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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 송풍근
- 발행연도
- 2017
- 저작권
- 부산대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수38
이 논문의 연구 히스토리 (4)
2016
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최근 학계나 산업계에서 투명 전자 소자에 대하여 활발한 연구가 진행되면서, 투명 전도성 산화물 (Transparent conductive oxide, TCO) 에 대한 관심이 높아지고 있다. 대표적인 TCO 물질인 ITO는 In2O3에 Sn이 도핑된 물질로서 n-type의 축퇴반도체로 넓은 밴드갭 에너지를 가지며 그 중에서도 In2O3에 Sn을 도핑한 (5 ~ 10 wt.%) ITO는 높은 전기 전도성 및 광투과율을 가진다. 따라서, 스마트윈도우, 태양전지, 플렉시블 디스플레이, 터치센서 등 다양한 광전자 소자에 적용 되고 있다. [1-4] 특히 전압을 인가하여 줄 발열에 기초하는 투명 면상 발열체 (Transparent film heater, TFH) 에 적용시키려는 연구가 활발히 진행되고 있다. [5-11] TFH의 면적당 발열량 q는 (1)식에 의해 근거된다. [12]
q=V2/Rs(1)
V는 전극 사이에 가해지는 전기적 포텐셜 차이 이고 Rs는 박막의 면저항 (Sheet resistance) 이다. (1)식에 따르면 면저항이 낮을수록 높은 온도를 얻을 수 있다.[12] 따라서, 야외 디스플레이 패널, 항공전자기기 디스플레이, 잠망경,자동차 전면유리,건물창호 등 다양한 적용분야를 가진다. [6,7]
하지만단일ITO박막의 경우, 온도가 상승함에 따라 면저항이 높기 때문에 균일하게 발열 되지 않으며 발열효율이 낮은 단점이 있다. 이를 해결하기 위해 ITO의 결정화 온도 160℃ 이상의 고온공정 또는 증착 후 열처리가 필요 하는 추가적인 공정이 필요하다. [13] 최근엔 silver nanowire (AgNW), single-walled carbon nanotube (SWCNT), ITO를 기반으로 한 AgNW에 ITO를 증착 하거나 SWCNT를 코팅하여 우수한 전기적, 광학적 특성을 지닌 하이브리드 구조가 투명 면상 발열체 재료로서 사용되고 있다. [5-11] 하지만 대체된 재료들도 고온에서 발열을 유지하지 못하고 끊어지거나 가시광 영역의 투과율이 낮고 높은 작동 전압을 인가시키는 점 등 다양한 문제점을 가지고 있으며, 이러한 문제점들을 보완 할 수 있는 새로운 투명 면상 발열체에 대한 연구가 요구되고 있다. 따라서 본 연구에서는 ITO/Ag/ITO 하이브리드 구조의 투명 면상 발열체를 제작하여 전기적, 광학적 특성을 비교하고 발열량, 온도 균일성, 발열 유지 안정도를 확인하였다.
q=V2/Rs(1)
V는 전극 사이에 가해지는 전기적 포텐셜 차이 이고 Rs는 박막의 면저항 (Sheet resistance) 이다. (1)식에 따르면 면저항이 낮을수록 높은 온도를 얻을 수 있다.[12] 따라서, 야외 디스플레이 패널, 항공전자기기 디스플레이, 잠망경,자동차 전면유리,건물창호 등 다양한 적용분야를 가진다. [6,7]
하지만단일ITO박막의 경우, 온도가 상승함에 따라 면저항이 높기 때문에 균일하게 발열 되지 않으며 발열효율이 낮은 단점이 있다. 이를 해결하기 위해 ITO의 결정화 온도 160℃ 이상의 고온공정 또는 증착 후 열처리가 필요 하는 추가적인 공정이 필요하다. [13] 최근엔 silver nanowire (AgNW), single-walled carbon nanotube (SWCNT), ITO를 기반으로 한 AgNW에 ITO를 증착 하거나 SWCNT를 코팅하여 우수한 전기적, 광학적 특성을 지닌 하이브리드 구조가 투명 면상 발열체 재료로서 사용되고 있다. [5-11] 하지만 대체된 재료들도 고온에서 발열을 유지하지 못하고 끊어지거나 가시광 영역의 투과율이 낮고 높은 작동 전압을 인가시키는 점 등 다양한 문제점을 가지고 있으며, 이러한 문제점들을 보완 할 수 있는 새로운 투명 면상 발열체에 대한 연구가 요구되고 있다. 따라서 본 연구에서는 ITO/Ag/ITO 하이브리드 구조의 투명 면상 발열체를 제작하여 전기적, 광학적 특성을 비교하고 발열량, 온도 균일성, 발열 유지 안정도를 확인하였다.
목차
제Ⅰ장. 서론 1제Ⅱ장. 이론적배경 3Ⅱ-1.투명 전도성 산화물 3Ⅱ-1-1. 투명 전도성 산화물의 개요 3Ⅱ-1-2. ITO박막 4Ⅱ-1-3. SnO2박막 9Ⅱ-1-4. ZnO 박막 10Ⅱ-1-5. Oxide/Metal/Oxide (OMO) 다층박막 12Ⅱ-1-5-1. OMO 다층박막의 구조 12Ⅱ-1-5-2. OMO 다층박막의 특성 13Ⅱ-1-5-3. 굴절율 정합 (Index matching) 15Ⅱ-2. 스퍼터링 (sputtering) 18Ⅱ-2-1. 플라즈마의 정의 18Ⅱ-2-2. 스퍼터링의 정의 19Ⅱ-2-2-1. 스퍼터링의 개요 19Ⅱ-2-2-2. DC 글로우 방전 (DC glow discharge) 20Ⅱ-2-2-3. 스퍼터링기구 21Ⅱ-2-2-4. 스퍼터율 (sputtering yield) 23Ⅱ-2-3. DC/RF 스퍼터링법 32Ⅱ-2-3-1. DC 스퍼터링법 32Ⅱ-2-3-2. RF 스퍼터링법 36Ⅱ-2-4. 마그네트론스퍼터링법 (magnetron sputtering) 37Ⅱ-3. 투명면상 발열체 40Ⅱ-3-1. 투명면상 발열체의 원리 40Ⅱ-3-2. 투명면상 발열체의 종류 41Ⅱ-3-2-1. ITO 41Ⅱ-3-2-2. 탄소 나노 튜브 (CNT) 41Ⅱ-3-2-3. 그래핀 (graphene) 42Ⅱ-3-2-4. 실버나노와이어 (AgNW) 43제Ⅲ장. 실험장치구성및방법 44Ⅲ-1. 마그네트론스퍼터링장치의구성 44Ⅲ-1-1. Magnetron co-sputtering장치의 구성 44Ⅲ-2. Target의 구성 46Ⅲ-3. 박막의 특성 평가 46Ⅲ-3-1. 박막의 전기적특성 평가 46Ⅲ-3-2. 박막의 광학적특성 평가 50Ⅲ-3-3. 박막의 두께 평가 50Ⅲ-3-4. 박막의 미세구조 특성 평가 52Ⅲ-3-5. 박막의 발열 특성 평가 53제Ⅳ장. 결과및고찰 55Ⅳ-1. 단일/하이브리드 투명 면상발열체 박막의 특성 56Ⅳ-1-1. 박막의전기적 특성 55Ⅳ-1-2. 박막의광학적 특성 59Ⅳ-1-3. 박막의미세구조 특성 61Ⅳ-1-4. 박막의발열 특성 63제Ⅴ장. 결론 69References 71Abstract 74
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