KR101968215B1 - 전도성 구조체 및 이를 포함하는 전자 소자 - Google Patents

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Abstract

본 명세서는 전도성 구조체 및 이를 포함하는 전자소자를 제공한다.

Description

전도성 구조체 및 이를 포함하는 전자 소자{CONDUCTIVE STRUCTURE BODY AND ELECTRONIC DEVICE COMPRISING THE SAME}
본 명세서는 전도성 구조체 및 이를 포함하는 전자소자에 관한 것이다.
첨단 정보기술산업과 함께 신재생 에너지산업이 급부상하면서 전기 전도성과 광투과성을 동시에 갖춘 전도성 구조체에 관한 관심이 높아지고 있다. 유기 전자소자에서의 전도성 구조체는 얇은 투명기판으로 빛이 투과해야 되고, 동시에 전기 전도성도 우수해야 한다.
전도성 구조체의 소재로는 얇은 막 형태로 제조된 투명 전도성 산화물(Transparent Conducting Oxide: TCO)이 대표적이다. 투명 전도성 산화물은 가시광선 영역에서의 높은 광학적 투과도(85% 이상)와 낮은 비저항(1×10-3 Ω㎝)을 동시에 갖는 산화물계의 축퇴된(degenerate) 반도체 전극을 총칭하는 것으로, 면저항 크기에 따라 정전기 방지막, 전자파 차폐 등의 기능성 박막과 평판 디스플레이, 태양전지, 터치패널, 투명 트랜지스터, 플렉시블 광전소자, 투명 광전소자 등의 핵심 전극 재료로 사용되고 있다.
다만, 투명 전도성 산화물을 소재로 하여 제조된 전도성 구조체는 전기 전도도가 낮아 소자의 효율이 저하되는 문제가 있다.
한국 공개 공보 제10-2010-0036957호
본 명세서가 해결하고자 하는 과제는 전도성 구조체 및 이를 포함하는 전자소자를 제공하는 것이다.
본 명세서의 일 실시상태는 하프늄 산화물을 포함하는 제1 하프늄 산화물층; 상기 제1 하프늄 산화물층 상에 구비된 금속층; 및 상기 금속층 상에 구비된 하프늄 산화물을 포함하는 제2 하프늄 산화물층을 포함하고, 하기 수학식 1을 만족하는 전도성 구조체를 제공한다.
[수학식 1]
Figure 112015025514535-pat00001
[수학식 2]
Figure 112015025514535-pat00002
[수학식 3]
Figure 112015025514535-pat00003
[수학식 4]
Figure 112015025514535-pat00004
[수학식 5]
Figure 112015025514535-pat00005
[수학식 6]
Figure 112015025514535-pat00006
상기 수학식 1에 있어서, Deff는 상기 수학식 2 및 3에 의하여 구하여지는 상기 제1 하프늄 산화물층 및 상기 제2 하프늄 산화물층의 평균 굴절률의 분산도이고, keff_dielectric은 상기 수학식 4에 의하여 구하여지는 상기 제1 하프늄 산화물층 및 상기 제2 하프늄 산화물층의 평균 소광계수이며, d는 상기 제1 하프늄 산화물층, 상기 제2 하프늄 산화물층 및 상기 금속층의 총두께이고, keff_metal은 상기 수학식 5에 의하여 구하여지는 상기 제1 하프늄 산화물층, 상기 제2 하프늄 산화물층 및 상기 금속층의 평균 소광계수이며,
상기 수학식 2에 있어서, neff_550은 550 ㎚ 파장의 빛에서의 상기 수학식 3에 의하여 구하여지는 상기 제1 하프늄 산화물층 및 상기 제2 하프늄 산화물층의 평균 굴절률이고, neff_450은 450 ㎚ 파장의 빛에서의 상기 수학식 3에 의하여 구하여지는 상기 제1 하프늄 산화물층 및 상기 제2 하프늄 산화물층의 평균 굴절률이며, neff_380은 380 ㎚ 파장의 빛에서의 상기 수학식 3에 의하여 구하여지는 상기 제1 하프늄 산화물층 및 상기 제2 하프늄 산화물층의 평균 굴절률이고,
상기 수학식 3 및 4에 있어서, n1은 상기 제1 하프늄 산화물층의 광굴절률이고, n2는 상기 제2 하프늄 산화물층의 광굴절률이며, k1은 상기 제1 하프늄 산화물층의 소광계수이고, k2는 상기 제2 하프늄 산화물층의 소광계수이며, f1은 상기 제1 하프늄 산화물층과 상기 제2 하프늄 산화물층에 대한 상기 제1 하프늄 산화물층의 두께비이고, f2는 상기 제1 하프늄 산화물층과 상기 제2 하프늄 산화물층에 대한 상기 제2 하프늄 산화물층의 두께비이며,
상기 수학식 5 및 6에 있어서, n3은 상기 제1 하프늄 산화물층과 상기 제2 하프늄 산화물층의 평균 광굴절률(neff_dielectric)이고, n4는 상기 금속층의 광굴절률이며, k3은 상기 제1 하프늄 산화물층과 상기 제2 하프늄 산화물층의 평균 소광계수(keff_dielectric)이고, k4는 상기 금속층의 소광계수이며, f3은 상기 전도성 구조체에 대한 상기 제1 하프늄 산화물층과 제2 하프늄 산화물층의 두께비이고, f4는 상기 전도성 구조체에 대한 상기 금속층의 두께비이며,
상기 제1 하프늄 산화물층 및 상기 제2 하프늄 산화물층의 평균 소광계수(keff_dielectric), 및 상기 제1 하프늄 산화물층, 상기 제2 하프늄 산화물층 및 상기 금속층의 평균 소광계수(keff_metal)는 각각 380 ㎚ 파장의 빛에서 측정된 값이다.
본 명세서의 일 실시상태는 상기 전도성 구조체를 포함하는 투명 전극을 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태는 상기 전도성 구조체를 포함하는 전자소자를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 전도성 구조체는 높은 광투과율 및 낮은 면저항 값을 갖는다. 또한, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 전도성 구조체는 파장에 따른 광투과율의 변화량이 적으며, 특히 380 ㎚ 내지 450 ㎚ 범위의 파장 범위에서 광투과율의 변화량이 작은 특징을 가진다. 또한, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 전도성 구조체는 넓은 파장 범위에서 높은 광투과율을 구현할 수 있다.
도 1은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 전도성 구조체의 적층 구조를 도시한 것이다.
도 2는 실시예 및 비교예에 따른 전도성 구조체의 파장에 따른 광투과율을 나타낸 것이다.
이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 명세서에서 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서의 일 실시상태는 하프늄 산화물을 포함하는 제1 하프늄 산화물층; 상기 제1 하프늄 산화물층 상에 구비된 금속층; 및 상기 금속층 상에 구비된 하프늄 산화물을 포함하는 제2 하프늄 산화물층을 포함하고, 하기 수학식 1을 만족하는 전도성 구조체를 제공한다.
[수학식 1]
Figure 112015025514535-pat00007
[수학식 2]
Figure 112015025514535-pat00008
[수학식 3]
Figure 112015025514535-pat00009
[수학식 4]
Figure 112015025514535-pat00010
[수학식 5]
Figure 112015025514535-pat00011
[수학식 6]
Figure 112015025514535-pat00012
상기 수학식 1에 있어서, Deff는 상기 수학식 2 및 3에 의하여 구하여지는 상기 제1 하프늄 산화물층 및 상기 제2 하프늄 산화물층의 평균 굴절률의 분산도이고, keff_dielectric은 상기 수학식 4에 의하여 구하여지는 상기 제1 하프늄 산화물층 및 상기 제2 하프늄 산화물층의 평균 소광계수이며, d는 상기 제1 하프늄 산화물층, 상기 제2 하프늄 산화물층 및 상기 금속층의 총두께이고, keff_metal은 상기 수학식 5에 의하여 구하여지는 상기 제1 하프늄 산화물층, 상기 제2 하프늄 산화물층 및 상기 금속층의 평균 소광계수이며,
상기 수학식 2에 있어서, neff_550은 550 ㎚ 파장의 빛에서의 상기 수학식 3에 의하여 구하여지는 상기 제1 하프늄 산화물층 및 상기 제2 하프늄 산화물층의 평균 굴절률이고, neff_450은 450 ㎚ 파장의 빛에서의 상기 수학식 3에 의하여 구하여지는 상기 제1 하프늄 산화물층 및 상기 제2 하프늄 산화물층의 평균 굴절률이며, neff_380은 380 ㎚ 파장의 빛에서의 상기 수학식 3에 의하여 구하여지는 상기 제1 하프늄 산화물층 및 상기 제2 하프늄 산화물층의 평균 굴절률이고,
상기 수학식 3 및 4에 있어서, n1은 상기 제1 하프늄 산화물층의 광굴절률이고, n2는 상기 제2 하프늄 산화물층의 광굴절률이며, k1은 상기 제1 하프늄 산화물층의 소광계수이고, k2는 상기 제2 하프늄 산화물층의 소광계수이며, f1은 상기 제1 하프늄 산화물층과 상기 제2 하프늄 산화물층에 대한 상기 제1 하프늄 산화물층의 두께비이고, f2는 상기 제1 하프늄 산화물층과 상기 제2 하프늄 산화물층에 대한 상기 제2 하프늄 산화물층의 두께비이며,
상기 수학식 5 및 6에 있어서, n3은 상기 제1 하프늄 산화물층과 상기 제2 하프늄 산화물층의 평균 광굴절률(neff_dielectric)이고, n4는 상기 금속층의 광굴절률이며, k3은 상기 제1 하프늄 산화물층과 상기 제2 하프늄 산화물층의 평균 소광계수(keff_dielectric)이고, k4는 상기 금속층의 소광계수이며, f3은 상기 전도성 구조체에 대한 상기 제1 하프늄 산화물층과 제2 하프늄 산화물층의 두께비이고, f4는 상기 전도성 구조체에 대한 상기 금속층의 두께비이며,
상기 제1 하프늄 산화물층 및 상기 제2 하프늄 산화물층의 평균 소광계수(keff_dielectric), 및 상기 제1 하프늄 산화물층, 상기 제2 하프늄 산화물층 및 상기 금속층의 평균 소광계수(keff_metal)는 각각 380 ㎚ 파장의 빛에서 측정된 값이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 수학식 1은 높은 광투과율을 확보하며, 단파장의 가시광 영역에서의 광투과율의 변화가 최소화될 수 있는 전도성 구조체를 제조하기 위한 파라미터를 의미한다. 구체적으로, 전도성 구조체의 투과율의 변화 및 투과율에 영향을 미치는 요소는 유전체층의 굴절률의 분산도와 유전체층의 광흡수량, 금속층의 광흡수량이며, 상기 수학식 1은 이와 같은 영향 요소의 최적 범위를 구할 수 있는 관계식을 의미한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 수학식 1 내지 6에 따른 각 층의 굴절률과 소광계수는 엘립소미터(ellipsometer)를 통해 측정된 값일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 하프늄 산화물층 및 상기 제2 하프늄 산화물층은 각각 하프늄 산화물을 70 wt% 이상, 또는 85 wt% 이상 포함하는 층일 수 있다. 또한, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 상기 제1 하프늄 산화물층 및 상기 제2 하프늄 산화물층은 각각 하프늄 산화물을 95 wt% 이상 포함하는 층일 수 있다. 또한, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 상기 제1 하프늄 산화물층 및 상기 제2 하프늄 산화물층은 각각 하프늄 산화물로 이루어진 층일 수 있다.
일반적인 전도성 구조체의 경우 380 ㎚ 내지 450 ㎚ 파장 영역에서 광투과율의 변화량이 매우 크므로, 파장 범위에 따라 광투과율의 차이가 커지는 문제가 있다. 이에 본 발명자들은 380 ㎚ 내지 450 ㎚ 파장 영역에서 광투과율의 변화량을 최소화할 수 있는 전도성 구조체의 조건을 밝혀내었다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 수학식 1의 값이 0.25 이하인 경우, 상기 전도성 구조체는 380 ㎚ 내지 450 ㎚ 파장 영역에서 광투과율의 변화량이 작은 장점이 있다. 구체적으로, 상기 수학식 1의 값이 0.25 이하인 경우, 상기 전도성 구조체는 380 ㎚ 내지 450 ㎚ 파장 영역에서의 광투과율의 변화량이 적으므로, 넓은 파장 범위에서 보다 우수한 투명도를 구현할 수 있으며, 높은 시인성을 확보할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 수학식 1의 값이 0.25 이하를 만족하기 위해서는 상기 전도성 구조체의 각 구성 요소들의 재료에 따른 광학 특성을 고려하여 적용할 수 있다.
굴절률 n은 빛의 입사각이 0°이고, 공기에서의 입사이면 n ≒ 1/T 이므로, 굴절률 차이에 의한 투과율의 변화는 굴절률의 분산도인 Deff와 광투과율의 관계식으로 표현할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 수학식 1의 0.12 계수는 실험적으로 얻어진 계수로서, 상기 전도성 구조체의 380 ㎚에서의 광투과율, 450 ㎚에서의 광투과율 및 550 ㎚에서의 광투과율을 이용하여 도출된 값이다. 구체적으로, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 수학식 1의 0.12 계수는 하기 수학식 7을 통하여 실험적으로 도출할 수 있다.
[수학식 7]
Figure 112015025514535-pat00013
상기 수학식 7에 있어서, T550은 550 ㎚ 파장의 빛에서 전도성 구조체의 광투과율이고, T450은 450 ㎚ 파장의 빛에서 전도성 구조체의 광투과율이며, T380은 380 ㎚ 파장의 빛에서 전도성 구조체의 광투과율이다. 구체적으로, 380 ㎚ 파장은 가시광 영역에서의 가장 낮은 파장이며, 450 ㎚ 파장은 전도성 구조체에서 가시광 투과율의 변화가 포화(satuaration)되는 지점이고, 550 ㎚ 파장은 가시광선 중 사람 눈에 가장 잘 인지되는 파장으로서, 상기 수학식 7을 통하여 최적의 값을 도출한 결과, 0.12인 경우 우수한 특성을 나타내는 전도성 구조체를 제조할 수 있었다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 0.12 계수는 전도성 구조체의 광투과율의 변화가 380 ㎚ 내지 450 ㎚ 파장에서 30 % 이내이고, 평균 광투과율이 70 % 이상인 경우 성립될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 전도성 적층체의 각 층의 광흡수에 의한 광투과율의 변화는 소광계수를 이용하여 표현될 수 있다. 구체적으로, 각 층의 소광계수에 의한 흡수량은 하기 식과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112015025514535-pat00014
상기 식에 있어서, λ는 빛의 파장을 의미하고, keff은 해당 층의 소광계수이며, d는 해당 층의 두께를 의미한다. 상기 전도성 적층체의 각 층은 광흡수에 의하여 투과율의 변화가 유발되며, 각 층의 광흡수량은 상기 식과 같이 소광계수에 의하여 결정될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 수학식 1의 0.06 계수는 상기 제1 하프늄 산화물층 및 상기 제2 하프늄 산화물층의 두께의 합이 40 ㎚ 이상 120 ㎚ 인 경우에 상기 전도성 구조체의 성능을 최적화할 수 있는 값이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 수학식 1의 0.98 계수는 상기 제1 하프늄 산화물층 및 상기 제2 하프늄 산화물층의 두께의 합이 40 ㎚ 이상 120 ㎚이고, 상기 금속층의 두께가 5 ㎚ 이상 20 ㎚ 이하인 경우에 상기 전도성 구조체의 성능을 최적화할 수 있는 값이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 하프늄 산화물층 및 상기 제2 하프늄 산화물층의 평균 굴절률의 분산도(Deff)는 1.1 이상일 수 있다. 구체적으로, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 하프늄 산화물층 및 상기 제2 하프늄 산화물층의 평균 굴절률의 분산도(Deff)는 10 이상, 또는 20 이상일 수 있다.
상기 제1 하프늄 산화물층 및 상기 제2 하프늄 산화물층의 평균 굴절률의 분산도(Deff)가 1.1 이하인 경우, 상기 수학식 1의 값이 0.25를 초과하여, 낮은 파장에서의 광투과율의 변화량이 커지게 될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 하프늄 산화물층 및 상기 제2 하프늄 산화물층의 평균 소광계수(keff_dielectric)는 0.1 이하일 수 있다. 구체적으로, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 하프늄 산화물층 및 상기 제2 하프늄 산화물층의 평균 소광계수(keff_dielectric)는 0.04 이하일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 하프늄 산화물층, 상기 제2 하프늄 산화물층 및 상기 금속층의 평균 소광계수 (keff_metal)는 0.22 이하일 수 있다. 구체적으로, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 하프늄 산화물층, 상기 제2 하프늄 산화물층 및 상기 금속층의 평균 소광계수 (keff_metal)는 0.1 이하일 수 있다.
도 1은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 전도성 구조체의 적층 구조를 도시한 것이다. 구체적으로, 도 1은 제1 하프늄 산화물층(101); 금속층(201); 및 제2 하프늄 산화물층(301)이 순차적으로 구비된 전도성 구조체를 도시한 것이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 하프늄 산화물층 및 상기 제2 하프늄 산화물층의 총두께는 40 ㎚ 이상 120 ㎚ 이하일 수 있다. 구체적으로, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 하프늄 산화물층 및 상기 제2 하프늄 산화물층의 총두께는 40 ㎚ 이상 110 ㎚ 이하일 수 있다.
상기 제1 하프늄 산화물층은 고굴절 물질로서, 금속층을 이용한 다층막의 전도성 구조체의 광투과율을 높이는 역할 및 금속층의 증착이 용이하도록 하는 역할을 할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 하프늄 산화물층의 두께는 20 nm 이상 70 nm 이하일 수 있다. 구체적으로, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 하프늄 산화물층의 두께는 20 nm 이상 60 nm 이하, 또는 25 nm 이상 55 nm 이하일 수 있다.
상기 제1 하프늄 산화물층의 두께가 상기 범위 내에 있는 경우 다층 박막 형태의 상기 전도성 구조체의 투과율이 우수한 장점이 있다. 구체적으로, 상기 제1 하프늄 산화물층의 두께가 상기 범위를 벗어나는 경우, 전도성 구조체의 투과율이 낮아지는 문제가 발생한다. 또한, 상기 두께 범위를 벗어나는 경우, 증착된 금속층의 불량률이 높아질 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제2 하프늄 산화물층의 두께는 20 nm 이상 80 nm 이하일 수 있다. 구체적으로, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제2 하프늄 산화물층의 두께는 20 nm 이상 60 nm 이하, 또는 25 nm 이상 55 nm 이하일 수 있다.
상기 제2 하프늄 산화물층의 두께가 상기 범위 내에 있는 경우, 상기 전도성 구조체는 우수한 전기 전도도 및 낮은 저항값을 가질 수 있는 장점이 있다. 구체적으로, 상기 제2 하프늄 산화물층의 두께 범위는 광학 설계를 통하여 얻어진 것으로서, 상기 두께 범위를 벗어나는 경우 전도성 구조체의 광투과율이 낮아지는 문제가 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 금속층의 두께는 5 ㎚ 이상 25 ㎚ 이하일 수 있다. 구체적으로, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 전도성 구조체에 있어서, 상기 금속층의 두께는 7 nm 이상 20 nm 이하일 수 있다.
상기 금속층의 두께가 상기 범위 내에 있는 경우, 상기 전도성 구조체는 우수한 전기 전도도 및 낮은 저항값을 가질 수 있는 장점이 있다. 구체적으로, 상기 금속층의 두께가 5 nm 미만인 경우 연속적인 막이 형성되기 어려우므로 저저항을 구형하기 곤란한 문제점이 있으며, 20 nm 초과인 경우 전도성 구조체의 투과율이 낮아지는 문제점이 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 금속층은 Ag, Pt, Al, Ni, Ti, Cu, Pd, P, Zn, Si, Sn, Cd, Ga, Mn 및 Co로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상의 금속을 포함할 수 있다. 구체적으로, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 금속층은 Ag, Pt 및 Al로 이루어진 군에서 선택되는 1 종 이상의 금속을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 금속층은 Ag를 포함할 수 있다.
또한, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 금속층은 Ag, 또는 Ag과 Ag 산화물로 이루어질 수 있다. 구체적으로, 상기 금속층은 Ag만으로 이루어질 수 있다. 또는, 상기 전도성 구조체의 제조과정 또는 상기 전도성 구조체가 전자소자에 포함되어 사용되는 과정에서 공기 및 수분과의 접촉에 의하여, 금속층 내에 Ag 산화물이 일부 포함될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 금속층이 Ag 및 Ag 산화물로 이루어지는 경우, 상기 Ag 산화물은 상기 금속층 중량의 0.1 wt% 이상 50 wt%일 수 있다.
상기 금속층은 우수한 전기 전도도 및 낮은 비저항에 의하여 상기 전도성 구조체의 저저항을 구현하는 역할을 할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 금속층의 광굴절률은 550 nm 파장의 빛에서 0.1 이상 1 이하일 수 있다. 구체적으로, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 금속층의 광굴절률은 550 nm 파장의 빛에서 0.1 이상 0.5 이하일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 하프늄 산화물층 및 제2 하프늄 산화물층은 각각 Nb, Zr, Y, Ta, La, V, Ti, Zn, B, Si, Al, In 및 Sn으로 이루어진 군에서 선택되는 도펀트를 더 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 도펀트의 함량은 하프늄 산화물층에 대하여, 0.1 wt% 이상 20 wt% 이하일 수 있다.
상기 도편트가 각각의 하프늄 산화물층에 상기 범위 내로 포함되는 경우, 상기 전도성 구조체의 광특성 및 내환경성을 향상시킬 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 전도성 구조체는 투명 지지체를 더 포함하고, 상기 투명 지지체 상에 상기 제1 하프늄 산화물층이 구비될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 투명 지지체는 투명성, 표면평활성, 취급용이성 및 방수성이 우수한 유리기판 또는 투명 플라스틱 기판이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 전자소자에 통상적으로 사용되는 기판이면 제한되지 않는다. 구체적으로, 상기 기재로는 유리; 우레탄 수지; 폴리이미드 수지; 폴리에스테르수지; (메타)아크릴레이트계 고분자 수지; 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 등의 폴리 올레핀계 수지 등으로 이루어진 것이 될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 전도성 구조체의 평균 광투과율은 550 nm 파장의 빛에서 70 % 이상일 수 있다. 구체적으로, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 전도성 구조체의 평균 광투과율은 550 nm 파장의 빛에서 75 % 이상, 또는 80 % 이상일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 전도성 구조체의 광투과율 변화량은 380 ㎚ 내지 450 ㎚ 파장 영역에서 40 % 이내일 수 있다. 구체적으로, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 전도성 구조체의 광투과율 변화량은 380 ㎚ 내지 450 ㎚ 파장 영역에서 30 % 이내일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 전도성 구조체의 면저항 값은 20 Ω/□ 이하일 수 있다. 구체적으로, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 전도성 구조체의 면저항 값은 10 Ω/□ 이하일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 전도성 구조체의 면저항 값은 0.1 Ω/□ 이상 20 Ω/□ 이하의 값을 가질 수 있다. 상기 전도성 구조체의 면저항 값은 상기 금속층에 의하여 결정될 수 있으며, 상기 금속층의 두께 범위 및 상기 제2 금속 산화물을 포함하는 제2 하프늄 산화물층의 두께 범위에 의하여 낮은 값의 면저항 값이 구현 가능하다.
상기 전도성 구조체는 낮은 면저항 값에 의하여 전자소자에 적용하는 경우, 전자소자의 효율을 높일 수 있는 장점이 있다. 나아가, 낮은 면저항 값에도 불구하고, 높은 광투과율을 가지고 있는 장점이 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 전도성 구조체 전체 두께는 50 nm 이상 300 nm 이하일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태는 상기 전도성 구조체를 포함하는 투명 전극을 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태는 상기 전도성 구조체를 포함하는 전자소자를 제공한다. 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 전자소자에 포함되는 상기 전도성 구조체는 투명 전극의 역할을 할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 전자 소자는 터치 패널, 발광 유리, 발광 소자, 태양 전지 또는 트랜지스터일 수 있다.
상기 터치 패널, 발광 유리, 발광 소자, 태양 전지 및 트랜지스터는 당업계에 일반적으로 알려져 있는 것일 수 있으며, 전극을 본 명세서의 전도성 구조체로 사용한 것일 수 있다.
이하, 본 명세서를 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 명세서에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 명세서의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
[실시예 1]
유리 기판 상에 RF sputter 방식을 이용하여 Hf 산화물을 40 nm 증착하여 제1 하프늄 산화물층을 형성하였다. 상기 제1 하프늄 산화물층 상에 DC sputter 방식을 이용하여 Ag로 이루어진 금속층을 10 nm 증착하고, 상기 금속층 상에 제2 하프늄 산화물층으로서 Hf 산화물을 40 nm 증착하여 제2 하프늄 산화물층을 형성하여 전도성 구조체를 제조하였다.
[실시예 2]
유리 기판 상에 RF sputter 방식을 이용하여 Hf 산화물을 40 nm 증착하여 제1 하프늄 산화물층을 형성하였다. 상기 제1 하프늄 산화물층 상에 DC sputter 방식을 이용하여 Ag로 이루어진 금속층을 13 nm 증착하고, 상기 금속층 상에 제2 하프늄 산화물층으로서 Hf 산화물을 40 nm 증착하여 제2 하프늄 산화물층을 형성하여 전도성 구조체를 제조하였다.
[실시예 3]
유리 기판 상에 산소를 유입하며 DC sputter 방식을 이용하여 Hf 산화물을 40 nm 증착하여 제1 하프늄 산화물층을 형성하였다. 상기 제1 하프늄 산화물층 상에 DC sputter 방식을 이용하여 Ag로 이루어진 금속층을 13 nm 증착하고, 상기 금속층 상에 제2 하프늄 산화물층으로서 Hf 산화물을 40 nm 증착하여 제2 하프늄 산화물층을 형성하여 전도성 구조체를 제조하였다.
[비교예 1]
유리 기판 상에 DC sputter 방식을 이용하여 ITO를 40 nm 증착하고, 상기 ITO 상에 DC sputter 방식을 이용하여 Ag로 이루어진 금속층을 13 nm 증착하고, 상기 금속층 상에 ITO를 40 nm 증착하여 전도성 구조체를 제조하였다.
비교예 1의 ITO층은 실시예의 하프늄 산화물층에 대응하는 구성으로 제조하였다.
[비교예 2]
유리 기판 상에 RF sputter 방식을 이용하여 Hf 산화물을 70 nm 증착하여 제1 하프늄 산화물층을 형성하였다. 상기 제1 하프늄 산화물층 상에 DC sputter 방식을 이용하여 Ag로 이루어진 금속층을 30 nm 증착하고, 상기 금속층 상에 제2 하프늄 산화물층으로서 Hf 산화물을 80 nm 증착하여 제2 하프늄 산화물층을 형성하여 전도성 구조체를 제조하였다.
실시예 및 비교예에 따른 전도성 구조체의 수학식 1의 값 및 각 구성에 따른 물성은 하기 표 1에 나타내었다.
Figure 112015025514535-pat00015
또한, 도 2는 실시예 및 비교예에 따른 전도성 구조체의 파장에 따른 광투과율을 나타낸 것이다.
표 1 및 도 2에 따르면, 수학식 1을 만족하지 못하는 비교예에 따른 전도성 구조체는 380 ㎚ 내지 450 ㎚ 파장의 범위에서 광투과율의 변동폭이 굉장히 큰 것을 알 수 있다. 이에 반하여, 수학식 1을 만족하는 실시예 1 내지 3의 경우는 380 ㎚ 내지 450 ㎚ 파장의 범위에서 광투과율의 변동폭이 상대적으로 작은 것을 알 수 있다.
101: 제1 하프늄 산화물층
201: 금속층
301: 제2 하프늄 산화물층

Claims (15)

  1. 하프늄 산화물을 포함하는 제1 하프늄 산화물층; 상기 제1 하프늄 산화물층 상에 구비된 금속층; 및 상기 금속층 상에 구비된 하프늄 산화물을 포함하는 제2 하프늄 산화물층을 포함하고,
    하기 수학식 1을 만족하는 전도성 구조체:
    [수학식 1]
    Figure 112018111896807-pat00016

    [수학식 2]
    Figure 112018111896807-pat00017

    [수학식 3]
    Figure 112018111896807-pat00018

    [수학식 4]
    Figure 112018111896807-pat00019

    [수학식 5]
    Figure 112018111896807-pat00020

    [수학식 6]
    Figure 112018111896807-pat00021

    상기 수학식 1에 있어서, Deff는 상기 수학식 2 및 3에 의하여 구하여지는 상기 제1 하프늄 산화물층 및 상기 제2 하프늄 산화물층의 평균 굴절률의 분산도이고, keff_dielectric은 상기 수학식 4에 의하여 구하여지는 상기 제1 하프늄 산화물층 및 상기 제2 하프늄 산화물층의 평균 소광계수이며, d는 상기 제1 하프늄 산화물층, 상기 제2 하프늄 산화물층 및 상기 금속층의 총두께(nm)이고, keff_metal은 상기 수학식 5에 의하여 구하여지는 상기 제1 하프늄 산화물층, 상기 제2 하프늄 산화물층 및 상기 금속층의 평균 소광계수이며,
    상기 수학식 2에 있어서, neff_550은 550 ㎚ 파장의 빛에서의 상기 수학식 3에 의하여 구하여지는 상기 제1 하프늄 산화물층 및 상기 제2 하프늄 산화물층의 평균 굴절률이고, neff_450은 450 ㎚ 파장의 빛에서의 상기 수학식 3에 의하여 구하여지는 상기 제1 하프늄 산화물층 및 상기 제2 하프늄 산화물층의 평균 굴절률이며, neff_380은 380 ㎚ 파장의 빛에서의 상기 수학식 3에 의하여 구하여지는 상기 제1 하프늄 산화물층 및 상기 제2 하프늄 산화물층의 평균 굴절률이고,
    상기 수학식 3 및 4에 있어서, n1은 상기 제1 하프늄 산화물층의 광굴절률이고, n2는 상기 제2 하프늄 산화물층의 광굴절률이며, k1은 상기 제1 하프늄 산화물층의 소광계수이고, k2는 상기 제2 하프늄 산화물층의 소광계수이며, f1은 상기 제1 하프늄 산화물층과 상기 제2 하프늄 산화물층에 대한 상기 제1 하프늄 산화물층의 두께비이고, f2는 상기 제1 하프늄 산화물층과 상기 제2 하프늄 산화물층에 대한 상기 제2 하프늄 산화물층의 두께비이며,
    상기 수학식 5 및 6에 있어서, n3은 상기 제1 하프늄 산화물층과 상기 제2 하프늄 산화물층의 평균 광굴절률(neff_dielectric)이고, n4는 상기 금속층의 광굴절률이며, k3은 상기 제1 하프늄 산화물층과 상기 제2 하프늄 산화물층의 평균 소광계수(keff_dielectric)이고, k4는 상기 금속층의 소광계수이며, f3은 상기 전도성 구조체에 대한 상기 제1 하프늄 산화물층과 제2 하프늄 산화물층의 두께비이고, f4는 상기 전도성 구조체에 대한 상기 금속층의 두께비이며,
    상기 제1 하프늄 산화물층 및 상기 제2 하프늄 산화물층의 평균 소광계수(keff_dielectric), 및 상기 제1 하프늄 산화물층, 상기 제2 하프늄 산화물층 및 상기 금속층의 평균 소광계수(keff_metal)는 각각 380 ㎚ 파장의 빛에서 측정된 값이다.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 하프늄 산화물층 및 상기 제2 하프늄 산화물층의 평균 굴절률의 분산도(Deff)는 1.1 이상인 것인 전도성 구조체.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 하프늄 산화물층 및 상기 제2 하프늄 산화물층의 평균 소광계수(keff_dielectric)는 0.1 이하인 것인 전도성 구조체.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 하프늄 산화물층, 상기 제2 하프늄 산화물층 및 상기 금속층의 평균 소광계수 (keff_metal)는 0.22 이하인 것인 전도성 구조체.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 하프늄 산화물층 및 상기 제2 하프늄 산화물층의 총두께는 40 ㎚ 이상 120 ㎚ 이하인 것인 전도성 구조체.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 하프늄 산화물층 및 제2 하프늄 산화물층은 각각 Nb, Zr, Y, Ta, La, V, Ti, Zn, B, Si, Al, In 및 Sn으로 이루어진 군에서 선택되는 도펀트를 더 포함하는 것인 전도성 구조체.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 도펀트의 함량은 하프늄 산화물층에 대하여, 0.1 wt% 이상 20 wt% 이하인 것인 전도성 구조체.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 금속층의 두께는 5 ㎚ 이상 25 ㎚ 이하인 것인 전도성 구조체.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 금속층의 광굴절률은 550 nm 파장의 빛에서 0.1 이상 1 이하인 것인 전도성 구조체.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 전도성 구조체는 투명 지지체를 더 포함하고, 상기 투명 지지체 상에 상기 제1 하프늄 산화물층이 구비되는 것인 전도성 구조체.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 전도성 구조체의 평균 광투과율은 550 nm 파장의 빛에서 70 % 이상인 것인 전도성 구조체.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 전도성 구조체의 광투과율 변화량은 380 ㎚ 내지 450 ㎚ 파장 영역에서 40 % 이내인 것인 전도성 구조체.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 전도성 구조체의 면저항 값은 20 Ω/□ 이하인 것인 전도성 구조체.
  14. 청구항 1 내지 13 중 어느 한 항의 전도성 구조체를 포함하는 투명 전극.
  15. 청구항 1 내지 13 중 어느 한 항의 전도성 구조체를 포함하는 전자소자.
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