KR102404922B1 - 투명전도성산화물 박막의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예에 따른 투명전도성산화물 박막의 제조 방법은, 제1 폴리머 용액을 준비하는 단계와, 제2 폴리머 용액을 준비하는 단계와, 상기 제1 폴리머 용액과 상기 제2 폴리머 용액을 혼합한 제3 폴리머 용액을 형성하는 단계와, 상기 제3 폴리머 용액을 기판 상에 코팅하는 단계와, 상기 기판을 건조시켜 상기 기판 상에 박막을 형성하는 단계, 및 수소 플라즈마 처리 공정을 통해 상기 박막의 표면 처리를 실시하는 단계를 포함할 수 있다.
Description
본 발명의 실시예는 투명전도성산화물 박막의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 투명전극으로 사용되는 투명전도성산화물 박막으로는 ITO(Indium Tin Oxide)가 대표적으로 사용되고, 이외에도 산화아연을 주성분으로 하면서 인듐(In)과 같은 3가 이온을 첨가한 물질이 사용되고 있다. 이러한 물질들은, 전기적 특성 및 광학적 특성이 투명 전극 용도로 적합하지만 박막의 결정성으로 인하여 플렉서블(굽힘 또는 휨) 특성이 매우 불량하다. 또한, 상술한 물질들은, 투명도는 우수하지만 전기 전도성에 있어 금속에 미치지를 못하는 문제가 있으며 자외선 및 근적외선 영역에서 ITO의 투명도가 감소하는 문제점이 있다.
이에, 상술한 문제점을 개선하면서 투명전도성산화물 박막의 전기적 특성을 향상시킬 수 있는 지속적인 연구가 이루어지고 있다.
본 발명의 목적은 플렉서블 특성을 개선하기 위해 금속 이온을 포함한 폴리머 용액을 이용하여 투명전도성산화물로 이루어진 도전 박막을 형성한 후, 이를 수소 플라즈마 처리하여 전기 저항을 낮추고 투명도를 향상시켜 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 투명전도성산화물 박막의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위한 투명전도성산화물 박막의 제조방법은, 제1 폴리머 용액을 준비하는 단계, 제2 폴리머 용액을 준비하는 단계, 상기 제1 폴리머 용액과 상기 제2 폴리머 용액을 혼합한 제3 폴리머 용액을 형성하는 단계, 상기 제3 폴리머 용액을 기판 상에 코팅하는 단계, 상기 기판을 건조시켜 상기 기판 상에 박막을 형성하는 단계, 및 수소 플라즈마 처리 공정을 통해 상기 박막의 포면 처리를 실시하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 금속 이온을 포함한 폴리머 용액을 이용하여 기판 상에 투명전도성산화물로 이루어진 도전 박막을 형성하고, 수소 플라즈마 처리를 하여 상기 도전 박막의 전기적 특성을 향상시킬 수 있는 투명전도성산화물 박막의 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 투명전도성산화물 박막의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 흐름도이다.
도 2는 도 1의 투명전도성산화물 박막의 제조 방법에 따라 구현된 투명전도성산화물 박막의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 투명전도성산화물 박막의 제조 방법 중 박막을 형성하는 공정을 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1의 투명전도성산화물 박막의 제조 방법 중 플라즈마 처리 공정에서 사용되는 유도 결합 플라즈마 처리 장치의 개략도이다.
도 5는 도 1의 제조 방법에 따라 제조된 투명전도성산화물 박막의 면 저항 특성을 나타낸 그래프이다.
도 6은 도 1의 제조 방법에 따라 제조된 투명전도성산화물 박막의 캐리어 농도와, 캐리어 이동도, 및 비저항 특성을 나타낸 그래프이다.
도 7은 플라즈마 세기에 따라 도 1의 제조 방법에 의해 제조된 투명전도성산화물 박막의 표면을 주사전자현미경으로 나타낸 이미지이다.
도 8은 도 1의 제조 방법에 따라 제조된 투명전도성산화물 박막의 투과도를 나타낸 그래프이다.
도 9a는 X선 광전자 분광법을 이용하여 수소 플라즈마 처리가 이루어지지 않은 도전 박막의 표면 화학 조성을 나타낸 그래프이다.
도 9b는 X선 광전자 분광법을 이용하여 수소 플라즈마 처리가 이루어진 도전 박막의 표면 화학 조성을 나타낸 그래프이다.
도 2는 도 1의 투명전도성산화물 박막의 제조 방법에 따라 구현된 투명전도성산화물 박막의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 투명전도성산화물 박막의 제조 방법 중 박막을 형성하는 공정을 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1의 투명전도성산화물 박막의 제조 방법 중 플라즈마 처리 공정에서 사용되는 유도 결합 플라즈마 처리 장치의 개략도이다.
도 5는 도 1의 제조 방법에 따라 제조된 투명전도성산화물 박막의 면 저항 특성을 나타낸 그래프이다.
도 6은 도 1의 제조 방법에 따라 제조된 투명전도성산화물 박막의 캐리어 농도와, 캐리어 이동도, 및 비저항 특성을 나타낸 그래프이다.
도 7은 플라즈마 세기에 따라 도 1의 제조 방법에 의해 제조된 투명전도성산화물 박막의 표면을 주사전자현미경으로 나타낸 이미지이다.
도 8은 도 1의 제조 방법에 따라 제조된 투명전도성산화물 박막의 투과도를 나타낸 그래프이다.
도 9a는 X선 광전자 분광법을 이용하여 수소 플라즈마 처리가 이루어지지 않은 도전 박막의 표면 화학 조성을 나타낸 그래프이다.
도 9b는 X선 광전자 분광법을 이용하여 수소 플라즈마 처리가 이루어진 도전 박막의 표면 화학 조성을 나타낸 그래프이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 투명전도성산화물 박막의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 흐름도이고, 도 2는 도 1의 투명전도성산화물 박막의 제조 방법에 따라 구현된 투명전도성산화물 박막의 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 투명전도성산화물 박막의 제조 방법은, 제1 폴리머 용액과 제2 폴리머 용액을 준비하는 단계(S10)와, 상기 제1 및 제2 폴리머 용액을 혼합하여 제3 폴리머 용액을 형성하는 단계(S20)와, 기판 상에 상기 제3 폴리머 용액을 코팅하는 단계(S30)와, 상기 기판을 건조시켜 도전 박막을 형성하는 단계(S40), 및 상기 도전 박막을 수소 플라즈마 처리하는 단계(S50)를 포함할 수 있다. 이러한 본 발명에 의한 투명전도성산화물 박막의 제조방법은 폴리머 용액을 이용하여 다양한 투명전도성산화물로 이루어진 박막을 형성한 후 수소 플라즈마 처리함으로써, 전기적 특성 및 투과도가 향상된 투명전도성산화물 박막을 제조할 수 있다. 본 발명에 의해 제조되는 투명전도성산화물 박막은 디스플레이 분야, 조명 분양, 산업 분야, 메모리 반도체, 광전소자, 기억장치, 각종 센서 등 다양한 분야에서 응용될 수 있다.
상술한 본 발명의 일 실시예에 의한 투명전도성산화물 박막의 제조 방법에 대한 구체적인 설명은 다음과 같다.
먼저, 제1 폴리머 용액과 제2 폴리머 용액을 준비한다.
상기 제1 폴리머 용액은 폴리머에 부착된 인듐(In) 계열의 이온을 포함한 용액일 수 있다. 상기 폴리머는 폴리아지리딘(polyaziridine) 및 폴리락틱애씨드(polylactic acid)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 폴리머 용액은 인듐니트레이트 하이드레이트(Indium nitrate hydrate) 3g과 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA, ethylene diamine tetraacetic acid) 3g을 20ml의 정제수(Delonize water)에 용해시킨 수용액이 기판 상에 코팅될 수 있는 정도의 농도를 갖도록 상기 폴리머를 혼합한 용액일 수 있다.
상기 제2 폴리머 용액은 상기 폴리머에 부착된 티타늄(Ti) 계열의 이온을 포함한 용액일 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 폴리머 용액은 티타늄(Ⅳ) 비스 암모늄 락테이토디하이드록사이드(Titanium (Ⅳ) bis (ammonium lactato) dihydroxide) 용액에 폴리에틸렌이민(PEI, polyethyleneimine)를 혼합한 용액일 수 있다. 여기서, 상기 제2 폴리머 용액은 티타늄(Ti)을 첨가한 폴리에틸렌이민(PEI, polyethyleneimine) 10%의 염화수소(HCl) 용액을 이용하여 용액의 수소이온지수(pH, 수소이온농도)를 6 정도로 유지할 수 있다.
인듐(In) 계열의 상기 제1 폴리머 용액과 티타늄(Ti) 계열의 상기 제2 폴리머 용액 각각은 멤브레인 필터(membrane filter)를 이용하여 여과될 수 있다.
이어, 여과된 상기 제1 폴리머 용액과 상기 제2 폴리머 용액을 혼합하여 제3 폴리머 용액을 형성한다. 여기서, 상기 제3 폴리머 용액은 상기 티타늄(Ti)이 용액의 3% 정도가 되도록 상기 제1 및 제2 폴리머 용액을 혼합하여 형성될 수 있다.
이어, 상기 제3 폴리머 용액을 기판(100) 표면에 코팅한다. 상기 코팅 방법으로는 스핀 코팅 방법, 스탬프 방법, 및 롤러 방법 중 선택된 어느 하나의 방법을 포함할 수 있다.
연속하여, 상기 제3 폴리머 용액이 코팅된 기판(100)을 가열로(furnace)를 이용하여 500℃ 온도의 산소 분위기에서 건조시켜 도 2에 도시된 바와 같이 기판(100) 상에 도전 박막(110)을 형성한다.
상기 기판(100) 상에 형성된 도전 박막(110)은 투명전도성산화물 박막을 포함할 수 있다. 상기 투명전도성산화물로는 ITO(Indium Tin Oxide), IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ZnO(Zinc Oxide) 등의 인듐을 포함하거나, 인듐을 포함하지 않는 투명성과 전도성 특성을 갖는 산화물이 이용될 수 있다.
일 예로, 스핀 코팅 방법을 이용하여 상기 도전 박막(110)을 형성하는 구체적인 방법은 도 3에 도시한 것과 같다.
도 3을 참조하면, 제3 폴리머 용액(110')을 기판(100)에 도포한 후(도 3의 (a)), 상기 기판(100)을 고속으로 회전시키면 상기 제3 폴리머 용액(110')이 상기 기판(100) 전체에 걸쳐 균일한 두께로 고르게 펴진다. (도 3의 (b), (c)) 이어, 상기 기판(100)에 펴진 용액을 건조시키면, 균일한 두께의 투명전도성산화물로 이루어진 도전 박막(110)이 기판(100) 상에 형성될 수 있다. (도 3의 (d))
상술한 공정에 의해 형성된 상기 도전 박막(110)을 수소 플라즈마 처리하여 상기 도전 박막(110)의 전기적 특성을 향상시킨다.
상기 도전 박막(110)을 수소 플라즈마 처리하면, 상기 도전 박막(110)의 표면 저항과 비저항(resistivity) 특성을 더욱 향상시킬 수 있다. 상기 도전 박막(110)을 수소 플라즈마 처리하면, 플라즈마 내 수소 입자가 상기 도전 박막(110)에 침투하여 얕은 주개(shallow donor)로 작용하므로 상기 도전 박막(110)의 전기적 특성이 향상될 수 있다.
상기 수소 플라즈마 처리에는 유도 결합 플라즈마 방식, 용량성 결합 플라즈마 방식, 및 전자 공명 플라즈마 방식 중 선택된 어느 하나의 방식으로 이루어질 수 있으나, 본 발명의 실시예에서는 유도 결합 플라즈마 방식을 이용하여 플라즈마 표면 처리를 수행하는 경우 만을 설명하기로 한다.
유도 결합 플라즈마 장치는, 구조적으로 코일 형태의 안테나 모듈을 구비하여, 상기 안테나 모듈에 고주파 전력을 인가하여 형성된 유도 전기장에 의해 플라즈마가 발생하고 유지된다.
도 4는 도 1의 투명전도성산화물 박막의 제조 방법 중 플라즈마 처리 공정에서 사용되는 유도 결합 플라즈마 처리 장치의 개략도이다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 유도 결합 플라즈마 처리 장치(200)는 플라즈마가 생성되는 공간을 제공하는 RF 플라즈마 챔버인 반응 챔버(230)와, 상기 반응 챔버(230)의 내부 아래쪽에 마련되어 기판(도 2의 100)이 안착되는 서셉터(250)와, 상기 반응 챔버(230)의 상부에 마련되어 플라즈마를 생성시키는 전기장을 유도하는 안테나 모듈(210)과, 상기 안테나 모듈(210) 또는 서셉터(250)에 고주파 전력을 공급하는 고주파 전원(220)을 포함할 수 있다. 이외에 상기 반응 챔버(230)에 가스를 공급하기 위한 가스 공급관(240) 및 배기 펌프(270)가 구비될 수 있다.
상기 유도 결합 플라즈마 처리 장치(200)의 성능은 상기 반응 챔버(230) 내에서 전체적인 플라즈마 균일도가 향상될수록 우수하다고 할 수 있는데, 전체적인 플라즈마 균일도는 상기 안테나 모듈(210)의 구조 및 배치에 따라 달라질 수 있다.
도전 박막(도 2의 110)이 형성된 기판(100)이 상기 유도 결합 플라즈마 처리 장치(200)에 인입되면, 플라즈마 표면 처리를 수행하게 된다.
상기 플라즈마 표면 처리 공정이 수행될 때, 상기 반응 챔버(230) 내부는 진공 상태를 유지하고, 일정한 수준의 진공도에 도달할 경우 상기 가스 공급관(240)을 통해 미세한 양의 수소 가스를 상기 반응 챔버(230) 내로 주입한다. 또한, 상기 안테나 모듈(210)과 상기 서셉터(250)에는 1 ~ 150W의 RF 전압을 인가하여 상기 반응 챔버(230) 내에서 수소 플라즈마를 형성한다. 이때, 상기 반응 챔버(230)의 압력은 1mTorr ~ 10mTorr를 유지할 수 있다. 또한, 상기 플라즈마 표면 처리 공정 시간은 1초 ~ 10분일 수 있다.
상술한 바와 같이, 수소 가스를 이용하여 상기 도전 박막(110)에 대한 플라즈마 표면 처리를 수행하게 되면, 투과도 및 전기 전도성이 개선된 투명전도성산화물 박막을 얻을 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 투명전도성산화물 박막의 제조 방법은, 금속 이온을 포함하는 폴리머 용액을 이용하여 기판 상에 투명전도성산화물로 이루어진 도전 박막을 형성하고, 이를 수소 플라즈마 처리함으로써, 상기 도전 박막의 전기적 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 도전 박막의 전기적 특성을 향상시키기 위해 별도의 열처리 공정 등이 필요하지 않으므로 저온에서 처리가 가능하여 열에 약한 플렉서블 소자에도 상기 도전 박막을 적용할 수 있다.
도 5는 도 1의 제조 방법에 따라 제조된 투명전도성산화물 박막의 면 저항 특성을 나타낸 그래프이다.
도 5를 참조하면, 상기 그래프에서 X축은 유도 결합 플라즈마 처리 장치(도 4의 200)의 고주파 전원(도 4의 220)의 출력값(단위: W)을 나타내고, Y축은 상술한 제조 방법에 의해 형성된 도전 박막의 면 저항 측정값(단위: ohm/sq)을 나타낸다. 여기서, 상기 도전 박막은 ITO(Indium Tin Oxide)일 수 있다.
상기 유도 결합 플라즈마 처리 장치(200)의 고주파 전원(220)의 출력값이 0W일 때, 상기 도전 박막은 17,500 ohm/sq 정도의 면 저항값이 측정되었다. 이와 같이, 높은 수치의 면 저항값이 측정되었다는 것은 상기 도전 박막의 전기적 특성이 나쁘다는 것을 의미할 수 있다.
상기 유도 결합 플라즈마 처리 장치(200)의 고주파 전원(220)의 출력값이 100W일 때, 상기 도전 박막은 285 ohm/sq 정도의 면 저항값이 측정되었다. 여기서, 상기 고주파 전원(220)의 출력값이 100W인 경우가 상기 고주파 전원(220)의 출력값이 0W일 때보다 상기 도전 박막의 면 저항값이 감소한 것을 알 수 있다.
하지만, 상기 고주파 전원(220)의 출력값이 100W 이상인 경우, 상기 도전 박막의 면 저항값이 증가하는 것을 알 수 있다. 이러한 결과는 수소 플라즈마를 이용하여 상기 도전 박막의 표면 처리 시, 상기 고주파 전원(220)의 출력 파워에 따라 상기 도전 박막의 전기적 특성 제어가 가능하고, 적절한 조건을 이용하여 상기 도전성 박막의 전기적 특성을 최적화시킬 수 있다는 것을 나타낼 수 있다.
도 6은 도 1의 제조 방법에 따라 제조된 투명전도성산화물 박막의 캐리어 농도와, 캐리어 이동도, 및 비저항 특성을 나타낸 그래프이다.
도 6을 참고하면, 상기 그래프에서 X축은 유도 결합 플라즈마 처리 장치(도 4의 200)의 고주파 전원(도 4의 220)의 출력값(단위: W)을 나타내고, Y축은 상술한 제조 방법에 의해 형성된 도전 박막의 캐리어 농도, 캐리어 이동도, 및 비저항 값을 나타낸다. 여기서, 상기 도전 박막은 ITO(Indium Tin Oxide)일 수 있다.
상기 유도 결합 플라즈마 처리 장치(200)의 고주파 전원(220)의 출력값이 커질수록 상기 도전 박막의 캐리어 농도, 캐리어 이동도, 및 비저항 값이 증가하는 것을 알 수 있다.
다만, 상기 고주파 전원(220)의 출력값이 100W 이상인 경우, 상기 도전 박막의 캐리어 농도 및 캐리어 이동도가 감소한다. 이러한 결과는 수소 플라즈마를 이용하여 상기 도전 박막의 표면 처리 시, 상기 고주파 전원(220)의 출력 파워에 따라 상기 도전 박막의 전기적 특성 제어가 가능하고, 적절한 조건을 이용하여 상기 도전성 박막의 전기적 특성을 최적화시킬 수 있다는 것을 나타낼 수 있다.
도 7은 플라즈마 세기에 따라 도 1의 제조 방법에 의해 제조된 투명전도성산화물 박막의 표면을 주사전자현미경으로 나타낸 이미지이다.
도 7의 (a)는 수소 플라즈마 처리가 이루어지지 않은 도전 박막(이하, '대조군'이라 함)의 표면을 나타낸 것으로, 상기 도전 박막의 표면에는 기공이나 파티클, 크랙이 나타나지 않는다.
도 7의 (b)는 100W의 세기로 수소 플라즈마 처리를 한 도전 박막(이하, '제1 실험군'이라 함)의 표면을 나타낸 것으로, 상기 도전 박막의 표면에는 상기 대조군에 비해 미세한 기공과 미세한 크랙이 나타나는 것을 확인할 수 있다.
도 7의 (c)는 300W의 세기로 수소 플라즈마 처리를 한 도전 박막(이하, '제2 실험군'이라 함)의 표면을 나타낸 것으로, 상기 도전 박막의 표면에는 상기 제1 실험군에 비해 구형의 나노 입자 크기의 파티클들이 나타나고, 기공의 크기가 증가한 것을 확인할 수 있다.
도 7의 (d)는 500W의 세기로 수소 플라즈마 처리를 한 도전 박막(이하, '제3 실험군'이라 함)의 표면을 나타낸 것으로, 상기 도전 박막의 표면에는 상기 제2 실험군에 비해 구형의 나노 입자 크기가 증가하며 기공의 크기 또한 급격히 증가한 것을 확인할 수 있다.
상기 도전 박막에 수소 플라즈마 처리를 하게 되면, 수소 이온이 상기 도전 박막의 산소와 반응하여 O-H 결합 형태로 달라 붙어 휘발된다. 이로 인해, 상기 도전 박막 표면은 산소 결핍에 의해 금속 입자들이 도출되어 표면에 미세한 기공과 크랙 등이 발생할 수 있다.
도 8은 도 1의 제조 방법에 따라 제조된 투명전도성산화물 박막의 투과도를 나타낸 그래프이다.
도 8을 참조하면, 상기 그래프에서 X축은 빛의 파장을 나타내고, Y축은 빛의 투과율을 나타낸다. 수소 플라즈마 처리가 이루어지지 않은 도전 박막의 빛의 투과도와 15W, 100W, 300W의 세기로 수소 플라즈마 처리를 한 도전 박막의 빛의 투과도는 거의 비슷하게 나타나는 것을 확인할 수 있다.
다만, 500W 세기의 수소 플라즈마 처리를 한 도전 박막의 빛의 투과도는 300nm ~ 700nm 파장 영역에서 급격히 감소하는 것을 확인할 수 있다. 이는, 상기 도전 박막의 표면에서 산소의 제거로 발생한 기공과 금속 나노 입자들에 의해 입사된 빛이 산란되기 때문이다.
그러나, 근적외선 영역(800 ~ 1100nm)에서는 수소 플라즈마 처리가 이루어지지 않는 도전 박막과 15W, 100W, 300W, 500W 세기의 수소 플라즈마 처리가 이루어진 도전 박막들 모두 80% 이상의 투과도를 나타내는 것을 알 수 있다.
도 9a는 X선 광전자 분광법을 이용하여 수소 플라즈마 처리가 이루어지지 않은 도전 박막의 표면 화학 조성을 나타낸 그래프이고, 도 9b는 X선 광전자 분광법을 이용하여 수소 플라즈마 처리가 이루어진 도전 박막의 표면 화학 조성을 나타낸 그래프이다.
도 9a 및 도 9b를 참조하면, 상기 그래프에서 X축은 X선 광전자 에너지 크기를 나타내고, Y축은 X선 광 조사에 따른 광전자 방출의 세기를 나타낸다. 즉, 상기 그래프의 X축을 통해 도전 박막 표면의 화학종의 구성 원자를 유추하고, 상기 그래프의 Y축을 통해 상기 도전 박막 표면에 존재하는 화학종의 크기 양(상대적인 비율 값)을 유추할 수 있다.
도 9a는 수소 플라즈마 처리가 이루어지지 않은 도전 박막 표면(이하, '대조군'이라 함)의 화학종 구성을 나타내고, 도 9b는 100W 세기의 수소 플라즈마 처리가 이루어진 도전 박막(이하, '실험군'이라 함) 표면의 화학종 구성을 나타낸다.
상기 대조군과 상기 실험군 모두 산소, 탄소, 인듐 화학 원소가 관찰되었다. 상기 실험군의 경우, 수소 플라즈마 100W 처리 후에 산소와 탄소의 peak의 세기(Y축 값)가 급격히 감소되는 것을 확인할 수 있다. 이는 수소 플라즈마 처리에 의해 상기 실험군 표면에서 산소가 O-H 결합 형태로 빠져나가고 탄소 역시 제거되기 때문이다. 이를 통해, 상기 실험군은 상기 대조군에 비해 전기적 특성이 향상되는 것을 확인할 수 있다.
결과적으로, 도 5 내지 도 9에 나타난 바와 같이, 수소 플라즈마 처리를 한 도전 박막은 수소 플라즈마 처리를 하지 않은 도전 박막에 비해 투과도 저하가 발생되지 않으면서 전기 특성이 향상되는 것을 알 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발며의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 기판 110: 도전 박막
Claims (10)
- 금속 이온 및 제1 폴리머를 포함하는 제1 폴리머 용액을 준비하는 단계;
제2 폴리머 용액을 준비하는 단계;
상기 제1 폴리머 용액과 상기 제2 폴리머 용액을 혼합한 제3 폴리머 용액을 형성하는 단계;
상기 제3 폴리머 용액을 기판 상에 코팅하는 단계;
상기 기판을 건조시켜 상기 기판 상에 박막을 형성하는 단계; 및
수소 플라즈마 처리 공정을 통해 상기 박막의 표면 처리를 실시하는 단계를 포함하고,
상기 금속 이온은 인듐(In) 계열의 금속 이온을 포함하고,
상기 제1 폴리머는 폴리아지리딘(polyaziridine) 및/또는 폴리락틱애씨드(polylactic acid)를 포함하고,
상기 제2 폴리머 용액은 제2 폴리머 및 상기 제2 폴리머에 부착된 티타늄 계열의 이온을 포함하는 투명전도성산화물 박막의 제조 방법.
- 삭제
- 제1 항에 있어서,
상기 제1 폴리머 용액은 인듐니트레이트 하이드레이트(Indium nitrate hydrate) 및 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA, ethylene diamine tetraacetic acid)을 포함하는 투명전도성산화물 박막의 제조 방법.
- 제1 항에 있어서,
상기 제2 폴리머 용액은 티타늄(Ⅳ) 비스 암모늄 락테이토디하이드록사이드(Titanium (Ⅳ) bis (ammonium lactato) dihydroxide) 및 폴리에틸렌이민(PEI, polyethyleneimine)을 포함하는 투명전도성산화물 박막의 제조 방법.
- 제1 항에 있어서,
상기 제3 폴리머 용액을 상기 기판 상에 코팅하는 단계는, 스핀 코팅 방법, 스탬프 방법, 및 롤러 방법 중 어느 하나의 방법으로 수행되는 투명전도성산화물 박막의 제조 방법.
- 제1 항에 있어서,
상기 기판 상에 형성된 상기 박막은 ITO(Indium Tin Oxide), IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), 및 ZnO(Zinc Oxide) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 투명전도성산화물 박막의 제조 방법.
- 제1 항에 있어서,
상기 수소 플라즈마 처리 공정은 유도 결합 플라즈마 방식, 용량성 결합 플라즈마 방식, 및 전자 공명 플라즈마 방식 중 어느 하나의 방식으로 수행되는 투명전도성산화물 박막의 제조 방법.
- 제7 항에 있어서,
상기 유도 결합 플라즈마 방식으로 수행되는 상기 수소 플라즈마 처리 공정은, 상기 박막이 형성된 상기 기판을 유도 결합 플라즈마 처리 장치에 인입하여 플라즈마 표면 처리를 수행하는 것을 포함하되,
상기 유도 결합 플라즈마 처리 장치는 플라즈마가 생성되는 공간을 제공하는 반응 챔버, 상기 기판이 안착되는 서셉터와, 플라즈마를 생성시키는 전기장을 유도하는 안테나 모듈, 고주파 전력을 공급하는 고주파 전원을 포함하는 투명전도성산화물 박막의 제조 방법.
- 제8 항에 있어서,
상기 고주파 전원의 출력값은 15 내지 500 W인 투명전도성산화물 박막의 제조 방법.
- 제1 항에 있어서,
상기 수소 플라즈마 처리 공정은 1 초 내지 10 분 동안 수행되는 투명전도성산화물 박막의 제조 방법.
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