전자빔 조사에 따른 플렉시블 표시소자용 TIO/Ag/TIO 다층박막의 전기적, 광학적, 구조적, 기계적 특성 연구

Abstract

본 연구에서는 DC/RF Magnetron sputter system을 이용하여 상온에서 투명 폴리이미드(Colorless Poly-Imide, CPI, KOLON Industries) 기판에 2 inch Ag(Purity 99.95%) 타겟과 TIO(In2O3 97-Ti 3 wt%) 타겟을 전력밀도 2.0 W/cm2와 2.6 W/cm2로 파워를 인가하여 Ti-doped In2O3/Ag/Ti-doped In2O3 (TAT) 다층박막을 제작하였다. TAT 다층박막에서 효율적인 Ag 중간층 두께를 고찰하기 위하여 상하부 TIO 박막의 두께는 30 nm로 고정한 후, Ag의 증착시간을 조절하여 5, 10, 15 nm의 두께를 가지는 다층박막을 제작하였다. Ag 중간층 두께 변화에 따른 박막의 전기광학적 완성도(Figure Of Merit, FOM) 수치로 비교 검토한 결과, Ag 중간층 두께 10 nm에서 면저항 7.74 Ω/□, 가시광 평균 투과도 81.69 %로 TAT 다층박막의 FOM은 1.71 × 10-2 Ω-1로 가장 우수하였다. 최적화된 TAT(30/10/30 nm) 다층박막의 전자빔 조사에너지에 따른 전기적, 광학적, 구조적, 기계적 특성변화를 고찰하였다. XRD 측정 결과 기판으로 사용된 투명 폴리이미드 필름의 비결정성 회절패턴이 회절각 20° ~ 30°에서 나타났고, 증착된 TAT 다층박막은 전자빔 가속에너지와 무관하게 Ag(111), (200), (220), (311) 회절패턴이 나타나 Ag 박막의 높은 결정성과 다결정성을 확인하였다. 또한 In2O3 피크는 조사에너지 500 eV까지 관찰되지 않다가 700 eV 조사 후, 30.3° 부근에서 In2O3(222) 회절패턴을 확인할 수 있었다. 표면거칠기(Root mean square, RMS)는 전자빔 조사 전 2.02 nm에서 700 eV 조사 후 1.55 nm로 감소하였다. 결정성 증대와 표면거칠기 감소로 전기적, 광학적 특성이 향상되었는데, 700 eV 조건에서 면저항 6.73 Ω/□, 가시광 평균 투과도 83.71%로 전기광학적 완성도는 2.51 × 10-2 Ω-1로 전자빔 조사 후 약 1.5배 향상되었다. 이는 적절한 전자빔 조사에너지로 인해 전기광학적 특성을 저해하는 결정립계 및 표면거칠기의 감소와 광학적 밴드-갭의 증가로 특성이 향상되었다고 사료된다. 플렉시블 디스플레이 표시소자용 전극으로 TAT 다층박막의 활용 가능성을 확인하기 위해 굽힘 성능분석을 실시하였다. 굽힘실험 전후 TAT(30/10/30 nm) 다층박막의 표면에 표면균열이 발생되지 않았음을 확인하였고, 또한 전자빔 300, 500, 700 eV 조사 후 곡률반경 2 mm에서 10,000번의 기판 굽힘에도 표면균열이 생성되지 않은 것으로 확인되어 플렉시블 디스플레이 유연 투명전극으로써 가능성을 확인하였다.