Surface Modification and Characterization of Electrosprayed Sn-Doped In<SUB>2</SUB>O<SUB>3</SUB> Thin Films

Abstract

We synthesized Sn-doped In2O3 (Indium tin oxide, ITO) thin films using electrospray and spin-coating. Scanning electron microscopy, atomic force spectroscopy, X-ray diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy, Hall-effect measurement, and UV-vis spectrophotometry measurements were performed to investigate the morphological, structural, chemical, electrical, and optical properties of the electrosprayed ITO films with a sol-layer coating for surface modification. To obtain the optimum performance of the resultant ITO thin films after surface modification, we heat-treated them at four different temperatures of 450 degrees C (sample A), 550 degrees C (sample B), 650 degrees C (sample C), and 750 degrees C (sample D) using microwave heating. Surface modified ITO thin films calcined at 550 degrees C (sample B) using electrospray and spin-coating are observed to have superior resistivity (9.9 x 10(-3) 2 Ω x cm) and optical transmittance (-92.08%) owing to the improved densification of the ITO surface by spin-coating and the formation of uniform ITO thin films by electrospraying.

Low-Temperature Performance of Solution-Based Transparent Conducting Oxides Depending on Nanorod Composite for Sn-Doped In2O3 Nanoinks

“…투명 전도성 산화물(Transparent conducting oxides, TCOs)는 높은 전기적(< 10 −3 Ω•cm) 및 광학적(> 80 %) 특성을 동시에 가지고 있어 터치패널, 태양전지, 유기 발 광 다이오드 등 최신 광전기적 소자의 중요 구성요소로 이용되고 있다. [1][2][3][4][5] 이러한 TCO 물질로는 현재까지 주석 도핑된 인듐산화물(Indium tin oxide, ITO), 불소 도핑된 주석산화물, 알루미늄 도핑된 아연산화물 등이 보고되고 있다. [4][5][6][7] 특히 ITO는 가장 뛰어난 전기전도도(≤ 2.00 × 10 −3 Ω•cm) 및 광학적 투과도(> 85 %) 만 아니라 화학적 식각이 가능하다는 특성을 가지고 있어 상업적으로 가 장 활발히 사용되고 있는 TCO 물질 중 하나이다.…”

“…[1][2][3][4][5] 이러한 TCO 물질로는 현재까지 주석 도핑된 인듐산화물(Indium tin oxide, ITO), 불소 도핑된 주석산화물, 알루미늄 도핑된 아연산화물 등이 보고되고 있다. [4][5][6][7] 특히 ITO는 가장 뛰어난 전기전도도(≤ 2.00 × 10 −3 Ω•cm) 및 광학적 투과도(> 85 %) 만 아니라 화학적 식각이 가능하다는 특성을 가지고 있어 상업적으로 가 장 활발히 사용되고 있는 TCO 물질 중 하나이다. 4,8,9) 현 재 ITO를 다양한 소자에 응용하기 위해 진공기반 증착 방법을 이용하여 2차원 박막형태인 투명전극으로 제조되 고 있으며, 그 예로는 스퍼터링법, 펄스 레이저 증착법 150 배주원•구본율•이태근•안효진 및 화학 기상 증착법 등이 있다.…”

“…[4][5][6][7] 특히 ITO는 가장 뛰어난 전기전도도(≤ 2.00 × 10 −3 Ω•cm) 및 광학적 투과도(> 85 %) 만 아니라 화학적 식각이 가능하다는 특성을 가지고 있어 상업적으로 가 장 활발히 사용되고 있는 TCO 물질 중 하나이다. 4,8,9) 현 재 ITO를 다양한 소자에 응용하기 위해 진공기반 증착 방법을 이용하여 2차원 박막형태인 투명전극으로 제조되 고 있으며, 그 예로는 스퍼터링법, 펄스 레이저 증착법 150 배주원•구본율•이태근•안효진 및 화학 기상 증착법 등이 있다. [9][10][11] 하지만 이러한 방 법들은 그들의 고성능화를 위해서 10 −4 Pa 이하의 고진 공 분위기에서 증착을 실시할 뿐만 아니라 복잡한 장비 시스템으로 인해 공정효율이 낮고 제조 단가가 높은 문 제점들을 가지고 있다.…”

“…[9][10][11] 하지만 이러한 방 법들은 그들의 고성능화를 위해서 10 −4 Pa 이하의 고진 공 분위기에서 증착을 실시할 뿐만 아니라 복잡한 장비 시스템으로 인해 공정효율이 낮고 제조 단가가 높은 문 제점들을 가지고 있다. 4,5,12) 따라서, 최근에는 증착기반 증 착방법을 대체하고자 하는 노력으로 스핀 코팅, 잉크젯 프린팅, 딥 코팅 등과 같은 용액기반 증착방법에 대한 연구가 진행되고 있다. 4,9,13) 이러한 방법들은 상온상압 하 에서 용액을 통해 ITO 증착이 이루어지기 때문에 공정 시스템이 단순하고 환경적인 제약이 없어 공정의 대면적 화 및 제조단가의 절감이 가능하다고 보고되고 있다.…”

“…4,5,12) 따라서, 최근에는 증착기반 증 착방법을 대체하고자 하는 노력으로 스핀 코팅, 잉크젯 프린팅, 딥 코팅 등과 같은 용액기반 증착방법에 대한 연구가 진행되고 있다. 4,9,13) 이러한 방법들은 상온상압 하 에서 용액을 통해 ITO 증착이 이루어지기 때문에 공정 시스템이 단순하고 환경적인 제약이 없어 공정의 대면적 화 및 제조단가의 절감이 가능하다고 보고되고 있다. 9,14) 예를 들어, M. T.…”