투명 스트레처블 봉지재료용 SiO2 박막의 인장 물성 특성화

Abstract

실리콘 다이옥사이드 박막은 높은 전기저항으로 인해 절연체로 사용되고 있다. 또한 매우 낮은 수분투과 특성을 가져 봉지재료로서 소자에 적용시키려는 연구가 각광받고 있다. 최근 스트레처블 유기 소자에 대한 수요가 증가하면서 이에 대한 연구가 활발히 진행되고 있지만 스트레처블 SiO2 박막에 대한 연구는 아직 미비한 실정이다. 본 연구에서는 스트레처블 SiO2 박막을 제작하기 위해서, 널리 쓰이고 있는 방법인 주름구조를 이용하였고 이를 위한 기초단계로 50 nm 및 100 nm, 200 nm 두께의 SiO2 박막의 기계적 물성을 측정하고 두께에 따른 영향을 분석하였다. 이는 주름구조일 때 박막의 최고 연신율이 평평한 SiO2 박막의 탄성한계일 때의 연신률 보다 낮아야하기 때문이다. SiO2 박막은 열증착법 및 스퍼터링 기법, 화학기상증착법, 열산화법 등을 이용하여 성장시킬 수 있는데, 그 중 다른 증착법에 비해 균일성이 좋고 밀도가 높으며 결함이 적은 열산화법으로 성장시킨 SiO2를 이용하여 향상된 탄성한계를 기대하였다. 열산화법으로 성장 할 시 SiO2는 압축잔류응력을 가지게 되는데 이 점을 이용하여 주름 구조를 제작하였다. 기계적 물성은 가장 정량적인 기계적 물성을 측정 할 수 있는 인장시험을 통해 평가되었다. 박막의 두께가 매우 얇아 이온조사법을 이용하여 도그본 모양으로 패터닝을 한 후 Push to Pull 장치에 부착하는 방법으로 인장시편을 제작하였다. 그리고 피코인덴터를 이용하는 in-SEM 인장시험을 진행하여 SiO2 박막의 인장거동을 정확히 관찰하였다. 100 nm 두께의 SiO2 박막의 경우 탄성변형뿐만이 아니라 소성변형도 수반하여 박막의 정확한 탄성한계를 확인하기 위해 반복적인 인장시험을 진행하였다.