The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences (한국전자통신학회논문지)

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Influence of the DC Power on the Electrical and Optical Properties of ITO Thin Films Deposited on Nb2O5/SiO2 Buffer Layer

Nb2O5/SiO2 버퍼층위에 증착한 ITO 박막의 전기적 및 광학적 특성에 DC 파워가 미치는 영향

  • 정양희 (전남대학교 전기 및 반도체공학과) ;
  • 강성준 (전남대학교 전기 및 반도체공학과)
  • Received : 2019.03.11
  • Accepted : 2019.04.15
  • Published : 2019.04.30
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Abstract

In this study, we deposited ITO thin films on buffer layer of $Nb_2O_5(8nm)/SiO_2(45nm)$ using DC magnetron sputtering method and investigated its electrical and optical properties with various DC powers(100~400 W). The surface of the ITO thin film was observed by AFM. All thin films had defected free surface such as pinholes and cracks. The thin film deposited at DC power of 200 W exhibited the smallest surface roughness of 1.431nm. As a result of electrical and optical measurements, the ITO thin film deposited at DC power of 200 W which showed the lowest resistivity of $3.03{\times}10^{-4}{\Omega}-cm$. The average transmittance in the visible light region(400 to 800 nm) and the transmittance at the wavelength of 550nm were found to be 85.8% and 87.1%, respectively. The chromaticity(b*) was also a relatively good value as 2.13. The figure of merit obtained from the sheet resistance of the ITO thin film, the average transmittance in the visible light region and the transmittance at the wavelength of 550nm were the best values of $2.50{\times}10^{-3}{\Omega}^{-1}$ and $2.90{\times}10^{-3}{\Omega}^{-1}$ at a DC power of 200W, respectively.

본 연구에서는 DC 마그네트론 스퍼터링 법으로 ITO 박막을 $Nb_2O_5(8nm)/SiO_2(45nm)$ 버퍼층위에 증착하여, DC 파워(100~400 W) 변화에 따른 박막의 전기적 및 광학적 특성을 조사하였다. ITO 박막의 표면을 AFM으로 관찰한 결과, 모든 박막이 핀홀이나 크랙 같은 결함이 없는 표면을 가지며, DC 파워 200 W에서 증착한 박막이 1.431 nm의 가장 작은 표면 거칠기를 나타내었다. 전기적 및 광학적 특성 측정 결과, DC 파워 200 W에서 증착한 ITO 박막이 $3.03{\times}10^{-4}{\Omega}-cm$의 가장 낮은 비저항 값을 보였고 가시광 영역(400~800 nm) 에서의 평균 투과도와 파장 550 nm에서의 투과도는 각각 85.8% 와 87.1%로 조사되었고 색도(b*) 값도 2.13 으로 비교적 우수한 값을 나타내었다. ITO 박막의 면저항과 가시광 영역에서의 평균 투과도 및 파장 550 nm 에서의 투과도를 이용하여 구한 재료평가지수는 DC 파워 200 W일 때 각각 $2.50{\times}10^{-3}{\Omega}^{-1}$과 $2.90{\times}10^{-3}{\Omega}^{-1}$의 가장 우수한 값을 나타내었다.

Keywords

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그림 1. DC 파워에 따른 ITO 박막의 비저항과 면저항 Fig. 1 Resistivity and sheet resistance of the ITO thin films with various DC power

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그림 2. DC 파워에 따른 ITO 박막의 AFM 표면 형상 Fig. 2 The AFM images of the ITO thin films with various DC power

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그림 3. DC 파워에 따른 ITO 박막의 투과도 Fig. 3 Transmittance of the ITO thin films with various DC power

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그림 4. DC 파워에 따른 ITO 박막의 파장 550 nm와 400-800 nm의 파장 범위에서의 투과도와 재료평가지수 Fig. 4 Transmittance and figure of merit of the ITO thin films with various DC power in wavelength ranges of 400-800 nm and for 550 nm wavelength

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그림 5. DC 파워에 따른 ITO 박막의 색도(b*) Fig. 5 Chromaticity(b*) of the ITO thin films with various DC power

표 1. Nb2O5 와 SiO2 박막의 증착조건 Table 1. Deposition conditions for the Nb2O5 and SiO2 thin films

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표 2. ITO 박막의 증착조건 Table 2. Deposition conditions for the ITO thin films

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