열처리에 따른 ITO 박막의 결정 상태와 전도도의 온도 의존성 (Crystalline State and Temperature-dependent Conductivity of Annealed ITO Thin Films)

서지정보

· 발행기관 : 한국물리학회
· 수록지 정보 : 새물리 / 66권 / 4호 / 392 ~ 397페이지
· 저자명 : 서동필, 허재욱, 장태훈, 김찬, 조연정

초록

In$_{2}$O$_{3}$와 SnO$_{2}$로 구성된 타겟을 이용하여 고주파 마그네트론 스퍼터 방법으로 상온에서 박막을 증착하였다. 증착한 박막을 150 $^\circ$C, 300 $^\circ$C, 450 $^\circ$C 온도로 1시간 동안 열처리하고, 열처리 온도에 따른 박막의 구조적, 광학적, 전기적 특성을 분석하였다. 300 $^\circ$C와 450 $^\circ$C 온도에서 열처리한 박막들은 ITO 결정상이 잘 형성되었으며, 열처리 온도가 높을수록 ITO 결정 피크들의 세기와 결정립 크기가 증가하였다. 이들 ITO 박막들은 가시광 영역 평균 광투과율이 90% 이상으로 우수한 광투과 특성을 나타내었으며, 광투과도 스펙트럼을 이용하여 계산한 에너지 띠 간격은 열처리 온도 300 $^\circ$C 박막에서 3.86 eV, 450 $^\circ$C 박막에서 3.96 eV로 열처리 온도가 높을수록 증가하였다. 300 K에서 4 K까지 온도를 내리면서 측정한 비저항의 온도 의존 특성은 150 K 이상에서는 Bloch-Grüneisen 식을 따르는 전형적인 금속 형태로 나타났다. 음의 온도 계수를 가지는 150 K 이하 온도에서의 비저항 특성은 쿨롱 상호작용이 주된 요인이며, 쿨롱 상호 작용은 박막의 열처리 온도가 증가함에 따라 줄어든다.

영어초록

Mixed In$_{2}$O$_{3}$ and SnO$_{2}$ thin films were deposited by using an RF magnetron sputtering method. The films were annealed at 150 $^\circ$C, 300 $^\circ$C, and 450 $^\circ$C for 1 h, and the structural, optical, and electrical properties of the films were investigated. The crystalline structure of ITO (indium tin oxide) is well formed on the films annealed at 300 $^\circ$C and 450 $^\circ$C. As the annealing temperature is increased, the crystallinity and the grain size are found to be improved. The average transmittance of the ITO films in the visible range, where the determined band-gap energies of the ITO films at annealing temperature 300 $^\circ$C and 450 $^\circ$C are 3.86 and 3.96 eV, respectively, is over 90%. The temperature-dependent resistivity shows metallic behavior down to 150 K and fits well with the Bloch-Grüneisen equation. The negative temperature coefficient of resistivity below the metallic region is caused by the Coulomb interaction, which decreases with increasing annealing temperature.

참고자료

· 없음