[재료공학실험]투명전극재료의 합성 및 물성 평가

1. 실험 목적
1.1. 각종 디스플레이에 투명전극으로 사용되는 ITO (Indium-Tin Oxide) 박막의 제조.
1.2. Plasma 및 Sputtering 제조공정 학습을 통한 공정설계 능력 배양.
1.3. ITO박막의 물성 (두께, 비 저항, 투과율) 측정을 통한 측정원리, 사용 방법 및 데이터분석 능력 배양.
1.4. 고효율의 투명전극을 제조하기 위한 성막 방법에 따른 요소 설계 능력 배양.

2. 실험 이론 및 원리
2.1. 투명 전극재료
투명전극재료는 평판디스플레이, 및 태양전지 등의 소자에서 투명전극으로 사용되고 있는 물질을 통칭한다. 투명전극재료라고 불릴려면 우선 가시광영역(400㎚ ～ 700㎚)에서 80%정도의 광투과도를 가지며 ～/Ω・㎝의 높은 전기전도도를 가지는 재료여야 한다. optical bandwidth가 3.5eV 정도이기 때문에 자외선영역은 모두 투과 시키고 적외선영역의 높은 반사율, 적절한 에칭 특성을 가지고 있어야 한다. 투명전도체 박막의 3대 재료는 ITO막, 막, ZnO막이다. 이중에서도 ITO막은 낮은 저항을 가지며 강산에 의한 에칭특성이 뛰어나기 때문에 디스플레이용 투명전도막의 세계 수요의 90%를 맡고, 그중에서 95%가 액정표시 소자용으로 이용되고 있다.

2.2. 투명 전도성 박막
가시광선 영역에서 80%이상의 높은 투과율을 가져 유리왿� 같은 투명한 물체도 박막으로 사용할 수 있고, 비저항이 1×Ω・㎝ 이하인 높은 전기 전도성을 가지고, optical bandwidth가 3.5eV 정도이기 때문에 자외선영역은 모두 투과 시키고 적외선영역의 높은 반사율, 적절한 에칭 특성을 가지고 있다. 그 특성을 이용해 LCD, PDP, OLED 등의 표시소자의 투명 전극으로 사용되고 있다.
일반적으로 박막의 제작에는 저항 가열법(thermal evaporation) 과 전자선 가열법(eletron beam evaporation) 그리고 스퍼터링(sputtering) 법의 물리적 증착 (physical evaporation) 과 화학적 증착(chemical deposition)으로 나뉜다.