KR20140011854A - Multilayer transparent eletrode comprising mgzno alloy and method for preparing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 마그네슘 산화아연을 포함하는 다층 투명 전극 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마그네슘 산화아연층을 금속층 상하부에 형성하여 투과 스펙트럼을 자외선 영역까지 확대한 마그네슘 산화아연을 포함하는 다층 투명 전극 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a multilayer transparent electrode comprising magnesium zinc oxide and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a multilayer transparent electrode including magnesium zinc oxide formed by forming a magnesium zinc oxide layer above and below a metal layer and extending a transmission spectrum to an ultraviolet region. It relates to an electrode and a method of manufacturing the same.
최근 급속도로 발전해 가는 나노 기술, 정보 기술 및 디스플레이 기술로 인하여 언제 어디서나 정보를 접할 수 있는 유비쿼터스 시대로 접어 들고 있으며, 이에 따라 휴대가 간편하고 이동성을 가진 모바일 정보 전자 기기의 필요성이 증가되고 있다. 이러한 유비쿼터스 시대를 실현하는 정보화 기기로써 변형이 자유롭고 유연하며 가벼워 휴대가 간편한 플렉시블 정보전자 기기의 필요성이 날로 커지고 있다.Recently, due to the rapidly developing nanotechnology, information technology, and display technology, the information is entering the ubiquitous era where information can be accessed at any time and anywhere. Accordingly, the necessity of a mobile information electronic device that is portable and mobile is increasing. As an information device that realizes the ubiquitous era, the necessity of flexible information electronic devices that are free to be modified, flexible, and easy to carry is increasing.
플렉시블 디스플레이, 플렉시블 트랜지스터, 플렉시블 터치패널, 플렉시블 태양 전지로 대표되는 플렉시블 정보 전자 기기는 모두 인듐주석산화물(ITO:Indium Tin Oxide)로 대표되는 플렉시블 투명 전극을 전극으로 사용하여 전류 또는 빛을 제어하게 된다.Flexible information electronic devices such as flexible displays, flexible transistors, flexible touch panels, and flexible solar cells all use flexible transparent electrodes, represented by indium tin oxide (ITO), to control current or light. .
현재 투명 전극으로 가장 보편적으로 사용되는 ITO의 경우 Sn의 활성화를 통해 전자 농도를 증가시키기 때문에 300도 이상의 높은 성막 온도를 요구한다. 그러나 플렉시블한 고분자 기판(PET, PEN, PAR, PES)의 경우 200도 이상의 온도 공정이 어렵기 때문에 상온에서 증착된 비정질 구조의 ITO를 성막하여 플렉시블 전극으로 사용하게 된다. 그러나 비정질 ITO의 경우 결정질 ITO에 비해 매우 높은 결함 밀도로 높은 면저항을 나타내는 문제가 있다. Currently, ITO, which is most commonly used as a transparent electrode, requires a high deposition temperature of 300 degrees or more because Sn increases the electron concentration through activation. However, in the case of flexible polymer substrates (PET, PEN, PAR, PES), it is difficult to process a temperature of 200 degrees or more, so that an ITO having an amorphous structure deposited at room temperature is deposited and used as a flexible electrode. However, amorphous ITO has a problem of exhibiting high sheet resistance at a very high defect density compared to crystalline ITO.
ITO와 같은 산화물 재료의 경우 100 nm이상의 두께에서는 기판의 굽힘이나 휨에 대한 저항이 낮아 쉽게 크랙이 형성되며, ITO 박막의 주재료인 인듐 가격의 지속적인 상승으로 제조 원가 경쟁력에서도 문제점을 가지고 있다.In the case of oxide materials such as ITO, cracks are easily formed at a thickness of 100 nm or more due to low resistance to bending or bending of the substrate, and there is a problem in manufacturing cost competitiveness due to the continuous increase in indium price, which is the main material of ITO thin film.
본 발명은 상온에서 증착되어도 낮은 면저항을 가지는 다층 투명 전극을 제공하는 것이다.The present invention provides a multilayer transparent electrode having low sheet resistance even when deposited at room temperature.
본 발명은 ITO 투명전극에 비해 저렴하면서도 플렉시블 특성이 우수한 다층 투명전극을 제공하는 것이다. The present invention is to provide a multi-layer transparent electrode which is cheaper than the ITO transparent electrode and excellent in flexible characteristics.
본 발명은 Near-UV와 blue 파장대에서 투과도를 향상시킬 수 있는 다층 투명전극을 제공하는 것이다.The present invention provides a multilayer transparent electrode capable of improving transmittance in the near-UV and blue wavelength bands.
본 발명의 하나의 양상은, 투명기판 상부에 형성된 마그네슘아연산화물을 포함하는 하부산화물층 ; 상기 하부산화물층 상부에 형성된 금속층 ; 상기 금속층 상부에 형성된 마그네슘아연산화물을 포함하는 상부산화물층을 포함하는 다층투명 전극에 관계한다. One aspect of the invention, the lower oxide layer comprising a magnesium zinc oxide formed on the transparent substrate; A metal layer formed on the lower oxide layer; The present invention relates to a multilayer transparent electrode including an upper oxide layer including magnesium zinc oxide formed on the metal layer.
다른 양상에서, 본 발명은 투명기판 상면에 형성된 마그네슘아연산화물을 포함하는 하부산화물층을 형성하는 단계 ; 상기 하부산화물층 상부에 금속층을 형성하는 단계 ; 상기 금속층 상부에 마그네슘아연산화물을 포함하는 상부산화물층을 형성하는 단계를 포함하는 다층투명 전극의 제조방법에 관계한다.In another aspect, the present invention comprises the steps of forming a lower oxide layer comprising a magnesium zinc oxide formed on the upper surface of the transparent substrate; Forming a metal layer on the lower oxide layer; It relates to a method for manufacturing a multilayer transparent electrode comprising forming an upper oxide layer including magnesium zinc oxide on the metal layer.
본 발명에 따른 다층 투명전극은 마그네슘아연 산화물로 형성되어 낮은 제조원가를 가지면서도 플렉시블 특성이 우수하다. 또한, 본 발명의 투명 전극은 아연 산화물층에 마그네슘을 포함하면서도 면저항과 가시광 영역에서 투과도 유지 및 Near-UV에서 투과도를 향상시킬 수 있다.The multilayer transparent electrode according to the present invention is formed of magnesium zinc oxide and has excellent manufacturing characteristics while having a low manufacturing cost. In addition, the transparent electrode of the present invention can include magnesium in the zinc oxide layer while maintaining the transmittance in the sheet resistance and visible light region and improve the transmittance in the near-UV.
본 발명에서는 마그네슘아연 산화물층 상에 이온빔 처리를 하여 금속층의 접착성을 높일 수 있고, 또한, 금속층의 두께를 제어하여 면저항을 감소시킬 수 있다.In the present invention, the adhesion of the metal layer can be increased by ion beam treatment on the magnesium zinc oxide layer, and the sheet resistance can be reduced by controlling the thickness of the metal layer.
도 1은 본 발명의 일구현예에 따른 다층 투명전극을 나타내는 단면도이다.
도 2는 기판 위에 마그네슘아연산화물을 포함하는 하부산화물층을 형성하는 방법을 나타낸다.
도 3은 MgZnO : ZnO의 RF 파워비에 따른 성막되는 마그네슘아연산화물 중의 Mg 함량(화학식 1에서의 x)을 나타낸다.
도 4는 유리기판에 100nm 두께로 형성된 하부 MgZnO층의 파장에 따른 투과율을 나타낸다.
도 5는 은층의 두께에 따라 수득한 다층 투명전극들의 면저항과 캐리어 농도를 나타낸다.
도 6은 수득한 다층 투명전극에서 Mg 조성비가 증가함에 따른 투과도의 증가를 나타낸다.
도 7은 Mg 조성에 따른 상부 산화물층의 표면 거칠기를 나타낸다. 1 is a cross-sectional view showing a multilayer transparent electrode according to an embodiment of the present invention.
2 illustrates a method of forming a lower oxide layer including magnesium zinc oxide on a substrate.
Figure 3 shows the Mg content (x in the formula 1) in the magnesium zinc oxide to be formed according to the RF power ratio of MgZnO: ZnO.
Figure 4 shows the transmittance according to the wavelength of the lower MgZnO layer formed on a glass substrate with a thickness of 100nm.
5 shows the sheet resistance and carrier concentration of the multilayer transparent electrodes obtained according to the thickness of the silver layer.
6 shows an increase in transmittance with increasing Mg composition ratio in the obtained multilayer transparent electrode.
7 shows the surface roughness of the upper oxide layer according to the Mg composition.
본 발명은 첨부된 도면을 참고로 하여 하기의 설명에 의하여 모두 달성될 수 있다. 하기의 설명은 본 발명의 바람직한 구체예를 기술하는 것으로 이해되어야 하며, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아님을 이해해야 한다. 또한, 첨부된 도면은 이해를 돕기 위하여 실제 층의 두께(또는 높이) 또는 다른 층과의 비율에 비하여 다소 과장되게 표현된 것일 수 있으며, 그 의미는 후술하는 관련 기재의 구체적 취지에 비추어 바르게 이해될 수 있다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention can be achieved by the following description with reference to the accompanying drawings. It is to be understood that the following description describes preferred embodiments of the invention, and the invention is not necessarily limited thereto. In addition, the accompanying drawings may be exaggeratedly expressed relative to the actual layer thickness (or height) or the ratio with respect to other layers in order to facilitate understanding, and the meaning thereof may be properly understood in view of the specific purpose of the related description to be described later .
본 명세서에서 언급된 적층 구조는 예시적인 의미로 이해되어야 하며, 본 발명이 이러한 특정 적층 구조로 한정되는 것은 아니다.The lamination structure referred to in the present specification should be understood in an exemplary sense, and the present invention is not limited to such a specific lamination structure.
본 명세서에 있어서, "상에" 또는 "위에"라는 표현은 상대적인 위치 개념을 언급하기 위하여 사용될 수 있는 바, 언급된 층에 다른 구성 요소 또는 층이 직접적으로 존재하는 경우뿐만 아니라, 그 사이에 다른 층(중간층) 또는 구성 요소가 개재되거나 존재할 수 있고, 또한 언급된 층과의 관계에서 상부에 존재하기는 하나 언급된 층의 표면(특히, 입체적 형상을 갖는 표면)을 완전히 덮지 않은 경우도 포함할 수 있다. 따라서, 별도로 "직접적으로"라는 표현을 사용하지 않는 한, 상술한 바와 같이 상대적 개념으로 이해될 수 있다. 이와 유사하게, "하측에", "하부에" 또는 "아래에"라는 표현 역시 특정 층(요소)과 다른 층(요소) 사이의 위치에 대한 상대적 개념으로 이해될 수 있을 것이다.As used herein, the terms "on" or "on" may be used to refer to the relative position concept, as well as where other elements or layers are directly present in the stated layer, It should be understood that the layer (interlayer) or component may be interposed or present, and also includes the case where the surface of the layer mentioned above (particularly the surface having a three-dimensional shape) is not completely covered, . Thus, unless otherwise used, the expression "directly" may be understood as a relative concept as described above. Similarly, the expression "underneath", "underneath" or "underneath" may also be understood as a relative concept of the position between a particular layer (element) and another layer (element).
도 1은 본 발명의 일구현예에 따른 다층 투명전극을 나타내는 단면도이다. 도 1을 참고하면, 본 발명의 다층 투명전극은 기판(10)위에 하부산화물층(20), 금속층(30) 및 상부 산화물층(40)을 포함한다.1 is a cross-sectional view showing a multilayer transparent electrode according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the multilayer transparent electrode of the present invention includes a
여기서 기판(10)은 투명 전극을 지지하기 위한 모재 기판으로, 유연성이 없는 유리 기판, 사파이어 기판과 같은 투명 기판이 사용되거나 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌술폰(PES), 폴리이미드(PI), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리싸이클릭올레핀(PCO), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 가교형 에폭시(crosslinking type epoxy), 가교형 우레탄 필름(crosslinking type urethane)와 같은 플렉시블 투명 기판이 사용될 수 있다. 바람직하게 플렉시블 투명 기판을 모재 기판으로 사용할 수 있다. Here, the
상기 하부 산화물층(20) 또는 상부 산화물층(40)은 마그네슘아연산화물을 포함하여 형성되거나 바람직하게는 마그네슘아연산화물(MgZnO)층일 수 있다. 본 발명에서, 마그네슘아연산화물(MgZnO)층에 다른 도핑물질이나 금속성분을 추가로 첨가하는 것을 배제하지 않는다. 예를 들면, 마그네슘아연산화물에 Ga,Al,In등 3족 원소를 도핑할 수 있다. The
상기 마그네슘아연산화물은 하기 화학식 1로 표현될 수 있다. The magnesium zinc oxide may be represented by the following formula (1).
[화학식 1][Formula 1]
MgxZn1 - xOMg x Zn 1 - x O
여기서 x는 0.001~0.46, 바람직하게는 0.01 내지 0.3이다.X is 0.001-0.46, Preferably it is 0.01-0.3.
상기 화학식 1의 마그네슘아연산화물은 산화아연에 마그네슘이 도핑된 것이 아니라, 바람직하게는, 마그네슘과 아연의 조성이 균일한 합금이다. 상기 MgZnO 합금에서 Mg의 조성비가 Zn에 대해 0.001~0.46, 바람직하게는 0.01~0.3 범위일 수 있다. 상온 co-sputtering 공정시 Mg의 조성을 46%(0.46)까지 함유 하면서 ZnO의 결정구조를 가질 수도 있다. Mg의 조성이 46% 초과시 ZnO(wurtzite 구조)와 MgO(rock salt 구조)로 상 분리 현상이 일어날 수 있다. 종래에는 산화아연(ZnO)에 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 붕소(B) 등의 3족 양이온성 금속 원소 또는 불소(F)와 같은 할로겐 원소를 도핑하여 사용하고 있는데, 이러한 알루미늄 등이 도핑된 산화아연은 blue(450 nm) 이상의 밴드갭과 비슷한 영역 즉 3eV 이상에서는 흡수가 늘어나 큰 투과도 영역을 확보하는데 어려움이 있었다. Magnesium zinc oxide of the formula (1) is not doped with magnesium oxide zinc, preferably, an alloy of a uniform composition of magnesium and zinc. The composition ratio of Mg in the MgZnO alloy may be in the range of 0.001 to 0.46, preferably 0.01 to 0.3 with respect to Zn. In the room temperature co-sputtering process, Mg may contain up to 46% (0.46) and have a ZnO crystal structure. When the composition of Mg exceeds 46%, phase separation may occur with ZnO (wurtzite structure) and MgO (rock salt structure). Conventionally, zinc oxide (ZnO) is doped with halogen elements, such as group III cationic metal elements such as aluminum (Al), gallium (Ga), indium (In), and boron (B), or fluorine (F). In addition, zinc oxide doped with aluminum has a difficulty in securing a large transmittance region due to increased absorption in a region similar to a bandgap of blue (450 nm) or more, that is, 3eV or more.
본 발명의 상기 MgZnO층은 Mg의 함량을 제어하여 blue 이상의 파장영역에서 자외선 영역까지 광 흡수를 줄일 수 있어 투과도가 증대된다. 일반적으로 상기 MgZnO에서 Mg 함량이 증가할수록 밴드갭이 커진다.The MgZnO layer of the present invention can control the content of Mg to reduce the light absorption from the wavelength region of blue or more to the ultraviolet region, thereby increasing the transmittance. In general, as the Mg content increases in the MgZnO, the band gap increases.
상기 마그네슘아연산화물층은 두께가 10~100nm일 수 있다. 상기 두께 범위일 경우 투과도가 우수하며, 100nm 초과하는 경우 굽힘특성이 떨어질 수 있다. The magnesium zinc oxide layer may have a thickness of 10 to 100nm. In the thickness range, the transmittance is excellent, and when it exceeds 100 nm, bending characteristics may be degraded.
상기 금속층은 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 백금(Pt) 등과 같은 단일 원소와, 금 합금(Au alloy), 은 합금(Ag alloy), 구리 합금(Cu alloy), 알루미늄 합금(Al alloy) 등과 같은 합금을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 은을 사용할 수 있다. The metal layer includes a single element such as gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), aluminum (Al), platinum (Pt), and the like, and an gold alloy, a silver alloy, a copper alloy ( Alloys such as Cu alloys, Al alloys, and the like may be used, and silver may be preferably used.
본 발명의 다층 투명 전극은 마그네슘아연산화물층 사이에 빛이 투과 할 수 있는 수준의 매우 얇은 금속층을 삽입하여 상온에서 증착하므로 낮은 면저항을 얻을 수 있으며 표면 플라즈몬 현상을 통하여 높은 투과도를 구현할 수 있다. 또한 금속층의 삽입으로 상부 산화물층이나 하부 산화물층의 두께를 얇게 할 수 있다. Since the multilayer transparent electrode of the present invention is inserted at a room temperature by inserting a very thin metal layer having a level of light transmission between the magnesium zinc oxide layers, low sheet resistance can be obtained and high transmittance can be realized through the surface plasmon phenomenon. In addition, the thickness of the upper oxide layer or the lower oxide layer can be reduced by the insertion of the metal layer.
상기 금속층, 특히 은(Ag)층의 두께가 6~20nm, 바람직하게는 8~16nm일 수 있다. 은층의 두께가 6nm 미만인 경우에는 아일랜드 구조를 가져 낮은 전기적 특성을 보여주지만, 6nm 이상에서는 연속적인 박막 구조를 가져캐리어 농도(sheet carrier concentration)가 증가하고, 그 결과 다층 투명전극의 전기적 특성이 좋아진다. 빛의 금속층에 대한 skip depth가 20nm이므로 그 이하를 유지하는 것이 바람직하다.The metal layer, in particular, the thickness of the silver (Ag) layer may be 6 ~ 20nm, preferably 8 ~ 16nm. If the thickness of the silver layer is less than 6 nm, it has an island structure and shows low electrical properties. However, if the thickness of the silver layer is more than 6 nm, the film structure has a continuous thin film structure, resulting in an increase in sheet carrier concentration. . Since the skip depth for the metal layer of light is 20 nm, it is desirable to keep it below.
다른 양상에서 본 발명은 기판 위에 마그네슘아연산화물을 포함하는 하부산화물층을 형성하는 단계 ; 상기 하부산화물층 상부에 금속층을 형성하는 단계 ; 상기 금속층 상부에 마그네슘아연산화물을 포함하는 상부산화물층을 형성하는 단계를 포함하는 다층투명 전극의 제조방법에 관계한다. In another aspect, the present invention provides a method for forming a lower oxide layer including magnesium zinc oxide on a substrate; Forming a metal layer on the lower oxide layer; It relates to a method for manufacturing a multilayer transparent electrode comprising forming an upper oxide layer including magnesium zinc oxide on the metal layer.
상기 상부산화물층 또는 하부 산화물층은 마그네슘아연산화물층일 수 있다. 상기 마그네숨아연 산화물층을 형성하는 방법은 스퍼터링법(sputtering method), 화학기상증착법(chemical vapor deposition, CVD), 열 증착법(thermal evaporation), 이온빔(e-beam) 증착법, 분무열분해법(spray pyrosis), 솔-젤 용법(sol-gel process) 등이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 스퍼터링법을 사용한다.The upper oxide layer or the lower oxide layer may be a magnesium zinc oxide layer. The method of forming the magnesium zinc oxide layer is a sputtering method, chemical vapor deposition (CVD), thermal evaporation (thermal evaporation), ion beam (e-beam) deposition, spray pyrolysis (spray pyrosis) ), A sol-gel process and the like can be used, and preferably a sputtering method is used.
상기 상부 산화물층 또는 하부산화물층을 형성하는 단계는 마그네슘아연산화물 타겟과 아연산화물 타겟을 사용하여 마그네슘의 함량을 제어할 수 있다. 상기 상부산화물층 또는 하부산화물층을 구성하는 마그네슘 아연 산화물층은 앞에서 상술한 화학식 1과 같다.The forming of the upper oxide layer or the lower oxide layer may control the content of magnesium using a magnesium zinc oxide target and a zinc oxide target. Magnesium zinc oxide layer constituting the upper oxide layer or the lower oxide layer is the same as the formula (1) described above.
[화학식 1][Formula 1]
MgxZn1 - xOMg x Zn 1 - x O
여기서 x는 0.001~0.46, 바람직하게는 0.01 내지 0.3이다.X is 0.001-0.46, Preferably it is 0.01-0.3.
도 2는 기판 위에 마그네슘아연산화물을 포함하는 하부산화물층을 형성하는 방법을 나타낸다. 도 2를 참고하면, 스퍼터 챔버내에 투명기판(10)위에 성막하고자 하는 마그네슘아연 산화물(MgZnO) 타켓(110)과 아연산화물(ZnO) 타겟(120)이 배치되어 있으며, 지지대(200)의 상면에 기판(10)이 있다. 본 발명에서는 각 타겟의 RF 파워 조절에 의해 증착되는 마그네슘아연산화물에서의 Mg 함량이 달라진다.2 illustrates a method of forming a lower oxide layer including magnesium zinc oxide on a substrate. Referring to FIG. 2, a magnesium zinc oxide (MgZnO)
도 3은 MgZnO : ZnO의 RF 파워비에 따라 성막되는 마그네슘아연산화물 중의 Mg 함량(화학식 1에서의 x)을 나타낸다. 도 3에서는 마그네슘아연산화물 층의 두께를 100nm로 형성하는 경우이다. 도 3을 참고하면, RF 파워비(MgZnO/ZnO)와 Mg 함량은 선형(liner) 관계에 있어 RF 파워비(MgZnO/ZnO)를 이용하여 Mg 함량을 제어할 수 있음을 알 수 있다.3 shows Mg content (x in Formula 1) in magnesium zinc oxide which is formed according to the RF power ratio of MgZnO: ZnO. In FIG. 3, the thickness of the magnesium zinc oxide layer is 100 nm. Referring to FIG. 3, it can be seen that the Mg content may be controlled using the RF power ratio (MgZnO / ZnO) in a linear relationship with the RF power ratio (MgZnO / ZnO) and Mg content.
상기 방법은 상기 하부산화물층 상면에 금속층을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 금속층을 형성하는 방법은 스퍼터링법(sputtering method), 화학기상증착법(chemical vapor deposition, CVD), 열 증착법(thermal evaporation), 이온빔(e-beam) 증착법, 분무열분해법(spray pyrosis) 등이 사용될 수 있다.The method includes forming a metal layer on the lower oxide layer. The metal layer may be formed using a sputtering method, chemical vapor deposition (CVD), thermal evaporation, ion beam evaporation, spray pyrosis, or the like. Can be.
상기 방법은 상부 산화물층에 이온빔 처리를 수행한 후 상기 금속층을 증착할 수 있다. 상기 이온빔으로는 전자빔, 또는 하전 입자빔, 양성자 빔이 사용될 수 있다. 이온빔 가속기를 통해 아르곤 또는 제논 이온을 상기 금속산화물층에 조사할 수 있으며, 이온의 에너지는 100eV 내지 1keV인 것이 바람직하다. 저에너지의 이온을 상기 하부 산화물층 표면에 입사하면 substrate-하부 산화물층을 관통하지 않고 mono or two layer만 선택적으로 표면 처리가 가능하다. 이러한 이온빔 처리에 의해 하부 산화물층에 대한 데미지를 최소화하면서 표면의 오염물질을 제거해 줄 수 있으며 금속층과의 접착력을 증가시킬 수 있다.The method may deposit the metal layer after performing an ion beam treatment on the upper oxide layer. As the ion beam, an electron beam, a charged particle beam, or a proton beam may be used. Argon or xenon ions can be irradiated to the metal oxide layer through an ion beam accelerator, and the energy of the ions is preferably 100 eV to 1 keV. When low energy ions enter the surface of the lower oxide layer, only mono or two layers can be selectively treated without penetrating the substrate-lower oxide layer. This ion beam treatment can remove contaminants on the surface while minimizing damage to the underlying oxide layer and increase adhesion to the metal layer.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명이 이들 예로만 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited only to these examples.
실시예Example 1 One
스퍼터 챔버내에 유리기판을 넣어 챔버내의 압력을 2.5× 10-6Torr로 유지하면서, 아르곤 가스를 50sccm로 주입시켰다. 마그네슘아연 산화물(MgZnO) 타켓과 아연산화물(ZnO) 타겟의 RF 펄스비(MgZnO/ZnO)를 0, 0.6, 1.1, 1.8로 각각 조절하여 하부산화물층(마그네슘아연 산화물(MgZnO)층)을 50nm, 100nm로 각각 형성하였다. 이때 기판 온도는 상온으로 유지하였다. Argon gas was injected at 50 sccm while a glass substrate was placed in the sputter chamber to maintain the pressure in the chamber at 2.5 × 10 −6 Torr. 50nm, Each formed at 100 nm. At this time, the substrate temperature was maintained at room temperature.
이어서, 이온빔 가속기(Gridless end-hall type ion source)를 통해 아르곤 이온을 50nm의 하부 금속산화물층에 조사하였으며, 이때 이온 에너지는 100eV 내지 1keV이다. 다음으로 은층의 두께를 0, 4, 8, 12, 16nm로 각각 상기 하부금속 산화물층에 형성하였다. 이때 은층의 증착은 electron beam evaporator를 사용하였고 은층의 증착속도는 2.6 A/s이었다. 은층 형성 후에 상부 금속산화물층을 하부 금속산화물층과 동일한 공정조건으로 50nm 두께로 형성하여 다층 투명전극을 수득하였다.Subsequently, argon ions were irradiated to the lower metal oxide layer of 50 nm through a gridless end-hall type ion source, where ion energy was 100 eV to 1 keV. Next, the thickness of the silver layer was formed in the lower metal oxide layer at 0, 4, 8, 12, and 16 nm, respectively. The silver layer was deposited using an electron beam evaporator and the deposition rate of the silver layer was 2.6 A / s. After forming the silver layer, the upper metal oxide layer was formed to a thickness of 50 nm under the same process conditions as the lower metal oxide layer to obtain a multilayer transparent electrode.
도 4는 유리기판에 100nm 두께로 형성된 하부 MgZnO층의 파장에 따른 투과율을 나타내고, 표 1은 하부 MgZnO층의 RF파워비에 대한 밴드갭을 나타내고 있다.4 shows the transmittance according to the wavelength of the lower MgZnO layer formed on a glass substrate 100nm thick, Table 1 shows the bandgap for the RF power ratio of the lower MgZnO layer.
표 1 및 도 4를 참고하면, MgZnO 타겟에 대한 파워비가 증가할수록(Mg 함량 증가함) 밴드갭도 3.24에서 3.8로 증가하고, 이에 따라, 투과 파장대역도 Near - UV로 확대됨을 확인할 수 있다. Referring to Table 1 and FIG. 4, as the power ratio for the MgZnO target increases (increasing Mg content), the bandgap also increases from 3.24 to 3.8, and accordingly, the transmission wavelength band may be expanded to Near-UV.
도 5는 은층의 두께에 따라 수득한 다층 투명전극들의 면저항과 캐리어 농도를 나타낸다. 도 5를 참고하면, 은층의 두께가 8nm 이상에서는 연속적인 FILM이 되면서 전위장벽이 낮아져 면저항이 감소하게 되고, 또한, 은 층의 두께에 두꺼워짐에 따라 캐리어 농도가 증가함을 알 수 있다.5 shows the sheet resistance and carrier concentration of the multilayer transparent electrodes obtained according to the thickness of the silver layer. Referring to FIG. 5, it can be seen that when the thickness of the silver layer is 8 nm or more, the continuous barrier becomes lower and the sheet resistance decreases as the potential barrier decreases, and the carrier concentration increases as the thickness of the silver layer becomes thicker.
도 6은 수득한 다층 투명전극에서 Mg 조성비가 증가함에 따른 투과도의 증가를 나타내고, 표 2는 Mg 조성비에 따른 면저항, 전하이동도, 투과도(550nm 파장대)를 나타낸다.6 shows an increase in transmittance with increasing Mg composition ratio in the obtained multilayer transparent electrode, and Table 2 shows sheet resistance, charge mobility, and transmittance (550 nm wavelength band) according to the Mg composition ratio.
표 2를 참고하면, Mg 조성에 따른 면저항, 이동도, 550nm 파장대에서 투과도는 큰 변화가 없으나, 도 6을 참고하면, 투과 스펙트럼이 Mg 조성비가 증가함에 따라 Near - UV로 확대된다. Referring to Table 2, the sheet resistance, mobility, and transmittance in the 550 nm wavelength band according to the Mg composition does not change significantly. Referring to FIG. 6, the transmission spectrum is expanded to Near-UV as the Mg composition ratio increases.
도 7은 Mg 조성에 따른 상부 산화물층의 표면 거칠기를 나타낸다. 도 7을 참고하면, Mg 조성이 증가할수록 Rrms가 감소한다. 이것은 ZnO 경우 wurtzite 구조를 가지며 수평 성장 보다는 수직 성장 속도가 빠르므로 표면 거칠기가 높지만 Mg을 사용하면 rock slat 구조를 가지는 MgO가 형성되어 수직성장 속도를 억제하고 수평성장 속도를 촉진시켜 표면 거칠기를 감소 시킬수 있다. 유기물 소자의 경우 표면거칠기가 작을수록 소자 효율과 안정성을 높일 수 있다. 7 shows the surface roughness of the upper oxide layer according to the Mg composition. Referring to FIG. 7, the Rrms decreases as the Mg composition increases. It has a wurtzite structure in the case of ZnO and its surface roughness is higher than that of horizontal growth, so the surface roughness is high. However, when Mg is used, MgO having a rock slat structure is formed. have. In the case of an organic device, the smaller the surface roughness, the higher the device efficiency and stability can be.
지금까지 본 발명의 구체적인 실시예들을 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본질적인 특성에 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
Hereinafter, specific embodiments of the present invention have been described. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than by the foregoing description, and all differences within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the present invention.
10 : 기판 20 : 하부산화물층
30 : 금속층 40 : 상부산화물층10: substrate 20: lower oxide layer
30: metal layer 40: upper oxide layer
Claims (9)
상기 하부산화물층 위에 형성된 금속층 ;
상기 금속층 위에 형성된 마그네슘아연산화물을 포함하는 상부산화물층을 포함하는 것을 특징으로 하는 다층투명 전극.A lower oxide layer comprising magnesium zinc oxide formed on the substrate;
A metal layer formed on the lower oxide layer;
And a top oxide layer comprising magnesium zinc oxide formed on the metal layer.
[화학식 1]
MgxZn1 - xO
여기서 x는 0.001 내지 0.46이다. The multilayer transparent electrode of claim 1, wherein the magnesium zinc oxide is represented by the following Chemical Formula 1.
[Chemical Formula 1]
Mg x Zn 1 - x O
Where x is from 0.001 to 0.46.
상기 하부산화물층 상부에 금속층을 형성하는 단계 ;
상기 금속층 상부에 마그네슘아연산화물을 포함하는 상부산화물층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층투명 전극의 제조방법.Forming a lower oxide layer including magnesium zinc oxide on the substrate;
Forming a metal layer on the lower oxide layer;
And forming an upper oxide layer including magnesium zinc oxide on the metal layer.
The method of claim 1, wherein the method deposits a metal layer after performing ion beam treatment on the upper oxide layer.
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