KR20090112333A - Transparent conducting thin films consisting of zinc oxide and fabricating method for the same - Google Patents

Transparent conducting thin films consisting of zinc oxide and fabricating method for the same Download PDF

Info

Publication number
KR20090112333A
KR20090112333A KR1020080038154A KR20080038154A KR20090112333A KR 20090112333 A KR20090112333 A KR 20090112333A KR 1020080038154 A KR1020080038154 A KR 1020080038154A KR 20080038154 A KR20080038154 A KR 20080038154A KR 20090112333 A KR20090112333 A KR 20090112333A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
zinc oxide
thin film
transparent conductive
conductive thin
doped
Prior art date
Application number
KR1020080038154A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR100979483B1 (en
Inventor
김원목
정병기
이경석
이택성
Original Assignee
한국과학기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국과학기술연구원 filed Critical 한국과학기술연구원
Priority to KR1020080038154A priority Critical patent/KR100979483B1/en
Publication of KR20090112333A publication Critical patent/KR20090112333A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100979483B1 publication Critical patent/KR100979483B1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1343Electrodes
    • G02F1/13439Electrodes characterised by their electrical, optical, physical properties; materials therefor; method of making
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1347Arrangement of liquid crystal layers or cells in which the final condition of one light beam is achieved by the addition of the effects of two or more layers or cells
    • G02F1/13471Arrangement of liquid crystal layers or cells in which the final condition of one light beam is achieved by the addition of the effects of two or more layers or cells in which all the liquid crystal cells or layers remain transparent, e.g. FLC, ECB, DAP, HAN, TN, STN, SBE-LC cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518Deposited layers
    • H01L21/02521Materials
    • H01L21/02551Group 12/16 materials
    • H01L21/02554Oxides
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1884Manufacture of transparent electrodes, e.g. TCO, ITO

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Non-Insulated Conductors (AREA)
  • Manufacturing Of Electric Cables (AREA)

Abstract

PURPOSE: A transparent conducting thin film consisting of a zinc oxide and a fabricating method for the same are provided to obtain improved electric characteristics by providing a higher free charge mobility than a doped zinc oxide transparent conductive thin film. CONSTITUTION: A method for fabricating a transparent conducting thin film consisting of a zinc oxide comprises the steps of doping a halogen anionic element and a hydrogen onto a zinc oxide or doping a halogen anionic element, a hydrogen and group III cationic metal element on a zinc oxide, wherein the doped halogen anionic element is 0.05~2.5at%.

Description

산화아연계 투명도전성 박막 및 그 제조방법{Transparent conducting thin films consisting of zinc oxide and fabricating method for the same}Transparent conducting thin films consisting of zinc oxide and fabricating method for the same}

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. The present invention relates to a zinc oxide-based transparent conductive thin film and a method for manufacturing the same, and more particularly, even when the free charge concentration is low, the free charge mobility may be reduced due to grain boundary scattering. The present invention relates to a zinc oxide-based transparent conductive thin film capable of maintaining mobility and a method of manufacturing the same.

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. Transparent conductive thin films are used in flat panel displays such as TFT-LCD (thin film transistor-liquid crystal display), plasma display panel (PDP), field emission display (FED), and organic light emitting diodes (OLED). Used, good light transmission and conductivity in the visible and near infrared range are required.

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. Currently, Sn 2 doped In 2 O 3 (In 2 O 3 : Sn, Indium Tin Oxide, ITO) is most commonly used as a high quality transparent conductive thin film. However, In, which is a major constituent of ITO, is extremely expensive in comparison with Ag due to its extremely low reserves compared to Sn and Zn. As a substitute material for ITO, ZnO is a material doped with Group 3 cationic metal elements such as Al, Ga, In, and B. Among them, ZnO: Al doped with Al and ZnO: Ga doped with Ga Has received the most attention. Zn, the main constituent of ZnO, is a material with abundant reserves of about 1000 times more than In. It is inexpensive and has the advantage of being stable in hydrogen plasma atmosphere (SiH 4 ). There is a movement to actively use the same purpose.

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. The measure of excellence of such a transparent conductive thin film depends on how well free charge can move at a given concentration of free carrier, that is, how large the carrier mobility of free charge is.

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. The zinc oxide transparent conductive thin film has a hexagonal wurtzite structure, and the zinc oxide transparent conductive thin film obtained by a conventional deposition method grows in a direction in which the crystal plane is parallel to the substrate, and the grain size is It is common to grow into polycrystalline of 10 to 50 nm. In such a polycrystalline zinc oxide-based transparent conductive thin film, when the concentration of free charge is low, grain boundary scattering caused by an energy barrier formed by free charge trapped at a grain boundary is applied. Therefore, the mobility of free charge is extremely low. On the other hand, if the concentration of the free charge is large, the free charge that can overcome the energy barrier formed in the grain boundary is increased, the mobility of the free charge is increased to some extent. However, if the concentration of free charge is increased above a certain level, ionized impurity in the thin film increases, causing scattering between free charge and ionized impurity and consequently reducing the mobility of free charge. do.

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. Meanwhile, as a method for increasing the free charge concentration in a zinc oxide transparent conductive thin film, a free charge is formed by doping the group III cationic metal element in the zinc oxide transparent conductive thin film, and the free charge concentration is controlled by controlling the doping amount. There is a way. Specifically, when the Group 3 cationic metal element such as Al or Ga is doped into the zinc oxide-based transparent conductive thin film, the Group 3 cationic metal element substitutes for Zn which is divalent, and free charge is generated by the difference in charge amount. The concentration of free charge is controlled by However, when the doping amount is above a certain level, the concentration of free charge is rather reduced. For example, when Al is doped in a predetermined amount or more, a secondary phase such as Al 2 O 3 is formed in the thin film to reduce the concentration of free charge. Accordingly, the doping amount of a metal element such as Al or Ga is usually 1 It is adjusted to the range of -4 at%.

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. On the other hand, the free charge mobility of a zinc oxide based thin film doped with a metal element such as Al or Ga using physical vapor deposition such as sputtering or pulse laser deposition is generally 30 cm 2 /. It is difficult to exceed Vs and usually has a value of about 10 ~ 20cm 2 / Vs. In particular, when the free charge concentration is 10 20 cm -3 or less, the free charge mobility is much lower than 20 cm 2 / Vs due to grain boundary scattering.

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. In addition, increasing the free charge concentration by increasing the doping amount of Al, Ga, etc. is the absorption phenomenon in the visible region due to the ionized impurities and free carrier absorption in the long wavelength region and near infrared region of the visible ray There is a problem that the light absorption is increased to increase the free charge concentration in applications where high light transmittance of the transparent conductive thin film is required, such as in a solar cell.

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. On the other hand, in addition to the Group 3 cationic metal elements, F, a halogen group anionic element, has been proposed as a doping element for zinc oxide thin films, and is oxidized using CVD, Sol-Gel, or spray pyrolysis. A study of doping zinc with F has been reported. However, the concentration of free charges generated in the thin film by the F doping was low, which did not attract much attention. In particular, there have been few reports of physical vapor deposition such as sputtering, which is most commonly used in the production of zinc oxide transparent conductive thin films. This is because the concentration of free charges generated in the thin film by doping is lower than that of metal dopants such as Al.

이상 살펴본 바와 같이, 산화아연계 투명도전성 박막에 있어서 적절한 자유전하 농도를 가지면서도 자유전하 이동도가 큰 특성을 확보함에 어려움이 있다. As described above, in the zinc oxide transparent conductive thin film, it is difficult to secure a characteristic of having high free charge mobility while having an appropriate free charge concentration.

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. The present invention has been made to solve the above problems, and even if the free charge concentration is low can improve the free charge mobility by grain boundary scattering, high free charge mobility can be maintained even at an appropriate free charge concentration. An object of the present invention is to provide a zinc oxide transparent conductive thin film and a method for manufacturing the same.

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. Zinc oxide-based transparent conductive thin film according to the present invention for achieving the above object is a zinc oxide doped with a halogen anionic element and hydrogen or zinc oxide doped with a halogen anionic element, hydrogen and a Group 3 cationic metal element. It features.

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. When zinc oxide is doped with a halogen-based anionic element and hydrogen, the decrease in free charge mobility due to grain boundary scattering is minimized even at low free charge concentrations. When doping, the free charge concentration of the titration is secured and high free charge mobility is maintained.

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. The halogenated anionic element doped with zinc oxide may be any one of F, Cl, Br, and I, of which F most similar in oxygen and atomic radius may be most likely used. In addition, the doping amount of the halogen anionic element is preferably 0.05 to 2.5 at%. If the doping amount of the halogen anionic element is less than 0.05at%, the doping amount is too small to effect the doping effect. If the doping amount exceeds 2.5at%, it not only prevents grain growth during thin film growth but also ZnF 2 and The same secondary phase is formed so that the free charge mobility is lowered.

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. On the other hand, the Group 3 cationic metal element is doped with zinc oxide for the purpose of increasing the free charge concentration, wherein the doping amount of the Group 3 cationic metal element is preferably 1 at% or less. In the prior art, when doping a group 3 cationic metal element to zinc oxide, it is generally applied in the range of 1 to 4 at%. In the present invention, AlF 3 produced by reacting a halogen anionic element with a group 3 cationic metal element In order to minimize the formation of secondary phases, such as doping amount of the Group 3 cationic metal element is adjusted to 1 at% or less. Here, any one of Al, Ga, B, In, Sc, Fe, Cr may be used as the Group 3 cationic metal element.

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. Hydrogen is doped into the zinc oxide-based transparent conductive thin film of the present invention, and the hydrogen is characterized in that the hydrogen in the process gas is contained in the thin film using a gas containing hydrogen as the process gas.

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. Hydrogen or a gas containing hydrogen is an ubiquitous gas, and since the trace amount is present inside the vacuum apparatus for thin film deposition, it is very small in the synthesis of the thin film, but it is incorporated in the thin film. However, in the present invention, to improve the characteristics of the zinc oxide-based transparent conductive thin film, it is suggested that the hydrogen is actively doped into the thin film, rather than containing hydrogen as an inevitable phenomenon as described above.

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. To this end, the present invention forms a zinc oxide-based transparent conductive thin film by physical vapor deposition or chemical vapor deposition, such as a sputtering method or a pulsed laser deposition method. In this case, the hydrogen is doped in the thin film using hydrogen or a gas containing hydrogen as a process gas.

구체적으로, 물리적 기상 증착법을 이용하여 산화아연계 투명도전성 박막을 형성하는 경우, 3가지의 형태로 수소가 도핑될 수 있다. Specifically, when the zinc oxide-based transparent conductive thin film is formed by using physical vapor deposition, hydrogen may be doped in three forms.

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. The first is a zinc oxide target containing a Group 3 cationic metal element, a zinc oxide target containing a halogen anionic element, or a zinc oxide target containing both a Group 3 cationic metal element and a halogen anionic element. When a zinc oxide transparent conductive thin film is formed using hydrogen, a gas containing hydrogen or hydrogen as a process gas, for example, H 2 , H 2 O or the like, is used to hydrogen-dope the zinc oxide transparent conductive thin film. . In this case, when using a zinc oxide target containing a Group 3 cationic metal element, it is preferable to use a gas containing hydrogen and a halogen anionic element together as a process gas, for example, using HF, CHF 3, or the like. It is also possible.

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. Second, zinc oxide transparent conductive thin film doped with a group 3 cationic metal element, zinc oxide transparent conductive thin film doped with a halogen anionic element, oxidation doped with both a group 3 cationic metal element and a halogen anionic element In the state in which one of the zinc-based transparent conductive thin film is prepared, the zinc oxide-based transparent conductive thin film is subjected to heat treatment under a gas atmosphere containing hydrogen or hydrogen to dope the hydrogen oxide-based transparent conductive thin film. In this case, when the heat treatment is performed on the zinc oxide-based transparent conductive thin film doped with a Group 3 cationic metal element, it is preferable to use a gas including hydrogen and a halogen anionic element as a process gas, for example, HF , CHF 3 and the like can also be used.

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. Third, zinc oxide transparent conductive thin film doped with Group 3 cationic metal element, zinc oxide transparent conductive thin film doped with halogen anionic element, oxidation doped with both Group 3 cationic metal element and halogen anionic element In the state in which one of the zinc-based transparent conductive thin film is prepared, hydrogen is doped into the zinc oxide-based transparent conductive thin film by using hydrogen or a plasma containing hydrogen with respect to the zinc oxide-based transparent conductive thin film. In this case, when the plasma treatment is performed on the zinc oxide-based transparent conductive thin film doped with a group 3 cationic metal element, it is preferable to use those in which plasma and hydrogen anionic anionic element are included together.

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. The second and third methods, that is, the heat treatment or plasma treatment method for the thin film may be equally applied to the thin film manufactured by chemical vapor deposition.

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. In the case of forming a zinc oxide-based transparent conductive thin film by chemical vapor deposition, a precursor containing a halogen anionic element or a precursor containing both a group 3 cationic metal element and a halogen anionic element is used as a precursor. At this time, hydrogen or a gas containing hydrogen may be used as the process gas, and a gas containing both hydrogen and a halogen anionic element may be used. Here, hydrogen may be included in the precursor.

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. Heat treatment may be applied to the finished zinc oxide-based transparent conductive thin film to improve free charge mobility and free charge concentration characteristics. Here, the heat treatment may be performed at a temperature of 200 to 500 ℃ in a vacuum or gas atmosphere containing hydrogen, the heat treatment time may be applied to 20 to 200 minutes.

이와 같은 본 발명의 산화아연계 투명도전성 박막은 유리기판 또는 플라스틱 기판 상에 형성할 수 있다. Such a zinc oxide-based transparent conductive thin film of the present invention can be formed on a glass substrate or a plastic substrate.

본 발명에 따른 산화아연계 투명도전성 박막 및 그 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다. The zinc oxide-based transparent conductive thin film and the method of manufacturing the same according to the present invention have the following effects.

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. When the zinc oxide transparent conductive thin film according to the present invention is applied to a transparent electrode material of a flat panel display, a transparent electrode of a solar cell, or a glass for shielding electromagnetic waves, a zinc oxide based transparent conductive thin film doped only with a conventional Group 3 cationic metal element Or, compared with the zinc oxide-based transparent conductive film doped with only halogen anionic elements, it provides higher free charge mobility and ultimately improves electrical characteristics.

<실시예 1><Example 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. Example 1 shows a zinc oxide-based transparent conductive thin film (hereinafter referred to as specimen A) in which fluorine (F), which is one of the halogenated anionic elements on the periodic table, is doped with zinc (H) together with hydrogen (H), and hydrogen is not doped. The resistivity characteristics, free charge concentration and free charge mobility of zinc oxide transparent conductive thin films (hereinafter referred to as specimen B) were compared.

상기 시편 A 및 시편 B는 다음과 같은 공정 조건 하에서 제조되었다. Specimen A and Specimen B were prepared under the following process conditions.

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. First, Specimen A was sputtered with a pure zinc oxide (ZnO) target under a gas atmosphere in which argon (Ar), CF 4 and H 2 were mixed with a glass substrate (Corning Eagle2000) mounted in a process chamber. It was formed to a thickness of 300nm on the phase. At this time, the process pressure is 1mTorr, the process temperature is 150 ℃, RF power was 50W, the F content of the prepared specimen A is 1.7at%. On the other hand, Specimen B was manufactured under the same process conditions as the process of Specimen A, except that H 2 was removed from the process gas.

제조된 시편 A 및 시편 B의 특성을 살펴보면 아래의 <표 1>과 같다. Looking at the characteristics of the prepared specimen A and specimen B is shown in Table 1 below.

<표 1>TABLE 1

타겟target CF4 (vol%)CF 4 (vol%) H2 (vol%)H 2 (vol%) 비저항 (Ωcm)Resistivity (Ωcm) 자유전하 이동도 (cm2/Vs)Free charge mobility (cm 2 / Vs) 자유전하 농도 (cm-3)Free charge concentration (cm -3 ) 시편 APsalm A pure ZnOpure ZnO 0.80.8 22 1.85×10-3 1.85 × 10 -3 40.6940.69 8.30×1019 8.30 × 10 19 시편 BPsalm B pure ZnOpure ZnO 0.80.8 00 5.12×10-2 5.12 × 10 -2 7.667.66 1.59×1019 1.59 × 10 19

<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. As shown in Table 1, specimen A with hydrogen has better resistivity than specimen B without hydrogen, and specimen A has 40.69 cm 2 / Vs for free charge mobility and free charge concentration, respectively. , as opposed to indicating the 8.30 × 10 19 cm -3 specimen B is a free charge carrier mobility is 7.66cm 2 / Vs, both free charge concentration of 1.59 × 10 19 cm -3 in the bar, the free charge carrier mobility and free arc concentrations We can see that specimen A is far superior to specimen B.

<실시예 2><Example 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. Example 2 shows a zinc oxide transparent conductive thin film doped with aluminum (Al), fluorine (F) and hydrogen (H) (hereinafter referred to as specimen C), and an oxide doped with only aluminum (Al) and fluorine (F). The resistivity characteristics, free charge concentration and free charge mobility of zinc-based transparent conductive thin films (hereinafter referred to as specimen D) were compared.

상기 시편 C 및 시편 D는 다음과 같은 공정 조건 하에서 제조되었다. Specimen C and Specimen D were prepared under the following process conditions.

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. First, Specimen C RF-zinc targets a zinc oxide (ZnO) target containing 1wt% Al 2 O 3 under a gas atmosphere in which Ar, CF 4 and H 2 are mixed with a glass substrate (Corning Eagle2000) mounted in the process chamber. It was sputtered to form a thickness of 300nm on the glass substrate. At this time, the process pressure, the process temperature and the RF power applied to the target are the same as the process conditions of Example 1, the Al content of the prepared specimen C is 0.8at%, F content is 0.7at%. On the other hand, the specimen D was manufactured under the same process conditions as the process of the specimen C, but was manufactured in a state in which H 2 is excluded from the process gas.

제조된 시편 C 및 시편 D의 특성을 살펴보면 아래의 <표 2>와 같다. Looking at the characteristics of the prepared specimen C and specimen D is shown in Table 2 below.

<표 2>TABLE 2

타겟target CF4 (vol%)CF 4 (vol%) H2 (vol%)H 2 (vol%) 비저항 (Ωcm)Resistivity (Ωcm) 자유전하 이동도 (cm2/Vs)Free charge mobility (cm 2 / Vs) 자유전하 농도 (cm-3)Free charge concentration (cm -3 ) 시편 CPsalm C ZnO-1wt%Al2O3 ZnO-1wt% Al 2 O 3 0.40.4 44 3.93×10-4 3.93 × 10 -4 25.3425.34 6.26×1020 6.26 × 10 20 시편 DPsalm D ZnO-1wt%Al2O3 ZnO-1wt% Al 2 O 3 0.40.4 00 1.04×10-2 1.04 × 10 -2 7.477.47 8.06×1019 8.06 × 10 19

<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. As shown in Table 2, it can be seen that specimen C containing hydrogen has superior resistivity, free charge mobility, and free charge concentration characteristics compared to specimen D without hydrogen. It can be seen that the free charge concentration increases compared to specimen A and specimen B.

<실시예 3><Example 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. Example 3 shows the resistivity, free charge concentration and freeness of Al, F and hydrogen (H) doped zinc oxide transparent conductive thin films (hereinafter referred to as specimen E) which increased the doping amount of Al relative to specimen C. It shows the charge mobility characteristics.

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. Specimen E was prepared under the same process conditions as in Example 2 except that a zinc oxide (ZnO) target containing 1 wt% Al 2 O 3 was used as the sputtering target. The Al content of the prepared specimen E was 1.56 at%, which is higher than the 0.8 at% Al content of the specimen C.

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. The resistivity, free charge mobility and free charge concentration characteristics of the fabricated specimen E are compared to specimen C as shown in Table 3 below. As shown in Table 3, it can be seen that the specimen E having a relatively high Al content has a lower resistivity characteristic and a lower free charge mobility and free charge concentration than the specimen C having a relatively low Al content. Specimen E with high Al content has lower free charge mobility and free charge concentration than specimen C with low Al content for the following reasons. When the doping amount of Al is increased, Al reacts with F, which is a halogen element, to form a secondary phase such as AlF 3, and the free charge concentration is lowered due to the secondary phase to lower the free charge mobility.

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. Therefore, the Al content in zinc oxide and the characteristics of <free charge mobility and free charge concentration> do not have a linear proportional relationship. It can be seen that not preferred.

<표 3>TABLE 3

타겟target CF4 (vol%)CF 4 (vol%) H2 (vol%)H 2 (vol%) 비저항 (Ωcm)Resistivity (Ωcm) 자유전하 이동도 (cm2/Vs)Free charge mobility (cm 2 / Vs) 자유전하 농도 (cm-3)Free charge concentration (cm -3 ) 시편 EPsalm E ZnO-2wt%Al2O3 ZnO-2wt% Al 2 O 3 0.40.4 44 9.06×10-4 9.06 × 10 -4 13.3713.37 5.15×1020 5.15 × 10 20 시편 CPsalm C ZnO-1wt%Al2O3 ZnO-1wt% Al 2 O 3 0.40.4 44 3.93×10-4 3.93 × 10 -4 25.3425.34 6.26×1020 6.26 × 10 20

<실시예 4><Example 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. In Example 4, specimens C, D, and E were each heat-treated at 300 ° C. for 1 hour in a vacuum to prepare specimens (hereinafter referred to as specimen C-ann, specimen D-ann, and specimen E-ann), and their resistivity characteristics, Free charge mobility and free charge concentration characteristics are compared with specimens C, D, and E.

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. In general, when the heat treatment is performed on the thin film, stress and defects remaining in the thin film are removed to improve the characteristics of the thin film. In this embodiment, the specimens C, D, and E are each heat treated at 300 ° C. for 1 hour in a vacuum. As a result, as shown in Table 4, specimen C-ann and specimen D-ann having a relatively low Al content can be confirmed that the free charge mobility is improved by heat treatment. Particularly, specimen C- containing hydrogen ann can be seen to be superior to the hydrogen-free specimen D-ann, with free charge mobility reaching 36 cm 2 / Vs. On the other hand, specimen E-ann with a relatively high Al content shows little change in free charge mobility compared to specimen E, rather, it can be seen that the characteristics of the free charge concentration is reduced.

<표 4>TABLE 4

타겟target CF4 (vol%)CF 4 (vol%) H2 (vol%)H 2 (vol%) 비저항 (Ωcm)Resistivity (Ωcm) 자유전하 이동도 (cm2/Vs)Free charge mobility (cm 2 / Vs) 자유전하 농도 (cm-3)Free charge concentration (cm -3 ) 시편 C-annPsalm C-ann ZnO-1wt%Al2O3 ZnO-1wt% Al 2 O 3 0.40.4 44 2.90×10-4 2.90 × 10 -4 36.2436.24 5.94×1020 5.94 × 10 20 시편 CPsalm C ZnO-1wt%Al2O3 ZnO-1wt% Al 2 O 3 0.40.4 44 3.93×10-4 3.93 × 10 -4 25.3425.34 6.26×1020 6.26 × 10 20 시편 D-annPsalm D-ann ZnO-1wt%Al2O3 ZnO-1wt% Al 2 O 3 0.40.4 00 1.07×10-3 1.07 × 10 -3 15.3715.37 3.80×1020 3.80 × 10 20 시편 DPsalm D ZnO-1wt%Al2O3 ZnO-1wt% Al 2 O 3 0.40.4 00 1.04×10-2 1.04 × 10 -2 7.477.47 8.06×1019 8.06 × 10 19 시편 E-annPsalm E-ann ZnO-2wt%Al2O3 ZnO-2wt% Al 2 O 3 0.40.4 44 1.15×10-3 1.15 × 10 -3 13.2113.21 4.11×1020 4.11 × 10 20 시편 EPsalm E ZnO-2wt%Al2O3 ZnO-2wt% Al 2 O 3 0.40.4 44 9.06×10-4 9.06 × 10 -4 13.3713.37 5.15×1020 5.15 × 10 20

Claims (26)

산화아연에 할로겐족 음이온성 원소와 수소가 도핑된 것을 특징으로 하는 산화아연계 투명도전성 박막.A zinc oxide-based transparent conductive thin film, wherein zinc oxide is doped with a halogen anionic element and hydrogen. 산화아연에 할로겐족 음이온성 원소, 수소 및 3족 양이온성 금속원소가 도핑된 것을 특징으로 하는 산화아연계 투명도전성 박막. A zinc oxide-based transparent conductive thin film, wherein zinc oxide is doped with a halogen anionic element, hydrogen, and a group 3 cationic metal element. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 할로겐족 음이온성 원소는 0.05∼2.5at% 도핑된 것을 특징으로 하는 산화아연계 투명도전성 박막. The zinc oxide-based transparent conductive thin film according to claim 1 or 2, wherein the halogenated anionic element is doped with 0.05 to 2.5 at%. 제 2 항에 있어서, 상기 3족 양이온성 금속원소는 0보다 크고 1at% 이하로 도핑된 것을 특징으로 하는 산화아연계 투명도전성 박막. 3. The zinc oxide-based transparent conductive thin film according to claim 2, wherein the Group 3 cationic metal element is larger than 0 and doped at 1 at% or less. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 할로겐족 음이온성 원소는 F, Cl, Br, I 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 산화아연계 투명도전성 박막.The zinc oxide-based transparent conductive thin film according to claim 1 or 2, wherein the halogen anionic element is any one of F, Cl, Br, and I. 제 2 항에 있어서, 상기 3족 양이온성 금속원소는 Al, Ga, B, In, Sc, Fe, Cr 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 산화아연계 투명도전성 박막.The zinc oxide-based transparent conductive thin film according to claim 2, wherein the Group 3 cationic metal element is any one of Al, Ga, B, In, Sc, Fe, and Cr. 산화아연에 할로겐족 음이온성 원소와 수소가 도핑된 박막을 제조하는 것을 특징으로 하는 산화아연계 투명도전성 박막 제조방법. A method for producing a zinc oxide-based transparent conductive thin film, comprising: producing a thin film doped with zinc oxide with an halogen-based anionic element. 산화아연에 할로겐족 음이온성 원소, 수소 및 3족 양이온성 금속원소가 도핑된 박막을 제조하는 것을 특징으로 하는 산화아연계 투명도전성 박막 제조방법. A method for producing a zinc oxide-based transparent conductive thin film, characterized in that a zinc oxide is doped with a halogen anionic element, hydrogen, and a group 3 cationic metal element. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 물리적 기상 증착법 또는 화학적 기상 증착법을 이용하여 박막을 제조하는 것을 특징으로 하는 산화아연계 투명도전성 박막 제조방법. The method of manufacturing a zinc oxide-based transparent conductive thin film according to claim 7 or 8, wherein the thin film is manufactured by physical vapor deposition or chemical vapor deposition. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 할로겐족 음이온성 원소는 0.05∼ 2.5at% 도핑되는 것을 특징으로 하는 산화아연계 투명도전성 박막 제조방법. 9. The method of claim 7 or 8, wherein the halogen anionic element is doped with 0.05 to 2.5 at%. 제 8 항에 있어서, 상기 3족 양이온성 금속원소는 0보다 크고 1at% 이하로 도핑된 것을 특징으로 하는 산화아연계 투명도전성 박막 제조방법. 9. The method of claim 8, wherein the Group 3 cationic metal element is larger than 0 and doped to 1 at% or less. 제 9 항에 있어서, 상기 물리적 기상 증착법을 이용하는 경우, The method of claim 9, wherein the physical vapor deposition method is used. 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 공정 가스로 수소 또는 수소를 포함하는 가스를 이용하는 것을 특징으로 하는 산화아연계 투명도전성 박막 제조방법.Using either a zinc oxide target containing a Group 3 cationic metal element, a zinc oxide target containing a halogen anionic element, or a zinc oxide target containing both a Group 3 cationic metal element and a halogen anionic element, and A process for producing a zinc oxide-based transparent conductive thin film, comprising using hydrogen or a gas containing hydrogen as a process gas. 제 9 항에 있어서, 상기 물리적 기상 증착법 또는 화학적 기상 증착법을 이용하는 경우, The method of claim 9, wherein the physical vapor deposition method or the chemical vapor deposition method is used. 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. Zinc oxide transparent conductive thin film doped with Group 3 cationic metal element, Zinc oxide transparent conductive thin film doped with halogen anionic element, Zinc oxide transparent conductive doped with both Group 3 cationic metal element and halogen anionic element Process for producing a zinc oxide-based transparent conductive thin film, characterized in that the heat treatment for any one of the thin film in the gas atmosphere containing hydrogen or hydrogen. 제 9 항에 있어서, 상기 물리적 기상 증착법 또는 화학적 기상 증착법을 이용하는 경우, The method of claim 9, wherein the physical vapor deposition method or the chemical vapor deposition method is used. 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. Zinc oxide transparent conductive thin film doped with Group 3 cationic metal element, Zinc oxide transparent conductive thin film doped with halogen anionic element, Zinc oxide transparent conductive doped with both Group 3 cationic metal element and halogen anionic element Process for producing a zinc oxide-based transparent conductive thin film, characterized in that for plasma treatment using any one of the thin film or a plasma containing hydrogen. 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. The zinc oxide-based transparent conductive thin film manufacturing method according to claim 12, wherein when using a zinc oxide target containing the Group 3 cationic metal element, a gas containing both hydrogen and a halogen anionic element is used as a process gas. Way. 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. The method of claim 13, wherein when the heat treatment is performed on the zinc oxide-based transparent conductive thin film doped with the Group 3 cationic metal element, a gas including hydrogen and a halogen anionic element is used as the process gas. Zinc oxide transparent conductive thin film manufacturing method. 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. 15. The zinc oxide system according to claim 14, wherein when the plasma treatment is performed on the zinc oxide-based transparent conductive thin film doped with a Group 3 cationic metal element, the plasma includes hydrogen and a halogen anionic element. Transparent conductive thin film manufacturing method. 제 9 항에 있어서, 상기 화학적 기상 증착법을 이용하는 경우, The method of claim 9, wherein the chemical vapor deposition method is used. 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. When forming a zinc oxide transparent conductive thin film, a precursor containing a halogen anionic element or a precursor containing both a group 3 cationic metal element and a halogen anionic element is used as a precursor, and hydrogen or hydrogen is included. A method for producing a zinc oxide transparent conductive thin film, comprising using the prepared gas as a process gas. 제 18 항에 있어서, 상기 전구체에 수소가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 산화아연계 투명도전성 박막 제조방법. 19. The method of claim 18, wherein the precursor further comprises hydrogen. 제 18 항에 있어서, 상기 공정 가스로 수소 및 할로겐족 음이온성 원소가 함께 포함된 가스를 이용하는 것을 특징으로 하는 산화아연계 투명도전성 박막 제조방법. 19. The method of claim 18, wherein a gas containing hydrogen and a halogen anionic element together is used as the process gas. 제 9 항에 있어서, 상기 물리적 기상 증착법으로 스퍼터링 방법 또는 펄스 레이저 증착 방법을 이용하는 것을 특징으로 하는 산화아연계 투명도전성 박막 제조방법. The method of manufacturing a zinc oxide-based transparent conductive thin film according to claim 9, wherein a sputtering method or a pulse laser deposition method is used as the physical vapor deposition method. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 할로겐족 음이온성 원소는 F, Cl, Br, I 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 산화아연계 투명도전성 박막 제조방법.The method of claim 7 or 8, wherein the halogenated anionic element is any one of F, Cl, Br, and I. A method for producing a zinc oxide-based transparent conductive thin film. 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.9. The method of claim 8, wherein the Group 3 cationic metal element is any one of Al, Ga, B, In, Sc, Fe, and Cr. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 박막은 유리 또는 플라스틱 기판 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 산화아연계 투명도전성 박막 제조방법. The method of claim 7 or 8, wherein the thin film is formed on a glass or plastic substrate. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 제조된 산화아연계 투명도전성 박막에 대해 열처리 공정을 적용하는 것을 특징으로 하는 산화아연계 투명도전성 박막 제조방법. The method for manufacturing a zinc oxide-based transparent conductive thin film according to claim 7 or 8, wherein a heat treatment process is applied to the produced zinc oxide transparent conductive thin film. 제 25 항에 있어서, 상기 열처리는 진공 하에서 200∼500℃의 온도로 20∼200분 진행하는 것을 특징으로 하는 산화아연계 투명도전성 박막. The zinc oxide-based transparent conductive thin film according to claim 25, wherein the heat treatment is performed for 20 to 200 minutes at a temperature of 200 to 500 ° C under vacuum.
KR1020080038154A 2008-04-24 2008-04-24 Transparent conducting thin films consisting of zinc oxide and fabricating method for the same KR100979483B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080038154A KR100979483B1 (en) 2008-04-24 2008-04-24 Transparent conducting thin films consisting of zinc oxide and fabricating method for the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080038154A KR100979483B1 (en) 2008-04-24 2008-04-24 Transparent conducting thin films consisting of zinc oxide and fabricating method for the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090112333A true KR20090112333A (en) 2009-10-28
KR100979483B1 KR100979483B1 (en) 2010-09-03

Family

ID=41553527

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080038154A KR100979483B1 (en) 2008-04-24 2008-04-24 Transparent conducting thin films consisting of zinc oxide and fabricating method for the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100979483B1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101315002B1 (en) 2013-04-05 2013-10-04 군산대학교산학협력단 Method for manufacturing abzo transparent conductive oxide
KR101314907B1 (en) * 2013-04-05 2013-10-04 군산대학교산학협력단 Method for manufacturing abzo transparent conductive oxide

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060058563A (en) * 2004-11-25 2006-05-30 한국과학기술연구원 Tansparent conducting thin films consisting of zno with high figure of merit
KR100699072B1 (en) * 2005-08-02 2007-03-27 한국과학기술연구원 Zinc oxide based transparent conducting electrode

Also Published As

Publication number Publication date
KR100979483B1 (en) 2010-09-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6458673B1 (en) Transparent and conductive zinc oxide film with low growth temperature
Zhu et al. Sputtering deposition of transparent conductive F-doped SnO2 (FTO) thin films in hydrogen-containing atmosphere
EP0578046B1 (en) Transparent conductive film, and target and material for vapor deposition to be used for its production
EP2128876B1 (en) Process for producing electroconductor
US10366803B2 (en) Metal oxide thin film, method for depositing metal oxide thin film and device comprising metal oxide thin film
US20010008710A1 (en) Transparent conductive film having high transmission in the infrared region
US20070218646A1 (en) Process for producing electric conductor
EP2866232B1 (en) Transparent conducting film and preparation method thereof
EP2184743A1 (en) Conductor layer manufacturing method
US10167545B2 (en) Indium tin oxide thin films with both near-infrared transparency and excellent resistivity
Hashimoto et al. High mobility titanium-doped In2O3 thin films prepared by sputtering/post-annealing technique
EP1635361B1 (en) Method for producing a photoelectric converter comprising a transparent conductive substrate
KR100979483B1 (en) Transparent conducting thin films consisting of zinc oxide and fabricating method for the same
Liu et al. Effect of Annealing Temperature on Optoelectronic Performance of F-and Al-codoped ZnO Thin Films for Photosensor Applications.
KR20110089143A (en) Transparent conductive zinc oxide display film and production method therefor
KR102164629B1 (en) Composite transparent electrodes
KR100682741B1 (en) Fabrication method of zinc oxide based transparent conductive oxide thin film
KR20120071100A (en) Method for fabricating transparent conductive film and transparent conductive film by thereof
KR100806681B1 (en) Fabrication of highly conductive zno using low temperature rapid thermal annealing
KR101257035B1 (en) METHOD OF MANUFACTURING ZnO BASED TRANSPARENT CONDUCTIVE OXIDE AND ZnO BASED TRANSPARENT CONDUCTIVE OXIDE BY THE METHOD
KR20070024095A (en) Method for fabricating zno thin film doped with metal using magnetron co-sputtering
KR20140120663A (en) Preparation method of ZnO:Al thin film
KR20070021342A (en) Method for ZnO thin film doped with metal using magnetron sputtering method
KR20060058563A (en) Tansparent conducting thin films consisting of zno with high figure of merit
KR20080016034A (en) Method for preparaing gzo thin film by magnetron sputtering

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130731

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140729

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150730

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160804

Year of fee payment: 7