KR20160140522A - Transparent electrode thin film and the preparing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 투명 전극 박막 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 나노 클러스터층을 포함함으로써 질화물 반도체와의 오믹접촉 형성을 위한 투명 전극 박막 및 이의 제조방법에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a transparent electrode thin film for forming an ohmic contact with a nitride semiconductor by including a nano cluster layer and a method of manufacturing the transparent electrode thin film.
투명 전극은 LED, 태양전지, 의료용 자외선 소독기, 수산업 등 다양한 분야에서 이용되고 있고, 점점 그 응용 분야와 그 수요가 증대되는 추세에 있다. 특히, 투명 전극은 LED 분야에서 많이 이용되고 있고, LED에 적용되는 현재의 투명 전극기술은 가시광 영역(400nm-800nm)과 전체 자외선 영역(10nm-400nm) 중 일부 영역(365nm~400nm)까지 적용될 수 있는 ITO(Indium Tin Oxide) 기반의 기술이 주를 이루고 있다.Transparent electrodes are used in various fields such as LED, solar cell, medical ultraviolet sterilizer, and fishery industry, and their application fields and their demand are increasing. In particular, transparent electrodes are widely used in the LED field, and current transparent electrode technology applied to LEDs can be applied to some regions (365 nm to 400 nm) of the visible light region (400 nm-800 nm) and the entire ultraviolet region (10 nm-400 nm) Based ITO (Indium Tin Oxide) based technology.
반도체 발광소자의 일종인 발광다이오드(LED)는 전류가 가해지면 p, n형 반도체의 접합 부분에서 전자와 정공의 재결합에 기하여, 다양한 색상의 빛을 발생시킬 수 있는 반도체 장치이다. 이러한 반도체 발광소자는 필라멘트에 기초한 발광소자에 비해 긴 수명, 낮은 전원, 우수한 초기 구동 특성, 높은 진동 저항 등의 여러 장점을 갖기 때문에 그 수요가 지속적으로 증가하고 있다. 특히, 최근에는, 청색 계열의 단파장 영역의 빛을 발광할 수 있는 III족 질화물 반도체가 각광을 받고 있다.2. Description of the Related Art A light emitting diode (LED), which is a kind of semiconductor light emitting device, is a semiconductor device capable of generating light of various colors due to recombination of electrons and holes at a junction portion of p and n type semiconductors when an electric current is applied. Such a semiconductor light emitting device has many advantages such as a long lifetime, a low power supply, an excellent initial driving characteristic, and a high vibration resistance as compared with a light emitting device based on a filament, and the demand thereof is continuously increasing. Particularly, in recent years, group III nitride semiconductors capable of emitting light in a short-wavelength region of the blue system have been spotlighted.
이러한 III족 질화물 반도체를 이용한 발광소자는 기판 상에 n형 및 p형 질화물 반도체층과 그 사이에 형성된 활성층을 구비하는 발광구조물을 성장시킴으로써 얻어지며, 이 경우, 발광구조물의 표면에는 투명 전극이 형성된다. 이는 반도체층과의 오믹컨택 기능이나 전류 분산 기능 등을 수행하기 위한 것이다. A light emitting device using such a group III nitride semiconductor is obtained by growing a light emitting structure including n-type and p-type nitride semiconductor layers and an active layer formed therebetween on a substrate. In this case, a transparent electrode is formed on the surface of the light emitting structure do. This is for performing an ohmic contact function with respect to the semiconductor layer, a current dispersion function, and the like.
상기 III족 질화물 반도체의 예로서, 질화갈륨 반도체를 이용하는 광 디바이스를 구현하기 위해서는 반도체와 전극간에 양질의 오믹접촉을 형성하는 것이 매우 중요하다.In order to realize an optical device using a gallium nitride semiconductor as an example of the group III nitride semiconductor, it is very important to form a good ohmic contact between the semiconductor and the electrode.
종래부터 p형 질화갈륨의 경우 니켈(Ni)을 기본으로 하는 금속박막구조, 즉 니켈(Ni)/금(Au)의 금속박막이 오믹접촉을 위한 금속박막구조로 널리 사용되고 있다 [관련특허: 일본의 TOYODA GOSEI 사에서 p형 질화갈륨에 니켈(Ni)/금(Au) 2층막 구조의 금속박막에 대한 미국 특허 (USP 6,121,127)]. 니켈을 기본으로 하는 금속박막은 산소(O2 ) 분위기에서 열처리하여 10-3∼10-4Ωcm2 정도의 비접촉저항을 갖는 오믹접촉을 형성하는 것으로 보고된다. 이러한 낮은 비접촉저항으로 인해 500℃∼600℃와, 산소(O2 ) 분위기에서 열처리하는 경우 질화갈륨과 니켈의 계면에 p형 반도체 산화물인 니켈 산화물(NiO)이 섬(island) 모양을 형성하여 질화갈륨 표면 부위에 다수 캐리어인 홀(hole)을 공급함으로써 질화갈륨 표면부근에서의 실효 캐리어 농도(effective carrier concentration)를 증가시킨다.Conventionally, in the case of p-type gallium nitride, a metal thin film structure based on nickel (Ni), that is, a metal thin film of Ni / Au has been widely used as a metal thin film structure for ohmic contact [ (US Pat. No. 6,121,127) for a thin film of nickel (Ni) / gold (Au) 2 layer structure on p-type gallium nitride in TOYODA GOSEI. It is reported that the metal thin film based on nickel is subjected to heat treatment in an oxygen (O 2) atmosphere to form an ohmic contact with a contact resistance of about 10 -3 to 10 -4
한편, 니켈(Ni)/금(Au)을 p형 질화갈륨에 접촉시킨 후 열처리하면 Mg-H 금속간 화합물을 제거하여 질화갈륨 표면에서 마그네슘(Mg) 도펀트(dopant) 농도를 증가시키는 재활성화(reactivation) 과정을 통해 실효 캐리어 농도가 1019 이상이 되어 질화갈륨과 전극금속 사이에 터널링 전도를 일으켜 오믹 전도 특성을 가지게 된다.On the other hand, when nickel (Ni) / gold (Au) is contacted with p-type gallium nitride and heat treatment is performed, the Mg-H intermetallic compound is removed to reactivate the magnesium (Mg) dopant concentration on the gallium nitride surface reactivity), the effective carrier concentration becomes 1019 or more, and the tunneling conduction occurs between the gallium nitride and the electrode metal, resulting in an ohmic conduction characteristic.
그러나, 니켈(Ni)/금(Au) 투명 전극박막의 경우, 열처리 시 열적 불안정성으로 인하여 실제 LED와 LD 등의 발광소자에 응용시 소자 신뢰성에 많은 문제가 제기된다. 이와 같은 이유로 니켈층 위에 적층되는 금층은 소정의 임계 두께를 가져야 하는 한계가 있으며, 두꺼운 금(Au)층은 투명성의 저하를 유발하여 발광소자에서 가장 중요한 발광효율(Quantum efficiency)을 감소시키는 단점을 가진다.However, in the case of the Ni / Au transparent electrode thin film, due to the thermal instability during the heat treatment, there are many problems in device reliability when applied to a light emitting device such as LED and LD. For this reason, the gold layer deposited on the nickel layer has a predetermined critical thickness, and the thick gold (Au) layer causes a decrease in transparency, thereby decreasing the most important quantum efficiency in the light emitting device I have.
한편, 종래에는 인듐 주석 산화물(ITO) 및 아연 산화물(ZnO)과 같은 투명 전도성 산화물(Transparent Conducting Oxides: TCOs)을 p형 질화갈륨과 오믹 접촉하기 위해서 전자 빔 증착기(E-beam evaporator)를 이용하였다. 그러나 전자 빔 증착기를 이용하는 경우 소스(source) 위에 원자의 농도가 크므로 와류 또는 방전(discharge)로 인해 높은 비저항과 낮은 투과도를 가지는 문제점이 있었다. 또한, 고효율, 고출력을 나타내는 질화갈륨계 발광다이오드를 제작하기 위해서는 우수한 전기적, 광학적 특성을 가지는 투명 전극을 증착하는 것이 중요하므로, 균일하고 고순도의 박막을 증착하기 위해서 스퍼터링 법을 활용할 수 있다. 그러나 이런 경우 질화갈륨 반도체층의 표면에 이온 데미지가 일어날 수 있어, 반도채층이 본래의 특성을 잃어버려 오믹 접촉이 어려운 문제점이 있었다.Conventionally, an electron beam evaporator (E-beam evaporator) was used to make transparent conductive oxides (TCOs) such as indium tin oxide (ITO) and zinc oxide (ZnO) in ohmic contact with p-type gallium nitride . However, when an electron beam evaporator is used, there is a problem that a high specific resistance and a low transmittance are caused by a vortex or a discharge due to a high concentration of atoms on a source. Further, in order to fabricate a gallium nitride-based light emitting diode exhibiting high efficiency and high output, it is important to deposit transparent electrodes having excellent electrical and optical characteristics, so that a sputtering method can be utilized to deposit a uniform and high-purity thin film. However, in such a case, ion damage may occur on the surface of the gallium nitride semiconductor layer, and the semiconducting layer loses its inherent characteristics, which makes it difficult to make an ohmic contact.
본 발명은 상기 문제점을 극복하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 질화갈륨 반도체의 표면에 스퍼터링 방식으로 투명 전극을 형성할 시 스퍼터링에 앞서 나노 클러스터 층을 형성함으로써, 스퍼터링에 의한 이온 데미지를 억제할 수 있어 질화물 반도체층에 우수한 오믹 접촉을 형성할 수 있는 투명 전극 박막 및 이의 제조방법을 제공하는 데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been conceived to overcome the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a method of forming a nano cluster layer prior to sputtering in forming a transparent electrode on a surface of a gallium nitride semiconductor by sputtering, thereby suppressing ion damage by sputtering And can form excellent ohmic contact with the nitride semiconductor layer, and a method of manufacturing the transparent electrode thin film.
본 발명은 질화물 반도체층의 상부에 Ni, Pd, Pt, Ru, Rh, Ir, Ta, Cr, Mn, Mo, Tc, W, Re, Fe, Ag 및 Al로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 금속층을 증착하는 1단계; 상기 금속층을 열처리하여 금속층을 나노 클러스터 층으로 변환시키는 2단계; 및 상기 나노 클러스터 층의 상부에 스퍼터링 공정을 이용하여 ITO(Indium-tin oxide) 투명 전극을 형성하는 3단계;를 포함하는 투명 전극 박막의 제조방법을 제공한다.The present invention provides a nitride semiconductor device comprising at least one selected from the group consisting of Ni, Pd, Pt, Ru, Rh, Ir, Ta, Cr, Mn, Mo, Tc, W, Re, Fe, A first step of depositing a metal layer containing the metal layer; A second step of heat treating the metal layer to convert the metal layer into a nanocluster layer; And a third step of forming an indium-tin oxide (ITO) transparent electrode on the nano-cluster layer using a sputtering process.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 상기 1단계의 금속층은 10 Å ~ 40Å의 두께로 증착될 수 있다. In one preferred embodiment of the present invention, the first metal layer may be deposited to a thickness of 10 A to 40 A.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 상기 2단계에서 열처리는 질소분위기에서 500℃ ~ 900℃의 온도로 5 ~ 10 분 동안 수행할 수 있다. In a preferred embodiment of the present invention, the heat treatment in the second step may be performed at a temperature of 500 ° C to 900 ° C for 5 to 10 minutes in a nitrogen atmosphere.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 상기 2단계에서 나노 클러스터 층의 높이는 10 ~ 20 nm일 수 있다 .In a preferred embodiment of the present invention, the height of the nanocluster layer in the
본 발명의 다른 태양은 질화물 반도체층; 상기 질화물 반도체층의 상부에 구비되고, Ni, Pd, Pt, Ru, Rh, Ir, Ta, Cr, Mn, Mo, Tc, W, Re, Fe, Ag 및 Al로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 나노 클러스터층; 및 상기 나노 클러스터층의 상부에 형성되는 ITO 투명전극;을 포함할 수 있다. Another aspect of the present invention is a nitride semiconductor light emitting device comprising: a nitride semiconductor layer; At least one selected from the group consisting of Ni, Pd, Pt, Ru, Rh, Ir, Ta, Cr, Mn, Mo, Tc, W, Re, Fe, A nanocluster layer comprising: And an ITO transparent electrode formed on the nanocluster layer.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 상기 나노 클러스터층에서 나노 클러스터가 형성되지 않은 빈 부분의 면적은 나노 클러스터의 면적에 대하여 20 ~ 40%일 수 있다. In a preferred embodiment of the present invention, the area of the blank portion in which the nanoclusters are not formed in the nanocluster layer may be 20 to 40% of the area of the nanoclusters.
본 발명의 또 다른 태양은 상기 투명 전극 박막을 포함하는 전자소자를 제공한다.Another aspect of the present invention provides an electronic device including the transparent electrode thin film.
본 발명에 따르면 질화갈륨 반도체의 표면에 스퍼터링 방식으로 투명 전극을 형성할 시 스퍼터링에 앞서 나노 클러스터 층을 형성함으로써, 스퍼터링에 의한 이온 데미지를 억제할 수 있어 질화물 반도체층에 우수한 오믹 접촉을 형성할 수 있다.According to the present invention, when a transparent electrode is formed on the surface of a gallium nitride semiconductor by a sputtering method, ion damage due to sputtering can be suppressed by forming a nanocluster layer prior to sputtering, and excellent ohmic contact can be formed in the nitride semiconductor layer have.
도 1은 종래의 투명 전극 박막의 단면을 나타낸 개략도이다.
도 2는 종래의 투명 전극 박막의 상부 일면을 나타낸 개략도이다.
도 3은 종래의 투명 전극 박막의 전기적 특성을 분석한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 투명 전극 박막의 제조방법에 있어서 나노 클러스터 층이 형성되기 전 금속층이 증착된 구조의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 투명 전극 박막의 제조방법에 있어서 나노 클러스터 층이 형성된 단계의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 나노 클러스터 층의 표면을 관찰한 광학이미지이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 투명 전극 박막의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 투명 전극 박막의 상부 일면을 관찰한 개략도이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 700 ~ 900℃에서 열처리한 경우의 전기적 특성을 분석한 그래프이다.
도 10은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 열처리 온도에 따른 나노 클러스터 층의 형태 및 투과도를 나타낸 그래프이다.
도 11은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 투명 전극 박막을 포함하는 발광 다이오드의 발광특성을 분석한 그래프이다.
도 12는 비교예 3 및 실시예 3의 투명 전극 박막을 포함하는 발광 다이오드의 발광특성을 나타낸 이미지이다.1 is a schematic view showing a cross section of a conventional transparent electrode thin film.
2 is a schematic view showing an upper surface of a conventional transparent electrode thin film.
3 is a graph showing the electrical characteristics of a conventional transparent electrode thin film.
4 is a cross-sectional view of a structure in which a metal layer is deposited before a nanocluster layer is formed in a method of manufacturing a transparent electrode thin film according to a preferred embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view of a step of forming a nanocluster layer in a method of manufacturing a transparent electrode thin film according to a preferred embodiment of the present invention.
6 is an optical image of a surface of a nano cluster layer according to a preferred embodiment of the present invention.
7 is a cross-sectional view of a transparent electrode thin film according to a preferred embodiment of the present invention.
8 is a schematic view showing an upper surface of a transparent electrode thin film according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a graph illustrating an electrical characteristic of a case where heat treatment is performed at 700 to 900 ° C. according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a graph showing the shape and transmittance of a nano cluster layer according to a heat treatment temperature according to a preferred embodiment of the present invention.
11 is a graph illustrating an emission characteristic of a light emitting diode including a transparent electrode thin film according to a preferred embodiment of the present invention.
12 is an image showing light emission characteristics of the light emitting diode including the transparent electrode thin film of Comparative Example 3 and Example 3. Fig.
상술한 바와 같이 종래에는 반도체층 상부에 스퍼터링 공정을 통해 투명 전극 을 형성(도 1 및 도 2 참조)하는 과정에서 질화물 반도체층의 표면에 이온 데미지를 형성하여, 상기 반도체층이 본래의 특성을 잃고 투명 전극(ITO)과의 오믹 접촉을 형성하기 어려운 문제점이 있었다.As described above, in the related art, ion damage is formed on the surface of the nitride semiconductor layer in the process of forming a transparent electrode on the semiconductor layer through a sputtering process (see FIGS. 1 and 2), and the semiconductor layer loses its original characteristics It is difficult to form an ohmic contact with the transparent electrode (ITO).
이에, 본 발명은 질화물 반도체층의 상부에 Ni, Pd, Pt, Ru, Rh, Ir, Ta, Cr, Mn, Mo, Tc, W, Re, Fe, Ag 및 Al로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 금속층을 증착하는 1단계; 상기 금속층을 열처리하여 금속층을 나노 클러스터 층으로 변환시키는 2단계; 및 상기 나노 클러스터 층의 상부에 스퍼터링 공정을 이용하여 ITO(Indium-tin oxide) 투명 전극을 형성하는 3단계;를 포함하는 투명 전극 박막의 제조방법을 제공함으로써, 스퍼터링에 의한 이온 데미지를 억제할 수 있어 질화물 반도체에 우수한 오믹 접촉을 형성할 수 있는 투명 전극 박막의 제조방법을 제공한다. 이하, 본 발명을 단계별로 보다 상세하게 설명한다.The present invention relates to a nitride semiconductor light emitting device comprising a nitride semiconductor layer formed on a substrate, the nitride semiconductor layer including a nitride semiconductor layer formed of a material selected from the group consisting of Ni, Pd, Pt, Ru, Rh, Ir, Ta, Cr, Mn, Mo, Tc, W, Re, A first step of depositing a metal layer containing the above-mentioned metal layer; A second step of heat treating the metal layer to convert the metal layer into a nanocluster layer; And a third step of forming an indium-tin oxide (ITO) transparent electrode on the nano-cluster layer using a sputtering process, thereby preventing the ion damage by sputtering The present invention provides a method for manufacturing a transparent electrode thin film which can form excellent ohmic contact with a nitride semiconductor. Hereinafter, the present invention will be described in more detail by step.
이때, 상기 '나노 클러스터'란 약 10 ~ 100개 정도의 적은 원자 갯수로 이루어진 나노 입자를 의미하며, 본 발명에서는 투명 전극 박막을 형성할 때 질화물을 보호하기 위하여 형성되는 금속층을 열처리하여 나노 사이즈로 변형된 나노입자 집합체를 의미한다.Here, the 'nanoclusters' refer to nanoparticles composed of about 10 to 100 atoms, and in the present invention, the metal layer formed to protect the nitride during the formation of the transparent electrode thin film is heat- Means a modified nanoparticle aggregate.
하기 도 7는 본 발명에 따른 투명 전극 박막의 단면을 나타낸 도면이다. 본 발명에 따른 투명 전극은 기판(1), 질화물 반도체층(2), 나노 클러스터층(3) 및 투명 전극(4)을 포함한다. 상기 기판(1)은 사파이어, SiC, MgAl2O4, MgO, LiAlO2, LiGaO2, GaN 등과 같이 전기 절연성 및 도전성 물질의 기판일 수 있고, 바람직하게는 전기절연성을 갖는 사파이어 기판일 수 있다. 7 is a cross-sectional view of a transparent electrode thin film according to the present invention. A transparent electrode according to the present invention includes a
또한 상기 질화물 반도체층(2)은 상기 기판(1) 상에서 형성될 수 있다. 이때, 상기 반도체층은 당 기술분야에서 공지된 공정이라면 특별히 한정되지 않으나, 바람직하게는 유기 금속 화학 증착(Metal Organic Chemical Vapor Deposition, MOCVD), 수소화 기상 에피택시(Hydride Vapor Phase Epitaxy, 'HVPE'), 분자선 에피탁시(Molecular Beam Epitaxy, MBE) 등의 방법으로 기판상에서 성장될 수 있다.The
본 발명에 따른 투명 전극 박막의 제조방법에 있어서, 상기 1단계는 질화물 반도체층의 상부에 Ni, Pd, Pt, Ru, Rh, Ir, Ta, Cr, Mn, Mo, Tc, W, Re, Fe, Ag 및 Al로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 금속층(4')을 증착하는 단계이다(도 4 및 도 5 참조). 상기 금속층(4')은 이후의 단계에서 열처리되어 나노 클러스터 층(4)으로 변하여 스퍼터링 가스로 인한 이온 데미지를 억제할 수 있는 보호층으로서 작용할 수 있다. In the method of manufacturing a transparent electrode thin film according to the present invention, the first step is a step of forming an upper electrode on the nitride semiconductor layer by depositing Ni, Pd, Pt, Ru, Rh, Ir, Ta, Cr, Mn, Mo, Tc, , Ag, and Al (refer to FIGS. 4 and 5). As shown in FIG. The metal layer 4 'may be heat-treated in a subsequent step to become a
이때, 상기 질화물 반도체층으로서 일반적으로 사용되는 p형 질화갈륨 반도체는 7.5 eV의 높은 일함수을 가지는데, 반도체와 금속간에 전류를 도통시키기 위해서는 일함수의 차이를 낮추는 것이 중요하다. 반도체와 금속 간에 일함수의 차이를 낮춤으로써 우수한 오믹 접촉을 형성할 수 있다. 따라서 상기 금속층은 높은 일함수를 가지는 Ni, Pd, Pt, Ru, Rh, Ir, Ta, Cr, Mn, Mo, Tc, W, Re, Fe, Ag 및 Al로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속을 사용할 수 있고, 바람직하게는 현존하는 금속 중 가장 높은 일함수(5.65 eV)를 가지는 백금(Pt, platinum)인 것이 좋다. At this time, the p-type gallium nitride semiconductor generally used as the nitride semiconductor layer has a high work function of 7.5 eV, and it is important to lower the work function difference in order to conduct current between the semiconductor and the metal. Excellent ohmic contact can be formed by lowering the work function difference between the semiconductor and the metal. Accordingly, the metal layer may include at least one metal selected from the group consisting of Ni, Pd, Pt, Ru, Rh, Ir, Ta, Cr, Mn, Mo, Tc, W, Re, Fe, And preferably platinum (Pt, platinum) having the highest work function (5.65 eV) among the existing metals.
이때, 상기 1단계의 금속층은 10Å ~ 40Å의 두께로 형성될 수 있고, 바람직하게는 15Å ~ 25Å인 것이 좋고, 더욱 바람직하게는 20 Å인 것이 좋다. 상기 두께범위를 벗어나는 경우 이후의 단계에서 형성되는 나노 클러스터 층의 두께 및 면적이 변경되어 이를 포함하여 제조된 투명 전극의 투과도 및 오믹 접합특성이 저하될 수 있는 문제점이 있다. At this time, the metal layer of the first step may be formed to a thickness of 10 Å to 40 Å, preferably 15 Å to 25 Å, and more preferably 20 Å. If the thickness is out of the above range, the thickness and area of the nanocluster layer formed in the subsequent step may be changed, and the transparency and ohmic bonding characteristics of the transparent electrode may be deteriorated.
또한, 상기 1단계의 금속층은 전자 빔 증착기(e-beam evaporator)를 이용하여 증착할 수 있다. The first metal layer may be deposited using an electron beam evaporator (e-beam evaporator).
본 발명에 따른 투명 전극 박막의 제조방법에 있어서, 상기 2단계는 상기 금속층을 열처리하여 금속층(4')을 나노 클러스터 층(4)으로 변환시키는 단계로서(도 5 참조), 금속층을 나노 클러스터 층으로 변환시킴으로써 이후의 단계에서 스퍼터링 공정을 통해 투명 전극 박막을 형성할 때 질화물 반도체층에 이온 데미지를 입히지 않을 수 있다.In the method of manufacturing the transparent electrode thin film according to the present invention, the second step is a step of converting the metal layer 4 'into the
상기 2단계의 열처리는 질소분위기에서 500℃ ~ 900℃의 온도로 5 ~ 10 분 동안 수행하는 것이 좋고, 바람직하게는 질소분위기에서 700℃ ~ 800℃의 온도로 5 ~ 10 분 동안 수행하는 것이 좋다. 상기 열처리를 질소분위기에서 수행하는 경우, p형 질화물 반도체층으로부터 질소 원자가 방출되어 반도체층의 표면에 질소 공공이 발생할 수 있으므로, 질소분위기에서 열처리함으로써 질소 공공을 메울 수 있다. 또한, 상기 열처리 온도에 따라 나노 클러스터 층의 두께 및 면적이 달라져서, 이를 통해 제조되는 투명 전극의 투과도 및 오믹 접합 특성을 조절할 수 있다. 상기 열처리 온도가 상기 범위를 벗어나는 경우, 투명 전극의 투과도가 저하되어 정류성 접촉 특성을 나타내고 오믹특성이 저하되는 문제점이 있다. The two-step heat treatment is preferably performed in a nitrogen atmosphere at a temperature of 500 ° C to 900 ° C for 5 to 10 minutes, preferably in a nitrogen atmosphere at a temperature of 700 ° C to 800 ° C for 5 to 10 minutes . When the heat treatment is performed in a nitrogen atmosphere, nitrogen atoms are released from the p-type nitride semiconductor layer to cause nitrogen vacancies on the surface of the semiconductor layer, so that nitrogen vacancies can be filled by heat treatment in a nitrogen atmosphere. In addition, the thickness and area of the nanocluster layer are changed according to the heat treatment temperature, and thus the transparency and ohmic contact characteristics of the transparent electrode can be controlled. When the heat treatment temperature is out of the above range, the transparency of the transparent electrode is lowered to cause a rectifying contact property and an ohmic characteristic to deteriorate.
상기 조건을 벗어나는 경우에는 최적의 나노 클러스터 요소인 높이, 면적, 균일성 등의 편차가 커지므로 오믹 특성이 저하되고 신뢰성이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다. If the above condition is exceeded, variations in the height, area, uniformity, and the like, which are optimal nano cluster elements, are increased, so that the ohmic characteristics are deteriorated and reliability is lowered.
이때, 상기 2단계의 열처리는 급속 열처리(RTA, Rapid thermal annealing) 장치 또는 고온전기로(Furnace)를 이용하여 수행하는 것이 바람직하다. 상기 급속 열처리 장치 또는 고온전기로를 이용하면 급속도로 승온 가능하여 약 10 초 내에 목표 온도에 도달할 수 있다. At this time, the two-step heat treatment is preferably performed using a rapid thermal annealing (RTA) apparatus or a high-temperature electric furnace. If the rapid thermal annealing apparatus or the high temperature electric furnace is used, the temperature can be rapidly increased and the target temperature can be reached within about 10 seconds.
이때, 상기 2단계에서 나노 클러스터 층의 높이는 10 ~ 20 nm인 것이 바람직하다. 상기 나노 클러스터층의 높이가 상기 범위를 벗어나는 경우, 투명 전극의 투과도가 저하되어 정류성 접촉 특성을 나타내고 오믹특성이 저하되는 문제점이 있다. At this time, the height of the nanocluster layer in
본 발명에 따른 투명 전극 박막의 제조방법에 있어서, 상기 표면에 나노클러스터 층이 형성된 질화물 반도체층을 식각하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 단계를 통해 상기 반도체층 표면에 (+) 전극 및 (-) 전극을 구분하여 형성할 수 있다. In the method for manufacturing a transparent electrode thin film according to the present invention, the step of etching the nitride semiconductor layer on which the nanocluster layer is formed may be further included. (+) Electrode and (-) electrode may be separately formed on the surface of the semiconductor layer through the above steps.
본 발명에 따른 투명 전극 박막의 제조방법에 있어서, 상기 3단계는 상기 나노 클러스터 층의 상부에 스퍼터링 공정을 이용하여 ITO 투명 전극(3)을 형성하는 단계(도 7 및 도 8 참조)로서, 상기 나노 클러스터 층이 형성되지 않은 경우 고에너지 공정인 스퍼터링 공정을 수행함에 따라 하부에 위치하는 반도체 층에 이온 손상을 입혀 본래의 특성을 잃어버릴 수 있으므로 투명 전극과의 오믹 접촉을 형성하기 어려운 문제점이 있었다. 그러나, 본 발명에 따르면 상기 나노 클러스터 층을 형성한 후 스퍼터링을 수행함으로써 투과도가 저하되지 않으면서도 반도체 층에 이온 손상이 없어 오믹 접촉을 형성할 수 있다. In the method for fabricating a transparent electrode thin film according to the present invention, the
이때, 전자빔 증착법과 같은 종래의 스퍼터링 공정에 따르면 원자의 농도가 크므로 와류 또는 방전으로 인해 높은 비저항 및 낮은 투과도를 나타낼 수 있으므로 상기 3단계의 스퍼터링 공정은 RF 마그네트론 스퍼터링(RF magnetron sputtering)을 이용하는 것이 바람직하다. At this time, according to the conventional sputtering process such as the electron beam deposition method, since the concentration of atoms is large, high resistivity and low permeability due to vortex or discharge can be exhibited. Therefore, the RF sputtering using the RF magnetron sputtering desirable.
또한, 본 발명은 상기 투명 전극 박막의 제조방법으로 제조되고, 질화물 반도체층; 및 상기 질화물 반도체층의 상부에 구비되는 나노 클러스터층;을 포함하는 투명 전극 박막을 제공한다. 이하, 본 발명을 구성요소별로 보다 상세하게 설명한다. The present invention also provides a method of manufacturing a transparent electrode thin film, comprising: forming a nitride semiconductor layer; And a nano cluster layer provided on the nitride semiconductor layer. Hereinafter, the present invention will be described in more detail by constituent elements.
본 발명에 따른 투명 전극 박막에 있어서, 상기 질화물 반도체층은 p-형 질화갈륨계 반도체층일 수 있다. 상기 p-형 질화갈륨계 반도체층은 고출력 단파발광 다이오드의 기초 소재로서, 에너지 갭이 넓은 장점이 있고, 청색 발광성을 나타내므로 백색 발광 다이오드를 제조하는데 사용될 수 있다. In the transparent electrode thin film according to the present invention, the nitride semiconductor layer may be a p-type gallium nitride-based semiconductor layer. The p-type gallium nitride based semiconductor layer has a wide energy gap as a base material of a high-output short-wave light-emitting diode and can be used for manufacturing a white light emitting diode because it exhibits blue light emission.
또한, 상기 P-형 질화물 반도체층의 상부에 구비되는 나노 클러스터층은 Ni, Pd, Pt, Ru, Rh, Ir, Ta, Cr, Mn, Mo, Tc, W, Re, Fe, Ag 및 Al로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속을 사용할 수 있고, 바람직하게는 백금(Pt, platinum)인 것이 좋다. p형 질화갈륨 반도체는 7.5 eV의 높은 일함수을 가지는데, 반도체와 금속간에 전류를 도통시키기 위해서는 일함수의 차이를 낮추는 것이 중요하다. 반도체와 금속 간에 일함수의 차이를 낮춤으로써 우수한 오믹 접촉을 형성할 수 있다. 따라서 상기 금속층은 높은 일함수를 가지는 Ni, Pd, Pt, Ru, Rh, Ir, Ta, Cr, Mn, Mo, Tc, W, Re, Fe, Ag 및 Al로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속을 사용할 수 있고, 바람직하게는 현존하는 금속 중 가장 높은 일함수(5.65 eV)를 가지는 백금(Pt, platinum)인 것이 좋다. The nano cluster layer provided on the P-type nitride semiconductor layer may be formed of Ni, Pd, Pt, Ru, Rh, Ir, Ta, Cr, Mn, Mo, Tc, W, Re, Fe, And at least one metal selected from the group consisting of platinum (Pt, platinum) is preferably used. The p-type gallium nitride semiconductor has a high work function of 7.5 eV. It is important to lower the work function difference in order to conduct current between the semiconductor and the metal. Excellent ohmic contact can be formed by lowering the work function difference between the semiconductor and the metal. Accordingly, the metal layer may include at least one metal selected from the group consisting of Ni, Pd, Pt, Ru, Rh, Ir, Ta, Cr, Mn, Mo, Tc, W, Re, Fe, And preferably platinum (Pt, platinum) having the highest work function (5.65 eV) among the existing metals.
이때, 상기 2단계에서 나노 클러스터 층의 높이는 10 ~ 20 nm인 것이 바람직하다. 상기 나노 클러스터층의 높이가 상기 범위를 벗어나는 경우, 투명 전극의 투과도가 저하되어 정류성 접촉 특성을 나타내고 오믹특성이 저하되는 문제점이 있다. At this time, the height of the nanocluster layer in
본 발명에 따른 투명 전극 박막에 있어서, 상기 A open/A Pt cluster가 20 ~ 40 %일 수 있다. 또한, 상기 투명 전극은 투과도가 75 % ~ 90%일 수 있고, 바람직하게는 80 % ~ 90 % 일 수 있고, 더욱 바람직하게는 85 % ~ 90 %일 수 있다. 이때, 상기 투명 전극의 면저항은 15 ~ 25 Ω/cm2 일 수 있고, 바람직하게는 15 ~ 20 Ω/cm2 일 수 있다. In the transparent electrode thin film according to the present invention, the A open / A Pt cluster may be 20 to 40%. The transparent electrode may have a transmittance of 75% to 90%, preferably 80% to 90%, and more preferably 85% to 90%. At this time, the sheet resistance of the transparent electrode may be 15 to 25 Ω / cm 2 , preferably 15 to 20 Ω / cm 2 .
또한, 본 발명은 상기 투명 전극 박막을 포함하는 전자소자를 제공한다. 상기 전자소자는 발광다이오드 등의 광학소자일 수 있다. 본 발명에 따른 투명 전극 박막은 나노 클러스터층을 포함함으로써, 발광다이오드 및 광학소자로 제조되어 오믹접촉을 나타내고, 투과도가 우수하며, 문턱전압(turn on voltage)값이 낮고, 전류에 따른 출력전압값이 향상되는 발광 다이오드 등의 광학소자를 포함하는 전자소자를 제조할 수 있다. The present invention also provides an electronic device comprising the transparent electrode thin film. The electronic device may be an optical device such as a light emitting diode. Since the transparent electrode thin film according to the present invention includes a nanocluster layer, it is made of a light emitting diode and an optical device and exhibits an ohmic contact, has excellent transmittance, has a low turn-on voltage value, It is possible to manufacture an electronic device including an optical element such as a light emitting diode.
이하, 본 발명을 하기 실시예들을 통해 보다 상세하게 설명한다. 이때, 하기 실시예들은 본 발명을 예시하기 위하여 제시된 것일 뿐, 본 발명의 권리범위가 하기 실시예들에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. The following examples are provided to illustrate the present invention, but the scope of the present invention is not limited by the following examples.
[실시예][Example]
실시예Example
1. 투명 전극의 제조 1 1. Preparation of
(1) 블루 파장 영역의 웨이퍼의 표면에 전자빔 증착기(E-beam evaporator, TC1300, 대동하이텍)를 이용하여 백금 물질을 20Å의 두께로 증착하였다. (1) A platinum material was deposited to a thickness of 20 Å on the surface of the wafer in the blue wavelength region using an electron beam evaporator (E-beam evaporator, TC1300, Daedong Hitech).
(2) 이를 급속 열처리 장치(RTA, rapid thermal anealing system, V-770, AP system)를 이용하여 500℃에서 5분간 질소분위기에서 열처리하여 나노 클러스터 층을 형성하였다.(2) This was heat treated in a nitrogen atmosphere at 500 ° C for 5 minutes using a rapid thermal annealing system (RTA, V-770, AP system) to form a nanocluster layer.
(3) ITO를 상기 나노 클러스터 층의 상부에 RF magnetron sputtering system(대동하이텍)을 이용하여 증착하여 투명 전극 박막을 형성하였다. (3) ITO was deposited on the nanocluster layer using an RF magnetron sputtering system (Daedong Hitech) to form a transparent electrode thin film.
실시예 2. 투명 전극의 제조Example 2. Preparation of transparent electrode
상기 실시예 1의 (2)단계에서 열처리를 600℃에서 수행한 것을 제외하고는 실시예1과 동일한 방법으로 투명 전극 박막을 형성하였다. A transparent electrode thin film was formed in the same manner as in Example 1, except that the heat treatment was performed at 600 ° C in the step (2) of Example 1.
실시예 3. 투명 전극의 제조Example 3. Preparation of transparent electrode
상기 실시예 1의 (2)단계에서 열처리를 700℃에서 수행한 것을 제외하고는 실시예1과 동일한 방법으로 투명 전극 박막을 형성하였다. A transparent electrode thin film was formed in the same manner as in Example 1, except that the heat treatment was performed at 700 캜 in the step (2) of Example 1.
실시예 4. 투명 전극의 제조Example 4: Preparation of transparent electrode
상기 실시예 1의 (2)단계에서 열처리를 750℃에서 수행한 것을 제외하고는 실시예1과 동일한 방법으로 투명 전극 박막을 형성하였다. A transparent electrode thin film was formed in the same manner as in Example 1, except that the heat treatment was performed at 750 캜 in the step (2) of Example 1.
실시예 5. 투명 전극의 제조Example 5. Preparation of transparent electrode
상기 실시예 1의 (2)단계에서 열처리를 800℃에서 수행한 것을 제외하고는 실시예1과 동일한 방법으로 투명 전극 박막을 형성하였다. A transparent electrode thin film was formed in the same manner as in Example 1, except that the heat treatment was performed at 800 ° C in the step (2) of Example 1.
실시예 6. 투명 전극의 제조Example 6. Preparation of transparent electrode
상기 실시예 1의 (2)단계에서 열처리를 900℃에서 수행한 것을 제외하고는 실시예1과 동일한 방법으로 투명 전극 박막을 형성하였다. A transparent electrode thin film was formed in the same manner as in Example 1, except that the heat treatment was performed at 900 캜 in the step (2) of Example 1.
비교예 1. 투명 전극 박막의 제조Comparative Example 1. Preparation of transparent electrode thin film
상기 실시예 1과 동일한 사파이어 기판에 나노 클러스터 층을 형성하지 않고, 기판상에 ITO 투명 전극을 증착하여 투명 전극 박막을 형성하였다(도 1 및 도 참조)On the same sapphire substrate as in Example 1 An ITO transparent electrode is deposited on the substrate without forming a nano cluster layer, To form a thin film (see FIG. 1 and FIG.
실험예 1. 투명 전극 박막의 오믹접촉 특성Experimental Example 1: Ohmic contact characteristics of a transparent electrode thin film
상기 실시예 1 ~ 6에서 제조되는 투명 전극 박막의 나노 클러스터층을 전자힘현미경(AFM, atomic force microscope, my-scope+SPM,(주)나노포커스)를 이용하여 면적, 높이, 형태, 편차 등의 표면을 관찰하였고, 그 결과를 하기 도 6에 나타내었다. The nanoclusters of the transparent electrode thin films prepared in Examples 1 to 6 were measured for area, height, shape, deviation, etc. using AFM (atomic force microscope, my-scope + SPM, Nanofocus) The results are shown in FIG. 6.
도 6에 따르면, 500℃에서 열처리한 경우에는 금속이 평면형태로 구성되고, 열처리 온도가 증가할수록 평면형태였던 금속층이 나노 클러스터를 형성하며 분리되는 것을 확인할 수 있었다. 보다 상세하게는, 온도가 증가할수록 금속이 섬(island) 형태로 서로 분리되어 상기 나노 클러스터층에서 나노 클러스터가 형성되지 않은 빈 부분의 면적이 나노 클러스터 층의 전체 면적에 대하여 증가하는 것을 확인할 수 있었다. According to FIG. 6, it can be seen that when the heat treatment is performed at 500 ° C., the metal is formed into a planar shape, and the metal layer, which has been flattened as the heat treatment temperature increases, forms nanoclusters and is separated. More specifically, as the temperature increases, it is confirmed that the metal is separated from each other in the island shape, and the area of the void portion where the nanoclusters are not formed in the nanocluster layer increases with respect to the total area of the nanocluster layer .
따라서, 열처리 온도에 따라 나노 클러스터 층의 형태가 변하는 것을 알 수 있었다. Therefore, it was found that the morphology of the nanocluster layer changes depending on the heat treatment temperature.
실험예 2. 투명 전극 박막의 오믹접촉 특성Experimental Example 2: Ohmic contact characteristics of a transparent electrode thin film
상기 실시예 3 ~ 6에서 제조되는 투명 전극 박막의 오믹접촉 특성을 관찰하기 위하여, 프로브스테이션 시스템(parameter analyzer, HP4156A,MS-TECK 사)를 이용하여 전압에 따른 전류를 측정하였고, 이로부터 TLM(Transfer length method) 방법을 이용하여 접촉저항 값을 추출하였다. 이때, 패드 사이즈는 100 ㎛×200 ㎛이고, 패드 간의 간격은 5, 10, 15, 20, 25, 30 ㎛이다. 그 결과를 하기 도 9에 나타내었다. In order to observe the ohmic contact characteristics of the transparent electrode thin films prepared in Examples 3 to 6, currents according to voltages were measured using a probe station system (HP4156A, MS-TECK Co.), and TLM Transfer length method was used to extract the contact resistance value. At this time, the pad size is 100 占 퐉 占 200 占 퐉, and the intervals between the pads are 5, 10, 15, 20, 25 and 30 占 퐉. The results are shown in Fig.
도 9에 따르면, 나노 클러스터 층의 형성을 위한 열처리가 700℃ ~ 800℃에서 수행된 경우 오믹 접촉을 형성하여 접촉 저항 1.2×10-2 Ωcm2을 추출하는 것을 확인할 수 있었으나, 열처리 온도가 900℃인 경우에는 오믹접촉을 형성하지 못하는 것을 확인할 수 있었다. According to FIG. 9, when the heat treatment for forming the nanocluster layer is performed at 700 ° C. to 800 ° C., it is confirmed that the contact resistance is 1.2 × 10 -2 Ωcm 2 by forming an ohmic contact. However, when the heat treatment temperature is 900 ° C. , It was confirmed that an ohmic contact can not be formed.
따라서, 열처리 온도에 따라 나노 클러스터 층의 형태가 변하고, 그로 인해 투명 전극 박막의 전기적 특성이 달라지는 것을 알 수 있었다. Therefore, the shape of the nanocluster layer changes according to the heat treatment temperature, and thus the electrical characteristics of the transparent electrode thin film are changed.
실험예 3. 투명 전극 박막의 나노 클러스터층 형태와 투과도의 상관관계EXPERIMENTAL EXAMPLE 3 Correlation between Transparency and Nanocrystal Layer Formation of Transparent Electrode Thin Film
상기 실시예 1 ~ 6에서 제조되는 투명 전극 박막에 포함되는 나노 클러스터층의 형태 및 투과도를 측정하였고, 그 결과를 하기 도 10에 나타내었다. 이때, 상기 나노 클러스터 층의 형태는 상기 실험예 2와 동일한 AFM 시스템을 활용하여 측정하였고, image J 프로그램으로 면적비를 추출하여 측정하였다. 또한, 상기 투과도는 UV-스펙트럼 측정 시스템(V-770, TS science)을 이용하여 측정하였다. The shape and transmittance of the nanocluster layer included in the transparent electrode thin films prepared in Examples 1 to 6 were measured, and the results are shown in FIG. At this time, the shape of the nanocluster layer was measured using the same AFM system as that of Experimental Example 2, and the area ratio was measured by image J program. Also, the transmittance was measured using a UV-spectrum measurement system (V-770, TS science).
도 10에 따르면, 나노 클러스터층 형성 여부 및 열처리 온도에 따라 투과도가 달라지는 것을 확인할 수 있었다. 구체적으로, 500℃의 저온에서 열처리되어 나노 클러스터층이 형성되지 않은 ITO 투명 전극의 경우와 900℃의 고온에서 열처리된 경우 낮은 투과도를 나타내는 것을 확인할 수 있었고, 나노 클러스터층 형성을 위한 열처리 온도에 따라 투과도가 달라지며 구체적으로 700 ~ 800℃에서 열처리되는 경우 투과도가 나노 클러스터 층이 형성되지 않은 ITO 박막과 유사한 정도로 우수하여 85 % 이상의 투과도를 나타내는 것을 확인할 수 있었다. According to FIG. 10, it was confirmed that the transmittance varies depending on whether the nanocluster layer is formed and the heat treatment temperature. Specifically, it was confirmed that the ITO transparent electrode which was heat-treated at a low temperature of 500 ° C. and had no nanocluster layer exhibited a low transmittance when it was heat-treated at a high temperature of 900 ° C., The transmittance is similar to that of the ITO thin film in which the nanocluster layer is not formed, and the transmittance is 85% or more when the heat treatment is performed at 700 to 800 ° C.
즉, 도 10의 열처리온도에 따른 투과도 변화 그래프에 따르면, 열처리 온도가 증가함에 따라 섬 형태로 형성된 나노 클러스터의 높이가 증가하고, 나노 클러스터의 면적에 대한 나노 클러스터가 형성되지 않은 빈 부분의 면적의 비율이 증가하여 나노 클러스터의 면적비율(Pt coverage ratio)은 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 이 경우의 투과도는 700℃ ~ 800℃에서 열처리되는 경우 사파이어 기판에 대한 투과도 비율이 약 75 ~ 90 %로 우수한 것을 확인할 수 있었고, 약 750℃에서 열처리되는 경우 450 nm에서의 사파이어 기판에 대한 투과도 비율이 85 % 이상으로 가장 우수한 것을 확인할 수 있었다. That is, according to the graph of the transmittance change according to the annealing temperature in FIG. 10, as the annealing temperature increases, the height of the nanoclusters formed in the island shape increases, and the area of the nanoclusters And the area ratio of the nanoclusters (Pt coverage ratio) is decreased. Accordingly, it was confirmed that the transmittance of the sapphire substrate in the case of heat treatment at 700 ° C. to 800 ° C. is superior to that of the sapphire substrate in the case of heat treatment at about 750 ° C. It was confirmed that the transmittance ratio was the most excellent at 85% or more.
따라서, 본 발명에 따른 투명 전극 박막의 경우 700 ~ 800℃에서 열처리하여 나노 클러스터 층을 형성하는 것이 바람직한 것을 알 수 있었다. Accordingly, it is preferable that the transparent electrode thin film according to the present invention is formed by heat-treating at 700 to 800 ° C to form a nanocluster layer.
실험예 4. 발광 다이오드 특성 분석EXPERIMENTAL EXAMPLE 4. Analysis of Light Emitting Diode Characteristics
본 발명에 따른 실시예 4 및 비교예 1의 투명 전극 박막을 포함하는 발광 다이오드의 발광특성을 분석하였고, 그 결과를 하기 도 11에 나타내었다.The light emitting characteristics of the light emitting diode including the transparent electrode thin film of Example 4 and Comparative Example 1 according to the present invention were analyzed, and the results are shown in FIG.
도 11에 따르면, 나노 클러스터 층이 형성되지 않은 비교예 1의 경우에 비해 실시예 4의 문턱전압(turn on voltage) 값이 낮은 것을 확인할 수 있었다.11, the turn-on voltage of Example 4 was lower than that of Comparative Example 1 in which no nanocluster layer was formed.
또한, 나노 클러스터 층이 형성되지 않은 비교예 1의 경우에 비해 실시예 4의 경우 전류에 따른 출력전압 값이 향상되는 것을 확인할 수 있었다. 구체적으로, 전류량이 20 mA에서는 출력전압 값이 약 13 % 향상되고, 50 mA에서는 약 17.5 % 향상되며, 80 mA에서는 약 15 % 향상되는 것을 확인할 수 있었다. In addition, it was confirmed that the output voltage value according to the current was improved in the case of the comparative example 1 in which the nano cluster layer was not formed. Specifically, the output voltage value was improved by about 13% at 20 mA, about 17.5% at 50 mA, and about 15% at 80 mA.
따라서, 본 발명에 따른 투명 전극을 포함하는 발광 다이오드의 경우, 나노 클러스터층을 포함함으로써 보다 우수한 발광 특성을 나타내는 것을 알 수 있다. Therefore, in the case of the light emitting diode including the transparent electrode according to the present invention, it can be seen that the light emitting diode exhibits better light emission characteristics by including the nano cluster layer.
실험예 5. 투명 전극 박막을 포함하는 발광다이오드의 밝기 비교EXPERIMENTAL EXAMPLE 5. Brightness Comparison of Light Emitting Diode Including Transparent Electrode Thin Film
상기 실시예 4 및 비교예 1에서 제조된 투명 전극 박막을 포함하는 발광다이오드에 5 mA의 전류를 부과하여 포토다이오드(photodiode, 883-UV, MS-TECK)를 이용하여 밝기를 비교하였고, 그 결과를 하기 도 12에 나타내었다. A current of 5 mA was applied to the light emitting diode including the transparent electrode thin film prepared in Example 4 and Comparative Example 1, and the brightness was compared using a photodiode (883-UV, MS-TECK) 12 is shown in Fig.
도 12에 따르면, 비교예 1에 비해 본원 발명의 경우 상대적으로 우수한 밝기를 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 12, it can be confirmed that the comparative example 1 exhibits relatively excellent brightness in the case of the present invention.
따라서 본 발명과 같이 투명 전극의 제조방법에 있어서, 투명 전극을 증착하기 전 나노 클러스터 층을 형성하는 경우 밝기가 우수한 발광 다이오드를 제조할 수 있다.Accordingly, in the method of manufacturing a transparent electrode according to the present invention, when forming a nanocluster layer before deposition of a transparent electrode, a light emitting diode having excellent brightness can be manufactured.
1: 기판
2: 질화물 반도체층
3: ITO 투명 전극
4': 금속층
4: 나노 클러스터 층1: substrate
2: a nitride semiconductor layer
3: ITO transparent electrode
4 ': metal layer
4: Nano cluster layer
Claims (7)
상기 금속층을 열처리하여 금속층을 나노 클러스터 층으로 변환시키는 2단계; 및
상기 나노 클러스터 층의 상부에 스퍼터링 공정을 이용하여 ITO(Indium-tin oxide) 투명 전극을 형성하는 3단계;를 포함하는 투명 전극 박막의 제조방법.
A metal layer including at least one element selected from the group consisting of Ni, Pd, Pt, Ru, Rh, Ir, Ta, Cr, Mn, Mo, Tc, W, Re, Fe, 1;
A second step of heat treating the metal layer to convert the metal layer into a nanocluster layer; And
And forming an indium-tin oxide (ITO) transparent electrode on the nano-cluster layer using a sputtering process.
The method of claim 1, wherein the metal layer of the first step is deposited to a thickness of 10 A to 40 A thick.
The method according to claim 1, wherein the heat treatment in the second step is performed at a temperature of 500 ° C to 900 ° C for 5 to 10 minutes in a nitrogen atmosphere.
The method according to claim 1, wherein the height of the nanoclusters in the second step is 10 to 20 nm.
상기 질화물 반도체층의 상부에 구비되고, Ni, Pd, Pt, Ru, Rh, Ir, Ta, Cr, Mn, Mo, Tc, W, Re, Fe, Ag 및 Al로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 나노 클러스터층; 및
상기 나노 클러스터층의 상부에 형성되는 ITO 투명 전극;을 포함하는 투명 전극 박막.
A nitride semiconductor layer;
At least one selected from the group consisting of Ni, Pd, Pt, Ru, Rh, Ir, Ta, Cr, Mn, Mo, Tc, W, Re, Fe, A nanocluster layer comprising: And
And an ITO transparent electrode formed on the nano cluster layer.
[6] The transparent electrode thin film according to claim 5, wherein an area of the nano-cluster layer in which nano clusters are not formed is 20 to 40% of an area of the nanoclusters.
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