a pure zinc oxide thin film to which no dopant is added, there is a problem that the electrical property changes due to the change of the stoichiometry of zinc (Zn) and oxygen (O) there was.
그러나 본 발명에 따른 마이크로 구조체를 가지는 산화아연(ZnO) 박막의 제조방법은 상술한 문제점 등을 해결할 수 있다. However, the manufacturing method of the zinc oxide (ZnO) thin film having the microstructure according to the present invention can solve the above-described problems.
예를 들어, 본 발명의 산화아연(ZnO) 박막의 제조방법은, 기판 상에 아세트산 아연 이수화물(Zinc acetate dihydrate), 2-메톡시에탄올(2-methoxyethanol) 및 모노에탄올아민(monoethanolamine)을 함유하는 코팅층을 형성하고, 상기 기판 및 상기 코팅층에 소정 압력으로 건조 공정을 수행하여 상기 기판 상에 형성된 산화아연(ZnO) 메이즈(maze) 마이크로 구조체를 포함하는, 산화아연(ZnO) 박막을 구현할 수 있다.For example, a method for producing a zinc oxide (ZnO) thin film of the present invention is a method in which a zinc oxide And a zinc oxide (ZnO) microstructure formed on the substrate by performing a drying process at a predetermined pressure on the substrate and the coating layer to form a zinc oxide (ZnO) thin film .
즉, 상기 산화아연(ZnO) 박막은, 단순하게 상기 아세트산 아연 이수화물(Zinc acetate dihydrate), 상기 2-메톡시에탄올(2-methoxyethanol) 및 상기 모노에탄올아민(monoethanolamine)을 함유하는 코팅층을 기판 상에 형성하고, 대기압 미만의 압력 하에서 건조함으로써 구현될 수 있다. 이러한 상기 산화아연(ZnO) 박막은, 저비용으로 대량생산이 가능하다.
That is, the zinc oxide (ZnO) thin film is formed by simply depositing a coating layer containing the zinc acetate dihydrate, the 2-methoxyethanol and the monoethanolamine on the substrate And drying it under a pressure lower than atmospheric pressure. Such a zinc oxide (ZnO) thin film can be mass-produced at low cost.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위해서 실험예를 제공한다. 다만, 하기의 실험예들은 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 아래의 실험예들에 의해서 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, experimental examples are provided to facilitate understanding of the present invention. It should be understood, however, that the following examples are for the purpose of promoting understanding of the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention.
기판으로 실리콘(Si) 기판을 사용하고, 기판 상에 산화아연 전구체, 유기용제 및 아민계 조성물을 함유하는 코팅층을 형성한다. 기판 및 코팅층에 소정의 압력으로 건조 공정을 수행하여 산화아연(ZnO) 마이크로 구조체를 포함하는 반사방지층을 구현한다. A silicon (Si) substrate is used as a substrate, and a coating layer containing a zinc oxide precursor, an organic solvent, and an amine-based composition is formed on the substrate. The substrate and the coating layer are dried at a predetermined pressure to form an antireflection layer containing a zinc oxide (ZnO) microstructure.
좀 더 구체적으로, 실험예 1은 도 1에 도시된 마이크로 구조체를 가지는 산화아연(ZnO) 박막의 제조방법을 이용함으로써, 산화아연(ZnO) 박막을 구현할 수 있다. 즉, 아세트산 아연 이수화물(Zinc acetate dihydrate), 2-메톡시에탄올(2-methoxyethanol) 및 모노에탄올아민(monoethanolamine)을 함유하는 혼합물을, 실리콘 기판 상에 스핀코팅 공정을 이용하여 도포하여 코팅층을 형성한다. 다음으로, 120 내지 150 ℃의 온도범위 및 500 torr의 압력에서 실리콘 기판 및 코팅층에 건조 공정을 수행하여, 산화아연(ZnO) 마이크로 구조체를 포함하는 산화아연(ZnO) 박막을 구현하여 실험하였다.More specifically, in Experimental Example 1, a zinc oxide (ZnO) thin film can be realized by using a method of manufacturing a zinc oxide (ZnO) thin film having the microstructure shown in FIG. That is, a mixture containing Zinc acetate dihydrate, 2-methoxyethanol, and monoethanolamine is applied on a silicon substrate using a spin coating process to form a coating layer do. Next, a zinc oxide (ZnO) thin film including a zinc oxide (ZnO) microstructure was fabricated by performing a drying process on the silicon substrate and the coating layer at a temperature of 120 to 150 ° C. and a pressure of 500 torr.
다음으로, 실험예 2는 600 torr의 압력에서 실리콘 기판 및 코팅층에 건조 공정을 수행하는 조건에서, 상술한 실험예 1과 동일한 방법으로 실험하였다.Next, Experimental Example 2 was carried out in the same manner as Experimental Example 1, under the condition that the silicon substrate and the coating layer were dried at a pressure of 600 torr.
다음으로, 실험예 3은 700 torr의 압력에서 실리콘 기판 및 코팅층에 건조 공정을 수행하는 조건에서, 상술한 실험예 1과 동일한 방법으로 실험하였다.Next, Experimental Example 3 was carried out in the same manner as in Experimental Example 1, under the condition that the drying process was performed on the silicon substrate and the coating layer at a pressure of 700 torr.
다음으로, 비교예는 800 torr의 압력에서 실리콘 기판 및 코팅층에 건조 공정을 수행하는 조건에서, 상술한 실험예 1과 동일한 방법으로 실험하였다.
Next, the comparative example was tested in the same manner as in Experimental Example 1, under the condition that the drying process was performed on the silicon substrate and the coating layer at a pressure of 800 torr.
도 6은 본 발명의 일부 실험예들과 비교예에 따른 마이크로 구조체를 가지는 산화아연(ZnO) 박막의 XRD 분석 결과 및 발광 강도를 개략적으로 도시하는 그래프이다.FIG. 6 is a graph schematically showing XRD analysis results and emission intensity of a zinc oxide (ZnO) thin film having a microstructure according to some experimental examples and a comparative example of the present invention.
도 6의 (a)는 실험예 1, 2, 3 및 비교예의 산화아연(ZnO) 박막의 XRD 분석 결과를 나타낸 그래프이다. 도 6의 (b)는 실험예 1, 2, 3 및 비교예의 산화아연(ZnO) 박막의 발광 강도를 나타낸 그래프이다.6 (a) is a graph showing XRD analysis results of zinc oxide (ZnO) thin films in Experimental Examples 1, 2 and 3 and Comparative Examples. 6 (b) is a graph showing the luminescence intensities of zinc oxide (ZnO) thin films in Experimental Examples 1, 2, 3 and Comparative Example.
도 6을 참조하면, 실험예 1, 2, 3 및 비교예에 의하여 산화아연(ZnO)을 포함하는 산화아연(ZnO) 박막이 형성된 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 6, zinc oxide (ZnO) thin films including zinc oxide (ZnO) were formed according to Experimental Examples 1, 2, 3 and Comparative Example.
도 4는 본 발명의 일부 실험예들과 비교예에 따른 마이크로 구조체를 가지는 산화아연(ZnO) 박막의 제조 순서를 개략적으로 도시하는 도면이다.4 is a view schematically showing a manufacturing procedure of a zinc oxide (ZnO) thin film having a microstructure according to some experimental examples and a comparative example of the present invention.
도 4의 (a)는 비교예의 산화아연(ZnO) 박막의 형성 메카니즘을 나타낸 것이다. 도 4의 (b)는 실험예 2 및 실험예 3의 산화아연(ZnO) 박막의 형성 메카니즘을 나타낸 것이다. 도 4의 (c)는 실험예 1의 산화아연(ZnO) 박막의 형성 메카니즘을 나타낸 것이다. 4 (a) shows the formation mechanism of the zinc oxide (ZnO) thin film of the comparative example. 4 (b) shows the formation mechanism of the zinc oxide (ZnO) thin film of Experimental Example 2 and Experimental Example 3. FIG. 4 (c) shows the formation mechanism of the zinc oxide (ZnO) thin film of Experimental Example 1. FIG.
또한, 도 4의 검은색 화살표의 너비는 방전량(discharge quantity)을 나타내며, 상기 검은색 화살표의 높이는 방전율(discharge rate)을 나타낸다. 또한, 박막에 포함된 용액의 양이 0 %에 가까워질수록 진한색으로 표현된다.The width of the black arrow in FIG. 4 represents the discharge quantity, and the height of the black arrow represents the discharge rate. Further, the closer the amount of the solution contained in the thin film is to 0%, the darker the color.
도 4를 참조하면, 비교예의 경우, 방전량 및 방전율이 일정하며, 건조 공정시간이 가장 긴 것을 알 수 있다. 또한, 비교예의 경우, 레벨링 포스(levelling force)가 작용하여, 상기 용액의 양이 0 % 일 때, 플랫(plat) 모양의 산화아연(ZnO) 박막이 형성되는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 4, in the comparative example, the discharge amount and the discharge rate are constant, and the drying process time is longest. Also, in the case of the comparative example, it is found that a leveling force acts to form a zinc oxide (ZnO) thin film in the form of a plat when the amount of the solution is 0%.
실험예 2 및 실험예 3의 경우, 건조 공정시간이 비교예 보다는 짧지만, 실험예 1 보다는 긴 것을 알 수 있다. 또한, 실험예 2 및 실험예 3 경우, 벤딩포스(film bending force)가 작용하여, 상기 용액의 양이 0 % 일 때, 링클(wrinkle) 모양의 산화아연(ZnO) 박막이 형성되는 것을 알 수 있다. In the case of Experimental Example 2 and Experimental Example 3, the drying process time was shorter than that of Comparative Example but longer than Experimental Example 1. In the case of Experimental Example 2 and Experimental Example 3, it was found that a wrinkle-shaped zinc oxide (ZnO) thin film was formed when a film bending force was applied and the amount of the solution was 0% have.
또한, 실험예 1의 경우, 건조 공정시간이 가장 짧은 것을 알 수 있다. 또한, 실험예 1의 경우, 초기에 방전량 및 방전율이 실험예 2, 실험예 3 및 비교예 보다 큰 것을 알 수 있다. 또한, 실험예 1의 경우, 실험예 2 및 실험예 3 보다, 벤딩포스(film bending force)가 크게 작용하여, 실험예 2 및 실험예 3의 링클(wrinkle) 모양 보다 깊고 넓은 간격을 가지는 메이즈(maze) 모양으로 산화아연(ZnO) 박막이 형성되는 것을 알 수 있다. Further, in the case of Experimental Example 1, the drying process time is the shortest. In the case of Experimental Example 1, it can be seen that the discharge amount and discharge rate at the beginning are larger than those of Experimental Example 2, Experimental Example 3 and Comparative Example. Further, in the case of Experimental Example 1, a film bending force largely acts on Experiment 2 and Experimental Example 3, and a maze having a wider and wider gap than the wrinkle shape of Experimental Example 2 and Experimental Example 3 (ZnO) thin film is formed in the form of maze.
도 3은 본 발명의 일부 실험예들과 비교예에 따른 마이크로 구조체를 가지는 산화아연(ZnO) 박막을 개략적으로 도시하는 사진이다.3 is a photograph schematically showing a zinc oxide (ZnO) thin film having a microstructure according to some experimental examples and a comparative example of the present invention.
도 3의 (a)는 비교예의, (b)는 실험예 3의, (c)는 실험예 2의, (d)는 실험예 1의 산화아연(ZnO) 박막의 표면을 촬영한 사진이다. 3 (a), 3 (b), 3 (c) and 2 (d) are photographs of the surface of the zinc oxide (ZnO) thin film of Experimental Example 1. FIG.
도 3을 참조하면, 실험예 1의 표면은, 실험예 2, 실험예 3 및 비교예 보다, 깊고 넓은 간격을 가지는 메이즈(maze) 모양의 산화아연(ZnO) 박막이 형성된 것을 알 수 있다. 또한, 실험예 2 및 실험예 3의 경우, 링클 모양의 산화아연(ZnO) 박막이 형성된 것을 알 수 있으며, 실험예 3 보다 실험예 2의 링클 모양이 더 깊고 넓은 간격을 가지는 것을 알 수 있다. 반면에, 비교예의 경우, 평평한 플랫 모양으로 형성된 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 3, it can be seen that the surface of Experimental Example 1 has a maze-shaped zinc oxide (ZnO) thin film having deep and wide gaps, as compared with Experimental Example 2, Experimental Example 3 and Comparative Example. Further, it can be seen that the wrinkle-shaped zinc oxide (ZnO) thin film was formed in Experimental Example 2 and Experimental Example 3, and the wrinkle shape of Experimental Example 2 is deeper and wider than Experimental Example 3. On the other hand, in the case of the comparative example, it can be seen that it is formed into a flat flat shape.
즉, 대기압 미만의 압력 하에서 건조공정이 수행되어 형성된 산화아연(ZnO) 마이크로 구조체는, 대기압 이상의 압력에서 건조 공정이 수행되어 형성된 산화아연(ZnO) 마이크로 구조체 보다 표면 거칠기(roughness)가 더 거친 구조를 포함하는 것을 확인할 수 있다. 또한, 건조 공정이 수행되는 압력이 작아짐에 따라 건조 공정 시간이 감소하는 것을 확인할 수 있다. That is, a zinc oxide (ZnO) microstructure formed by performing a drying process under a pressure less than atmospheric pressure has a rougher surface roughness than a zinc oxide (ZnO) microstructure formed by a drying process at a pressure higher than atmospheric pressure . Also, it can be confirmed that the drying process time is reduced as the pressure at which the drying process is performed becomes smaller.
도 5는 본 발명의 일부 실험예들과 비교예에 따른 마이크로 구조체를 가지는 산화아연(ZnO) 박막의 파장에 따른 투과율을 개략적으로 도시하는 그래프이다.FIG. 5 is a graph schematically showing transmittance according to wavelengths of a zinc oxide (ZnO) thin film having microstructures according to some experimental examples and comparative examples of the present invention.
도 5의 a는 확산광(diffused T(TD))을 나타내며, b는 반사광(specular T(TS))을 나타낸다. c는 상기 확산광 및 반사광의 차를 나타낸다. 상기 확산광 및 상기 반사광은 빛이 면에 튕길 때 발생하는 반사빛을 의미한다. 상기 확산광의 경우, 부드럽지 않은 면에 빛이 튕길 때 산란되는 현상을 의미하며, 상기 반사광의 경우는, 부드러운 면에 빛이 튕길 때 상기 빛과 직각을 이루는 방향으로 한번만 반사되는 현상을 의미한다.5A shows diffused T (T D ), and b shows specular T (T S ). c is the diffused light and Reflective Car. The diffused light and the reflected light refer to the reflected light generated when the light bounces on the surface. In the case of the diffused light, it refers to a phenomenon in which light is scattered on a non-smooth surface while the reflected light is reflected only once in a direction perpendicular to the light when the light is bounced on a soft surface.
도 5의 (a)는 비교예의 산화아연(ZnO) 박막의 파장에 따른 투과율을 나타낸다. 도 5의 (b)는 실험예 2 및 실험예 3의 산화아연(ZnO) 박막의 파장에 따른 투과율을 나타낸다. 도 5의 (c)는 실험예 1의 산화아연(ZnO) 박막의 파장에 따른 투과율을 나타낸다. 5 (a) shows the transmittance according to the wavelength of the zinc oxide (ZnO) thin film of the comparative example. 5 (b) shows the transmittance according to the wavelength of the zinc oxide (ZnO) thin film of Experiment 2 and Experiment 3. 5 (c) shows the transmittance according to the wavelength of the zinc oxide (ZnO) thin film of Experimental Example 1. FIG.
도 5를 참조하면, 실험예 1, 2 및 3의 경우가, 비교예의 경우 보다 투과율이 더 좋은 것을 알 수 있다. 즉, 플랫 모양의 산화아연(ZnO) 박막의 빛의 투과율 보다, 메이즈 및 링클 모양의 산화아연(ZnO) 박막의 빛의 투과율이 더 우수한 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 5, it can be seen that the transmittance of Experimental Examples 1, 2 and 3 is better than that of Comparative Example. That is, it can be confirmed that the light transmittance of the zinc oxide (ZnO) thin film of maze and wrinkle shape is superior to that of the flat zinc oxide (ZnO) thin film.
상술한 본 발명의 제조방법으로 구현된 상기 산화아연(ZnO) 박막은, 광의 투과 및 광의 확산에 우수한 특성을 가지고 있어, 태양전지에 적용될 수 있다.The zinc oxide (ZnO) thin film realized by the manufacturing method of the present invention described above has excellent characteristics for light transmission and light diffusion, and can be applied to a solar cell.
예를 들어, 상기 태양전지는, 제 1 전극층, 상기 제 1 전극층 상에 형성되는 반도체층, 상기 반도체층 상에 형성되는, 상기 산화아연(ZnO) 박막 및 상기 산화아연(ZnO) 박막의 상부에 형성되는 제 2 전극층을 포함하여 구현될 수 있다.For example, the solar cell includes a first electrode layer, a semiconductor layer formed on the first electrode layer, a zinc oxide (ZnO) thin film formed on the semiconductor layer, and a zinc oxide (ZnO) And a second electrode layer formed on the second electrode layer.
상기 태양전지는, 빛의 투과 및 빛의 확산에 우수한 특성을 가지는, 상기 산화아연(ZnO) 박막을 포함하여 구현됨으로써, 광 변환효율을 향상시킬 수 있다. The solar cell includes the zinc oxide (ZnO) thin film having excellent characteristics for light transmission and light diffusion, thereby improving the light conversion efficiency.
또한, 상술한 본 발명의 제조방법으로 구현된 상기 산화아연(ZnO) 박막은, 빛의 투과 및 빛의 확산에 우수한 특성을 가지고 있어, 백라이트 유닛에 적용될 수 있다.In addition, the zinc oxide (ZnO) thin film realized by the manufacturing method of the present invention described above has excellent characteristics for light transmission and light diffusion, and can be applied to a backlight unit.
예컨대, 상기 백라이트 유닛은, 반사시트, 상기 반사층 상에 위치하는 도광판 및 상기 도광판 상에 위치하며, 상기 산화아연(ZnO) 박막을 구비하는 확산시트를 포함하여 구현될 수 있다.For example, the backlight unit may include a reflective sheet, a light guide plate disposed on the reflective layer, and a diffusion sheet disposed on the light guide plate and including the zinc oxide (ZnO) thin film.
상기 백라이트 유닛은 광의 투과 및 광의 확산에 우수한 특성을 가지는, 상기 산화아연(ZnO) 박막을 포함하여 구현됨으로써, 상기 백라이트 유닛의 성능을 향상시킬 수 있다.The backlight unit includes the zinc oxide (ZnO) thin film having excellent characteristics of transmission of light and diffusion of light, thereby improving the performance of the backlight unit.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.
Claims (10)
상기 혼합물을 기판 상에 도포하여 코팅층을 형성하는 단계; 및
대기압 미만의 압력 하에서 상기 코팅층에 대하여 건조 공정을 수행함으로써 산화아연(ZnO) 마이크로 구조체를 형성하는 단계;
를 포함하고,
상기 산화아연 전구체는, 아세트산 아연 이수화물(Zinc acetate dihydrate)을 포함하고, 상기 유기용제는, 2-메톡시에탄올(2-methoxyethanol)을 함유하고, 상기 아민계 조성물은, 모노에탄올아민(monoethanolamine)을 포함하는, 마이크로 구조체를 가지는 산화아연(ZnO) 박막의 제조방법. Mixing a zinc oxide precursor, an organic solvent, and an amine-based composition to form a mixture;
Applying the mixture to a substrate to form a coating layer; And
Forming a zinc oxide (ZnO) microstructure by performing a drying process on the coating layer under a pressure less than atmospheric pressure;
Lt; / RTI >
Wherein the zinc oxide precursor comprises a zinc acetate dihydrate and the organic solvent comprises 2-methoxyethanol and the amine-based composition comprises monoethanolamine, (ZnO) thin film having a microstructure.
상기 대기압 미만의 압력은 450 Torr 내지 550 Torr의 범위를 가지는 압력인, 마이크로 구조체를 가지는 산화아연(ZnO) 박막의 제조방법. The method according to claim 1,
Wherein the pressure lower than the atmospheric pressure is a pressure ranging from 450 Torr to 550 Torr.
상기 대기압 미만의 압력 하에서 상기 건조공정이 수행되어 형성된 상기 산화아연(ZnO) 마이크로 구조체는, 대기압 이상의 압력에서 상기 건조 공정이 수행되어 형성된 상기 산화아연(ZnO) 마이크로 구조체 보다 표면 거칠기(roughness)가 더 거친 구조를 포함하는, 마이크로 구조체를 가지는 산화아연(ZnO) 박막의 제조방법. The method according to claim 1,
The zinc oxide (ZnO) microstructure formed by performing the drying process under a pressure lower than the atmospheric pressure has a surface roughness more than the zinc oxide (ZnO) microstructure formed by performing the drying process at a pressure of atmospheric pressure or higher A method for fabricating a zinc oxide (ZnO) thin film having a microstructure, comprising a rough structure.
대기압 미만의 압력 하에서 상기 코팅층에 대하여 건조 공정을 수행함으로써 산화아연(ZnO) 마이크로 구조체를 형성하는 단계; 이후에,
상기 산화아연(ZnO) 마이크로 구조체 및 상기 기판에 소성(燒成) 공정을 수행하는 단계;를 더 포함하는, 마이크로 구조체를 가지는 산화아연(ZnO) 박막의 제조방법. The method according to claim 1,
Forming a zinc oxide (ZnO) microstructure by performing a drying process on the coating layer under a pressure less than atmospheric pressure; Since the,
And performing a firing process on the zinc oxide (ZnO) microstructure and the substrate. The method of manufacturing a zinc oxide (ZnO) thin film having a microstructure according to claim 1,
상기 소성 공정의 의하여, 상기 산화아연(ZnO) 마이크로 구조체의 결정립이 성장하는, 마이크로 구조체를 가지는 산화아연(ZnO) 박막의 제조방법. 5. The method of claim 4,
Wherein the crystal growth of the zinc oxide (ZnO) microstructure is performed by the firing step.
상기 혼합물을 기판 상에 도포하여 코팅층을 형성하는 단계;는,
스핀코팅(spin coating) 공정을 이용하여, 상기 혼합물을 상기 기판 상에 도포하여 코팅층을 형성하는 단계;를 포함하는, 마이크로 구조체를 가지는 산화아연(ZnO) 박막의 제조방법. The method according to claim 1,
Applying the mixture to a substrate to form a coating layer,
And forming a coating layer by applying the mixture on the substrate using a spin coating process. 2. A method for manufacturing a zinc oxide (ZnO) thin film having a microstructure, comprising:
상기 반사시트 상에 위치하는 도광판; 및
상기 도광판 상에 위치하며, 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 의한 제조방법으로 구현된 상기 산화아연(ZnO) 박막을 구비하는 확산시트;
를 포함하는, 백라이트 유닛.Reflective sheet;
A light guide plate positioned on the reflective sheet; And
A diffusion sheet disposed on the light guide plate and including the zinc oxide (ZnO) thin film implemented by the manufacturing method according to any one of claims 1 to 6;
And a backlight unit.
상기 제 1 전극층 상에 형성되는 반도체층;
상기 반도체층 상에 형성되는, 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 의한 제조방법으로 구현된 상기 산화아연(ZnO) 박막; 및
상기 산화아연(ZnO) 박막의 상부에 형성되는 제 2 전극층;
을 포함하는, 광전효율이 향상된 태양전지.A first electrode layer;
A semiconductor layer formed on the first electrode layer;
The zinc oxide (ZnO) thin film formed on the semiconductor layer according to the method of any one of claims 1 to 6; And
A second electrode layer formed on the zinc oxide (ZnO) thin film;
Wherein the photovoltaic efficiency is improved.
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| CN115491194A (en) * | 2021-06-18 | 2022-12-20 | 广东聚华印刷显示技术有限公司 | Precursor solution of zinc oxide, preparation method thereof and luminescent device |
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2015
- 2015-02-11 KR KR1020150021053A patent/KR101638450B1/en active IP Right Grant
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