KR20060067488A - Zinc oxide-based oxide and transparent electrode using them - Google Patents

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박승현
김재필
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백종협
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Abstract

본 발명은 신규한 산화 아연계 산화물 및 이를 이용한 투명 산화물 전극에 관한 것으로, 구체적으로 산화 아연에 산화 알루미늄 및 산화 갈륨이 도핑되어 형성된 산화 아연계 산화물, 상기 산화 아연계 산화물로 이루어진 스퍼터링 타겟 및 투명 전극에 관한 것이다. 본 발명의 산화 아연계 산화물 및 이를 이용한 투명 전극은 상온에서 형성이 가능할 뿐만 아니라 도전성 및 광투과성이 우수한 효과를 가지고 있어 플라즈마 디스플레이 패널, 액정 디스플레이 소자, 발광 다이오드 소자, 유기 전자 발광 소자 또는 태양 전지 소자 등에 사용되고 있는 ITO 투명 전극을 대체할 수 있는 물질로 사용될 수 있다.The present invention relates to a novel zinc oxide oxide and a transparent oxide electrode using the same, specifically, zinc oxide oxide formed by doping aluminum oxide and gallium oxide on zinc oxide, a sputtering target and transparent electrode formed of the zinc oxide oxide It is about. The zinc oxide-based oxide of the present invention and the transparent electrode using the same can be formed at room temperature and have an excellent effect on conductivity and light transmittance. It can be used as a material that can replace the ITO transparent electrode used in the.

산화 아연, 산화 알루미늄, 산화 갈륨, 투명 전극.Zinc oxide, aluminum oxide, gallium oxide, transparent electrode.

Description

산화 아연계 산화물 및 이를 이용한 투명 산화물 전극{ZINC OXIDE-BASED OXIDE AND TRANSPARENT ELECTRODE USING THEM}Zinc oxide oxide and transparent oxide electrode using the same {ZINC OXIDE-BASED OXIDE AND TRANSPARENT ELECTRODE USING THEM}

도 1은 본 발명에 따른 산화 아연계 산화물의 X-선 회절무늬를 나타낸 그래프이며,1 is a graph showing an X-ray diffraction pattern of a zinc oxide oxide according to the present invention,

도 2는 본 발명에 따른 투명 산화물 전극의 비저항 및 면저항을 나타낸 그래프이며,2 is a graph showing the specific resistance and the sheet resistance of the transparent oxide electrode according to the present invention,

도 3은 본 발명에 따른 투명 산화물 전극의 투과도를 나타낸 그래프이다.3 is a graph showing the transmittance of the transparent oxide electrode according to the present invention.

본 발명은 산화 아연계 산화물 및 이를 이용한 투명 산화물 전극에 관한 것이다.The present invention relates to a zinc oxide oxide and a transparent oxide electrode using the same.

액정 표시장치 또는 전자발광 표시장치는 표시 성능이 우수하고 또한 소비 전력이 적기 때문에, 휴대 전화 또는 퍼스널 컴퓨터, 워드 프로세서, 텔레비전 등의 표시기기에 널리 이용되고 있다. 그리고 이들 표시기기는 어느 기기에 있어서도 표시 소자를 투명 전극에 의해 협지한 샌드위치 구조를 가지고 있다. BACKGROUND ART Liquid crystal displays or electroluminescent displays have excellent display performance and low power consumption, and thus are widely used in display devices such as mobile phones or personal computers, word processors, televisions, and the like. And these display apparatuses have the sandwich structure which sandwiched a display element by the transparent electrode in any apparatus.

상기 투명 전극(투명 도전막이라고도 함)은 높은 도전성과 가시광 영역에서 높은 투과율을 가지게 되는데, 투명 전극에는 안티몬이나 불소를 소량의 불순물(dopant)로 함유하는 산화 주석(SnO2)이나, 주석을 소량의 불순물로 함유하는 산화인듐(In2O3)등이 광범위하게 이용되어지고 있다. 특히 주석을 소량의 불순물로 함유하는 산화인듐막, 즉 In2O3-Sn계의 막은 ITO(Indium tin oxide; 이하, 'ITO'라 칭함)막이라고 불리워지며, 저 저항의 막을 쉽게 얻을 뿐만 아니라 에칭 가공이 가능하고, 게다가 기판과의 밀착성도 우수하기 때문에 현재까지 많이 쓰여지고 있다. The transparent electrode (also referred to as a transparent conductive film) has high conductivity and high transmittance in the visible light region, and the transparent electrode contains tin oxide (SnO 2 ) or tin oxide containing a small amount of antimony or fluorine as a small amount of dopant. Indium oxide (In 2 O 3 ) and the like, which are contained as impurities in, are widely used. Indium oxide films containing tin as a small amount of impurities, that is, In 2 O 3 -Sn-based films, are called ITO (Indium tin oxide) films, and easily obtain low resistance films. Etching is possible, and since it is excellent also in adhesiveness with a board | substrate, it has been used a lot to date.

이들 투명 전극의 제조방법으로는 스퍼터링법이나, 증착법, 이온프레이팅법, 투명 도전층 형성용 도포액을 도포하는 방법등이 주로 사용되고 있는데, 이중 스퍼터링법이 많이 이용되고 있다. 스퍼터링법은 증기압이 낮은 재료의 성막시 정밀한 막 두께를 제어할 필요가 있을 경우에 적합한 수법으로서, 그 조작이 아주 간편하여 광범하게 이용되어지고 있다. 구체적으로 스퍼터링법은 일반적으로 약 10pa 이하의 가스압력 하에서 기판을 양극으로 하고, 성막된 산화물 투명 도전막의 스퍼터링 타깃(sputter target)을 음극으로 하여, 이들 사이에서 글로우방전을 일으킴으로서, 아르곤 플리즈마가 발생하여 플리즈마중의 알르곤 양이온이 음극의 스퍼터링 타깃에 충돌하게 되고, 이로 인하여 서로 잡아당기는 힘을 갖는 입자들이 기판 위에 쌓이게 되어 박막을 형성하게 된다.As a manufacturing method of these transparent electrodes, the sputtering method, the vapor deposition method, the ion plating method, the method of apply | coating the coating liquid for transparent conductive layer formation, etc. are mainly used, The double sputtering method is used a lot. The sputtering method is a suitable method in the case where it is necessary to control precise film thickness during the film formation of a material having low vapor pressure, and its operation is very simple and is widely used. Specifically, the sputtering method generally generates the anode under a gas pressure of about 10 pa or less, and causes a glow discharge therebetween by using a sputtering target of the formed oxide transparent conductive film as a cathode, thereby generating argon plasma. As a result, the argon cations in the plasma collide with the sputtering target of the cathode, whereby particles having a pulling force are stacked on the substrate to form a thin film.

상기와 같이 ITO는 현재까지 많은 연구를 통해 투명 전극 막으로써 많은 장점을 가지고 있지만, 산화 인듐(In2O3)의 수급이 불안정하고, 인듐의 함유에 의해 각종 소자의 신뢰성이 낮으며, 매우 고가의 재료이며, 상기 표시 소자에서 폴리머 와 같은 기판을 사용할 경우, 표시소자 및 기판에 열적영향을 미치지 않기 위해서 낮은 온도에서 투명 전극 막을 형성하여야 하며, 낮은 온도에서 성막된 ITO 투명 전극 막은 전기 전도도와 광 투과율이 현저히 떨어지는 문제를 가지고 있기 때문에, 오늘날에는 신뢰성이 뛰어나고 저가의 대체 소재 개발이 진행되고 있다.As described above, ITO has many advantages as a transparent electrode film through many studies to date, but supply and demand of indium oxide (In 2 O 3 ) is unstable, and reliability of various devices is low due to the indium content, and is very expensive In the case of using a substrate such as a polymer in the display device, the transparent electrode film should be formed at a low temperature in order not to have a thermal effect on the display device and the substrate, and the ITO transparent electrode film formed at a low temperature may have electrical conductivity and light. Due to the problem of a significant drop in transmittance, the development of highly reliable and inexpensive alternative materials is in progress today.

이러한 대체 소재 중 산화 아연계 산화물이 가장 각광을 받고 있는데, 이는 산화 아연계 산화물이 일반적으로 반도체 특성을 가져 태양전지의 윈도우 물질(Window materials), 음성 어쿠스틱 파장 소자(Sound Acoustic Wave Device), 및 베리스타 소자(Varistors Device) 등의 많은 광전소자에 응용되고 있을 뿐만 아니라, 산화 아연이 넓은 밴드갭과 자외선에서 가시광 영역까지 높은 투과율을 가지고 있기 때문이다.Among these alternative materials, zinc oxide oxides are the most popular, because zinc oxide oxides generally have semiconductor characteristics, such as window materials, negative acoustic wave devices, and veristas of solar cells. Not only is it applied to many optoelectronic devices such as varistors devices, but also because zinc oxide has a wide bandgap and high transmittance from ultraviolet to visible region.

그러나 현재까지 종래 사용되는 ITO 보다 동등 이상의 우수한 투명성 및 도전성이 뛰어난 산화 아연계 투명 전극이 발표된 바가 없다.However, no zinc oxide-based transparent electrode having excellent transparency and conductivity higher than or equal to that of conventionally used ITO has not been published.

본 발명의 목적은 종래의 ITO 투명전극을 대체할 수 있는 투명성과 도전성이 우수하며 수급이 용이한 물질로 이루어진 산화 아연계 산화물을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a zinc oxide-based oxide made of a material that is excellent in transparency, conductivity and easy to supply and replace the conventional ITO transparent electrode.

본 발명의 또 다른 목적은 산화 아연계 산화물로 이루어진 스퍼터링 타겟을 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a sputtering target made of zinc oxide-based oxide.

또한 본 발명의 또 다른 목적은 상온에서 형성된 산화 아연계 산화물로 이루어진 투명전극을 제공하는 것이다.In addition, another object of the present invention is to provide a transparent electrode made of zinc oxide oxide formed at room temperature.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 산화 아연에 산화 알루미늄 및 산화 갈륨이 도핑되어 형성된 산화 아연계 산화물을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a zinc oxide-based oxide formed by doping zinc oxide with aluminum oxide and gallium oxide.

또한, 본 발명은 산화 아연에 산화 알루미늄 및 산화 갈륨이 도핑되어 형성된 산화 아연계 산화물로 이루어진 스퍼터링 타겟을 제공한다.The present invention also provides a sputtering target made of zinc oxide-based oxide formed by doping zinc oxide with aluminum oxide and gallium oxide.

또한, 본 발명은 산화 아연에 산화 알루미늄 및 산화 갈륨이 도핑되어 상온에서 형성된 산화 아연계 산화물로 이루어진 투명 전극을 제공한다.In addition, the present invention provides a transparent electrode made of zinc oxide-based oxide formed at room temperature by doping aluminum oxide and gallium oxide to zinc oxide.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 산화 아연에 산화 알루미늄 및 산화 갈륨이 도핑되어 형성된 산화 아연계 산화물을 제공한다. 상기 산화 아연계 산화물은 산화 알루미늄만 도핑한 경우, 또는 다른 금속 산화물을 도핑한 경우 보다 높은 전도도를 얻을 수 있는 특징이 있다. 또한 최적의 높은 전도도를 얻기 위해 상기 산화 아연계 산화물은 산화 아연과 동일한 우르자이트 구조를 갖도록 도핑되는 산화 알루미늄과 산화 갈륨을 양을 조절하며, 이때, 산화 알루미늄의 양이 산화 갈륨의 양 보다 많도록 한다.The present invention provides a zinc oxide oxide formed by doping zinc oxide with aluminum oxide and gallium oxide. The zinc oxide-based oxide has a feature that can obtain a higher conductivity than when doped with only aluminum oxide, or when doped with other metal oxides. In addition, in order to obtain an optimal high conductivity, the zinc oxide-based oxide is controlled to control the amount of aluminum oxide and gallium oxide doped to have the same urgite structure as zinc oxide, where the amount of aluminum oxide is greater than the amount of gallium oxide. To do that.

바람직하게는, 상기 산화 아연계 산화물은 하기 화학식 1로 표시된다.Preferably, the zinc oxide oxide is represented by the following formula (1).

Zn1-x-yAlxGayOZn 1-xy Al x Ga y O

(상기 식에서, x는 0<x≤0.04 이며, y는 0<y≤0.01 이다.)(Wherein x is 0 <x≤0.04 and y is 0 <y≤0.01)

상기 조성비에 있어서, x 및 y의 범위가 상기 범위를 벗어난 경우, 상술한 바와 같이 우르자이트 구조의 산화 아연이 아닌 다른 구조의 산화 아연이 형성되 며, 이로 인해 산화 아연계 화합물의 특징인 높은 전도도를 얻을 수 없다.In the above composition ratio, when the range of x and y is outside the above range, zinc oxide having a structure other than zinc oxide of urzite structure is formed as described above, and thus high conductivity is characteristic of zinc oxide-based compounds. Can't get it.

또한 본 발명의 산화 아연계 산화물은 추가로 +2, +3 또는 +4가의 금속 산화물이 포함될 수 있다. +2가의 MgO를 산화 아연계 화합물에 첨가 하면 p형 반도체 전도도 특성을 가져, p형 반도체와 저항 접촉을 이룰 수 있다. +4가의 MnO2를 첨가할 경우 자성의 특성을 가지는 반도체 전도도 특성을 가진다. 이러한 금속 산화물의 첨가로 p형 반도체와의 저항 접촉 또는 자성의 특성을 가지는 산화 아연계 화합물을 얻을 수 있다. In addition, the zinc oxide-based oxide of the present invention may further include a metal oxide of +2, +3 or + tetravalent. The addition of + divalent MgO to the zinc oxide compound has a p-type semiconductor conductivity characteristic, and can be in ohmic contact with the p-type semiconductor. When + tetravalent MnO 2 is added, it has semiconductor conductivity characteristics having magnetic properties. By the addition of such metal oxides, zinc oxide-based compounds having resistance contact or magnetic properties with the p-type semiconductor can be obtained.

이러한 본 발명의 산화 아연계 산화물은 당해 분야의 통상적인 방법으로 제조된다. 바람직하게는 먼저, 상기 각 금속 산화물의 분말을 혼합 분쇄기, 초음파 등에 의해 균일하게 혼합하고, 1차 분쇄한 후 소결을 일정 온도, 바람직하게는 약 800℃에서 수행하고, 2차 분쇄한다. 제조된 분쇄물을 일정한 모양 및 크기로 프레스 성형에 의해 소망하는 형상으로 성형하고, 이를 소성로에서 일정 온도, 바람직하게는 약 1,500℃에서 소성한다.Such zinc oxide oxides of the present invention are prepared by conventional methods in the art. Preferably, first, the powder of each metal oxide is uniformly mixed by a mixing grinder, ultrasonic waves, or the like, and first pulverized, followed by sintering at a constant temperature, preferably about 800 ° C., and second pulverization. The prepared pulverized product is molded into a desired shape by press molding into a constant shape and size, which is fired in a firing furnace at a constant temperature, preferably about 1,500 ° C.

상기 서술된 본 발명의 산화 아연계 화합물은 이를 필요한 용도로 사용하기 위해 증착을 수행하는데, 이때 산화 아연계 화합물은 스퍼터링용 타겟, 전자빔용 타겟, 이온도금용 타겟으로 사용되며, 바람직하게는 스퍼터링용 타겟으로 사용된다. 일반적으로 스퍼터링법은 약 10pa 이하의 가스압력 하에서 기판을 양극으로 하고, 성막된 산화물 투명 전극의 스퍼터링 타겟을 음극으로 하여, 이들 사이에서 글로우방전을 일으킴으로서, 아르곤 플리즈마가 발생하여 플리즈마 중의 아르곤 양이 온이 음극의 스퍼터링 타겟에 충돌하게 되고, 이로 인하여 서로 잡아당기는 힘을 갖는 입자들이 기판 위에 쌓이게 되어 박막을 형성하게 된다.The zinc oxide-based compound of the present invention described above is carried out in order to use it for the necessary use, wherein the zinc oxide-based compound is used as a target for sputtering, a target for electron beams, a target for ion plating, and preferably for sputtering Used as a target. In general, the sputtering method uses a substrate as an anode under a gas pressure of about 10 pa or less, and a sputtering target of the formed oxide transparent electrode as a cathode, causing a glow discharge therebetween, whereby argon plasma is generated and the amount of argon in the plasma is reduced. This on impinges on the sputtering target of the cathode, whereby particles having a pulling force are accumulated on the substrate to form a thin film.

이러한 본 발명의 산화 아연계 산화물로 이루어진 스퍼터링 타겟을 이용하여 기판이나, 전기 소자 및 광학 소자에 투명 전극을 형성시킬 수 있다. 구체적으로 본 발명의 투명 전극은 본 발명의 산화 아연계 산화물로 이루어진 스퍼터링 타겟을 이용한 당해 분야의 통상적인 스퍼터링법에 의해 형성시킬 수 있으며, 바람직하게는 RF 마그네트론 스퍼터링 장치를 이용하여 형성시킬 수 있다. 이때, 스퍼터링 증착 조건으로는, 당해 분야에서 실시가능한 다양한 조건으로 수행할 수 있는데, 이중 가장 중요한 요소는 증착 온도를 상온에서 수행이 가능하다는 것이다. 일반적으로, 투명전극을 구성하는 소자의 제조공정은 소자의 열적 영향을 최소화하기 위해 약120℃ 이하에서 상온(23℃)까지의 온도 영역에서 제조가 이루어진다. 본 발명의 산화 아연계 산화물은 100℃ 이하에서 제조과정을 수행함으로써, 더욱 우수한 물성을 갖을 수 있을 뿐만 아니라, 이를 더욱 빠른 시간 내에 경제적으로 제조할 수 있고, 소자에 열적 영향을 최소화 하여 소자의 신뢰성을 향상 시키는 장점을 나타낼 수 있다.The sputtering target made of the zinc oxide-based oxide of the present invention can be used to form a transparent electrode on a substrate, an electric element, and an optical element. Specifically, the transparent electrode of the present invention can be formed by a conventional sputtering method in the art using a sputtering target made of the zinc oxide-based oxide of the present invention, and preferably can be formed using an RF magnetron sputtering device. In this case, as the sputtering deposition conditions, it can be carried out under various conditions that can be implemented in the art, the most important of which is that the deposition temperature can be carried out at room temperature. In general, the manufacturing process of the device constituting the transparent electrode is made in the temperature range of about 120 ℃ or less to room temperature (23 ℃) to minimize the thermal effect of the device. The zinc oxide oxide of the present invention may not only have superior physical properties by performing the manufacturing process at 100 ° C. or lower, but also it may be economically manufactured in a shorter time, and the thermal reliability of the device may be minimized. It can show the advantage of improving.

형성된 본 발명의 산화 아연계 산화물로 이루어진 투명 전극은 비저항이 1×10-3Ωㆍcm 이하이고 가시광선 투과율이 90% 이상이고, 광흡수 영역이 300~400 nm 영역에 있는 것이 바람직하며, 이때, 전극의 두께는 1 내지 1000 nm이다. 구체적으로 도 2 및 도 3에서 보는 바와 같이, 본 발명의 산화 아연계 전극으로 이루어진 투명 전극은 소량의 산화 알루미늄 및 산화 갈륨을 도핑함으로써, 도전성 및 가시광선 영역에서의 광투과성이 우수하다.The formed transparent electrode made of zinc oxide-based oxide of the present invention preferably has a specific resistance of 1 × 10 −3 Ω · cm or less, a visible light transmittance of 90% or more, and a light absorption region of 300 to 400 nm. , The thickness of the electrode is 1 to 1000 nm. Specifically, as shown in FIGS. 2 and 3, the transparent electrode made of the zinc oxide-based electrode of the present invention is doped with a small amount of aluminum oxide and gallium oxide, thereby providing excellent conductivity and light transmittance in the visible light region.

상기 기판은 유리, 사파이어, 실리콘 또는 폴리머 기판일 수 있으며, 전기 소자 및 광학 소자는 플라즈마 디스플레이 패널, 액정 디스플레이 소자, 발광 다이오드 소자, 유기 전자 발광 소자 또는 태양 전지 소자일 수 있다.The substrate may be a glass, sapphire, silicon or polymer substrate, and the electrical device and the optical device may be a plasma display panel, a liquid crystal display device, a light emitting diode device, an organic electroluminescent device, or a solar cell device.

이하에서, 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.

<실시예 1> 본 발명의 산화 아연계 산화물의 제조Example 1 Preparation of Zinc Oxide Oxide of the Present Invention

원료로서, 산화아연을 98.8 mol%, 산화알루미늄을 1.0 mol% 및 산화갈륨을 0.2 mol%의 비율이 되도록 혼합하고, 이들 산화물의 혼합 분말을 습식 볼 밀에 공급하여 10 시간 혼합 분쇄하고/하거나 초음파를 이용하여 분쇄하였다. 얻어진 1차 분쇄물을 800℃에서 5 시간 동안 소결을 수행한 후 다시 분쇄하여 2차 분쇄물을 수득하였다. 상기 2차 분쇄물을 직경 2인치, 두께 5mm의 모양으로 프레스 성형을 수행하여 원하는 형상을 얻은 후 이를 소성로에서 1,500℃에서 5 시간 동안 소성시켜 산화 아연계 산화물을 수득하였다.As a raw material, 98.8 mol% of zinc oxide, 1.0 mol% of aluminum oxide, and 0.2 mol% of gallium oxide are mixed, and the mixed powder of these oxides is fed to a wet ball mill for 10 hours of mixing and grinding and / or ultrasonic wave. It was ground using. The obtained primary pulverized product was sintered at 800 ° C. for 5 hours and then pulverized again to obtain a secondary pulverized product. The secondary milled product was press-molded to have a shape of 2 inches in diameter and 5 mm in thickness to obtain a desired shape, and then fired at 1,500 ° C. for 5 hours in a firing furnace to obtain a zinc oxide oxide.

<실시예 2> 투명 전극의 제조Example 2 Fabrication of Transparent Electrode

상기 실시예 1에서 제조된 산화물을 스퍼터링 타겟으로 하여 RF 마그네트론 스퍼터링 장치에 장착하고, 산화 아연계 산화물을 증착하기 위해 초기 진공을 10-6 Torr까지 스퍼터링 챔버(chamber)의 진공을 만들고, 타겟 표면의 이물질을 제거하기 위해 플라즈마를 30분간 형성하여 타겟 표면의 이물질을 제거한 후, 사파이어 기판상에 투명 전극막을 제막하였다. Mounted on the RF magnetron sputtering apparatus using the oxide prepared in Example 1 as a sputtering target, to make a vacuum of the sputtering chamber (chamber) to the initial vacuum to 10 -6 Torr to deposit zinc oxide-based oxide, Plasma was formed for 30 minutes to remove the foreign matters to remove foreign substances on the target surface, and then a transparent electrode film was formed on the sapphire substrate.

여기서 스퍼터링 증착 조건은, 스퍼터링 가스로 아르곤 가스를 사용하였으며, 스퍼터 압력은 5mTorr 이며, 타겟과 기판까지의 거리는 4cm 이며, 스퍼터링 투입전력은 90W, 120W, 150 W에서 각각 증착하였으며, 이때, 막의 두께는 70 nm에서 1600 nm 두께를 가졌으며, 증착온도는 100℃ 이하에서 증착하였다. Here, the sputtering deposition conditions, argon gas was used as the sputtering gas, the sputtering pressure is 5mTorr, the distance between the target and the substrate is 4cm, sputtering input power was deposited at 90W, 120W, 150W, respectively, the thickness of the film It had a thickness of 70 nm to 1600 nm, the deposition temperature was deposited at 100 ℃ or less.

<실험예 1> 투명 전극의 평가Experimental Example 1 Evaluation of the Transparent Electrode

(1) X-선 회절 무늬 패턴 조사(1) X-ray diffraction pattern research

상기 실시예 2에서 제조된 본 발명의 투명 전극의 구조를 X-선 회절법을 이용하여 분석하였다. 도 1은 본 발명의 투명 전극에 대한 X-선 회절 무늬를 나타낸 것으로, 도 1에서 보는 바와 같이 본 발명의 투명 전극의 X-선 회절 무늬는 산화 아연의 X-선 회절 무늬 패턴과 유사함을 알 수 있다. 산화 아연의 구조는 우르자이트 구조로서, 본 발명의 투명 전극은 산화 아연에 다른 구조의 산화 아연을 형성시키지 않는 양의 산화 알루미늄 및 산화 갈륨의 성분이 도핑되어 있음을 알 수 있다.The structure of the transparent electrode of the present invention prepared in Example 2 was analyzed using X-ray diffraction. Figure 1 shows an X-ray diffraction pattern for the transparent electrode of the present invention, as shown in Figure 1 X-ray diffraction pattern of the transparent electrode of the present invention is similar to the X-ray diffraction pattern of zinc oxide Able to know. The structure of zinc oxide is a urzite structure, and it can be seen that the transparent electrode of the present invention is doped with components of aluminum oxide and gallium oxide in an amount that does not form zinc oxide of another structure in zinc oxide.

(2) 투명 전극의 비저항 및 면저항 측정(2) Measurement of specific resistance and sheet resistance of transparent electrode

상기 실시예 2에서 제조된 본 발명의 투명 전극의 비저항과 면저항을 홀 효과 측정법을 이용하여 측정하였다. 도 2는 본 발명의 투명 전극에 대한 비저항과 면저항을 측정한 그래프로서, 도 2에서 보는 바와 같이 스퍼터링 투입 전력이 높을 수록 비저항은 낮아져 도전성이 높아졌으며, 그 값은 약 4×10-4~5×10-3Ωㆍcm 이며, 면저항은 2.5~700Ω/sq이었으며, 또한 비저항과 면저항은 각각 두께가 얇을수록 높은 값을 가졌다.Specific resistance and sheet resistance of the transparent electrode of the present invention prepared in Example 2 were measured using a Hall effect measurement method. 2 is a graph measuring the specific resistance and the sheet resistance of the transparent electrode of the present invention. As shown in FIG. 2, the higher the sputtering input power, the lower the specific resistance and the higher the conductivity, and the value is about 4 × 10 −4 to 5. × 10 -3 Ω · cm, sheet resistance was 2.5 ~ 700Ω / sq, and specific resistance and sheet resistance were higher as the thickness was thinner.

한편, 홀 효과 측정으로 본 발명에 따른 투명 전극의 홀 계수와 전자의 농도는 각각 10~100cm2/Vs 및 1×1020~2×1021 cm-3의 값을 가졌다. In the Hall effect measurement, the Hall coefficient and the electron concentration of the transparent electrode according to the present invention had values of 10 to 100 cm 2 / Vs and 1 × 10 20 to 2 × 10 21 cm -3 , respectively.

(3) 투명 전극의 광선투과율 측정(3) Light transmittance measurement of the transparent electrode

상기 실시예 2에서 제조된 본 발명의 투명 전극의 광선투과율을 분광광도계 측정법으로 측정하였다. 도 3은 본 발명의 투명 전극의 광선투과율을 측정한 그래프로서, 광흡수 영역이 300~400 nm 영역 사이에 있으며, 광선 투과율은 가시광 영역내에서 90% 이상을 가졌다.The light transmittance of the transparent electrode of the present invention prepared in Example 2 was measured by a spectrophotometer measurement method. 3 is a graph measuring the light transmittance of the transparent electrode of the present invention, the light absorption region is between 300 ~ 400 nm region, the light transmittance was 90% or more in the visible light region.

상술한 바와 같이, 본 발명의 산화 아연계 산화물 및 이를 이용한 투명 전극은 상온에서 형성이 가능할 뿐만 아니라 도전성 및 광투과성이 우수한 효과를 가지고 있다. 특히 상온에서 형성되는 본 발명의 투명 전극은 플라즈마 디스플레이 패널, 액정 디스플레이 소자, 발광 다이오드 소자, 유기 전자 발광 소자 또는 태양 전지 소자 등에 사용되고 있는 ITO 투명 전극을 대체할 수 있다.As described above, the zinc oxide-based oxide of the present invention and the transparent electrode using the same can be formed at room temperature as well as have excellent conductivity and light transmittance. In particular, the transparent electrode of the present invention formed at room temperature can replace the ITO transparent electrode used in plasma display panels, liquid crystal display devices, light emitting diode devices, organic electroluminescent devices or solar cell devices.

Claims (11)

산화 아연에 산화 알루미늄 및 산화 갈륨이 도핑되어 형성된 산화 아연계 산화물.Zinc oxide oxide formed by doping zinc oxide with aluminum oxide and gallium oxide. 제 1항에 있어서, 산화 아연계 산화물이 하기 화학식 1로 표시되는 산화물임을 특징으로 하는 산화 아연계 산화물.The zinc oxide oxide according to claim 1, wherein the zinc oxide oxide is an oxide represented by the following Chemical Formula 1. 화학식 1Formula 1 Zn1-x-yAlxGayOZn 1-xy Al x Ga y O 상기 식에서, x는 0<x≤0.04 이며, y는 0<y≤0.01 이다.Wherein x is 0 <x ≦ 0.04 and y is 0 <y ≦ 0.01. 제1항 또는 제2항에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 산화 아연계 산화물에 추가로 +2, +3 또는 +4가의 금속 산화물이 포함됨을 특징으로 하는 산화 아연계 산화물.Zinc oxide oxide, characterized in that the oxide further comprises a metal oxide of +2, +3 or + tetravalent. 제1항 또는 제2항에 따른 산화 아연계 산화물로 이루어진 스퍼터링 타겟.The sputtering target which consists of a zinc oxide type oxide of Claim 1 or 2. 제4항에 있어서, The method of claim 4, wherein 산화 아연계 산화물에 추가로 +2, +3 또는 +4가의 금속 산화물이 포함됨을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟.A sputtering target, wherein the zinc oxide oxide further comprises +2, +3 or + 4-valent metal oxide. 제1항 또는 제2항에 따른 산화 아연계 산화물로 이루어진 투명 전극.A transparent electrode made of a zinc oxide oxide according to claim 1. 제6항에 있어서, 투명 전극이 1×10-3Ωㆍcm 이하의 비저항 및 90% 이상의 가시광선 투과율을 지님을 특징으로 하는 투명 전극.The transparent electrode according to claim 6, wherein the transparent electrode has a specific resistance of 1 × 10 −3 Ω · cm or less and a visible light transmittance of 90% or more. 제6항에 있어서, 상기 투명 전극의 광흡수가 300~400 nm 영역에 있는 것을 특징으로 하는 투명 전극.The transparent electrode according to claim 6, wherein the light absorption of the transparent electrode is in a region of 300 to 400 nm. 제6항에 있어서, 산화 아연계 산화물에 추가로 +2, +3 또는 +4가의 금속 산화물이 포함됨을 특징으로 하는 투명 전극.The transparent electrode according to claim 6, wherein the zinc oxide base oxide further comprises +2, +3 or + 4-valent metal oxide. 제6항에 있어서, 상기 투명 전극의 증착온도가 100℃ 이하임을 특징으로 하는 투명전극.The transparent electrode of claim 6, wherein the deposition temperature of the transparent electrode is 100 ° C. or less. 제6항에 있어서, 상기 투명 전극의 두께가 1 내지 1,000 nm임을 특징으로 하는 투명 전극.The transparent electrode of claim 6, wherein the transparent electrode has a thickness of 1 to 1,000 nm.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100733915B1 (en) * 2006-07-31 2007-07-02 인하대학교 산학협력단 Transparent conductive oxide thin film deposited with buffer layer on polymer substrate and its preparation
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CN105274486A (en) * 2015-11-18 2016-01-27 南京迪纳科光电材料有限公司 Preparing method for amorphous AlGaZnO transparent electrode material

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