m} º Ä Z Ø üM ; c" e RF - þ u § כ Ž ; c 8 ýA 0 ƒ » ì Å % iP c Ü R ITO U c lT c l8 ý ø m Ç] K ¤• ¤ ” Ö «



˜

m} º Ä Z Ø üM ; c" e RF - þ u § כ Ž ; c 8 ýA 0 ƒ » ì Å % iP c Ü R ITO U c lT c l8 ý ø m Ç] K ¤• ¤ ” Ö «



™ » ™ »‹  Ø · ƒ ‘ šŠ û BZ 9  ·  ™ »ø ¶ B<  ·  ™ »é s* > ^∗

@

/½ ¨d  ¦a Ë :@ /† < Ɠ § Ó ü t o ·ì ø ͕ ¸^ ‰õ † < Æ,  â í ß – 712-702

) í <„ ç ¡‡ Ú

 â

· ¡ ¤ @ /† < Ɠ § Ó ü t o “ §¹ ¢ ¤† < Æõ , @ /½ ¨ 702-701

T q  T Ö h

 â

· ¡ ¤ @ /† < Ɠ § Ó ü t o † < Æõ , @ /½ ¨ 702-701 (2004¸   1 Z 4 14{ 9  ~ à Î6 £ §)

“

¦Å Ò   Õ ªW 1à ԏ : r Û ¼( ' a AÜ ¼– Ð ] j Œ • ) a ITO (indium tin oxide)~ à Ì} Œ •[ þ t s   € ª œô  Ç í ß –™ è ì  r0 Al \ 

"

f rf-e  ¦  Ý ¼ \  _ K   o† < Æ& h  ¢ ¸  H Ó ü t o & h Ü ¼– Ð ³ ð€  % ƒo ÷ &% 3  . e  ¦  Ý ¼  % ƒo   ) a ~ à Ì} Œ •[ þ t“ É r { 9 † < Êà º ü

< q $ † ½ Ó 8 £ ¤& ñ õ  † < Êa  XPS (X-ray photoelectron spectra) ì  r$ 3 \  _ K  › ¸ ÷ &% 3 Ü ¼ 9, XPS ì  r$ 3     õ

– РÒ'  $ í } Œ • ) a — ¸Ž  H ITO ~ à Ì} Œ •[ þ t“ É r   & ñ  © œ(crystalline phase)õ  q & ñ | 9   © œ(amorphous phase)`  ¦

Ÿ

í† < Ê “ ¦ e ” 6 £ § s  S X ‰ “  ÷ &% 3  . Õ ª Q
 ITO ³ ð€  `  ¦ í ß –™ è l ^ ‰\  “    ) a rf-e  ¦  Ý ¼ – Ð ³ ð€   % ƒo \  ¦ ô  Ç Ê

ê\   H q & ñ | 9  ITO\  Ÿ í† < ʝ ) a í ß –™ è| ¾ Ós  y Œ ™™ è   H ì ø ̀  ,   & ñ ITO\  Ÿ í† < ʝ ) a í ß –™ è| ¾ Ós  ß ¼>  7 £ x   9, Õ

ª   õ    & ñ  © œ\  Z  ~ # Œe ”   H O " é ¶  [ þ t“ É r q & ñ | 9   © œ\ " f˜ Ð  In " é ¶  \  ¦  8 y © œ >  ½ ¨5 Å q >   ) a  .  



" f ITO ~ à Ì} Œ •_  { 9 † < Êà º  H ITO ~ à Ì} Œ • ? /\  ì  r Ÿ í “ ¦ e ”   H q & ñ | 9   © œ\  q  # Œ   & ñ  © œs  7 £ x ½ + Éà º2 Ÿ ¤ 7

£

x    H  כ s  S X ‰ “  ÷ &% 3  .

PACS numbers: 73, 72, 71

Keywords: ITO ~ à Ì} Œ •, e  ¦  Ý ¼ % ƒo , { 9 † < Êà º, XPS, q $ † ½ Ó

I. " e  ] Ø

In

2

O

3

-SnO

2

(ITO) ~ à Ì} Œ •“ É r r  F  g % ò % i \ " f_  Z  }“ É r È Ò õ

Ö  ¦ õ  Ä ºÃ ºô  Ç „  l „  • ¸• ¸  H Ó ü t : r, y Œ •7 á x l ó ø Í\  @ /ô  Ç Ä º Ã

ºô  Ç ] X ‚ à ̧ 4 õ  / B N& ñ õ & ñ _  ¼ # s $ í M :ë  H \  ‰ & ³F   € ª œô  Ç

¨ î

ó ø ͳ ðr  ™ è ü < I € ª œ„  t  ° ú  “ É r F  g„    ™ è  ì  r  \ " f È

Ò" î „  F G Ü ¼– Ð  6   x ÷ &“ ¦ e ”   H B Ä º ×  æ כ ¹ô  Ç Ó ü t| 9 s   [1–

7].

Õ

ª Q
 [ j@ / n Û ¼e  ¦ Y Us – Ð+ ‹ “  d ” ÷ &“ ¦ e ”   H OLED (organic light emitting diode) ™ è _  „  F G Ü ¼– Ð ITO ~ Ã Ì }

Œ

•`  ¦  6   x   H  â Ä º, ITO „  F G Ü ¼– РÒ'  OLED_  µ 1 ÏF  g 8

£

x ¢ ¸  H „   î  rì ø Í  à º5 Å x8 £ x \  & ñ / B N`  ¦ Å Ò{ 9 ½ + É € 9 כ ¹ e ” 



. s  M :ë  H \  „  F G F « Ñ_  { 9 † < Êà º (work function)ü < K  {

© œ µ 1 ÏF  g8 £ x ¢ ¸  H & ñ / B N (hole) à º5 Å x8 £ x`  ¦ ½ ¨$ í   H Ä »l  o½ + Ë Ó

ü

t_  { 9 † < Êà º  _  1 l x{ 9 ô  Ç Ã ºï  r \  e ” `  ¦ € 9 כ ¹ e ” “ ¦, „   F

G8 £ x[€ ª œ(+)F G] õ  & ñ / B N à º5 Å x8 £ x  s _  \  -t   © œ# 4 s   0

p

xô  Ç ô  Ç  Œ •“ É r  כ s   | à Ðf ”   . s  \  -t   © œ# 4 `  ¦ ×  ¦ s 

∗

E-mail: [email protected]

l

 0 AK " f  H, € ª œF G F « Ñ_  { 9 † < Êà ºü < & ñ / B N à º5 Å x8 £ x \   6   x

| ¨

c à º e ”   H Ä »l  o½ + ËÓ ü t s  ° ú   H s “ : r o Ÿ íJ $ ™[ > _  \  ¦ ×  ¦ { 9

 € 9 כ ¹ e ”  . ‰ & ³F  & ñ / B N à º5 Å x8 £ x Ü ¼– Ð  6   x| ¨ c à º e ”   H Ä

»l   o½ + ËÓ ü t“ É r # Œ Q t  e ” t ë ß – Õ ª ×  æ \ " f• ¸ ~ ½ ӆ ¾ Ó7 á ¤



  > _   o½ + ËÓ ü t : £ ¤ y , à Ôo ` …u  ´    Ä »• ¸^ ‰ 8 A# Qè ß – l

0 p x`  ¦ ° ú   H  כ Ü ¼– Ð · ú ˜ 94 R e ”  . ¢ ¸ô  Ç s  à Ôo ` …u  ´    Ä

»• ¸^ ‰  H s “ : r o Ÿ íJ $ ™[ > s  5.5-5.6 eVs  .   " f ITO _  { 9  † < Êà º 4.6 eVe ” `  ¦ y Œ ™î ß – €  , ITO\  ¦  6   x   H € ª œ F

G „  F G õ  & ñ / B N à º5 Å x8 £ x  s \   H B Ä º  H \  -t   © œ# 4 s 

”

> r F  >   ) a  . [9] s \  ¦ K    l  0 AK " f ITO˜ Ð • ¸ { 9 

† <

Êà º  H F K5 Å qí ß – oÓ ü t – Ð s À Ò# Q”   ~ à Ì} Œ •`  ¦  6   x   H  כ s

 ] jî ß –÷ &“ ¦ e ” t ë ß –, s  F K5 Å qí ß – oÓ ü t_  ~ à Ì} Œ • „  F G“ É r F  g È Ò õ

Ö  ¦ s  B Ä º ± ú  . \ V\  ¦ [ þ t€  , í ß – o À Ò_ …³ o u(RuO)_   â Ä º



 H 10 % s  9, í ß – o  
´ o u(VaO)_   â Ä º   H 20 % \  Ô  ¦ õ

  . s  Qô  Ç ± ú “ É r È Òõ Ö  ¦`  ¦ > h‚   l  0 AK  ITO ~ à Ì} Œ • 0 A\   © œl  F K5 Å q í ß – oÓ ü t_  300 Ùs  _  œ í~ à Ì} Œ •`  ¦ & h 8 £ x 

#

Œ 28 £ x ½ ¨› ¸– Ð   H  כ • ¸ ] jî ß –÷ &% 3 t ë ß –, s   â Ä º• ¸ F  g È Ò õ

Ö  ¦ s  40-60 % & ñ • ¸s  9, ³ ðr  © œu _  „  F G Ü ¼– Ð" f  H È Ò

-346-

"

î $ í s  Ø  æì  r  “ ¦  H ´ ú ˜½ + É Ã º \ O   H è ß –& h `  ¦ t “ ¦ e ”   [9].

s

ü < ° ú  s  Z  }“ É r { 9 † < Êà º\  ¦ ° ú   H ITO ~ à Ì} Œ •_  ] j Œ •“ É r OLED ™ è _  µ 1 ÏF  g ´ òÖ  ¦`  ¦ > h‚     H X < e ” # Q" f B Ä º ×  æ כ

¹ô  Ç כ ¹™ ès  . ‘ : r ƒ  ½ ¨\ " f  H ITO ~ à Ì} Œ •[ þ t_  { 9 † < Êà º\  ¦ Z

 }{ 9  à º e ”   H 
_  ~ ½ Óî ß –Ü ¼– Ð+ ‹, Ä »o l ó ø Í 0 A\  $ í } Œ • ) a ITO ~ à Ì} Œ •\  @ / # Œ í ß –™ è l ^ ‰\  RF-„  § 4 `  ¦ “   # Œ + þ A

$ í

 ) a e  ¦  Ý ¼ – Ð  o† < Æ& h  ¢ ¸  H Ó ü t o & h  ì ø Í6 £ x \  _ K  ³ ð€  

%

ƒo \  ¦ K  º ¡ § Ü ¼– Ð+ ‹ { 9 † < Êà º_  7 £ x \  ¦  u % i  . e  ¦  Ý ¼



 % ƒo \  _ ô  Ç ITO ~ à Ì} Œ •_  { 9 † < Êà º    oü < † < Êa  „  l & h 

¢

¸  H F  g† < Æ& h  : £ ¤$ í    o › ¸ ÷ & 9, : £ ¤ y  e  ¦  Ý ¼  % ƒo 

\

 _ ô  Ç XPS Û ¼& 7 ˜à Ô! 3 õ  X-‚    r] X  J ‡  _  ì  r$ 3 Ü ¼– ÐÂ Ò '

 ITO ~ à Ì} Œ •_  { 9 † < Êà º\  ¦   & ñ   H כ ¹“  Ü ¼– Ð+ ‹ In " é ¶   _

   ½ + ˧ 4 s  x 9 ] X ô  Ç › ' a >  e ” 6 £ §`  ¦ ˜ Г ¦ô  Ç .

II. ÷ m Ç ] M ö

‘

: r z  ´+ « >\ " f  6   xô  Ç ITO ~ à Ì} Œ •“ É r “ ¦Å Ò   Õ ªW 1à ԏ : r Û

¼( ' a A ~ ½ ÓZ O \  _ K  f ” ] X  ] j Œ • % i  . Û ¼( ' a A 6   x ITO   ¿ “ É r “ ¦í  H • ¸ (99.999 %)_  In

2

O

3

ü < SnO

2

ì  r´ ú ˜ F 

«

Ñ({ 9 ‘ : r “ ¦í  H • ¸  o† < ƃ  ½ ¨™ è)\  ¦  6   x # Œ, In

²

O

3

: SnO

2

_  q Ö  ¦`  ¦ 90 : 10 wt.% – Ð 12r ç ß – 1 l xî ß –  ½ ™× ¼x 9 `  ¦ z  ´r  

#

Œ ™ D ¥½ + Ëô  Ç + ', _ þ v l  ] j \  ¦ 0 AK  800

^o

C_  “ : r • ¸\ " f 4r  ç

ß – 1 l xî ß – 1  ™ è$ í % i  . ™ è$ í  ) a ì  r´ ú ˜“ É r Ball Mill \  _  K

 24r ç ß – 1 l xî ß –  r  ™ D ¥½ + Ë(mixing) # Œ, 2“  u    ¿ f . Ë  8

\

 Y  J “ ¦À Ò V , “ ¦, á ÔY UÛ ¼  © œu – Ð · ú š‚ Ã Ì (500 kg×  æ/cm

²

) Ê ê, 800

^o

C_  _  Ar ì  r0 Al \ " f 2r ç ß – 1 l xî ß – “ ¦+ þ A or (   .

l

ó ø ÍÜ ¼– Ѝ  H Corning 7059 Ä »o \  ¦  6   x % i Ü ¼ 9, ITO ~ Ã Ì }

Œ

•“ É r  © œ“ : r_  í  H à ºô  Ç Ar ì  r0 Al \ " f 100 W_  “ ¦Å Ò  “  

„  § 4 \  _ K  $ í } Œ •÷ &% 3  . $ í } Œ • ) a TCO ~ à Ì} Œ •[ þ t_  e  ¦   Ý

¼ \  _ ô  Ç ³ ð€   % ƒo   H 1 l x{ 9 ô  Ç Û ¼( ' a A  © œu \  ¦  6   x

# Œ, H ™ è× ¼_  0 Au \    ¿ @ /’   ITO ~ à Ì} Œ •s  $ í } Œ • ) a Ä » o

l ó ø Í`  ¦ `  ¦  9Z  ~ “ ¦, # Œ Q í ß –™ è ì  r0 Al \ " f + þ A$ í  ) a RF- e

 ¦  Ý ¼ \  _ K  5ì  r 1 l xî ß – ³ ð€   % ƒo \  ¦ z  ´r  % i  . s  M

: e  ¦  Ý ¼  + þ A$ í `  ¦ 0 Aô  Ç “ ¦Å Ò  “  „  § 4 “ É r 100 W\  ¦ Ä

»t  % i  .

ô 

Ǽ # , e  ¦  Ý ¼  % ƒo   ) a ITO ~ à Ì} Œ •[ þ t \  @ /K " f Ö 0 q‘   á

ÔÀ ÒÚ Ô ~ ½ ÓZ O `  ¦  6   x # Œ { 9 † < Êà º\  ¦ 8 £ ¤& ñ % i Ü ¼ 9, „   l

& h  : £ ¤$ í Ü ¼– Ѝ  H 4-pin probe (Shimadzu Co.) \  _ ô  Ç

€ 

$ † ½ Ó(sheet resistance)õ  F  g† < Æ& h  : £ ¤$ í Ü ¼– Ѝ  H UV-VIS spectrophotometer (Shimadzu Co.)\  ¦  6   x # Œ 200-800 nm_    © œ% ò % i \ " f F  g È Òõ • ¸\  ¦ 8 £ ¤& ñ % i  . Õ ªo “ ¦ ITO ~ à Ì} Œ •_  X-ray photoelectron spectra (XPS)  H MgK

Fig. 1. Work functions as a function of O

₂

concentration for the plasma treated ITO films for 5 min under various O

₂

concentrations.

± X-‚   F  g " é ¶ s   © œ‚ à ̝ ) a ESCA 750 spectrometer (Shi- madzu) – Ð 8 £ ¤& ñ % i Ü ¼ 9, ITO ~ à Ì} Œ •_   © œ(phase)   oü <

³

ð€   p [ j½ ¨› ¸    o  H y Œ •y Œ • X-‚    r] X  J ‡   (Philips Co.) õ  " é ¶   ‰ & ³p  â (AFM, Digital Instrument Co.)õ 

„ 

  ‰ & ³p  â (FESEM, Digital Instrument Co.)\  _ K 

› '

a8 £ ¤ ÷ &% 3  .

III. + s ÇÊ Ý õ m Í À X Ø8 ý

Fig. 1“ É r Ä »o  l ó ø Í0 A\  $ í } Œ • ) a ITO ~ à Ì} Œ •`  ¦ í ß –™ è ì  r0 A l

\ " f 5ì  r 1 l xî ß – e  ¦  Ý ¼  % ƒo ô  Ç Ê ê, ITO ~ à Ì} Œ •_  { 9 † < Ê Ã

º    o\  ¦ í ß –™ è| ¾ Ó_  † < Êà º– Ð
  · p  כ s  . q “ §\  ¦ 0 A 

#

Œ as-deposited ~ à Ì} Œ •_  { 9 † < Êà º• ¸ † < Êa 
 ? /% 3  . ITO

~ Ã

Ì} Œ •_  { 9 † < Êà º e  ¦  Ý ¼  % ƒo    H 1 l xî ß – Å Ò{ 9  ) a í ß –™ è

|

¾ Ós  7 £ x ½ + Éà º2 Ÿ ¤ & t   H  כ `  ¦ ^  ¦ à º e ”  . ‘ : r z  ´+ « >\ " f 8

£

¤& ñ  ) a ITO ~ à Ì} Œ •_  { 9 † < Êà º  H as-deposited ~ à Ì} Œ •_   â Ä º, 4.79 eV s  9, 20 sccm, 25 sccm_  í ß –™ è| ¾ Ó\ " f e  ¦  Ý ¼ 

%

ƒo   ) a ~ à Ì} Œ •“ É r y Œ •y Œ • 4.84 eVü < 4.86 eV– Ð 7 £ x    H  כ Ü ¼

–

Ð
 z Œ ¤ . { 9 ì ø Í& h Ü ¼– Ð ITO ~ à Ì} Œ •_  { 9 † < Êà º  H 7 £ x‚ Ã Ì ~ ½ Ó Z O

s 
 7 £ x‚ à ̛ ¸| \     ² ú ˜ t   H  כ Ü ¼– Ð · ú ˜ 94 R e ”  .

[4–7]

:

£

¤ y , „   -‚   7 £ x‚ à ÌZ O \  _ K  $ í } Œ • ) a ITO ~ à Ì} Œ •_   â Ä

º, ~ à Ì} Œ • ? /\  In F K5 Å q (In metal)_  ” > r F  { 9 † < Êà º\  ¦ ± ú  Æ

ҍ  H כ ¹“  Ü ¼– Ð · ú ˜ 94 R e ”  . [8,10–12] Õ ª Q
 Û ¼( ' a A

~

½ ÓZ O \  _ K  ] j Œ • ) a ITO ~ à Ì} Œ •_   â Ä º, In F K5 Å q_  ” > r F \ 

@

/ô  Ç Ì º§  ô  Ç   H  \  ¦ ] jr  l  # Q 9Ö  ¦ ÷  rë ß –  m   ITO

~ Ã

Ì} Œ •_  { 9 † < Êà º  H $ í } Œ •› ¸| \  ß ¼>  _ ” > r   H  כ Ü ¼– Ð S X ‰

“

 ÷ &% 3  . s   H   É r z  ´+ « >\ " f• ¸ : £ ¤ y , In F K5 Å q`  ¦ Ÿ í† < Ê  t

 · ú §  H ITO ~ à Ì} Œ •\  e ” # Q" f• ¸ { 9 † < Êà º  H $ í } Œ • › ¸| \  ß ¼

Fig. 2. XPS spectra in the (a) C(1s) and (b) In(3d) regions for the plasma treated ITO films under various O

2

atmospheres.

Fig. 3. XPS spectra in the (a) Sn(3d) and (d) O(1s) regions for the plasma treated ITO films under various O

₂

atmospheres.

>

 _ ” > r   H  כ s  ˜ Г ¦ ÷ &“ ¦ e ”  .   " f e  ¦  Ý ¼  % ƒ o

\  _ ô  Ç { 9 † < Êà º 7 £ x \  ¦ In F K5 Å q_  ” > r F ë ß –Ü ¼– Ѝ  H [ O " î

l  # Q 9Ä º 9, s   H Fig. 2_  XPS Û ¼& 7 ˜à Ô! 3 _  ì  r$ 3 \ 

"

f• ¸ ¸ ú ˜
 è ß – .

Fig. 2 (a) ü < (b)  H e  ¦  Ý ¼  % ƒo  „  õ  Ê ê, ITO ~ Ã Ì }

Œ

•_  C(1s) % ò % i õ  In(3d) % ò % i \ " f_  XPS Û ¼& 7 ˜à Ô! 3 `  ¦ y

Œ

•y Œ •
  · p  כ s  . { 9 ì ø Í& h Ü ¼– Ð ITO € 9 2 £ §“ É r  © œ{ © œ| ¾ Ó_  carbon(C)`  ¦ Ÿ í† < Ê “ ¦ e ” l  M :ë  H \  Õ ªa Ë > (a)_  C(1s) x  ß

¼  H ITO ~ à Ì} Œ •_  e  ¦  Ý ¼  % ƒo \  › ' a > \ O s  † ½ Ó © œ 284.5 eV \ " f › ' a8 £ ¤ ) a  . x ß ¼ — ¸€ ª œ ¢ ¸ô  Ç ITO ~ à Ì} Œ •_  ³ ð€   % ƒo  ü

<  H › ' a > \ O s  { 9 & ñ  . s   H   ¿ _  ì  r´ ú ˜\  Ÿ í† < Ê÷ & 

 7 £ x‚ Ã Ì 1 l xî ß – $ כ ›! Q ? /\  Ÿ í† < ʝ ) a Ô  ¦í  HÓ ü t \  _ ô  Ç  כ Ü ¼– Ð+ ‹, O \  @ /ô  Ç In_  " é ¶   ½ ¨$ í q (O

t

ot./In) \   H  Á º   % ò † ¾ Ó

`

 ¦ Å Òt  · ú §`  ¦  כ s  . ô  Ǽ # , Õ ªa Ë > (b)\ " f  H as-deposited

~ Ã

Ì} Œ •\  @ /ô  Ç In(3d

_3/2

) õ  In(3d

_5/2

) \  _ ô  Ç x ß ¼ y Œ •y Œ • 443.9 eV ü < 451.2 eV\ " f › ' a8 £ ¤ ) a  . e  ¦  Ý ¼  % ƒo  Ê ê, s 

[ þ

t ¿ º x ß ¼  H Z  }“ É r \  -t  A á ¤ Ü ¼– Ð €  •ç ß – s 1 l x t ë ß –, ¿ º x

ß ¼  s _  separation \  -t   H  _  { 9 & ñ >  Ä »t   ) a



. e  ¦  Ý ¼  % ƒo  Ê ê, In(3d

3/2

) õ  In(3d

_5/2

) x ß ¼_  ß ¼ l

  H €  •ç ß – 7 £ x  ô  Ç  כ Ü ¼– Ð ˜ Ðs 
, O

t

ot./In_  " é ¶   q   H



_     t  · ú §  H  כ Ü ¼– Ð
 z Œ ¤ .   " f Kobayashi 1

p x [8] s  t & h ô  Ç e  ¦  Ý ¼  % ƒo \  _ ô  Ç { 9 † < Êà º_  7 £ x 

e

 ¦  Ý ¼  % ƒo    H 1 l xî ß – In F K5 Å q_  í ß – o (oxidization of In metal) \  _ K  In F K5 Å q " é ¶   y Œ ™™ èÙ þ ¡l  M :ë  H s  €  , O

t

ot./In_  " é ¶   q   H e  ¦  Ý ¼  % ƒo  Ê ê 7 £ x K   ½ + É  כ s

 . Õ ª Q
 s    õ   H ‘ : r z  ´+ « >õ  { 9 u  t  · ú §  H  .  



" f ITO ~ à Ì} Œ •_  { 9 † < Êà º 7 £ x   H In F K5 Å q_  y Œ ™™ è\  _ ô  Ç

 כ

Ü ¼– Ѝ  H [ O " î l  # Q 9Ä º 9, ITO ~ à Ì} Œ •_  { 9 † < Êà º\  ¦   

&

ñ   H כ ¹“  “ É r Fig. 3 \ " f [ O " î | ¨ c  כ s  .

Fig. 3(a) ü < (b)  H e  ¦  Ý ¼  \ g A „  õ  Ê ê, ITO ~ à Ì} Œ • _

 Sn(3d) % ò % i õ  O(1s)% ò % i \ " f_  XPS Û ¼& 7 ˜à Ô! 3 `  ¦
 

 · p  כ s  . Õ ªa Ë > (a)_   â Ä º, as-deposited ITO ~ à Ì} Œ •

\

 @ /K " f Sn(3d

3

/2) õ  Sn(3d

₅

/2) \  _ ô  Ç x ß ¼  H y Œ •y Œ • 494.6 ü < 485.6 eV\ " f y Œ •y Œ • › ' a8 £ ¤ ) a  . e  ¦  Ý ¼  \ g A Ê ê

\

• ¸ ¿ º x ß ¼[ þ t_  0 Au 
 ß ¼l   _  { 9 & ñ ô  Ç  כ `  ¦ ^  ¦ Ã

º e ” Ü ¼ 9, ¢ ¸ô  Ç e  ¦  Ý ¼  % ƒo  „  õ  Ê ê_  O/Sn_  " é ¶  

Fig. 4. X-ray diffraction patterns for (a) as-deposited

and the plasma treated ITO films under O

2

concentra-

tion of (b) 20 sccm (c) 25 sccm.

q

• ¸  _  { 9 & ñ >  Ä »t ÷ &  H  כ s  › ' a8 £ ¤H † d \     Sn " é ¶



% i r  ITO ~ à Ì} Œ •_  { 9 † < Êà º\  ¦   & ñ   H כ ¹“  Ü ¼– Ð  Œ •6   x

l   H # Q 9î  r  כ Ü ¼– Ð Ò q ty Œ • ) a  . ì ø ̀  , Õ ªa Ë > (b)\ " f ˜ Ð

#

ŒÅ ҍ  H ITO ~ à Ì} Œ •_  O(1s) % ò % i \ " f_  XPS Û ¼& 7 ˜à Ô! 3 “ É r e

 ¦  Ý ¼  % ƒo  „  õ  Ê ê, › ' a8 £ ¤ ÷ &  H x ß ¼ r & h Ü ¼– Ѝ  H, ô 

Ç > h_  x ß ¼– Ð › ' a8 £ ¤ ÷ &t ë ß –, z  ´] j  H 529 eV \ " f › ' a8 £ ¤ ÷ &



 H   & ñ  © œ (crystalline phase)_  O(1s) x ß ¼ü < 532.4 eV

\

" f › ' a8 £ ¤ ÷ &  H q & ñ | 9   © œ(amorphous phase)_  O(1s) x  ß

¼  s _  separation \  -t   Œ •l  M :ë  H \  ×  æ^ o ?÷ &# Q
 


  H  כ s  . s   H as-deposited ~ à Ì} Œ •_  Û ¼& 7 ˜à Ô! 3 \ " f

˜

Ð   8 ¸ ú ˜ › ' a8 £ ¤½ + É Ã º e ”  .   " f as-deposited ITO ~ Ã Ì }

Œ

•[ þ t“ É r   & ñ  © œõ  q & ñ | 9   © œ`  ¦ — ¸¿ º Ÿ í† < Ê “ ¦ e ” 6 £ §`  ¦ · ú ˜ Ã

º e ”  . ô  Ǽ # , e  ¦  Ý ¼  % ƒo   ) a ~ à Ì} Œ •[ þ t_  O(1s)x ß ¼[ þ t

“

É r as-deposited ~ à Ì} Œ •\  q  # Œ x ß ¼ ; Ÿ ¤ s  y Œ ™™ è   H ì ø Í

€ 

, x ß ¼_  Z  } s  7 £ x ô  Ç  כ `  ¦ ^  ¦ à º e ”  . s   H e  ¦   Ý

¼  % ƒo \  _  # Œ q & ñ | 9   © œ_  O(1s) x ß ¼ y Œ ™™ èô  Ç ì

ø ̀  ,   & ñ  © œ_  O(1s) x ß ¼ 7 £ x Ù þ ¡l  M :ë  H s  . 7 £ ¤, In/O

_t

ot._  " é ¶   q   H e  ¦  Ý ¼  % ƒo  Ê ê\ • ¸    t  · ú §



 H  כ Ü ¼– Ð › ' a8 £ ¤ ÷ &% 3 t ë ß –, In/O

₅

32.4 ( q & ñ | 9   © œ_  í ß –™ è

"

é

¶  \  @ /ô  Ç In_  " é ¶   q )  H e  ¦  Ý ¼  % ƒo  Ê ê 7 £ x  



 H ì ø ̀  , In/O

5

29 (  & ñ  © œ_  í ß –™ è " é ¶  \  @ /ô  Ç In_  " é ¶



 q )  H y Œ ™™ èô  Ç  כ Ü ¼– Ð
 z Œ ¤ . s   H ITO ~ à Ì} Œ •_  q 

&

ñ | 9  % ò % i _  { 9  Ò e  ¦  Ý ¼  % ƒo  Ê ê   & ñ  o÷ &% 3 6 £ §`  ¦

  · p .   " f q & ñ | 9   © œ\  Z  ~ # Œe ”   H O

5

32.4 " é ¶  ˜ Ð



  H   & ñ  © œ  © œ\  Z  ~ # Œ e ”   H O

5

29 " é ¶  [ þ t s  In " é ¶  \  ¦



8 y © œ >  ½ ¨5 Å q½ + É  כ s  . Õ ª QÙ ¼– Ð ITO ~ à Ì} Œ •_  e  ¦  Ý ¼



 % ƒo \  _ ô  Ç { 9 † < Êà º 7 £ x   H ITO~ à Ì} Œ •_  q & ñ | 9  % ò % i  s

   & ñ  oH † d \     In " é ¶  [ þ t_    ½ + Ë \  -t  7 £ x Ù þ ¡ l

 M :ë  H“    כ Ü ¼– Ð ^  ¦ à º e ”  . Fig. 4\  ITO ~ à Ì} Œ •_  e  ¦



Ý ¼  % ƒo  „  õ  Ê ê_  X-‚    r] X  J ‡  `  ¦
 ? /% 3  .

As-deposited ~ à Ì} Œ •“ É r q & ñ | 9  ½ ¨› ¸\  ¦ ° ú   H ì ø ̀  , í ß –™ è ì  r 0 Al \ " f e  ¦  Ý ¼  % ƒo   ) a ~ à Ì} Œ •“ É r í ß –ê ø Íy Œ • (2¸)s  30• ¸ü <

60 • ¸ Â Ò   H \ " f ‰ & ³$ ô  Ç   & ñ x ß ¼ › ' a8 £ ¤ ÷ &  H  כ `  ¦ ^  ¦ à º e ”

Ü ¼ 9, s    õ   H XPS Û ¼& 7 ˜à Ô! 3 _    õ ü <• ¸ { 9 u    H

 כ

`  ¦ ^  ¦ à º e ”  .

Fig. 5  H e  ¦  Ý ¼  % ƒo  „  õ  Ê ê, ITO ~ à Ì} Œ •[ þ t_  €   $ 

†

½ Ó`  ¦ í ß –™ è| ¾ Ó_  † < Êà º– Ð
  · p  כ s  . ITO ~ à Ì} Œ •_  €   $ 

† ½

ӓ É r í ß –™ è| ¾ Ós  7 £ x † < Ê\     7 £ x    H  כ `  ¦ ^  ¦ à º e ” 



. As-deposited ~ à Ì} Œ •_   â Ä º, €   $ † ½ ӓ É r 6.63 Ω/ ¡ s  9, 20õ  25 sccm_  í ß –™ è ì  r0 Al \ " f e  ¦  Ý ¼  % ƒo  Ê ê

\

  H y Œ •y Œ • 11.89 Ω/ ¡ ü < 13.45 Ω/ ¡ – Ð 7 £ x  % i  . €  

$

† ½ Ó ° ú כë ß –Ü ¼– Ѝ  H e  ¦  Ý ¼  % ƒo \  _ ô  Ç ITO ~ à Ì} Œ •_  „   l

 „  • ¸ : £ ¤$ í    o\  ¦ [ O " î l   H # Q§ >  .  =
 €  , €  

$

† ½ ӓ É r ~ à Ì} Œ • ¿ ºa \  ì ø Íq Y V l  M :ë  H s  .   " f 5ì  r 1

l

xî ß – e  ¦  Ý ¼  % ƒo   ) a ITO ~ à Ì} Œ •“ É r ¿ ºa  ß ¼>  y Œ ™™ è 

Fig. 5. Sheet resistance as a function of O

₂

concentration introduced during the plasma treatment on the surface of ITO films.

Fig. 6. Optical transmittance of the plasma treated ITO films for 5 min under various O

₂

atmospheres.

#

Œ €   $ † ½ Ós  7 £ x    H  כ “ É r { © œƒ  ô  Ç   õ s  . { 9 ì ø Í& h  Ü

¼– Ð €  $ † ½ Ó(sheet resistance), R

_s

  H q $ † ½ Ó(resistivity), ρ ü < ~ à Ì} Œ • ¿ ºa  t \  _ K  R

^s

= ρ/t – Ð Å Ò# Q”   .   

"

f s  › ' a > d ” `  ¦  6   x # Œ ITO ~ à Ì} Œ •_  e  ¦  Ý ¼  % ƒo  „   õ

 Ê ê_  q $ † ½ Ó ° ú כ`  ¦ > í ß – # Œ q “ § €  , ITO ~ à Ì} Œ •_  e  ¦



Ý ¼  % ƒo \  _ ô  Ç „  l „  • ¸• ¸    o\  ¦ & ñ S X ‰ >  › ¸ 

½ +

É Ã º e ”  . e  ¦  Ý ¼  % ƒo \  _ ô  Ç ITO~ à Ì} Œ •_  ¿ ºa  y Œ ™

™

è  H Fig. 7_  SEM  ”  Ü ¼– РÒ'  S X ‰ “  ½ + É Ã º e ”  . ITO

~ Ã

Ì} Œ •_  €   $ † ½ Ó`  ¦ ¿ ºa \  ¦ “ ¦ 9ô  Ç q $ † ½ Ó ° ú כÜ ¼– Ð ¨ 8 Ší ß –

€  , as-deposited ~ à Ì} Œ •“ É r 2 × 10

⁻⁴

Ω · cm“  X < q  # Œ, 20 õ  25 sccm_  í ß –™ è ì  r0 Al \ " f e  ¦  Ý ¼  % ƒo   ) a ~ à Ì} Œ •

“ É

r y Œ •y Œ • 2.3 × 10

⁻⁴

, 2.6 × 10

⁻⁴

Ω · cm – Ð €  •ç ß – 7 £ x ô  Ç

 כ

Ü ¼– Ð
 z Œ ¤ . { 9 ì ø Í& h Ü ¼– Ð ITO  H í ß –™ è   † < Ê (oxygen vacancy) s  • ¸ -(donor)– Ð  Œ •6   x   H n-+ þ A ì ø ͕ ¸^ ‰s l  M : ë

 H \  í ß –™ è ì  r0 Al \ " f e  ¦  Ý ¼  % ƒo    H 1 l xî ß – í ß –™ è   

† <

Ês  ˜ Ð © œ(compensation)÷ &# Q „   î  rì ø Í _  0 l x • ¸ y Œ ™

™

è l  M :ë  H \  q $ † ½ Ós  7 £ x    H  כ Ü ¼– Ð [ O " î ½ + É Ã º e ” 

Fig. 7. AFM and SEM images for (a) as-deposited and the plasma treated ITO films under O

2

concentration of (b) 20 sccm (c) 25 sccm.



. Õ ª Q
 e  ¦  Ý ¼  % ƒo \  _ ô  Ç ITO ~ à Ì} Œ •_  q $ † ½ Ó 7 £ x

 ß ¼t  · ú §l  M :ë  H \ , È Ò" î „  F G Ü ¼– Ð  6   x   H X < e ” # Q

"

f Õ ª t  d ” y Œ •ô  Ç % ò † ¾ Ó`  ¦ p u t  · ú §  H  כ Ü ¼– Ð ¨ î ½ + É Ã º e ”

Ü ¼ 9, e  ¦  Ý ¼  % ƒo    H 1 l xî ß – ITO ~ à Ì} Œ •_  l ó ø ͓ : r • ¸

\

 ¦ 300

^o

C s  © œÜ ¼– Ð Ä »t ½ + É  â Ä º, „  l „  • ¸• ¸ $    H } Œ •

`

 ¦ à º e ” `  ¦  כ Ü ¼– Ð l @ /  ) a  .

Fig. 6“ É r ITO ~ à Ì} Œ •\  @ /K " f e  ¦  Ý ¼  % ƒo  „  õ  Ê ê_  F 

g È Òõ  Û ¼& 7 ˜à Ô! 3 `  ¦ 8 £ ¤& ñ ô  Ç  כ s  . As-deposited ~ à Ì} Œ • _

 ¨ î ç  H È Òõ Ö  ¦“ É r r  F  g % ò % i \ " f ¨ î ç  H 85 % s  © œ`  ¦
 

? /  H ì ø ̀  , e  ¦  Ý ¼  % ƒo   ) a ~ à Ì} Œ •_   â Ä º, ¿ ºa  y Œ ™™ è Ù þ

¡6 £ § \ • ¸ Ô  ¦ ½ ¨ “ ¦, as-deposited ~ à Ì} Œ •\  q  # Œ 450 nm s

 © œ_    © œ % ò % i \ " f È Òõ Ö  ¦ s  š ¸y  9 y Œ ™™ èô  Ç  כ Ü ¼– Ð

 è ß – . e  ¦  Ý ¼  % ƒo \  _ ô  Ç ITO ~ à Ì} Œ •_  ¿ ºa  y Œ ™™ è

\

 _ ô  Ç È Òõ Ö  ¦ / B G‚  _  ”  1 l x s  M :ë  H“    כ Ü ¼– Ð [ O " î

½ +

É Ã º e ”  . 7 £ ¤ F  g È Òõ Ö  ¦ ”  1 l x / B G‚  _  s   H Braag ì ø Í



\  _ ô  Ç ç ß –[ O  ´ òõ \  _ K  È Òõ Ö  ¦ s  þ j@ /ü < þ j™ è ÷ &



 H 0 Au  ~ à Ì} Œ •_  ¿ ºa ü <   © œ_  † < Êà º– Ð Å Ò# Qt l  M :ë  H s

  [13]. ô  Ǽ # , e  ¦  Ý ¼  % ƒo  Ê ê
 
  H ô  Ç t  Ì º

§ Â

ô  Ç ‰ & ³ © œ“ É r 450 nm s  _    © œ % ò % i \ " f F  g È Òõ Ö  ¦ s  as-deposited ~ à Ì} Œ •\  q  # Œ ß ¼>  7 £ x ô  Ç  כ `  ¦ ^  ¦ à º e ” 



 H X <, s   H e  ¦  Ý ¼  % ƒo \  _  # Œ ITO ~ à Ì} Œ •s  blue % ò

%

i \  @ /ô  Ç y n C`  ¦ È Òõ    H X < ß ¼>  > h‚  | ¨ c à º e ” 6 £ §`  ¦ r   ô 

Ç .

Fig. 7“ É r as-deposited ITO ~ à Ì} Œ •õ  " f– Ð   É r í ß –™ è ì  r0 A l

\ " f 5ì  r 1 l xî ß – e  ¦  Ý ¼  % ƒo   ) a ~ à Ì} Œ •[ þ t_  AFM  © œ(¢ , a A

á ¤) õ  SEM  © œ(š ¸ É rA á ¤)`  ¦ y Œ •y Œ •
  · p  כ s  . AFM © œ_ 

 â

Ä º, µ 1 ߓ É r  Òì  r“ É r [  tØ  ¦  Òì  r s  9, # Q¿ ºî  r  Òì  r“ É r > / B G

`

 ¦
  · p . As-deposited ~ à Ì} Œ •\  q  # Œ e  ¦  Ý ¼  % ƒ o

 Ê ê, ³ ð€  s   } 9 # Qt “ ¦ ~ à Ì} Œ • ³ ð€  s  6 f# Qt   H  כ `  ¦

^

 ¦ à º e ”   H X <, s   H ITO ~ à Ì} Œ •_  ³ ð€  \  @ /ô  Ç e  ¦  Ý ¼ 

\

g As  ç  H{ 9  >  { 9 # Q
t  · ú §l  M :ë  H s  9, { 9 ì ø Í& h “   “ ¦ Å

Ò   Õ ªW 1à ԏ : r Û ¼( ' a A  © œu \ " f + þ A$ í ÷ &  H e  ¦  Ý ¼



 : £ ¤$ í Ü ¼– Ð ç ß –Å Ò | ¨ c à º e ”  . Õ ª Q
 20 sccm ˜ Ð  25 sccm_  í ß –™ è| ¾ Ó\ " f e  ¦  Ý ¼  % ƒo ÷ &% 3 `  ¦ M : ITO ~ à Ì} Œ • _  ³ ð€   ¨ î  Ö ¸$ í s  Ä ºÃ º  9, ³ ð€   … ô a_  & ñ • ¸ ¢ ¸ô  Ç  Œ •“ É r

 כ

`  ¦ ^  ¦ à º e ”  . s   H í ß –™ è 0 l x • ¸ 7 £ x ½ + Éà º2 Ÿ ¤ e  ¦  Ý ¼ 

\

g As  ç  H{ 9  >  { 9 # Q
  H  כ Ü ¼– Ð K $ 3 ½ + É Ã º e ”  . ô  Ǽ # , SEM  © œÜ ¼– РÒ' • ¸ q 5 p wô  Ç ³ ð€   : £ ¤$ í `  ¦ › ' a8 £ ¤½ + É Ã º e ” Ü ¼ 9, e  ¦  Ý ¼  % ƒo \  _ ô  Ç ITO ~ à Ì} Œ •_  ¿ ºa  y Œ ™™ è\  ¦ S X ‰ “  

½ +

É Ã º e ”  . SEM  ”  Ü ¼– РÒ'  › ' a8 £ ¤ ) a ITO ~ à Ì} Œ •_  ¿ º a

  H as-deposited_   â Ä º, €  • 300 nm, Õ ªo “ ¦ 20 sccmõ  25 sccm_  í ß –™ è| ¾ Ó\ " f \ g A ) a ~ à Ì} Œ •_  ¿ ºa   H y Œ •y Œ • 200 nm ü < 180 nm– Ð Æ Ò& ñ ÷ &% 3 Ü ¼ 9, s    õ   H Ã-step Ü ¼– ÐÂ Ò '

• ¸ S X ‰ “  ÷ &% 3  .

IV. + s Ç Â ] Ø

‘

: r z  ´+ « >\ " f  H ITO ~ à Ì} Œ • / B N& ñ Ê ê, ~ à Ì} Œ • ³ ð€  `  ¦ í ß –™ è ì

 r0 Al \ " f e  ¦  Ý ¼  % ƒo \  ¦ K  º ¡ § Ü ¼– Ð+ ‹ ITO ~ à Ì} Œ •_  { 9

† < Êà º 7 £ x    H  כ s  S X ‰ “  ÷ &% 3  . : £ ¤ y , Ä »o  l ó ø Í\ 

$ í

} Œ • ) a ITO ~ à Ì} Œ •_   â Ä º, Û  æ  Òô  Ç í ß –™ è ì  r0 Al \ " f e  ¦   Ý

¼  % ƒo \  ¦ ½ + É  â Ä º, q & ñ | 9  phase\ " f   & ñ phase– Ð   

  H  כ s  X-‚    r] X  J ‡   ì  r$ 3 Ü ¼– РÒ'  S X ‰ “  ÷ &% 3 Ü ¼ 9,

¢

¸ô  Ç XPS Û ¼& 7 ˜à Ô! 3  ì  r$ 3 Ü ¼– РÒ'  e  ¦  Ý ¼  % ƒo  Ê ê q 

&

ñ | 9   © œ_  O(1s)x ß ¼ y Œ ™™ è   H ì ø ̀  ,   & ñ  © œ_  O(1s) x

ß ¼ 7 £ x    H  כ s  › ' a8 £ ¤ ÷ &% 3  .   " f e  ¦  Ý ¼  \  g A\  _ ô  Ç ITO ~ à Ì} Œ •_  { 9 † < Êà º 7 £ x _  כ ¹“  Ü ¼– Ѝ  H ITO

~ Ã

Ì} Œ •_  q & ñ | 9   © œs    & ñ  © œÜ ¼– Ð   † < Ê\     In_    ½ + Ë

\

 -t  7 £ x Ù þ ¡l  M :ë  H“    כ Ü ¼– Ð Æ Ò& ñ  ) a  . Õ ª s Ä »  H q

& ñ | 9   © œ ˜ Ð   H   & ñ  © œ\  e ”   H í ß –™ è" é ¶  [ þ t s  In`  ¦  8 y

© œ >  ½ ¨5 Å q l  M :ë  H s  .

P c

p 8 ý ò k >

‘

: r ƒ  ½ ¨  H ô  Dz D G í ß –\ O l Õ ü t F é ß –_  t % i  „  | Ä Ìí ß –\ O  $ 3  ·~ à Ì



 ƒ  ½ ¨“  § 4  € ª œ$ í  \ O \  _ K  t " é ¶ ) a  כ e ” .

Y c

p w Š à U Ø ”  ô

[1] D. B. Fraser and H. D. Cook, J. Electrochem Soc.

119, 1368 (1972).

[2] J. C. C. Fan and F. J. Bachner, J. Electrochem Soc.

122, 1719 (1975).

[3] J. A. Thronton and V. L. Hedcoth, J. Vac. Technol.

13, 117 (1976).

[4] W. G. Haines and R. H. Bube, J. Appl. Phys. 49, 304 (1978).

[5] A. J. Steckl and G. Mohammed, J. Appl. Phys. 51, 3890 (1980).

[6] T. Latnsky, P. Kordos, B. Kovacs, I. Mojzes, B.

Szentpali, and A. Tychy-Racz, Phys. Status Solidi A 88, K87 (1985).

[7] T. Feng, A. K. Ghosh, and C. Fishman, J. Appl.

Phys. 50, 4972 (1979).

[8] H. Kobayashi, T. Ishida, Y. Nakato, and H. Tsubo- mura, J. Appl. Phys. 72, 5288 (1992).

[9] Kaijou et al. United State Patent, Patent 5, 972, 527 (1992).

[10] T. Ishida, H. Kobayashi, and Y. Nakato, J. Appl.

Phys. 73, 4344 (1993).

[11] J. C. C. Fan, and J. B. Goodeneough, J. Appl. Phys.

48, 3524 (1977).

[12] R. W. Hewitt and N. Winograd, J. Appl. Phys. 51, 2620 (1980).

[13] K. H. Kim, S. H. Park, J. J. Kim and H. W. Kim, SAEMULLI 46, 213 (2003).

Effects of RF - Plasma Treatment in Various Oxigen Atmospheres on the Surfaces of ITO Films

Im-Hyang Kim, Seoung-Hwan Park, Jon-Jae Kim and Hwa-Min Kim

^∗

Department of Physics and Semiconductor Science,

Catholic University of Daegu, Kyongsan 712-702

Sang- Ho Shon

Department of Physics Education, Kyungpook National University, Daegu 702-701

Eui-Wan Lee

Department of Physics, Kyungpook National University, Daegu 702-701 (Received 14 January 2004)

Indium tin oxide (ITO) films deposited on glass substrates by using rf-magnetron sputtering were chemically or physically treated with an rf-plasma in various oxygen atmospheres. These films have been investigated by using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), together with work-function and resistivity measurements. The XPS studies suggest that all the ITO films consist of crystalline and amorphous phases. However, the amount of oxygen in the amorphous phase is lower after plasma etching of the surface of the ITO films while a large number of oxygen atoms are contained in the crystalline ITO near the surface. This oxygen is bound more strongly to the indium atoms in the crystalline phase than it is in the amorphous phase. Thus, the work-function of the ITO films can ne reported to increasey with increasing amount of the crystalline ITO phase relative to the amorphous phase.

PACS numbers: 73, 72, 71

Keywords: ITO films, Plasma treatment, Work function, Resistivity

∗

E-mail: [email protected]