KR20180028205A - 란탄족 물질 도핑 기반의 고 전도성 유연 투명전극 및 이의 제조방법 - Google Patents

란탄족 물질 도핑 기반의 고 전도성 유연 투명전극 및 이의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20180028205A
KR20180028205A KR1020160115595A KR20160115595A KR20180028205A KR 20180028205 A KR20180028205 A KR 20180028205A KR 1020160115595 A KR1020160115595 A KR 1020160115595A KR 20160115595 A KR20160115595 A KR 20160115595A KR 20180028205 A KR20180028205 A KR 20180028205A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
lanthanide
substrate
thin film
doping
transparent electrode
Prior art date
Application number
KR1020160115595A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101924070B1 (ko
Inventor
김경국
김동준
연규재
정소애
최현준
Original Assignee
한국산업기술대학교산학협력단
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 한국산업기술대학교산학협력단 filed Critical 한국산업기술대학교산학협력단
Priority to KR1020160115595A priority Critical patent/KR101924070B1/ko
Publication of KR20180028205A publication Critical patent/KR20180028205A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101924070B1 publication Critical patent/KR101924070B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B5/00—Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form
    • H01B5/14—Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form comprising conductive layers or films on insulating-supports
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/04—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B15/08—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
    • B32B15/082—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin comprising vinyl resins; comprising acrylic resins
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/04—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B15/08—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
    • B32B15/09—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin comprising polyesters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B17/00—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres
    • B32B17/06—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material
    • B32B17/061—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material of metal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/14—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the properties of the layers
    • B32B37/15—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the properties of the layers with at least one layer being manufactured and immediately laminated before reaching its stable state, e.g. in which a layer is extruded and laminated while in semi-molten state
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B9/00—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00
    • B32B9/002—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00 comprising natural stone or artificial stone
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B9/00—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00
    • B32B9/04—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00 comprising such particular substance as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B9/041—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00 comprising such particular substance as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of metal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/20—Properties of the layers or laminate having particular electrical or magnetic properties, e.g. piezoelectric
    • B32B2307/202—Conductive
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/40—Properties of the layers or laminate having particular optical properties
    • B32B2307/412—Transparent

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing Of Electric Cables (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Non-Insulated Conductors (AREA)

Abstract

본 발명은, 란탄족 물질 도핑 기반의 고 전도성 유연 투명전극 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 기판; 및 상기 기판 상에 형성되고, 국부적으로 나노결정 닷이 분포된 란탄족 물질을 도핑한 비정질 박막; 을 포함하는, 란탄족 물질 도핑 기반의 고 전도성 유연 투명전극 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은, 플렉서블 또는 웨어러블 소자에 적용 가능한 유연성과 전기적 특성을 갖는, 고 전도성 유연 투명전극을 제공할 수 있다.

Description

란탄족 물질 도핑 기반의 고 전도성 유연 투명전극 및 이의 제조방법{HIGHLY CONDUCTIVE FLEXIBLE TRANSPARENT ELECTRODES BASED LANTHANOID DOPING AND METHOD FOR MANUFACTURING THEREOF}
본 발명은, 란탄족 물질 도핑 기반의 고 전도성 유연 투명전극 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
투명전극(Transparent Electrode)은 빛을 통과시키면서 높은 전도성을 가지는 고유한 특성으로 인해, LED나 태양전지 등과 같은 광소자뿐만 아니라 OLED, 플렉서블 디스플레이 및 터치 패널 소자 등과 같은 디스플레이 소자에 중요한 요소로 적용되고 있다. 이러한 광전소자에 적용되는 투명전극은, 비정질 산화물반도체를 이용하고 있으며, 대표적으로 산화인듐에 산화주석을 첨가한 ITO(Indium-Tin Oxide)계 산화물 반도체이다.
ITO는 높은 전도성과 가시광 영역에서의 고 투과율을 제공할 뿐만 아니라 화학적 안정성, 기판과의 부착성이 양호하다. ITO는 광학적 및 전기적 특성을 향상시키기 위해서 고온에서 성장하고 열처리하여 결정질 구조를 형성시키며, 이러한 결정질 구조의 규칙적인 배열을 통하여 높은 전하 이동도를 나타낼 수 있다. 결정질 ITO로 이루어진 투명전극은, 이러한 결정질 구조에 의해서 투명전극을 굽히거나 휘었을 경우에 스트레스에 의한 크랙(crack)이 발생하므로, 플렉서블 디스플레이 소자에 적합한 유연성을 확보하는 것이 어렵다. 또한, 결정질 ITO은 유연한 기판에 적용하면 성능이 낮아지거나 크랙 등에 의한 성능을 유지하는 것이 어렵다.
차세대 디스플레이로 대두되고 있는 플렉서블 혹은 웨어러블 디스플레이에 투명전극 소재로 고 전도성, 고 분해능, 고 유연성의 비정질 산화물 반도체를 요구하고 있으며, 이에 적합한 유연성을 갖는 비정질 산화물 반도체의 개발이 이루어지고 있으나, 비정질 구조라는 특성상 유연성은 확보하였지만, 낮은 결정성에 의한 이온 치환이 어려워 결정질 구조에 상응하는 고 전도성 및 고 분해성을 확보하는 것이 어렵다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 결정질 구조에 상응하는 높은 전하 이동도를 제공하면서, 스트레스에 의한 크랙 발생을 낮출 수 있는 높은 유연성을 갖는, 란탄족 물질 도핑 기반의 고 전도성 유연 투명전극을 제공할 수 있다.
본 발명은, 본 발명에 의한 란탄족 물질 도핑 기반의 고 전도성 유연 투명전극의 제조방법을 제공할 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 하나의 양상은,
기판; 및 상기 기판 상에 형성되고, 국부적으로 나노결정 닷이 분포된 란탄족 물질을 도핑한 비정질 박막; 을 포함하는, 란탄족 물질 도핑 기반의 고 전도성 유연 투명전극에 관한 것이다.
본 발명의 일 예로, 상기 비정질 란탄족 물질 대 상기 나노결정 닷은, 1:0.0001 내지 0.1의 중량비로 포함되고, 상기 나노결정 닷은, 1 nm 내지 20 nm의 입경을 갖는 것일 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 기판은, 폴리이미드, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리에테르술폰, 폴리카보네이트 및 폴리비닐알코올로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 폴리머를 포함하는 유연 기판, 사파이어 기판, 실리콘 기판 및 고내열성 유리기판으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 란탄족 물질 기반의 고 전도성 유연 투명전극은, 80 % 이상의 광투과도 및 10 -4Ω/sq 이하의 면저항을 갖는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 양상은,
파우더 형태의 란탄족이 혼합된 물질 타켓을 이용하여 기판 상에 란탄족 물질이 도핑된 비정질 박막을 성장시키는 단계; 및 상기 란탄족 물질이 도핑된 비정질 박막을 열처리하여 상기 비정질 박막 내에서 국부적으로 분포된 나노결정 닷을 형성하는 단계; 를 포함하고, 상기 나노결정 닷을 형성하는 단계는, 200 ℃ 내지 650 ℃에서 30초 내지 5분 동안 열처리하는 것인 란탄족 물질 도핑 기반의 고 전도성 유연 투명전극의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 박막을 성장시키는 단계는, 상온 내지 550 ℃에서 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 나노결정 닷을 형성하는 단계는, 50 ℃ 내지 100 ℃ 승온 속도로 가열하고, 비활성 기체 분위기에서 수행될 수 있다.
본 발명은, 결정질 구조에 상응하는 우수한 전기적 특성과 고 분해성을 가지면서 이와 동시에 유연성이 우수한 투명전극을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 투명 전극은, 소자의 구부림, 또는 스트레스 등으로부터 광학적 및 전기적 특성을 유지시킬 수 있으므로, 신뢰성이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 투명전극은, 높은 광투과도 및 스트레스에 의한 크랙 발생을 낮출 수 있는 우수한 유연성을 가지므로, 플렉서블 또는 웨어러블 소자에 적용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 본 발명의 란탄족 물질 기반의 고 전도성 유연 투명전극의 제조방법의 흐름도를 예시적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 본 발명의 란탄족 물질 도핑 기반의 고 전도성 유연 투명전극의 제조방법에 이용되는 교류전압인가 진공 증착기 (RF magnetron sputtering system)의 구성을 간략하게 나타낸 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
본 발명은, 란탄족 물질 도핑 기반의 고 전도성 유연 투명전극에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른, 란탄족 물질 도핑 기반의 고 전도성 유연 투명전극은, 란탄족 물질이 도핑되며, 전체적으로 비정질 구조를 가지면서 내부에 국부적으로 형성된 나노결정 닷에 의한 우수한 전기전도성과 비정질 구조에 의한 유연성을 동시에 나타낼 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 투명전극은, 기판; 및 란탄족 물질 도핑 기반의 비정질 박막; 을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 기판은, 플렉서블 또는 웨어러블 소자에 적용 가능한 유연 기판일 수 있으며, 예를 들어, 폴리이미드, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리에테르술폰, 폴리카보네이트 및 폴리비닐알코올로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 폴리머를 포함하는 유연 기판; 및 사파이어 기판, 실리콘 기판 및 고내열성 유리기판의 유리 기판; 으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 기판은, 성장 온도 및/또는 열처리 온도 등에 따른 기판의 내열성을 고려하여 적용할 수 있으며, 예를 들어, 상온 및 100 ℃ 이하의 온도에서는 폴리에틸렌테레프탈레이트 기판, 100 ℃에서 300 ℃ 이하의 온도에서는 폴리이미드 기판, 300 ℃에서 600 ℃ 이상의 온도에서는 사파이어 기판 또는 고내열성 유리기판, 실리콘 기판 등을 적용할 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 란탄족 물질 기반의 비정질 박막은, 상기 기판의 일면 또는 양면에 형성될 수 있으며, 2 ㎛ 이하; 200 nm 내지 1 ㎛; 또는 250 nm 내지 400 nm 두께로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 란탄족 물질 기반의 비정질 박막은, 비정질 란탄족 물질 내에 나노결정 닷이 국부적으로 분포된 것일 수 있다. 이는, 란탄족 물질이 도핑된 비정질 박막이 전체적으로 비정질 란탄족 물질이 분포된 비정질 구조로 이루어지므로, 고 유연성 등과 같은 비정질 특성을 나타내고, 비정질 란탄족 물질은, 적절한 캐리어 농도 하에서 호핑 메커니즘이 아닌 밴드 전도 메커니즘으로 캐리어 운반이 일어나며 즉, 비정질 란탄족 물질에서 금속의 최외각 전자 중 s-오비탈의 전자가 전하 수송에 기여하기 때문에 비정질 박막임에도 불구하고 상대적으로 높은 전하 이동도를 나타낼 수 있고, 상기 비정질 구조 내부에 형성된 국부적인 나노결정 닷의 존재는, 원자의 규칙적 배열을 통한 높은 전하 이동도에 기여함과 동시에 소자의 구부림에도 불구하고 광학적 및 전기적 특성을 유지시킬 수 있다.
예를 들어, 상기 비정질 란탄족 물질 대 나노결정 닷의 혼합비는, 1:0.0001 내지 0.1의 중량비; 1:0.001 내지 0.1 중량비; 또는 1:0.01 내지 0.1의 중량비; 로 포함될 수 있으며, 상기 혼합비 내에 포함되면 전체적으로 비정질 구조에 따른 유연성을 가지면서, 결정질 구조에 따른 우수한 전기적 및 광학적 특성을 나타낼 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 비정질 란탄족 물질은, la, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, 및 Yb로 이루어진 군에서 선택된 1중 이상을 포함하는 금속 또는 이들의 산화물일 수 있다. 또한, 란탄족 금속 또는 산화물은, 분말, 나노 와이어, 나노 입자, 나노 로드 등의 형태를 가질 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 나노결정 닷은, 란탄족 물질이 도핑된 비정질 박막의 열처리 공정을 통해 형성된 결정성 물질이며, 란탄족 금속 또는 란탄족 산화물이다. 상기 란탄족 물질 기반의 비정질 박막과 동일한 성분으로 구성될 수 있다.
예를 들어, 상기 나노결정 닷은, 1 um 이내; 1 nm 내지 500 nm; 1 nm 내지 250 nm; 1 nm 내지 50 nm; 또는 1 nm 내지 20 nm의 입경을 갖는 것일 수 있으며, 상기 입경 범위 내에 포함되면, 결정질 구조의 규칙적인 배열에 의한 높은 전하 이동도를 제공하면서, 란탄족 물질이 도핑된 비정질 박막의 스트레스에 의한 크랙 또는 구동에 따른 전기적 특성이 변화되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 란탄족 물질이 도핑된 고 전도성 유연 투명전극은, 높은 광투과성과 낮은 면저항을 나타낼 수 있으며, 예를 들어, 가시광영역에 대한 80 % 이상의 광투과도; 및 10 - 4Ω·cm 이하의 면저항을 나타낼 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 도핑 물질로 란탄족 기반의 고 전도성 유연 투명전극은, 전자소자의 투명전극이나 터치 패널, 디스플레이 등으로 유용하게 사용될 수 있다. 예를 들어, 차세대 디스플레이인 플렉서블 또는 웨어러블 디스플레이(flexible display), 액정 디스플레이(LCD: Liquid Crystal Display), 발광 디스플레이(LED Display: Light Emitting Device Display), 유기발광 디스플레이(OLED, Organic Light Emitting Diode), 전자 종이, 태양전지 등에 사용될 수 있으나, 이에 제한하는 것은 아니다.
본 발명은, 본 발명에 의한 란탄족 도핑 물질 기반의 고 전도성 유연 투명전극의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른, 상기 제조방법은, 비정질 산화물 반도체를 급속열처리 공정에 의해 비정질 구조 내부에 국부적인 나노결정 닷을 형성시켜 고 전도성 및 고효율의 란탄족 도핑 물질 기반의 고 전도성 유연 투명전극을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 제조방법은, 도 1을 참조하여 설명하며, 도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 본 발명의 란탄족 도핑 물질 기반의 고 전도성 유연 투명전극의 제조방법의 흐름도를 예시적으로 나타낸 것이다. 도 1에서, 상기 제조방법은, 기판을 준비하는 단계(S1); 란탄족 도핑 물질 기반의 비정질 박막을 성장시키는 단계(S2); 및 나노결정 닷을 형성하는 단계(S3); 을 포함할 수 있다. 상기 제조방법은, 진공증착기를 이용하고, 바람직하게는 교류전압인가 진공 증착기(RF magnetron sputtering system)일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 제조방법은, 도 2를 참조하여 설명하며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 교류전압인가 진공 증착기의 구성을 예시적으로 나타낸 것이다. 도 2에 제시한 교류전압인가 진공 증착기는, 본 발명의 목적을 벗어나지 않는다면, 본 발명의 기술 분야에서 적용되는 구성을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예로, 기판을 준비하는 단계(S1)는, 투명전극이 적용되는 분야에 따라 적절한 기판을 선택하여 진공 증착기 내에 배치하는 단계이며, 예를 들어, 기판(10)을 챔버(20) 내에 구비된 로테이터(21)에 회전 가능하도록 배치한다. 상기 기판은, 상기 란탄족 물질 기반의 고 전도성 유연 투명전극에서 제시한 바와 같다.
본 발명의 일 예로, 란탄족 도핑 물질 기반의 비정질 박막을 성장시키는 단계(S2)는, 기판 상에 파우더 형태의 란탄족 도핑 물질 타켓을 이용하여 기판 상에 란탄족 물질 기반의 비정질 박막을 성장시키는 단계이다. 상기 타켓은, 단일 또는 상이한 란탄족 원소 또는 물질을 포함하는 복수개; 또는 2종 이상의 란탄족 도핑 원소 또는 물질이 혼합된 것일 수 있다. 예를 들어, 고진공 펌프(22)와 저진공 펌프(23) 및 진공 벨브(24)에 의하여 진공을 발생시키고, 제1 란탄족 물질 타겟(target)(25)을 장착한 제1 스퍼터건(26)과 제2 란탄족 물질 타겟(27)을 장착한 제2 스퍼터건(28)에 각각 RF파워를 가하고, 박막 성장 온도를 설정하고, 플라즈마 밀도를 조절하여 란탄족 도핑 물질 기반의 비정질 박막의 전체 두께 및 각 성분의 함량을 조절하여 란탄족 도핑 물질 기반의 비정질 박막을 성장(증착)시킬 수 있다.
예를 들어, 란탄족 물질 도핑 기반의 비정질 박막을 성장시키는 단계(S2)는, 상온 내지 550 ℃; 상온 내지 400 ℃; 상온 내지 300 ℃; 상온 내지 200 ℃; 상온 내지 150 ℃; 상온 내지 100 ℃; 또는 상온에서 10분 내지 20분 동안 란탄족 물질 기반의 비정질 박막을 성장시킬 수 있다. 상기 온도 박막 성장 온도의 범위 내에 포함되면, 유연성을 갖는 란탄족 물질 도핑 기반의 비정질 박막을 형성할 수 있고, 나노결정 닷의 형성 이후에 우수한 광투과도 및 전기전도도를 나타낼 수 있다.
예를 들어, 란탄족 물질 도핑 기반의 비정질 박막을 성장시키는 단계(S2)에서 진공도 2*10- 6Torr이하로 유지하고, 로테이터(21)는 3 RPM 내지 5 RPM로 회전하면서, 작업 압력은 4 mTorr 이하이며, 스퍼터건(26)에서 RF파워는 50 W 내지 100 W일 수 있다.
예를 들어, 란탄족 물질 도핑 기반의 비정질 박막을 성장시키는 단계(S2)에서 란탄족 물질 기반의 비정질 박막은, 2 ㎛ 이하; 200 nm 내지 1 ㎛; 또는 250 nm 내지 400 nm 두께로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 예로, 나노결정 닷을 형성하는 단계(S3)는, 란탄족 물질 도핑 기반의 비정질 박막을 열처리하여 상기 란탄족 물질 도핑 기반의 비정질 박막 내에서 국부적으로 분포된 나노결정 닷을 형성하는 단계이다. 예를 들어, 란탄족 물질 도핑 기반의 비정질 박막을 성장시키는 단계(S2)가 완료된 이후에 란탄족 물질 도핑 기반의 비정질 박막이 형성된 기판을 급속열처리(Rapid Thermal Annealing)하여 상기 비정질 산화물 내부에 나노결정 닷을 국부적으로 형성할 수 있다. 이러한 열처리에 의해서 나노결정 닷은 란탄족 산화물로 형성될 수 있다. 상기 급속열처리 이후 란탄족 물질 도핑 기반의 비정질 박막은, 전체적으로 비정질 구조를 나타내므로, 고 유연성을 띄면서 동시에 나노결정 닷의 국부적인 형성으로 인해 전자의 이동도가 향상될 수 있다.
예를 들어, 나노결정 닷을 형성하는 단계(S3)는, 200 ℃ 내지 650 ℃; 또는 300 ℃ 내지 400 ℃의 열처리 온도에서 30초 내지 5분; 30 초 내지 2분; 또는 1분 내지 2분 동안 고속 열처리할 수 있다. 상기 온도 및 상기 시간 범위 내에 포함되면, 비정질 산화물 내에 나노결정 닷을 국부적으로 형성시겨 우수한 전기전도도 및 광투과성을 갖는 유연 투명기판을 제공할 수 있다. 또한, 나노결정 닷을 형성하는 단계(S3)는, 50 ℃ 내지 100 ℃ 승온 속도(분당)로 가열하고, 아르곤, 질소, 등의 비활성 기체 분위기에서 수행될 수 있다.
하기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
실시예 1
교류전압인가 진공 증착기 내에 파우더 란탄족 타켓 (Sm 또는 Gd 물질)을 장착하고, 표 1에서 제시한 공정 조건에서 15분 동안 폴리이미드 기판 상에 250 nm 두께의 비정질 란탄족 박막을 성장시켰다. 기판의 사용은, 성장 온도별로 구분이 되며 해당 온도의 내열성을 띄는 특성을 기준으로 (a)상온, (b)100 ℃, (c)200 ℃, 및 (d)300 ℃의 온도에서는 폴리이미드 기판을, (e)400 ℃, (f)500 ℃, (g) 600 ℃ 및 (h)700 ℃의 온도에서는 사파이어 기판을 사용하였다.
제조된 박막의 XRD 패턴을 측정하여, 상온의 성장 온도에서 제조된 비정질 란탄족 박막의 비정질 구조를 확인하였다.
파라미터 란탄족 물질
초기 진공도
(Base pressure)		 2x10- 6Torr
작업 압력
(Working pressure)		 3m Torr
공정 온도
(Process temperature)		 상온
공정 시간
(Deposition time)		 15min
RF power 100W
(란탄족 물질)		 50W
(란탄족 물질)
Gas ratio Ar : 20
본 발명은, 란탄족 물질 기반의 비정질 박막의 고속 열처리를 통하여 비정질 구조 내에 국부적 나노결정 닷을 형성시켜, 결정 구조에 따른 우수한 전기적 및 광학적 특성과 비정질 란탄족 박막에 유연성을 나타낼 수 있는 란탄족 물질 기반의 고 전도성 유연 투명전극을 제공할 수 있다.

Claims (5)

  1. 기판; 및
    상기 기판 상에 형성되고, 국부적으로 나노결정 닷이 분포된 란탄족 물질을 도핑한 비정질 박막; 을 포함하는,
    란탄족 물질 도핑 기반의 고 전도성 유연 투명전극.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 비정질 란탄족 물질 대 상기 나노결정 닷은, 1:0.0001 내지 0.1의 중량비로 포함되는 것인, 란탄족 물질 도핑 기반의 고 전도성 유연 투명전극.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기판은, 폴리이미드, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리에테르술폰, 폴리카보네이트 및 폴리비닐알코올로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 폴리머를 포함하는 유연 기판, 사파이어 기판, 실리콘 기판 및 고내열성 유리기판으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것인, 란탄족 물질 도핑 기반의 고 전도성 유연 투명전극.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 투명전극은, 80 % 이상의 광투과도 및 10 - 4Ω 이하의 면저항을 갖는 것인, 란탄족 물질 도핑 기반의 고 전도성 유연 투명전극.
  5. 파우더 형태의 란탄족 도핑 물질 타켓을 이용하여 기판 상에 란탄족 물질이 도핑된 비정질 박막을 성장시키는 단계; 및
    상기 란탄족 물질이 도핑된 비정질 박막을 열처리하여 상기 비정질 박막 내에서 국부적으로 분포된 나노결정 닷을 형성하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 나노결정 닷을 형성하는 단계는, 200 ℃ 내지 650 ℃에서 30초 내지 5분 동안 열처리하는 것인, 란탄족 물질 도핑 기반의 고 전도성 유연 투명전극의 제조방법.


KR1020160115595A 2016-09-08 2016-09-08 란탄족 물질 도핑 기반의 고 전도성 유연 투명전극 및 이의 제조방법 KR101924070B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160115595A KR101924070B1 (ko) 2016-09-08 2016-09-08 란탄족 물질 도핑 기반의 고 전도성 유연 투명전극 및 이의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160115595A KR101924070B1 (ko) 2016-09-08 2016-09-08 란탄족 물질 도핑 기반의 고 전도성 유연 투명전극 및 이의 제조방법

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180088725A Division KR20180088624A (ko) 2018-07-30 2018-07-30 란탄족 물질 도핑 기반의 고 전도성 유연 투명전극 및 이의 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180028205A true KR20180028205A (ko) 2018-03-16
KR101924070B1 KR101924070B1 (ko) 2018-11-30

Family

ID=61910351

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160115595A KR101924070B1 (ko) 2016-09-08 2016-09-08 란탄족 물질 도핑 기반의 고 전도성 유연 투명전극 및 이의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101924070B1 (ko)

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5244331B2 (ja) * 2007-03-26 2013-07-24 出光興産株式会社 非晶質酸化物半導体薄膜、その製造方法、薄膜トランジスタの製造方法、電界効果型トランジスタ、発光装置、表示装置及びスパッタリングターゲット

Also Published As

Publication number Publication date
KR101924070B1 (ko) 2018-11-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5133978B2 (ja) 導電体の製造方法
JP5296691B2 (ja) 導電体層の製造方法
Castro et al. Dependence of Ga-doped ZnO thin film properties on different sputtering process parameters: Substrate temperature, sputtering pressure and bias voltage
JP5173512B2 (ja) 導電体およびその製造方法
JP2008084824A (ja) 導電体の製造方法
Farahamndjou The study of electro-optical properties of nanocomposite ITO thin films prepared by e-beam evaporation
Das et al. Influence of Ga-doped transparent conducting ZnO thin film for efficiency enhancement in organic light-emitting diode applications
KR101449258B1 (ko) 산화물 기반의 고 유연성 투명전극
JP5518355B2 (ja) 導電体基板、導電体基板の製造方法、デバイス及び電子機器
KR101236039B1 (ko) 도전 적층체 및 이의 제조방법
US9546415B2 (en) Composite transparent electrodes
KR101924070B1 (ko) 란탄족 물질 도핑 기반의 고 전도성 유연 투명전극 및 이의 제조방법
Silva et al. High optoelectronic quality of AZO films grown by RF-magnetron sputtering for organic electronics applications
KR100862593B1 (ko) 투명 전도성 박막 및 이의 제조방법
WO2019124743A1 (ko) 투명 전도성막의 제조방법
KR20180088624A (ko) 란탄족 물질 도핑 기반의 고 전도성 유연 투명전극 및 이의 제조방법
US9666324B2 (en) Transparent conductive thin film
CN106868470A (zh) 一种利用原子层沉积技术通过置换反应制备透明铜薄膜导电电极的方法
KR101807957B1 (ko) 산화물 기반 고 전도성 유연 투명전극 및 이의 제조방법
CN113707813B (zh) 用于有机光电器件的透明顶电极复合薄膜材料及制备方法
Tabassum et al. Stability of al doped zno thin film formed under different rf power and atmosphere
KR100967413B1 (ko) Ｉｔｏ 도전막, 그 증착방법 및 증착 장치
Manavizadeh et al. A Study of ZnO Buffer Layer Effect on Physical Properties of ITO Thin Films Deposited on Different Substrates
JP2011060447A (ja) 導電体基板、導電体基板の製造方法、デバイス及び電子機器
JP5414047B2 (ja) Ｓｂ添加ＳｎＯ２耐熱性透明電極薄膜、それを用いた無機エレクトロルミネッセンス素子

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
A107 Divisional application of patent
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant