KR20170132990A - 유연성 기판 상에 형성된 금속전극의 제조방법 및 이에 의해 제조된 금속전극 - Google Patents

유연성 기판 상에 형성된 금속전극의 제조방법 및 이에 의해 제조된 금속전극 Download PDF

Info

Publication number
KR20170132990A
KR20170132990A KR1020160063845A KR20160063845A KR20170132990A KR 20170132990 A KR20170132990 A KR 20170132990A KR 1020160063845 A KR1020160063845 A KR 1020160063845A KR 20160063845 A KR20160063845 A KR 20160063845A KR 20170132990 A KR20170132990 A KR 20170132990A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pet substrate
substrate
thin film
minutes
metal electrode
Prior art date
Application number
KR1020160063845A
Other languages
English (en)
Inventor
구본흔
김은지
조현지
Original Assignee
창원대학교 산학협력단
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 창원대학교 산학협력단 filed Critical 창원대학교 산학협력단
Priority to KR1020160063845A priority Critical patent/KR20170132990A/ko
Publication of KR20170132990A publication Critical patent/KR20170132990A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/14—Metallic material, boron or silicon
    • C23C14/20—Metallic material, boron or silicon on organic substrates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/02—Pretreatment of the material to be coated
    • C23C14/021—Cleaning or etching treatments
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/02—Pretreatment of the material to be coated
    • C23C14/021—Cleaning or etching treatments
    • C23C14/022—Cleaning or etching treatments by means of bombardment with energetic particles or radiation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/54—Controlling or regulating the coating process
    • C23C14/542—Controlling the film thickness or evaporation rate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor 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
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor 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
    • H01L31/0248—Semiconductor 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 characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/036—Semiconductor 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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes
    • H01L31/0392—Semiconductor 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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate
    • H01L31/03926—Semiconductor 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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate comprising a flexible substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
    • H01L33/40—Materials therefor
    • H01L51/0097—
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K77/00—Constructional details of devices covered by this subclass and not covered by groups H10K10/80, H10K30/80, H10K50/80 or H10K59/80
    • H10K77/10—Substrates, e.g. flexible substrates
    • H10K77/111—Flexible substrates
    • H01L2251/5338—
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2102/00—Constructional details relating to the organic devices covered by this subclass
    • H10K2102/301—Details of OLEDs
    • H10K2102/311—Flexible OLED
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549—Organic PV cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

본 발명은 (a) 자외선을 조사하여 PET 기판의 표면을 개질하는 단계; 및 (b) 표면 개질한 상기 PET 기판 상에 스퍼터링(sputtering) 공정으로 금속 박막을 형성하는 단계를 포함하는 유연성 기판 상에 형성된 금속전극의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 금속전극의 제조방법은, PET 기판에 자외선을 조사하여 PET 기판의 표면에 수산화기(OH-)를 형성시키는 표면 개질공정을 통해, 박막과 기판과의 화학 반응성을 높여 우수한 물성의 금속전극을 제조할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 금속전극의 제조방법은, 은(Ag), 금(Au), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 구리(Cu) 등의 비저항 재료를 최적 조건의 스퍼터링(sputtering) 공정을 통해 PET 기판의 표면에 박막 형태로 형성시킴으로써, 표면거칠기가 낮아 전기적 특성이 우수한 금속전극을 손쉽게 제조할 수 있다.

Description

유연성 기판 상에 형성된 금속전극의 제조방법 및 이에 의해 제조된 금속전극{Method for preparing of metal electrode using ultra violet illumination}
본 발명은 유연성 기판 상에 금속전극을 제조할 수 있는 방법과 이에 의해 제조된 금속전극에 관한 것이다.
정보통신기술이 발달함에 따라 TV, 휴대전화, 노트북 컴퓨터, PDA, LCD 모니터, 자동차 네비게이션, 휴대용 게임기 등의 각종 전자기기에 사용되는 디스플레이 및 전지에 대한 수요가 증가하고 있다. 특히, 휴대용 전자기기의 사용량이 크게 증가하면서 얇고 가벼운 제품을 선호하는 소비자가 증가함에 따라 디스플레이 또는 전지의 무게, 두께 등을 줄이고자 하는 노력이 시도되고 있다.
종래에 사용되던 디스플레이, 전지의 기판은 유리로 구성되어 투명하고 견고하다는 장점은 있으나, 충격에 약하고 유연성이 부족하며 단위 부피당 중량이 큰 문제점이 있어, 가볍고 얇으면서도 유연하여 충격에 강해 잘 깨지지않는 디스플레이, 전지를 제조하는데 어려움이 많았다. 따라서, 유리 기판의 대안으로 고분자 기판의 사용에 관한 연구가 진행되어 왔다.
고분자 기판은 유리 기판에 비해 얇고 가벼우며, 기판 자체가 유연하여 롤-투-롤(roll-to-roll) 공정을 이용한 대량 생산이 가능할 뿐만 아니라, 제품의 경량화가 가능하나, 상기 고분자 기판은 유리 기판에 비하여 낮은 표면 에너지를 가져 상부에 증착되는 박막과의 접착력이 약하다는 문제점이 있다.
따라서, 플라즈마 처리방법, 코로나 방전 처리방법 또는 화학적 처리방법을 통해 고분자의 표면 에너지를 낮춰 박막을 증착시키려는 연구가 진행되어 왔다.
일례로, 특허문헌 1은 상압 플라즈마 표면처리된 폴리머 기판을 이용한 투명전극의 제조방법에 관한 것으로, 상압하에서, 플라즈마발생장치에 반응가스를 공급하고, 교류전원을 인가시켜 플라즈마를 발생시키고, 플라즈마 발생 영역에 폴리머 기판을 위치시켜 플라즈마 표면 개질 후, 상기 폴리머 기판에 투명 전도성 산화물층을 형성하여 플렉시블한 전자소자를 제조하는 것을 특징으로 하는 상압 플라즈마 표면처리된 폴리머 기판을 이용한 투명전극의 제조방법에 관한 기술내용이 개시된 바 있다.
그러나, 상기한 플라즈마 처리방법은, 먼저 진공 분위기를 조성하여야 하는 등의 초기 비용이 많이 투입되고, 가동 비용이 많이 소요될 뿐 아니라 작업성이나 보수성이 좋지 못한 문제점을 가지고 있다.
또한, 코로나 방전 처리방법, 화학적 처리방법은 고분자 기판 표면에 물리적·화학적 손상을 주기 때문에 기판의 투명도가 감소하고, 균일한 처리가 곤란하며, 박막의 증착 특성이 개선되지 않는다는 단점이 있다.
따라서, 낮은 저항을 가지면서도, 고분자 기판상에 금속 박막을 용이하게 증착시킬 수 있도록 표면이 개질된 고분자 기판을 이용한 전극에 관한 연구가 필요한 실정이다.
한국등록특허 제 10-1133250호 (등록일 : 2012.03.28.) 한국등록특허 제 10-1096741호 (등록일 : 2011.12.14.) 한국등록특허 제 10-1598583호 (등록일 : 2016.02.23.) 한국공개특허 제 10-2016-0019388호 (공개일 : 2016.02.19.)
본 발명의 목적은 고분자 기판 상에 금속 박막을 용이하게 증착시킬 수 있도록 기판의 표면을 개질하여 금속전극을 제조하는 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명은 (a) 자외선을 조사하여 PET 기판의 표면을 개질하는 단계; 및 (b) 표면 개질한 상기 PET 기판 상에 스퍼터링(sputtering) 공정으로 금속 박막을 형성하는 단계를 포함하는 유연성 기판 상에 형성된 금속전극의 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 PET 기판은, (i) PET 기판을 에탄올에 침지시킨 후 20 ℃에서 15 분 동안 초음파 처리하는 단계; (ii) 에탄올에 침지한 상기 PET 기판을 0.02 M NaOH 용액에 침지시킨 후 20 ℃에서 5 분 동안 초음파 처리하는 단계; 및 (iii) NaOH 용액에 침지한 상기 PET 기판을 증류수에 침지시킨 후, 20 ℃에서 10분 동안 초음파 처리하는 단계를 포함하는 방법으로 세척한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 단계(a)는 320 내지 420 nm 파장의 자외선을 2 내지 20분 동안 조사하여 수행되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 단계(a)는 대기분위기 하에서 수행되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 금속 박막은 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 구리(Cu), 코발트(Co), 팔라듐(Pd) 및 알루미늄(Al)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 금속 박막은 Al을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 단계(b)에서, 상기 금속 박막을 200 nm 이하의 두께로 형성시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 단계(b)의 스퍼터링 공정은 40 내지 100 W의 전력에너지를 공급하여 2 내지 20분 동안 수행되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기에 기재된 방법에 의해 제조된 금속전극을 제공한다.
또한, 200 내지 800 W의 램프 파워로 320 내지 420 nm 파장의 빛을 2 내지 20분 동안 조사하여 표면 개질한 PET 기판; 및 상기 PET 기판 상에 40W의 전력에너지로 10분 동안 스퍼터링 공정을 수행하여 형성시킨 Al 박막을 포함하여 표면거칠기가 0.7 nm인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 금속전극의 제조방법은, PET 기판에 자외선을 조사하여 PET 기판의 표면에 수산화기(OH-)를 형성시키는 표면 개질공정을 통해, 박막과 기판과의 화학 반응성을 높여 우수한 물성의 금속전극을 제조할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 금속전극의 제조방법은, 은(Ag), 금(Au), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 구리(Cu) 등의 전극 재료를 최적 조건의 스퍼터링(sputtering) 공정을 통해 PET 기판의 표면에 박막 형태로 형성시킴으로써, 표면거칠기가 낮아 전기적 특성이 우수한 금속전극을 손쉽게 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 자외선 조사를 이용한 금속전극의 제조방법의 각 단계를 나타낸 공정도이다.
도 2는 실시예 및 비교예의 PET 기판의 UV 램프 파워별 투과도를 측정한 그래프이다.
도 3은 실시예 및 비교예의 PET 기판의 UV 조사 시간별 투과도를 측정한 그래프이다.
도 4는 실시예 및 비교예에 따른 PET 기판의 XRD 패턴 분석결과이다.
도 5는 실시예 및 비교예에 따른 PET 기판의 표면거칠기를 나타낸 도면이다.
도 6은 실시예 및 비교예의 금속전극의 UV 램프 파워별 면저항을 나타낸 그래프이다.
도 7은 실시예 및 비교예의 금속전극의 UV 조사 시간별 면저항을 나타낸 그래프이다.
도 8은 실시예에 따른 금속전극의 Al 박막 증착두께를 나타낸 도면이다.
도 9는 실시예 및 비교예에 따른 금속전극의 표면거칠기를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 자외선 조사를 이용한 금속전극의 제조방법은, (a) 자외선을 조사하여 PET 기판의 표면을 개질하는 단계; 및 (b) 표면 개질한 상기 PET 기판 상에 스퍼터링(sputtering) 공정으로 금속 박막을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 단계(a)는 PET 기판에 자외선을 조사하여 표면을 개질하는 단계로, PET 기판에 자외선(UV)를 조사함으로써, PET 기판의 표면을 열화시켜 개질시키는 단계이다.
상기 PET 기판은 높은 광투과성을 가지며, 열적 안정성이 우수하고, 가공성이 뛰어나 다양한 금속전극 제조에 활용할 수 있으며, 통상적으로 사용되는 PET 기판을 사용할 수 있다.
상기 PET 기판은 공지된 다양한 기판의 세척방법을 사용할 수 있으나, 바람직하게는, 상기 PET 기판은, (i) PET 기판을 에탄올에 침지시킨 후 20 ℃에서 15분 동안 초음파 처리하는 단계; (ii) 상기 건조한 PET 기판을 0.02 M NaOH 용액에 침지시킨 후 20 ℃에서 5분 동안 초음파 처리하는 단계; 및 (iii) 상기 건조한 PET 기판을 증류수에 침지시킨 후, 20 ℃에서 10분 동안 초음파 처리하는 단계를 포함하는 방법을 통해 PET 기판을 세척하여 PET 기판에 잔존하는 각종 불순물을 효과적으로 제거해 후술할 단계에서 박막을 형성시켜도, 투과도의 저하가 없는 우수한 금속전극을 형성시킬 수 있다.
상기와 같은 PET 기판에 UV가 조사되면, UV 조사에 의해 PET 기판의 결합쇄가 분해되어 표면에 다량의 측쇄와 라디칼이 발생하게 된다. 상기 발생한 라디칼이 대기중의 산소와 재결합하고, PET 기판 표면의 극성기 반전(polarity reversal)이 일어나 PET 기판 표면에 수산화기(OH-)가 형성되어, 금속 박막 형성 시 화학 반응성을 높이므로, 금속 박막 형성을 용이하게 하고, 형성된 박막과 기판과의 접착력이 높아진다.
이때 조사되는 UV는 320 내지 420 nm 파장의 자외선이며, 2 내지 20분 동안 조사될 수 있다. UV 조사 시간이 2분 미만일 경우 기판 표면을 충분히 개질시킬 수 없고, 20분을 초과할 경우 기판 표면이 손상될 수 있으므로, 바람직하게 2 내지 20분 동안 조사할 수 있다.
또한, 상기 자외선은 바람직하게는, 파워가 200 내지 800 W인 자외선(UV) 램프를 사용하여, 자외선에 의한 기판의 표면 개질을 최적화해 우수한 밀착력을 갖는 금속 박막을 제조할 수 있다.
상기와 같은 표면 개질은 대기 분위기 하에서 수행되어도 무방하나, PET 기판 상에 수산화기의 형성을 증가시키기 위해서는, 인위적으로 산소가 공급되는 조건하에서도 진행할 수 있다.
상기와 같이 PET 기판에 UV를 조사하면 PET 기판의 투과도에는 영향을 끼치지 않으면서도 기판의 표면거칠기(surface roughness)를 낮추는 효과가 있으며, 이에 따라 하기 서술할 금속 박막의 형성을 용이하게 하고, 형성된 박막과 기판과의 접착력을 높이므로 박막 형성 후에도 낮은 표면거칠기를 가져 우수한 물성의 금속전극을 제조할 수 있다.
상기 단계(b)에서는, 상기와 같이 하여 표면을 개질한 PET 기판 상에 스퍼터링 공정으로 금속 박막을 형성시키는 단계이다.
본 단계에서 금속 박막을 형성시키기 위해 사용되는 스퍼터링(sputtering)은 진공증착법의 일종으로, 높은 에너지(20~30 eV)를 가지는 입자의 충돌에 의한 운동량 교환으로 재료에서 원자들을 이탈시키고 타켓에서 이탈된 원자들이 진공상태에서 기판에 도달하여 박막을 형성하는 방법으로, 이와 같은 스퍼터링 방식은 증류법보다 증착 능력, 복잡한 합금을 유지하는 능력이 뛰어나고, 고온에서 내열성 금속의 증착 능력이 뛰어난 특징이 있으므로, 본 발명에서 활용할 수 있다.
본 단계에서는 상기와 같은 스퍼터링 공정으로 표면 개질한 PET 기판 상에 금속 박막을 형성시킬 수 있는데, 상기 금속 박막은 저비저항(low resistivity) 재료로서, Au, Ag, Pt, Ni, Cu, Co, Pd 및 Al로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속을 포함할 수 있으며, 보다 바람직하게는 저렴하며 밀착성 및 내식성이 우수한 Al을 포함할 수 있다.
보다 상세하게 설명하면, 스퍼터링 공정 시 타겟으로 알루미늄 소결체를 이용하여 상기 PET 기판 상에 박막을 형성시킬 수 있으며, 상기 알루미늄 소결체는 순도 99.99%의 알루미늄 분말을 몰드에 충진한 후, 600 MPa 이상의 압력을 가하고 30 내지 80 ℃의 열을 가하여 제조한 알루미늄 소결체일 수 있다. 상기와 같이 제조된 알루미늄 소결체를 이용할 경우, 결정립의 미세화가 가능하고 스퍼터링 공정시 스플래시(splash)의 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 단계에서는 표면거칠기가 낮아 우수한 전기적 특성을 가지면서도, 충분한 기계적 강도를 유지할 수 있도록, 바람직하게는 금속 박막을 200 nm 이하의 두께로 형성시킬 수 있다.
본 발명은 상기 기재된 방법에 의해 제조된 금속전극을 제공한다. 상기 금속전극은 표면거칠기가 낮아 전기적 특성이 우수하여, 발광다이오드(LED), 태양전지, 디스플레이 등에 유용하게 활용될 수 있다.
일례로, 200 내지 800 W의 자외선(UV) 램프 파워로 320 내지 420 nm 파장의 빛을 2 내지 20분 동안 조사하여 표면 개질한 PET 기판 상에 40W의 전력에너지로 10분 동안 스퍼터링 공정을 수행하여 형성시킨 Al 박막을 포함하는 금속전극은 표면거칠기가 0.7 nm 이하이고, 면저항은 50 Ω/sq(Ω/□) 이하로 전기적 특성이 매우 우수하다.
이하, 본 발명을 실시예를 들어 더욱 상세히 설명하도록 한다.
제시된 실시예는 본 발명의 구체적인 예시일 뿐이며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.
<실시예>
(1) PET 기판에 대한 자외선(UV)의 조사
하기 표 1의 조건으로 메탈 할라이드 램프(metal halide lamp)를 이용하여 320 내지 420 nm 파장의 빛을 PET 기판에 조사하였다.
UV 램프 파워(W) UV 조사 시간(min)
비교예 1 0 5
실시예 1-1 200 5
실시예 1-2 400 5
실시예 1-3 600 5
실시예 1-4 800 5
실시예 1-5 600 2
실시예 1-6 600 10
실시예 1-7 600 20
(2) 금속 박막층의 형성
하기 표 2에 나타낸 바와 같은 조건으로, 실시예 1-1 내지 실시예 1-7 및 비교예 1에 따른 방법에 의해 자외선 조사한 기판 상에 스퍼터링 공정으로 Al 박막을 형성시켜 금속전극을 제조하였다.
UV 램프 파워(W) UV 조사 시간(min) 증착 파워(W) 증착 시간(min)
비교예 2 0 5 40 10
실시예 2-1 200 5 40 10
실시예 2-2 400 5 40 10
실시예 2-3 600 5 40 10
실시예 2-4 800 5 40 10
실시예 2-5 600 2 40 10
실시예 2-6 600 10 40 10
실시예 2-7 600 20 40 10
< 실험예 1>
(1) UV 램프 파워에 따른 PET 기판의 투과도 측정
조사한 UV 램프의 파워가 기판에 미치는 영향을 분석하기 위해서, 실시예 1-1 내지 실시예 1-4 및 비교예 1에 따른 방법에 의해 자외선 조사한 PET 기판의 투과도(transmittance)를 측정하여, 그 결과를 도 2에 나타내었다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 실시예 1-2 및 실시예 1-3에 따른 기판에서 높은 89% 이상의 투과도를 보임을 확인할 수 있다.
(2) UV 조사 시간에 따른 PET 기판의 투과도 측정
UV를 조사한 시간이 기판에 미치는 영향을 분석하기 위해서, 실시예 1-3, 실시예 1-5 내지 실시예 1-7 및 비교예 1에 따른 방법에 의해 자외선 조사한 PET 기판의 투과도를 측정하여, 그 결과를 도 3에 나타내었다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 실시예 1-3에 따른 기판에서 90% 이상의 높은 투과도를 보이며, UV 램프 파워와 UV 조사 시간에 따라 PET 기판의 투과도는 거의 변화가 나타나지 않아, PET 기판의 투과도는 UV 조사에 영향을 받지 않음을 알 수 있다.
(3) UV 조사에 따른 PET 기판의 구조 측정
UV 조사가 PET 기판의 구조에 미치는 영향을 분석하기 위하여, 실시예 1-3 및 비교예 1에 따른 기판의 XRD(x-ray diffraction) 분석을 실시하였으며, 그 결과를 도 4에 나타내었다.
도 4에 나타낸 바와 같이, PET 기판의 피크(peak)로 (100), (-231)이 관찰되었으며, 실시예 1-3에 따른 기판의 반가폭이 1.35ㅀ에서 1.2ㅀ로 감소하였음을 확인할 수 있다.
(4) UV 조사에 따른 PET 기판의 표면 변화 관찰
UV 조사가 PET 기판의 표면에 미치는 영향을 분석하기 위하여, 실시예 1-3 및 비교예 1에 따른 기판의 표면 변화를 AFM(atomic force microsope)를 이용하여 관찰하였으며, 그 결과를 도 5에 나타내었다.
도 5에 나타난 바와 같이, PET 기판의 표면거칠기(RMS)가 4.3 nm에서 UV 조사 후에 1.8 nm로 감소함을 확인할 수 있다.
<실험예 2>
(1) UV 램프 파워에 따른 금속전극의 면저항 측정
조사한 UV 램프의 파워가 금속전극에 미치는 영향을 분석하기 위해서, 실시예 2-1 내지 실시예 2-4 및 비교예 2에 따른 방법에 의해 제조된 금속전극의 면저항(sheet resistance)을 측정하고, 그 결과를 도 6에 나타내었다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 실시예 2-3의 기판에서 면저항이 35.6 Ω/□ 로 가장 낮음을 확인할 수 있으며, UV 램프 파워가 증가할수록 면저항이 감소하다가, 800 W에서 면저항이 다시 증가함을 확인할 수 있다.
(2) UV 조사 시간에 따른 금속전극의 면저항 측정
UV를 조사한 시간이 금속전극에 미치는 영향을 분석하기 위해서, 실시예 2-3, 실시예 2-5 내지 실시예 2-7 및 비교예 2에 따른 방법에 의해 제조된 금속전극의 면저항을 측정하고, 그 결과를 도 7에 나타내었다.
도 7에 나타난 바와 같이, UV 조사 시간이 증가할수록 면저항이 점차 감소함을 확인할 수 있다.
(3) Al 박막 증착두께 측정
실시예 2-3에 따른 방법에 의해 제조한 금속전극의 Al 박막 증착두께를 측정하기 위하여, AFM(atom force microsope)를 이용하여 단자의 임의로 지정한 3 군데를 측정하였으며, 그 결과를 도 8에 나타내었다.
도 8에 나타낸 바와 같이, 임의로 지정한 3 군데의 증착두께는 각각 58.9 nm, 59.4 nm, 67 nm 로, 평균두께 61.8 nm로 Al 박막이 증착되었음을 확인할 수 있다.
(4) 금속전극의 표면거칠기 측정
UV 조사가 금속전극의 표면거칠기에 미치는 영향을 분석하기 위하여, 실시예 2-3 및 비교예 2에 따른 금속전극의 표면거칠기(RMS)를 AFM(atom force microsope)를 이용하여 관찰하였으며, 그 결과를 도 9에 나타내었다.
도 9에 나타난 바와 같이, 표면거칠기가 5.5 nm에서 UV 조사 후 0.7 nm로 감소하였음을 확인할 수 있다.

Claims (10)

  1. (a) 자외선을 조사하여 PET 기판의 표면을 개질하는 단계; 및
    (b) 표면 개질한 상기 PET 기판 상에 스퍼터링(sputtering) 공정으로 금속 박막을 형성하는 단계를 포함하는 유연성 기판 상에 형성된 금속전극의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 PET 기판은,
    (i) PET 기판을 에탄올에 침지시킨 후 20 ℃에서 15분 동안 초음파 처리하는 단계;
    (ii) 에탄올에 침지한 상기 PET 기판을 0.02 M NaOH 용액에 침지시킨 후, 20 ℃에서 5분 동안 초음파 처리하는 단계; 및
    (iii) NaOH 용액에 침지한 상기 PET 기판을 증류수에 침지시킨 후 20 ℃에서 10분 동안 초음파 처리하는 단계를 포함하는 방법으로 세척한 것을 특징으로 하는 금속전극의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 단계(a)는 320 내지 420 nm 파장의 자외선을 2 내지 20분 동안 조사하여 수행되는 것을 특징으로 하는 금속전극의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 단계(a)는 대기분위기 하에서 수행되는 것을 특징으로 하는 금속전극의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 금속 박막은 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 구리(Cu), 코발트(Co), 팔라듐(Pd) 및 알루미늄(Al)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속전극의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 금속 박막은 Al을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속전극의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 단계(b)에서, 상기 금속 박막을 200 nm 이하의 두께로 형성시키는 것을 특징으로 하는 금속전극의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 단계(b)의 스퍼터링 공정은 40 내지 100 W의 전력에너지를 공급하여 2 내지 20분 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 금속전극의 제조방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 방법에 의해 제조된 금속전극.
  10. 제9항에 있어서,
    200 내지 800 W의 램프 파워로 320 내지 420 nm 파장의 빛을 2 내지 20분 동안 조사하여 표면 개질한 PET 기판; 및
    상기 PET 기판 상에 40W의 전력에너지로 10분 동안 스퍼터링 공정을 수행하여 형성시킨 Al 박막을 포함하여 표면거칠기가 0.7 nm인 것을 특징으로 하는 금속전극.
KR1020160063845A 2016-05-25 2016-05-25 유연성 기판 상에 형성된 금속전극의 제조방법 및 이에 의해 제조된 금속전극 KR20170132990A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160063845A KR20170132990A (ko) 2016-05-25 2016-05-25 유연성 기판 상에 형성된 금속전극의 제조방법 및 이에 의해 제조된 금속전극

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160063845A KR20170132990A (ko) 2016-05-25 2016-05-25 유연성 기판 상에 형성된 금속전극의 제조방법 및 이에 의해 제조된 금속전극

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20170132990A true KR20170132990A (ko) 2017-12-05

Family

ID=60921083

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160063845A KR20170132990A (ko) 2016-05-25 2016-05-25 유연성 기판 상에 형성된 금속전극의 제조방법 및 이에 의해 제조된 금속전극

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20170132990A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102575657B1 (ko) 2022-10-26 2023-09-07 주식회사 옥스 고분자 필름 기판상에 표면처리 및 금속패턴 형성방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102575657B1 (ko) 2022-10-26 2023-09-07 주식회사 옥스 고분자 필름 기판상에 표면처리 및 금속패턴 형성방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101526083B1 (ko) 가스 배리어성 필름, 가스 배리어성 필름의 제조 방법 및 전자 디바이스
JP5821637B2 (ja) ガスバリアフィルム、ガスバリアフィルムの製造方法及び有機光電変換素子
US9698370B2 (en) Gas barrier film and gas barrier film production method
TWI572492B (zh) 積層體
WO2015098671A1 (ja) 積層フィルムおよびフレキシブル電子デバイス
Chandrashekar et al. A universal stamping method of graphene transfer for conducting flexible and transparent polymers
CN107635918B (zh) 石墨烯掺杂方法、石墨烯复合电极制造方法和包含其的石墨烯结构
CN105829099B (zh) 叠层膜、及复合膜的制造方法
JPWO2013172354A1 (ja) 導電膜用素材、導電膜積層体、電子機器、ならびに導電膜用素材および導電膜積層体の製造方法
KR20170132990A (ko) 유연성 기판 상에 형성된 금속전극의 제조방법 및 이에 의해 제조된 금속전극
KR20140075502A (ko) 적층 구조의 복합 전극 제조방법
JP6709171B2 (ja) 透明導電膜及び透明導電膜の製造方法
Hudaya et al. Characteristics of fluorine-doped tin oxide as a transparent heater on PET prepared by ECR-MOCVD
KR101079664B1 (ko) 탄소나노튜브 박막 후처리 공정
JP5971402B2 (ja) ガスバリア性フィルムのロール体、およびガスバリア性フィルムの製造方法
Poonthong et al. High Performance of IZO Coated on PET Substrate for Electroluminescence Device Using Oxygen Plasma Treatment
JP6337369B2 (ja) 低オリゴマー性ポリエステルフィルムの製造方法、低オリゴマー性ポリエステルフィルム及びその低オリゴマー性ポリエステルフィルムを用いた離型フィルム
JPWO2015072321A1 (ja) 透明導電性積層体およびタッチパネル
JP5756834B2 (ja) 転写フィルムおよびその製造方法、並びに透明導電性積層体の製造方法
CN110114897B (zh) 电子设备
CN108349210B (zh) 气体阻隔膜
JP2011256452A (ja) 薄膜の製造方法
JP2015047790A (ja) ガスバリア性フィルムおよびこれを含む電子デバイス
JPWO2018003274A1 (ja) ガスバリア性フィルムの製造方法
JP2018188677A (ja) 金属酸化物透明導電膜及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application