Transparent conductive coatings have various application such as insulating glass with low-emissivity, device for solar cells, flat panel displays and electro-magnetic wave shielding materials. An effective transparent conductive coating requires low sheet resistance and high transmittance of visible light. Of the various transparent conductive coatings, Indium tin oxide (ITO) is widely used due to its excellent electrical and optical properties. However it need relatively high annealing temperature to lower the sheet resistance, it is difficult to implement as a coating on flexible plastics. To overcome these short-comings, metal layer inserted multilayer system was researched. Usually Ag was used as the metal layer because it has a low resistivity and an extinction coefficient in the visible range.
But Ag inserted multilayer system are susceptible to degradation due to the thermal and the chemical instability of thin Ag layer. The white dots appeared on the Ag inserted multilayer system and the degradation was accelerated by moisture. The white dots can be reduced by substituting the AgPd alloy (Ag-1~3wt%Pd) for the pure Ag. The addition of Pd was proved the effect on reducing the density of white dots especially under humid condition. However, until now, no reports have appeared on the way additive metal elements in Ag-alloys affect the sheet resistance and the transmittance of multilayer system.
In this study, we investigated the effects of added metallic elements in the Ag-alloy layer in an ITO/Ag-alloy/ITO multilayer system. From the estimation of electrical and optical properties, the most promising Ag-alloys were selected. The correlation between thickness of the Ag-alloy layer and electrical and optical properties of multilayer system has been investigated. The effect of added metallic elements in Ag-alloys was also studied from the point of durability. The experimental results confirm that the added metallic elements improve the durability of the multilayer system.
투명전도막은 건물의 단열유리, 태양전지 또는 전자파 차폐 재료 등에 다양하게 사용되는 박막이다. 투면 전도막 재료로 요구되는 주요 물성은 높은 가시 광선 투과율과 낮은 면저항이며 다양한 재요 중 Indium Tin Oxide (ITO)는 물성이 우수하여 가장 많이 사용되는 투명전도막이다. 그러나 낮은 면저항을 얻기 위하여 200도 이상의 열처리를 요구하며 이로 인해 유연한 플라스틱 등을 기판으로 사용할 수 없는 단점을 가진다. 이러한 한계를 극복하기 위하여 연구자들은 산화막 사이에 광 침투 깊이 이하의 매우 얇은 금속층을 삽입하는 다층 구조 투명 전도막을 연구하였다. 금속층으로는 Ag가 사용되었으며 Ag가 첨가된 다층 구조 투명 전도막은 만족할 만한 성능을 가지는 것으로 발표되었다.
Ag가 첨가된 다층막은 대기 중에 노출 시간이 지남에 따라 반점이 형성되는 열화 문제를 보인다, 연구자들은 다층막의 열화 원인이 Ag의 열적 그리고 화학적 불안정에 기인한 것으로 보고하였으며 수분에 의하여 가속됨을 밝혔다. 또한 Ag 대신에 AgPd 합금을 사용하면 수분에 의한 다층막의 반점 형성이 감소한다는 연구 결과를 발표하였다. 그러나 아직까지 첨가 금속이 다층막의 물성 변화나 내구성에 미치는 효과에 대해서는 연구가 없다.
본 연구에서는 Ag에 첨가되는 이종 금속이 다층막의 물성 및 내구성에 미치는 효과를 논의하였다. 물성 예측을 통해 다층 구조 투명 전도막 용도에 적합한 첨가 금속의 종류와 함량을 선택하고 증착막이 결과와 비교하여 물성에 미치는 첨가 금속의 효과를 논의하였으며, 열처리 실험과 수분 가속 실험에 의한 내구성 개선에 미치는 Ag 합금 효과에 대해 연구하였다.
