원자층 증착법으로 증착한 비정질 알루미나 박막의 저온 합성 및 기계적 물성 분석

Abstract

플렉시블 소자는 기계적 변형이 가능한 소자로 기존의 유리 기판을 사용했던 소자와는 다르게 대부분 유연성을 가지는 유기재료로 구성되어 있다. 유기재료를 사용할 경우 유연성은 뛰어나지만 수분과 산소에 취약하여 공기 중에 노출되면 열화현상이 발생하게 된다. 이를 방지하고자 공기 중의 수분을 막아주는 봉지재료의 도입이 필수적이다. 수분의 침투를 효과적으로 막기 위해서는 핀 홀과 같은 결함이 최소화되는 고밀도의 봉지재료를 제작해야 하며 이를 위해 원자층 증착법을 사용하였다. 원자층 증착법을 이용하여 증착한 알루미나 박막은 비정질 구조로 증착되며 높은 밀도와 균일성을 갖는다는 장점을 가지고 있어 소자의 절연층 및 봉지재료로 각광을 받고 있다. 하지만 높은 증착온도와 인장 취성 거동으로 인해 플렉시블 소자 적용에 어려움을 겪고 있다. 이러한 문제점들을 개선하기 위해 원자층 증착법의 저온공정 기술 개발과 유연성 향상을 위한 나노 스케일에서의 물성 평가가 진행되고 있다. 최근 연구에 따르면 취성 거동을 갖는 세라믹 재료들도 재료의 두께가 감소함에 따라 재료 내부에 결함을 포함할 확률이 낮아지게 되고 그에 따라 강도가 증가한다는 결과가 보고된 바 있다. 이를 기반으로 본 연구에서는 소자의 열적 변화를 막기 위해 고밀도 박막이 증착 가능 한 저온(<100o C) 공정 개발과 알루미나 박막의 인장 물성을 분석하였다. 전기적 칼슘 실험을 통해 WVTR (water vapor transmission rate) 값을 측정하여 봉지재료의 성능을 평가하였으며 두께에 따른 인장 물성을 측정하여 강도 및 연신율의 변화를 분석하였다. 인장 시험편은 push-to-pull 디바이스를 사용하여 접속이온빔장비로 패턴하여 제작하였다. 제작된 인장 시험편을 가지고 SEM 장비 안에서 시험편에 인장 변형이 가해지는 것을 실시간으로 관찰하며 실험을 진행하였다.