봉지재료용 SiO2 박막의 이축 탄성변형 거동

Abstract

대부분의 유기광전자소자는 수분과 산소에 매우 취약하여 장기적으로 사용하기 위해서는 금속산화물과 같이 밀도가 높은 재료를 보호층으로 사용해야 한다. 본 연구에서는 다른 증착법에 비해 보다 우수한 막질을 나타내는 열산화법을 이용하여 낮은 수분투습도와 높은 탄성변형한계를 가지는 실리콘 다이옥사이드 박막을 성장시켰고 이를 이용하여 스트레처블 봉지재료에 대한 연구를 진행하였다. 실리콘 다이옥사이드 박막의 신축성은 박막에 주름구조를 적용하는 방법으로 증가시켰고, 주름구조는 프리스트레인이 가해진 탄성체에 실리콘 다이옥사이드 박막을 부착시킨 후 프리스트레인을 제거하는 방식으로 적용할 수 있다. 높은 신축성을 가지는 주름구조를 구현하기 위해서는 박막이 높은 탄성변형한계를 가져야 한다. 1 μm 두께의 실리콘 다이옥사이드 박막의 경우 0.7% 정도의 탄성변형한계를 가지고 탄성변형한계를 증가시키기 위해 두께 효과를 적용하였다. 따라서 박막의 두께를 500 nm 이하로 성장시켰고 가장 정량적인 기계적 물성을 측정할 수 있는 인장시험을 진행하여 탄성변형한계를 측정하였다. 인장시험시편 제작 시 박막의 두께가 얇으므로 Pt 코팅의 영향을 받지 않도록 Push to Pull 장치에 전사한 후 패터닝을 진행하였다. SEM 안에서 피코인덴터를 이용하여 시험의 정확도를 높였고 전자빔은 실리콘 다이옥사이드의 표면에 불포화 결합을 발생시키고 이는 기계적 거동에 영향을 주기때문에 전자빔을 끈 상태로 인장시험을 진행하였다. 인장시험으로 더 얇은 두께의 필름이 더 높은 탄성변형한계를 나타내는 것을 확인하였다. 얇은 실리콘 다이옥사이드 박막을 이용하여 제작한 주름구조를 인장하여 신축성을 측정하였고 인장 전후의 진폭과 파장을 포함한 주름구조의 형태를 측정하여 실리콘 다이옥사이드 박막의 변형 거동에 대한 논의를 진행하였다.