Indium tin oxide (ITO) thin film has been extensively used for transparent electrodes in electronic devices because of its unique optical, electrical, and chemical properties. However, the ITO thin film easily fails by a small deformation due to its brittle nature. Therefore, intrinsic tensile properties of ITO thin films are required to analyze the mechanical behavior of the ITO layers for a reliable design. In addition, there is a lack of systematical studies on the annealing dependence of the tensile properties though the annealing has been broadly conducted to improve the electrical and optical properties. In this thesis, we performed a direct tensile test of the freestanding ITO thin films afloat on the water surface to reveal the intrinsic tensile properties. In addition, the ITO thin films were annealed at the various temperature (100 $^\circ C$ - 200 $^\circ C$) and time (0.5 h - 6 h) to investigate the annealing effects on the tensile properties. As a result of the structural and crystallographic change, the tensile properties of the ITO thin films varied significantly. Especially, the highest elongation and tensile strength were observed at the 150 $^\circ C$, 1 h-annealed samples. On the other hand, the 200 $^\circ C$-annealed samples showed increased Young's modulus while the elongation and tensile strength severely decreased after the annealing process. Based on this study, we expect to understand the intrinsic mechanical properties of ITO thin films regarding the annealing conditions, thereby contribute to the mechanically robust design of electronic devices.
인듐 주석 산화물 박막은 우수한 전기 전도성과 광 투과성, 그리고 화학적 안정성으로 인하여 가장 널리 이용되는 투명 전극 재료이다. 하지만, 인듐 주석 산화물은 취성이 커 작은 변형에도 쉽게 파손되기 때문에 기계적인 거동을 예측하는 것이 중요하다. 기계적 거동의 해석에는 인듐 주석 산화물 박막의 물성이 요구되지만, 다루기 어려운 취성 박막의 특성상 현재까지 고유 인장 물성에 관해서 알려진 바가 없었다. 나아가, 인듐 주석 산화물 박막은 열처리 공정을 통해 전기적, 광학적 성질을 개선하는 것이 일반적임에도 열처리 조건에 따른 인장 물성을 체계적으로 연구하지 못하였다. 따라서 본 연구에서는, 인듐 주석 산화물 박막을 물 표면에 띄우는 방법으로 인장 실험을 진행하였으며 그에 따른 영률과 연신율, 그리고 인장 강도를 열처리 온도 (100 $^\circ C$ - 200 $^\circ C$)와 시간 (0.5시간 - 6시간)에 따라 평가하였다. 그 결과, 인듐 주석 산화물 박막의 구조 변화 및 결정화로 인하여 열처리 온도가 증가함에 따라 인장 물성이 크게 변화하는 것을 확인하였다. 특히, 150 $^\circ C$에서 1시간 열처리 하였을 때 가장 높은 연신율과 인장강도를 보였으며, 200 $^\circ C$에서는 모든 열처리 후에 영률이 증가하는 반면 연신율과 인장 강도가 크게 저하됨을 확인하였다. 본 연구를 통하여, 인듐 주석 산화물 박막의 열처리에 따른 고유 물성 변화를 이해하는 것과 더불어 기계적으로 강건한 전자 기기의 설계에 이바지할 것을 기대한다.
