ZnO/Ag 계면제어를 통한 초박형 Ag 기반 유연 투명전극의 면저항-투과도 딜레마 돌파 연구 :

이태형

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자료유형: 학위논문

저자정보: 이태형 (동의대학교, 동의대학교 대학원)

지도교수: 최두호

발행연도: 2023

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이 논문의 연구 히스토리 (3)

2023

ZnO/Ag 계면제어를 통한 초박형 Ag 기반 유연 투명전극의 면저항-투과도 딜레마 돌파 연구

이태형 신소재공학과 2023.01 학위논문

2022

ZnO/Ag 계면제어를 통한 초박형 Ag층 기반 투명전극의 면저항-투과도 딜레마 돌파 연구

이태형 , 최두호 한국표면공학회 학술발표회 초록집 2022.06 학술대회자료

2021

ZnO 상부표면의 화학량론적 조절을 통한 초박형 Ag 층의 젖음성 제어 및 투명전극 적용 연구

이태형 , 최두호 한국표면공학회 학술발표회 초록집 2021.06 학술대회자료

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반도체 시장에서 유연성을 가지는 동시에 고성능의 디스플레이에 대한 연구가 활발하게 진행됨에 따라 투명전극의 면저항-투과도 딜레마 돌파를 위한 많은 연구가 진행되었다. 본 연구에서는 Brittle한 특성을 가지고 있어 유연성을 확보하기 힘든 ITO 대신 OMO (Oxide/Metal/Oxide) 구조를 적용하였고 투명전극 내 하부 ZnO Substrat의 표면에 대한 화학량론적 개질을 통해 초박형 (<10 nm) Ag 층의 Volmer-Weber 3D Growth mode를 조절하는 새로운 메커니즘을 개발하여 투명전극의 면저항-투과도 딜레마 돌파에 성공했다. 면저항-투과도 딜레마 돌파를 하기 위해서는 electron scattering을 줄이기 위해 3D Growth mode를 따르는 Ag 층의 연속박막을 가능한 얇은 두께에서 형성하는 것이 핵심이다. Argon, Oxygen plasma surface treatment를 진행하여 ZnO 표면을 개질시켰으며 Ar surface treatment에 의해 산소가 결핍된 ZnO 표면은 Ag 층의 젖음성을 크게 향상시키는 반면 Oxygen surface treatment를 진행한 ZnO 표면은 Ag의 incorporation을 강하게 만들어 3D 성장을 더욱 촉진시켜 젖음성이 낮아진다. ZnO/Ag/ZnO 구조의 투명전극 제작 시 Ar surface treatment를 적용하면 후속으로 증착되는 초박형 (6-10 nm) Ag 층의 젖음성을 향상시켜 면저항이 현저히 낮아져 8 nm에서 6.03 ohm/sq, 최대투과도 98.1%를 달성하였다. 이 값을 Haacke 성능 지수로 변환하였을 때 0.139 ohm-1라는 수치를 달성하였고 해당 성능지수는 현재까지 보고된 연구결과 중 가장 높은 성능을 가지는 투명전극의 성능지수보다 50% 이상 높은 수치이다.

I. 서 론 …………………………………………………………………………1
II. 이론적 배경 ………………………………………………………………3
2.1 투명전극 ……………………………………………………………………3
2.1.1 투명전극의 특성 ………………………………………………………3
2.1.2 기판의 종류와 특성 …………………………………………………4
2.1.3 Oxide/Metal/Oxide structure …………………………………………5
2.1.4 투명전극의 면저항-투과도 딜레마..…………………………………7
2.1.5 연속 박막 성장 Methodology.. ………………………………………8
2.2 박막 증착. …………………………………………………………………11
2.2.1 물리적 기상 증착. ……………………………………………………11
2.2.2 스퍼터링(sputtering) .…………………………………………………13
III. 실험방법 .…………………………………………………………………15
3.1 박막 증착 …………………………………………………………………15
3.2 두께 측정 ..………………………………………………………………17
3.3 기본 특성 및 가열 특성 평가 …………………………………………18
3.4 표면처리(Surface Treatment) …………………………………………19
IV. 결과 및 고찰 ……………………………………………………………20
4 ZnO/Ag/ZnO 투명전극 .……………………………………………………20
4.1 Ag 박막의 성장거동 .…………………………………………………20
4.2 투명전극의 전기적 특성 ………………………………………………24
4.3 투명전극의 광학적 특성 ………………………………………………25
4.4 물리적 원인 분석 .……………………………………………………28
4.5 화학적 원인 분석 .……………………………………………………30
4.6 Computational Analyses ………………………………………………34
4.7 투명전극 성능지수 비교 ……………………………………………40
4.8 투명전극의 가열성능 평가 …………………………………………43
V. 결 론 ………………………………………………………………………47
참고문헌 ………………………………………………………………………48
영문초록(Abstract) …………………………………………………………54
감사의 글………………………………………………………………………56

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