RF 마그네트론 스퍼터링법에 의해 PET 기판 위에 증착된 ITO 박막의 특성에 대한 산소 분압의 영향

Abstract

ITO(indium tin oxide) 박막을 RF 마그네트론 스퍼터링법에 의해 산소 분압을 0에서 <TEX>$6{\times}10^{-5}$</TEX> Pa로 변화시킨 조건 하에서 PET 기판 위에 증착하였고, 산소 분압에 따른 ITO 박막의 전기적, 광학적 특성과 결정성의 변화를 조사하였다. 산소 분압이 <TEX>$1{\times}10^{-5}$</TEX> Pa 이하에서는 증착된 ITO 박막은 비정질 구조를 가지는 반면에 <TEX>$2{\times}10^{-5}$</TEX> Pa 이상에서는 결정질임을 확인하였다. 이러한 구조적 변화와 더불어 전하 캐리어 농도와 비저항이 증가하였다. 산소 분압이 <TEX>$4{\times}10^{-5}$</TEX> Pa에서 최소 비저항(<TEX>$9.8{\times}10^{-4}{\Omega}{\cdot}cm$</TEX>)을 얻을 수 있었다. ITO/PET 박막의 광투과율도 산소 분압이 증가함에 따라 증가하였으며 산소 분압 <TEX>$4{\times}10^{-5}$</TEX> Pa에서 80 % 이상을 나타내었다. 본 연구를 통하여 최적의 산소 분압 선정이 ITO 박막의 결정성 향상, 캐리어 밀도 향상 그리고 전기전도도 향상 효과를 나타냄을 확인하였다. Indium tin oxide (ITO) films with various oxygen partial pressure from 0 to <TEX>$6{\times}10^{-5}$</TEX> Pa were prepared onto polyethylene terephthalate (PET) using RF magnetron sputtering at room temperature. The structural, electrical and optical properties of the grown ITO films were investigated as a function of the oxygen partial pressure. The amorphous nature of the ITO films was dominant at the partial pressure below <TEX>$1{\times}10^{-5}$</TEX> Pa and the degree of crystallinity increased as the oxygen concentration increased further. This structural change comes with the increased carrier concentration and reduction of the electrical resistivity down to <TEX>$9.8{\times}10^{-4}{\Omega}{\cdot}cm$</TEX>. The average transmittance (at 400~800 nm) of the ITO deposited on the PET substrates increased as the oxygen partial pressure increased and transmittance above 80 % was achieved with the partial pressure of <TEX>$4{\times}10^{-5}$</TEX> Pa. The results show that the choice of optimal oxygen partial pressure can present improved film crystallinity, the increased carrier concentration, and the enhancement in the electrical conductivity.