Characteristics on ITO/Cu/ITO Films Deposited by Using DC Magnetron Sputter Technology

Characteristics on ITO/Cu/ITO Films Deposited by Using DC Magnetron Sputter Technology

Mijoung Kim · Youngan Chae · Hwanyeol Park · Hyonsook Kim · Deokjoon Cha ^∗

Department of Physics, Kunsan National University, Gunsan 573-701, Korea

Youngan Chae

Gimje Campus, Koera Polytechnics, Gimje 576-100, Korea

(Received 25 September 2014 : revised 7 October 2014 : accepted 7 October 2014)

We investigated the characteristics of ITO/Cu/ITO multilayer electrodes grown by DC magnetron sputtering for advanced organic devices. In spite of the low-temperature process, very good quality, transparent, conducting thin films (R

sh

= 5 Ω/ ¡, T = 51.3%) were achieved in comparison with ITO single-layer films (R

sh

= 185 Ω/¡, T = 81.3%). Several analytical tools, such as high- resolution X-ray diffraction (HR-XRD), ultraviolet-visible spectrophotometry (UV-Vis), and field- emission scanning electron microscopy (FE-SEM) were used to examine the changes in the electrical, optical, structural, and morphological properties. The electrical conductivity remarkably increased with increasing Cu-intermediated-layer thickness. However, the optical transmittance decreased somewhat due to increased optical absorption in the Cu layer. To evaluate the performance of the thin film, we calculated Haackeïs figure of merit from the sheet-resistance and the optical- transmittance data. The result indicates that an ITO/Cu/ITO multilayer electrode can be used as a promising anode for advanced organic devices.

PACS numbers: 73.61.-r, 73.61.Le

Keywords: ITO/Cu, Multilayer electrodes, DC magnetron sputtering

DC  § Ž5 2² ŽÂ ] Ø ­ Ž( a' [ M ø n Úz º < g ºc Ü R ITO/Cu/ITO U c lT c l8 ý — ¤V R Ë



™ »Q + ä  · = * å ¼ ÿ › · ƒ ‘ šZ 9 Š ~ x ·  ™ »g ` @\ 8 ; · %
+ Ö < ^∗

ç 

H í ß –@ /† < Ɠ § Ó ü t o † < Æõ , ç  H í ß – 573-701

=

* å ¼ ÿ ›

ô

 Dz D Ge  ¦ o % 7 ˜@ /† < Æ ^ ” ] jÖ  r( Û ¼, ^ ” ] j 576-100

(2014¸   9 Z 4 25{ 9  ~ à Î6 £ §, 2014¸   10 Z 4 7{ 9  à º& ñ ‘ : r ~ à Î6 £ §, 2014¸   10 Z 4 7{ 9  > F  S X ‰& ñ )

DC  Õ ªW 1à ԏ : r Û ¼( ' a A / B N& ñ Ü ¼– Ð “ ¦$ í 0 p x Ä »l ™ è \  s 6   x l  0 AK  ITO/Cu/ITO  8 £ x ~ à Ì} Œ •`  ¦ ]

j Œ • % i  . $ “ : r / B N& ñ s % 3 6 £ § \ • ¸ Ô  ¦ ½ ¨ “ ¦, ITO é ß –8 £ x ~ à Ì} Œ • (R

^sh

= 185 Ω/¡, T = 81.3%)\  q K 



Å Ò Ä ºÃ ºô  Ç : £ ¤$ í _   8 £ x _  È Ò" î „  F G ~ à Ì} Œ • (R

sh

= 5 Ω/ ¡, T = 51.3%)`  ¦ % 3 `  ¦ à º e ” % 3  . “ ¦ì  r K  0

p x X-‚    r] X ì  r$ 3 l  (HR-XRD),  ü @‚  -r  F  g‚   ì  rF  gF  g • ¸>  (UV-Vis spectrophotometer), „  > ~ ½ Ó



+ þ A „    ‰ & ³p  â (FE-SEM)  © œq \  ¦ s 6   x # Œ È Ò" î „  F G ~ à Ì} Œ •_  „  l & h , F  g † < Æ& h , ½ ¨› ¸& h , Õ ªo “ ¦ + þ A



© œ† < Æ& h  ì  r$ 3 `  ¦ % i  . Cu ×  æ ç ß –8 £ x ¿ ºa  7 £ x ½ + Éà º2 Ÿ ¤ „  l „  • ¸• ¸ ¿ º× ¼ Qt >  `  ¦  y Œ ¤t ë ß –, F  g È Ò 1077

This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License

(http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any

medium, provided the original work is properly cited.

õ

Ö  ¦“ É r  t y Œ ™™ èô  Ç   õ 
 M ® o  . ~ à Ì} Œ •_  $ í 0 p x`  ¦ ¨ î  l  0 AK  €   $ † ½ Óõ  F  g È Òõ Ö  ¦ X <s ' \  ¦ : Ÿ x K  Haackeïs $ í 0 p x à ºu  (figure of merit)\  ¦ > í ß – # Œ ì  r$ 3  % i  . s  Qô  Ç   õ   H ITO/Cu/ITO  8 £ x È Ò

"

î „  F G s  “ ¦$ í 0 p x Ä »l ™ è _  € ª œF G Ü ¼– Ð" f s 6   x| ¨ c à º e ” 6 £ §`  ¦ € Œ ™r ô  Ç .

PACS numbers: 73.61.-r, 73.61.Le

Keywords: ITO/Cu,  8 £ x ~ à Ì} Œ •, DC  Õ ªW 1à ԏ : r Û ¼( ' a A

I. " e  ] Ø

È

Ò" î „  F G í ß – o } Œ •“ É r  € ª œô  Ç ~ à Ì} Œ •™ è [ þ t \  V , o  s 6   x ÷ &

#

Q M ® o   [1]. Ä »o l ó ø Í 0 A\  7 £ x ‚ à Ì÷ &  H Tin doped indium oxide (ITO), aluminum doped zinc oxide (AZO), ¢ ¸  H fluorine doped tin oxide (FTO) é ß –{ 9  8 £ x _  ~ à Ì} Œ •[ þ t s  Å Ò

–

Ð È Ò" î „  F G Ü ¼– Ð  6   x ÷ &% 3 Ü ¼ 9, ‰ & ³F  é ß –{ 9 8 £ x _  ~ à Ì} Œ •\ 

"

f  © œ Ä »§ 4 ô  Ç Ê ê˜ Ð– Ð ITO t 3 l q ÷ &“ ¦ e ”   [2]. s   H ITO  degenerated wide-bandgap`  ¦ ”   ì ø ͕ ¸^ ‰s Ù ¼– Ð Ä

ºÃ ºô  Ç „  l „  • ¸$ í õ  r  F  g‚  % ò % i \  @ /K  Z  }“ É r F  g È Òõ  Ö

 ¦`  ¦
 ? /l  M :ë  H s  . s  Qô  Ç Ä ºÃ ºô  Ç : £ ¤$ í Ü ¼– Ð “  K , ITO ~ à Ì} Œ •s  flat panel displays [3], solar cells [4], organic light emitting diodes [5–8]1 p x  € ª œ >  6 £ x6   x ÷ & 9, þ j   H   t

 PET
 PES [9]° ú  “ É r flexible l ó ø Í\  È Ò" î „  F G ~ à Ì} Œ •`  ¦ { 9

y   H  כ s  t 5 Å q& h “   › ' a d ” `  ¦ Ô  ¦  Q M ® o  . Õ ª Q
, s  Qô  Ç

“

¦ì  r   l ó ø Í[ þ t“ É r 7 £ x ‚ Ã Ì / B N& ñ r  l ó ø Í_  ] jô  Ǔ : r • ¸ e ” l  M

:ë  H \  \ P % ƒo \  ¦ 3 l w Ù ¼– Ð Ä ºÃ ºô  ÇF | 9 _  ITO ~ à Ì} Œ •] j Œ •

\

 ´ ú §“ É r # Q 9¹ ¡ § s  e ”  . s \  ¦ F G4 Ÿ ¤ l  0 Aô  Ç ~ ½ Óî ß –Ü ¼– Ð “ ¦ ì

 r  l ó ø Í\  7 £ x ‚ à Ì÷ &  H ITO ~ à Ì} Œ •_  „  l & h , F  g † < Æ& h  : £ ¤$ í

`

 ¦ > h‚  r v   H ô  Çt  ~ ½ ÓZ O “ É r ITO/F K5 Å q/ITO  8 £ x ~ à Ì} Œ • [10]`  ¦ s 6   x   H  כ s  . Õ ª s Ä »  H ° ú  “ É r ~ à Ì} Œ •_  ¿ ºa { 9  M

: F K5 Å q _  B Ä º Z  }“ É r „  l „  • ¸• ¸– Ð “  K  „  l & h  : £ ¤$ í s 

¿

º× ¼ Qt >  7 £ x  # Œ „  ^ ‰& h “   ~ à Ì} Œ •: £ ¤$ í `  ¦ Z  } s l  M :ë  H s

 .

‘

: r ƒ  ½ ¨\ " f  H DC  Õ ªW 1à ԏ : r Û ¼( '   © œq \  ¦ s 6   x 

#

Œ Ä »o  0 A\  ITO é ß –{ 9  8 £ x õ  ITO/Cu/ITO  8 £ x _  ~ à Ì} Œ •

`

 ¦ y Œ •y Œ • 7 £ x ‚ Ã Ì % i  . ¿ º ~ à Ì} Œ •_  ¿ ºa   H 100 nm s  © œ 7 £ x

‚ Ã

Ì÷ &% 3 “ ¦, # Œl " f ITO/Cu/ITO (ICI)_  F K5 Å q ×  æ ç ß –8 £ x“   Cu  H y Œ •y Œ • 5 nm, 10 nm, 15 nmm ”  7 £ x ‚ Ã Ì / B N& ñ s  s À Ò# Q

&

’  . ½ ¨^ ‰& h “   z  ´+ « >ì  r$ 3  õ & ñ \ " f  H ITO (100 nm) é ß – 8

£

x ~ à Ì} Œ •õ  ITO (50 nm)/Cu (5 - 15 nm)/ITO (50 nm)   8

£

x ~ à Ì} Œ •_  „  l & h , F  g † < Æ& h , Õ ªo “ ¦ ½ ¨› ¸& h  : £ ¤$ í `  ¦ q “ § 

%

i Ü ¼ 9, s  Qô  Ç È Ò" î „  F G _  $ í 0 p x“ É r Haackeïs Figure of merit [ È Ò" î „  F G _  $ í 0 p x à ºu ]`  ¦ > í ß –† < ÊÜ ¼– Ð+ ‹ ¨ î ÷ &% 3 



.

∗

E-mail: [email protected]

II. ÷ m Ç ] M ö

ITO é ß –8 £ x ~ à Ì} Œ •õ  ICI  8 £ x ~ à Ì} Œ •“ É r  © œ“ : r \ " f DC  Õ ª W

1à ԏ : r Û ¼( ' a A / B N& ñ Ü ¼– Ð 7 £ x ‚ à Ìs  ”  ' Ÿ ÷ &% 3 “ ¦, Fig. 1“ É r DC e  ¦  Ý ¼  Û ¼( '   © œq _  — ¸d ” • ¸\  ¦
  · p . ICI / B N

&

ñ \ " f 0 A8 £ x õ   A 8 £ x“ É r ITO ~ à Ì} Œ •`  ¦ 50 nm – Ð 7 £ x ‚ Ã Ì % i 

“

¦, ×  æ ç ß –8 £ x“   Cu  H y Œ •y Œ • 5 nm, 10 nm, 15 nm  7 £ x ‚ à Ì÷ &

%

3  . s M :  6   x ) a   ¿ [ þ t“ É r [ j b ”  ITO   ¿ (10 wt%

SnO 2 -doped In 2 O 3 ) õ  F K5 Å q Cu   ¿ (99.999% purity)s 



. ITO Û ¼( ' a A / B N& ñ ì  r 0 Al   H 100 W _  DC power, 18 sccm _  ArÄ »5 Å q, Õ ªo “ ¦ 8 mTorr_  / B N& ñ · ú š§ 4  \ " f ~ à Ì} Œ • 7

£

x ‚ à Ìs  s À Ò# Q& ’ Ü ¼ 9, Cu_   â Ä º 70 W_  DC power, 11 sccm _  ArÄ »5 Å q, Õ ªo “ ¦ 4 mTorr_  / B N& ñ · ú š§ 4 \ " f ”  ' Ÿ ÷ &

%

3  . " é ¶   H ¿ ºa _  ~ à Ì} Œ •“ É r 7 £ x ‚ Ã Ì / B N& ñ r ç ß –`  ¦ › ¸] X † < ÊÜ ¼

–

Ð+ ‹ % 3 `  ¦ à º e ” % 3 Ü ¼ 9, Table 1õ  Table 2  H ITO é ß –8 £ x õ  ICI  8 £ x ~ à Ì} Œ •_  z  ´+ « >/ B N& ñ › ¸| õ  Ò  re  ¦ ì  r À Ó\  ¦
  · p .

7

£

x ‚ Ã Ì / B N& ñ Ê ê, Ò  re  ¦ _  ¿ ºa   H Spectroscopic Ellipsometer (M-2000, J.A. Woollam Co.,Inc)\  ¦ : Ÿ x K  8 £ ¤& ñ s  ”  ' Ÿ ÷ &

%

3 “ ¦, Four-point meter\  ¦ s 6   x # Œ Cu ×  æ ç ß –8 £ x _  ¿ ºa \ 



  y Œ • Ò  re  ¦ _  €   $ † ½ Ó`  ¦ 8 £ ¤& ñ % i  . Õ ªo “ ¦ y Œ • Ò  re  ¦ _ 

r  F  g‚   % ò % i \  @ /ô  Ç F  g È Òõ Ö  ¦“ É r UV-Vis spectropho- tometer (U-2900, Hitach) \  _ K  8 £ ¤& ñ ÷ &% 3  . ¢ ¸ô  Ç, y Œ • Ò 

re  ¦ _  Cu ¿ ºa \    É r €   $ † ½ Ó (R sh ) õ  F  g È Òõ Ö  ¦ (T) X

<s ' \  ¦ s 6   x # Œ Haackeïs figure of merit`  ¦ > í ß – % i  Ü

¼ 9, s  Haackeïs figure of merit ° ú כ[ þ t`  ¦ t “ ¦ ITO é ß – 8

£

x õ  ICI  8 £ x ~ à Ì} Œ •_  $ í 0 p x`  ¦ q “ § x 9  ¨ î  % i  . y Œ • Ò  r e

 ¦ _  ³ ð€   + þ A © œ“ É r field emission scanning electron micro- scope (FESEM, S-4800) `  ¦ : Ÿ x K  1 l x  Œ •„  · ú šs  10 kV “   ì

 r 0 Al \ " f ì  r$ 3 ÷ &% 3 Ü ¼ 9, high resolution X-ray diffrac- tometer (HR-XRD, EMPYREAN) \  ¦ : Ÿ x K  Ò  re  ¦[ þ t _  ½ ¨

›

¸& h  : £ ¤$ í `  ¦ ì  r$ 3  % i  .

III. + s ÇÊ Ý õ m Í À X Ø8 ý

È

Ò" î „  F G í ß – o } Œ •_  $ í 0 p x“ É r ¿ º t  Å Òכ ¹  à º\  _ K 

 

& ñ  ) a  . 7 £ ¤, €   $ † ½ Ó (R ^sh ) õ  F  g È Òõ Ö  ¦ (T), s ¿ º   Ã

º  H Cu ×  æ ç ß –8 £ x _  ¿ ºa \      © œ{ © œy    y Œ ™ >  ì ø Í6 £ x ô  Ç



. s  Qô  Ç ‰ & ³ © œÜ ¼– Ð “  K  ICI È Ò" î „  F G _  $ í 0 p x`  ¦ ì ø Í% ò

Table 1. Deposition conditions of both ITO and Cu thin films.

ITO Cu

Deposition pressure (Torr) 8 × 10

⁻³

4 × 10

⁻³

Power density (W/cm

²

) 5.1 3.6 Deposition rate (nm/min) 61.4 61.2

Gas flow rate (Arsccm) 18 11

Table 2. Classified samples of ITO and ITO/Cu/ITO films.

Type

1 ITO 50 nm / Cu 5 nm / ITO 50 nm 2 ITO 50 nm / Cu 10 nm / ITO 50 nm 3 ITO 50 nm / Cu 15 nm / ITO 50 nm

4 ITO 100 nm

  H €   $ † ½ Ó (R ^sh ) õ  F  g È Òõ Ö  ¦ (T) ° ú כ[ þ t`  ¦ þ j& h  or v 



 H Cu ×  æ ç ß –8 £ x _  ¿ ºa \  ¦ µ 1 ß) €? /  H  כ s  ‘ : r ƒ  ½ ¨_  Ù þ ˜d ”  õ

] j  ½ + É Ã º e ”  ’ x . €   $ † ½ ӓ É r R sh = 1 / σt – Ð & ñ _ ÷ &

9, s M : σ  H „  l „  • ¸• ¸ (Ω ⁻¹ cm ⁻¹ ), t  H ~ à Ì} Œ •_  ¿ ºa  (cm)\  ¦ _ p ô  Ç . €   $ † ½ Ó (R ^sh ) _  é ß –0 A  H Ω/ ¡s  9, s 



 H " é ¶ s  \ O   H Ò  re  ¦ ³ ð€  _  & ñ  y Œ •+ þ A % ò % i  
{ © œ $ † ½ Ó

° ú

כ`  ¦
  · p . F  g È Òõ Ö  ¦ (T)“ É r 7 £ x ‚ Ã Ì  ) a €  Ü ¼– Ð { 9  ÷ &



 H y n C_  [ jl  I ⁰ \  @ / # Œ 7 £ x ‚ Ã Ì  ) a €  õ  ì ø Í@ /A á ¤ €  Ü ¼– Ð


  H y n C_  [ jl  I_  q – Ð & ñ _ ÷ & 9, à ºd ” “ É r T = I / I 0 s 



. s   H e ^−αt ° ú כõ  f ” ] X & h Ü ¼– Ð › ' aº   e ” Ü ¼ 9, s M : ፠ H F 

g f  ¨ Ã º> Ã º (cm ⁻¹ )\  ¦ _ p ô  Ç .

Fraser and Cook s  % ƒ6 £ § figure of merit`  ¦ F = T / R sh – Ð & ñ _  # Œ, s \  ¦  € ª œô  Ç È Ò" î „  F G[ þ t _  $ í 0 p x`  ¦ ¨ î 

  H • ¸½ ¨– Ð" f  6   x| ¨ c à º e ” 6 £ §`  ¦ \ V8 £ ¤ % i  . t ë ß –, s 

•

¸½ ¨  H  © œ@ /& h Ü ¼– Ð  H ¿ ºa _  ~ à Ì} Œ •\ " f  H ± ú “ É r F  g È Òõ  Ö

 ¦`  ¦ ° ú “ ¦ e ” 6 £ § \ • ¸ Ô  ¦ ½ ¨ “ ¦ B Ä º Z  }“ É r à ºu _  figure of merit`  ¦
 ? /  H X <, s   H €   $ † ½ Ó_  l # Œ• ¸\  ¦ Z  } >   Òõ 

% i l  M :ë  H s  . s  • ¸½ ¨\  ¦ > h‚  r v l  0 AK  Haackeïs F 

g È Òõ • ¸_  l # Œ• ¸\  ¦  8¹ ¡ ¤ ¿ º× ¼ Qt >    H ¢ ¸   É r figure of merit`  ¦ ϕ T C = ^{T 10} _Rsh = ^{exp(−10αt)} _Rsh – Ð & ñ _  % i 



 [11]. s  à ºd ” \ " f “ É r F  g È Òõ Ö  ¦ õ  f ” ] X & h “   ƒ  › ' a s  e ”

  H à ºu s “ ¦, R ^sh   H €   $ † ½ Ó, ፠ H F  gf  ¨ à º> à º, t  H ~ Ã Ì }

Œ

•_  ¿ ºa s  . s  figure of merit`  ¦  6   x ½ + É  â Ä º, í  H à º ô

 Ç F K5 Å q é ß –8 £ x _  „  F G$ í 0 p x“ É r   É r È Ò" î „  F G í ß – o } Œ •[ þ t ˜ Ð



    ï Z  } >  ¨ î  | ¨ c à º \ O Ü ¼ 9, z  ´] j # Œ Q ™ è [ þ t _  / B N

&

ñ \ " f € ª œF G í ß – o } Œ •“ É r F K5 Å q é ß –8 £ x s      $ í 0 p x s  ˜ Ð  Ä

ºÃ ºô  Ç È Ò" î „  F G í ß – o } Œ •`  ¦  6   x “ ¦ e ”  . ‘ : r ƒ  ½ ¨\ " f



 H ˜ Ð  ’  ø @$ í e ”   H Haackeïs figure of merit`  ¦ s 6   x 

#

Œ È Ò" î „  F G Ò  re  ¦[ þ t _  $ í 0 p x`  ¦ q “ § ì  r$ 3  % i  . # Œl " f

Fig. 1. (Color online) (a) Schematic of the DC mag- netron sputtering system used for fabricating the IMI multilayer electrode.

Fig. 2. Sheet resistance of the ITO and ITO/Cu/ITO electrodes as a function of the Cu thicknesses, in the range from 0 to 15 nm under optimized ITO sputtering condition.



 © œs  550 nm “   / B M \ " f figure of merit`  ¦ > í ß – % i   H X

<, s  s Ä »  H λ = 550 nm \ " f “  ç ß –_  è  H s   © œ    y

Œ

™ l  M :ë  H \  s \  ¦ l ï  r Ü ¼– Ð > í ß – % i  . s  figure of merit s  Z  }“ É r È Ò" î „  F G`  ¦ organic device _  € ª œF G Ü ¼– Ð   6

 

x| ¨ c  â Ä º 7 á §  8 Ä ºÃ ºô  Ç $ í 0 p x`  ¦ ° ú >  H † d`  ¦ { 9 7 £ x   H ƒ  

½

¨ 7 Hë  H[ þ t s  B Ä º ´ ú § .  6 £ § Table 3“ É r # QÖ ¼ ƒ  ½ ¨ _  ƒ  

½

¨  õ \  ¦ “  6   x ô  Ç X <s ' s  . s   H organic solar cell \ 

"

f ITO é ß –8 £ x õ  ITO/F K5 Å q(Ag, Cu)/ITO\  ¦ € ª œF G Ü ¼– Ð   6

 

x % i `  ¦ M : solar cell_  „  § 4  ´ òÖ  ¦`  ¦ q “ § ì  r$ 3  % i Ü ¼ 9, ITO é ß –8 £ x ~ à Ì} Œ •`  ¦  6   x ô  Ç  כ \  q K  F K5 Å q ×  æ ç ß –8 £ x`  ¦ ¶ ú š { 9

 # Œ organic solar cell`  ¦ ] j Œ •½ + É  â Ä º Õ ª $ í 0 p x s   s `›   Ä

ºÃ º    H  כ `  ¦ { 9 7 £ x   H ƒ  ½ ¨  õ  “ ¦ ½ + É Ã º e ”  ’ x  [12].

Figure 2  H Ä »o l ó ø Í 0 A\  7 £ x ‚ Ã Ì  ) a ITO, ICI È Ò" î „  F G[ þ t _

 €   $ † ½ Ó`  ¦ Cu8 £ x ¿ ºa \     ˜ Ð# ŒÅ ғ ¦ e ”  . s M :  

Table 3. Comparison of performance of bulk hetero-junction OSCs fabricated on optimized ITO/Ag(10 nm)/ITO, ITO/Cu(14 nm)/ITO, and 80 nm thick ITO electrodes, respectively.

Structure Figure of merit Jsc Voc PCE

(×10

⁻³

Ω

⁻¹

, ϕ

T C

) (mA/cm

²

) (V) (%)

ITO/Ag (10 nm)/ITO 47.78 8.49 0.56 3.26

ITO/Cu (14 nm)/ITO 3.96 7.11 0.56 2.78

ITO (80 nm) 1.08 7.41 0.50 1.72

Fig. 3. (Color online) The optical absorptance and trans- mittance of the ITO and ITO/Cu/ITO electrodes with increasing the Cu thickness, in the range from 0 to 15 nm.

6  

x ) a ~ à Ì} Œ •_  ¿ ºa   H y Œ •y Œ • ITO (100 nm), ITO (50nm)/Cu (5 - 15 nm)/ITO (50 nm) s  . ICI „  F G`  ¦ 7 £ x ‚ Ã Ì l  „  

\

, Ä º‚   þ j& h  o  ) a Û ¼( ' a A / B N& ñ › ¸| \ " f $ í  © œ  ) a ITO é

ß –8 £ x _  €   $ † ½ Ó`  ¦ 8 £ ¤& ñ % i  . 100 nm ¿ ºa _  ITO é ß –8 £ x

“

É r 76.9 (Ω/ ¡) – Ð  t Z  }“ É r €   $ † ½ Ó`  ¦
 Í Ç x  H X <, Å Ò  ) a

"

é

¶ “  “ É r ~ à Ì} Œ •¿ ºa  · û ª“ É r  כ õ  l ó ø Í_  ± ú “ É r “ : r • ¸“    כ Ü ¼

–

Ð Æ Ò8 £ ¤ ½ + É Ã º e ”  . Õ ª Q
, 0 A8 £ x õ   A 8 £ x ITO  s \  Cu8 £ x _  ¶ ú š{ 9 “ É r €   $ † ½ Ó`  ¦  © œ{ © œy  ± ú Æ ҍ  H   õ \  ¦ œ íA Ù þ ¡



. 7 £ ¤, Cu ¿ ºa  7 £ x † < Ê\     €   $ † ½ Ó ° ú כs  è  H \  ` (

>

 ×  ¦ # Q× ¼  H  כ `  ¦ ^  ¦ à º e ”  . ICI È Ò" î „  F G \  15 nm ¿ º a

_  Cu8 £ x s  ¶ ú š{ 9 ÷ &% 3 `  ¦ M :  © œ ± ú “ É r à ºu _  €   $ † ½ Ó

° ú

כ 2 (Ω/¡) `  ¦ % 3 % 3  . ITO é ß –8 £ x \  q K  ICI  8 £ x È Ò" î

„

 F G _  €   $ † ½ Ó ° ú כs   s `›   ± ú >  8 £ ¤& ñ ÷ &% 3   H X <,  © œ Å Ò

 )

a s Ä »  H ITO _  q  $ † ½ Ó (100 µΩcm) ° ú כ˜ Ð  Cu_  q 

$

† ½ Ó (1.7 µΩcm) ° ú כs   s `›   ± ú l  M :ë  H s  .

Figure 3“ É r ITO é ß –8 £ x ~ à Ì} Œ •õ  Cu8 £ x ¿ ºa 7 £ x \    É r ICI



8 £ x ~ à Ì} Œ •_  F  g È Òõ Ö  ¦ ü < f  ¨ à ºÖ  ¦`  ¦ ˜ Ð# ŒÅ ғ ¦ e ”  . ICI   8

£

x È Ò" î „  F G % i r  Cu ×  æ ç ß –8 £ x ¿ ºa \   © œ{ © œy  _ ” > r “ ¦ e ”  6

£

§`  ¦ Õ ªa Ë >`  ¦ : Ÿ x K  · ú ˜ à º e ”  . 100 nm ¿ ºa _  ITO é ß – 8

£

x ~ à Ì} Œ •“ É r   © œs  550 nm“   / B M \ " f Á º 9 81.3%_  F  g È Ò

Fig. 4. (Color online) Figure of merit and optical trans- mittance at a wavelength of 550 nm for the ITO and ITO/Cu/ITO electrodes with increasing the Cu thick- ness, in the range from 0 to 15 nm.

õ

Ö  ¦ s  8 £ ¤& ñ ÷ &% 3  . ICI  8 £ x ~ à Ì} Œ •_   â Ä º Cu ×  æ ç ß –8 £ x ¿ º a

 7 £ x † < Ê\     F  g È Òõ Ö  ¦ s  ‰ & ³$  >  b  # Qt   H X <

s

' \  ¦ % 3 % 3  . s M : 5 nm ¿ ºa _  Cu ×  æ ç ß –8 £ x`  ¦ ”   Ò  r e

 ¦ s  ICI È Ò" î „  F G Ò  re  ¦[ þ t ×  æ \ " f  © œ Z  }“ É r F  g È Òõ Ö  ¦ T = 61.3% s  8 £ ¤& ñ ÷ &% 3  . UV-Vis spectrophotometer 8

£ ¤& ñ _   â Ä º ITO È Ò" î „  F G _  ×  æ ç ß –8 £ x \  Cu\  ¦ ¶ ú š{ 9 ½ + Éà º 2

Ÿ

¤ r  F  g‚   % ò % i @ /_  F  g È Òõ Ö  ¦ s  ‰ & ³$ y  b  # Qt   H ‰ & ³



© œs  { 9 # Q
  H X <, s   H ITO ~ à Ì} Œ •õ  Cu~ à Ì} Œ •_  Ó ü t| 9 : £ ¤$ í s

   H‘ : r& h Ü ¼– Ð  Ø Ôl  M :ë  H s  . l ‘ : r& h Ü ¼– Ð ITO  H F K 5

Å

q í ß – oÓ ü t – Ð" f \  -t   ½ ™× ¼ Ì “ ss  B Ä º  H  ҕ ¸^ ‰\    î

 r Ó ü t| 9 s  . s  Qô  Ç  H  ½ ™× ¼ Ì “ sÜ ¼– Ð “  K  „   @ /_  „  



[ þ t s  „  • ¸@ /– Ð # Œl  ÷ &l  0 AK ‚   B Ä º  H \  -t \  ¦ f  ¨ Ã

ºK     H X <, \  -t  ± ú “ É r r  F  g‚  _  y n C“ É r f  ¨ à º÷ &

t

 · ú §“ ¦ @ / Òì  r È Òõ \  ¦ >   ) a  . Cu_   â Ä º í  H à ºô  Ç F K 5

Å

q s Ù ¼– Ð l ‘ : r& h Ü ¼– Ð \  -t   ½ ™× ¼ Ì “ s`  ¦ ° ú “ ¦ e ” t  · ú § .



 " f — ¸Ž  H   © œ % ò % i _  y n C`  ¦ f  ¨ à º½ + É Ã º e ” Ü ¼Ù ¼– Ð r  F 

g‚  _  y n C\  @ /ô  Ç È Òõ Ö  ¦ ¢ ¸ô  Ç b  # Qt >   ) a  .

€

  $ † ½ Ó X <s ' ü < λ = 550 nm\ " f 8 £ ¤& ñ  ) a F  g È Òõ Ö  ¦ X

<s ' \  ¦ : Ÿ x K  Haackeïs figure of merit (ϕ ^{T C} )`  ¦ > í ß – 

#

Œ X <s '  o % i “ ¦, s  X <s ' \  ¦ s 6   x # Œ ITO é ß –8 £ x õ  ICI  8 £ x ~ à Ì} Œ •_  $ í 0 p x`  ¦ q “ § ì  r$ 3  % i  . Figure 4  H é ß – 8

£ x ITO ü <  8 £ x ICI _  Cu ×  æ ç ß –8 £ x ¿ ºa  7 £ x \    É r ICI

Table 4. Comparison of figure of merit (ϕ _{T C} ), optical and electrical properties of ITO and ITO/Cu/ITO films.

Structure T (%) R

sh

(Ω/¡) ϕ

T C

(10

⁻³

Ω

⁻¹

) ITO/Cu (5 nm)/ITO 61.3 23 5.17 ITO/Cu (10 nm)/ITO 51.3 5 11 ITO/Cu (15 nm)/ITO 38.5 2 7.88

ITO (100 nm) 81.3 185 2.15



8 £ x ~ à Ì} Œ •_  F  g È Òõ Ö  ¦ x 9  > í ß –  ) a figure of merit ° ú כ[ þ t`  ¦

˜

Ð# ŒÅ ғ ¦ e ”  . s  Õ ªa Ë >“ É r Cu ×  æ ç ß –8 £ x ¿ ºa _  7 £ x \   



 figure of merits  `  ¦    10 nm ¿ ºa _  Cu\ " f peak value (11 × 10 ⁻³ Ω ⁻¹ )\  ¦ ° ú “ ¦  r  ? / 9  H Õ ª A

á Ô\  ¦ ˜ Ð# Œï  r  .  6 £ § Table 4  H ITO ü < ICI ~ à Ì} Œ •_  „   l

& h , F  g † < Æ& h  : £ ¤$ í x 9  figure of merit ° ú כ[ þ t`  ¦ à ºu  o 

#

Œ q “ § % i  . s    õ  X <s ' \  ¦ ì  r$ 3 K ˜ Ѐ  , Cu ¿ ºa 

 0 nm“   ITO é ß –8 £ x \ " f  © œ ± ú “ É r ϕ T C ° ú כ`  ¦ t  9, Cu ¿ ºa  7 £ x ½ + Éà º2 Ÿ ¤ F  g È Òõ Ö  ¦ (T) y Œ ™™ è\  q K  €   $ 

†

½ Ó(R ^sh ) _  y Œ ™™ è  s `›   & t Ù ¼– Ð 10 nm  t   H ϕ T C ° ú כ s

 7 £ x ô  Ç “ ¦ K $ 3 ½ + É Ã º e ”  . s Ê ê 10 nm s  © œ\ " fÂ Ò '

 ϕ ^{T C} ° ú כs  b  # Qt   H X < Õ ª " é ¶ “  “ É r F  g È Òõ Ö  ¦ (T) y Œ ™™ è



 H ¿ º× ¼ Qt   H ì ø ̀   €   $ † ½ Ó (R sh ) _  y Œ ™™ è  H p p  l  M

:ë  H s   ½ + É Ã º e ”  ’ x . s  Qô  Ç figure of merit X <s ' \  ¦ q

“ § ì  r$ 3  Ù þ ¡`  ¦ M : ITO é ß –8 £ x (2.15 × 10 ⁻³ Ω ⁻¹ ) \  q K  Cu 10 nm ¶ ú š{ 9  ) a ICI  8 £ x È Ò" î „  F G (11 × 10 ⁻³ Ω ⁻¹ ) s 

 s

`›    H à ºu \  ¦ ° ú l  M :ë  H \  s  ICI È Ò" î „  F G`  ¦  6   x 

#

Œ F  g ™ è \  ¦ ] j Œ •Ù þ ¡`  ¦ M :˜ Ð  Ä ºÃ ºô  Ç ™ è $ í 0 p x`  ¦ l @ / K

 ^  ¦ à º e ”  ’ x .

High resolution X-ray diffraction (HR-XRD) ì  r$ 3     õ

u  Fig. 5\ 
 
e ”  . 10 ^◦ \ " f 90 ^◦  t _  2θ



r] X y Œ •• ¸\ " f ITOü < ICI È Ò" î „  F G Ò  re  ¦[ þ t _  8 £ ¤& ñ s  s

À Ò# Q& ’  . ITO é ß –8 £ x ~ à Ì} Œ •_  HR-XRD Õ ªA á ԍ  H 2θ  32.7 ^◦ “   / B M \ " f ITO (222)- ~ ½ ӆ ¾ ÓÜ ¼– Ð p [ j  & ñ | 9 _  ITO phase\  ¦ ”   broadô  Ç peak ° ú כ`  ¦ t  9, s   H q & ñ | 9  ITO phase \  @ /6 £ x ) a  . ± ú “ É r l ó ø ͓ : r • ¸\ " f 7 £ x ‚ Ã Ì / B N& ñ s 

”

 ' Ÿ ÷ &% 3 6 £ § \ • ¸ Ô  ¦ ½ ¨ “ ¦, ITO ~ à Ì} Œ •_  ½ ¨› ¸  H q & ñ | 9  phase ü < p [ j  & ñ | 9  phase_  ™ D ¥ ½ + ËÜ ¼– Ð s À Ò# Q4 Re ” 6 £ §`  ¦

˜

Ðs “ ¦ e ”   H X <, s   H ITO ~ à Ì} Œ •_  ± ú “ É r q & ñ | 9 -  & ñ | 9  …  ; s

“ : r • ¸ (T/T m < 0.19 - 150 ^◦ C) – РÒ'  l “  ô  Ç “ ¦ ^  ¦ Ã

º e ”   [13]. ICI È Ò" î „  F G“ É r Cu ¿ ºa  10 nm“   / B M \ 

"

f Ò'  2θ 47.3 ^◦ { 9  M : Cu (111) peak° ú כs  sharp >    

&

ñ | 9  phase– Ð
 
e ”  . s    õ – Ð" f  H Cu _  ¿ ºa 

ITO \  q K   -Á º · û ªÜ ¼Ù ¼– Ð Cu ~ à Ì} Œ •s  ITO_    & ñ $ í `  ¦ 7

£

x  r (    H t   H · ú ˜ à º \ O t ë ß –, Cu ~ à Ì} Œ •_  ¿ ºa  7 £ x 

Cu (111) ~ ½ ӆ ¾ Ó_    & ñ $ í `  ¦ 7 £ x r ( ” `  ¦ Æ Ò : r K  è ­ q à º e ” 



.

Fig. 5. (Color online) HR-XRD plots obtained from the ITOand ITO/Cu/ITO electrodes with increasing the Cuthickness, in the range from 0 to 15 nm.

Fig. 6. FESEM images of Cu layers with thicknesses of 0, 5, 10, and 15 nm grown on the bottom ITO layer with 50 nm thickness.

ITO ü < ICI È Ò" î „  F G _  ³ ð€   + þ A © œì  r$ 3 “ É r field emission scanning electron microscopy (FESEM)\  ¦ : Ÿ x K  s À Ò# Q& ’ 



. Figure 6“ É r ITO é ß –8 £ x ~ à Ì} Œ •õ  ICI  8 £ x ~ à Ì} Œ •_  ³ ð€   s  p

t \  ¦ ˜ Ð# ŒÅ ғ ¦ e ”  . Cu_  ¿ ºa  7 £ x \     y Œ • Ò  re  ¦ _

 ³ ð€   s p t       H X <, Å Ò  ) a    o  H Cu ~ à Ì} Œ •s  ¿ º  Ö

 ¦ à º2 Ÿ ¤ Cu island [ þ t s   8¹ ¡ ¤ ´ ú §s  + þ A$ í ÷ &# Qf ” `  ¦ ^  ¦ à º e ” 



. s  FESEM s p t – Ð Æ Ò : r K  è ­ q à º e ”   H ‰ & ³ © œ“ É r Cu _  Ä

ºÃ ºô  Ç „  l „  • ¸• ¸– Ð “  K  Cu island [ þ t s  ´ ú §  | 9 à º2 Ÿ ¤

€

  $ † ½ Ó (R sh ) s  y Œ ™™ è “ ¦ 1 l x r \  Cu island [ þ t s  y n C`  ¦

é ß –r v   H % i ½ + É`  ¦ Ù ¼– Ð F  g È Òõ Ö  ¦ (T) ¢ ¸ô  Ç y Œ ™™ è† < Ê`  ¦ Figs. 2, 3, 4\  ¦ : Ÿ x K  Ä »Æ ÒK  ^  ¦ à º e ”  .

IV. + s Ç Â ] Ø

‘

: r ƒ  ½ ¨  H DC  Õ ªW 1à ԏ : r Û ¼( '   © œq – Ð 7 £ x ‚ Ã Ì  ) a ITO é

ß –8 £ x ~ à Ì} Œ •õ  ITO/Cu/ITO  8 £ x ~ à Ì} Œ •_  : £ ¤$ í `  ¦ ì  r$ 3  % i 

“

¦, ITO/F K5 Å q/ITO  8 £ x ~ à Ì} Œ •s  high quality devices_  € ª œ F

G Ü ¼– Ð  6   x| ¨ c à º e ” 6 £ §`  ¦ ™ è> h % i  . Ä »o  0 A\  7 £ x ‚ Ã Ì  ) a ITO ü < ICI È Ò" î „  F G`  ¦ „  l & h , F  g † < Æ& h , ½ ¨› ¸& h , + þ A © œ† < Æ

&

h

 : £ ¤$ í `  ¦ q “ § ì  r$ 3  % i  . s  Ò  re  ¦[ þ t _  : £ ¤$ í `  ¦ ì  r$ 3  

% i

`  ¦ M : Cu ×  æ ç ß –8 £ x`  ¦ ¶ ú š{ 9 ô  Ç  â Ä º Å Ò3 l q ½ + Éë ß –ô  Ç   õ 

 z Œ ¤Ü ¼ 9, ½ ¨› ¸& h  ì  r$ 3 \ " f Cu ×  æ ç ß –8 £ x _  sharpô  Ç Cu (111) peak\  ¦ K ® o`  ¦ M : s  Cu ×  æ ç ß –8 £ x“ É r Cu _    & ñ $ í `  ¦ ´ ò õ

& h Ü ¼– Ð 7 £ x”  r †     H  כ `  ¦ S X ‰ “   % i  . ICI\  10 nm

¿

ºa _  Cu 7 £ x ‚ Ã Ì ÷ &% 3 `  ¦ M : ITO é ß –8 £ x ~ à Ì} Œ •\  q K   © œ{ © œ y

 ± ú “ É r €   $ † ½ Ó ° ú כ (5 Ω/¡)`  ¦ % 3 “ É r ì ø ̀  , F  g È Òõ Ö  ¦“ É r



t ± ú “ É r à ºu  (51.3%)\  ¦ % 3 % 3  . Figure of merit _   â Ä º

—

¸Ž  H Ò  re  ¦[ þ t ×  æ \ " f ITO 50 nm/Cu 10 nm/ITO 50 nm È

Ò" î „  F G s   © œ Z  }“ É r ° ú כ (11 × 10 ⁻³ Ω ⁻¹ ) s  > í ß –÷ &% 3 Ü ¼ 9, low temperature / B N& ñ e ” \ • ¸ Ô  ¦ ½ ¨ “ ¦ B Ä º ± ú “ É r €  

$

† ½ ÓÜ ¼– Ð “  K  s  ~ à Ì} Œ •`  ¦ OLED
 flexible OLEDü < ° ú  

“

É r organic devices _  € ª œF G Ü ¼– Ð  6   x ½ + É  â Ä º high quality devices\  ¦ ] j Œ •½ + É 0 p x$ í s  Z  }`  ¦  כ s   l @ /  ) a  .

P

c p 8 ý ò k >

‘

: r  7 Hë  H“ É r 2012¸  • ¸ ×  æ ™ èl \ O ' õ A_  ] j20  í ß –† < ƃ  / B N1 l x l

Õ ü t > hµ 1 Ï \ O _  { 9 Â Ò t " é ¶ \  _ K  à º' Ÿ ÷ &% 3 _ þ v m  .

REFERENCES

[1] C. G. Granqvist, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 91, 1529 (2007).

[2] C. M. Maghanga, J. Jensen, G. A. Niklasson, C. G.

Granqvist and M. Mwamburi, Sol. Energy Mater.

Sol. Cells 94, 75 (2010).

[3] H. Cui, V. Teixeira, L. Meng, R. Martins and E.

Fortunato, Vacuum 82, 1507 (2008).

[4] B. Yoo, K. Kim, W. Kim and N. Park, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 92, 873 (2008).

[5] A. B. Chwang, M. A. Rothman, S. Y. Mao, R. H.

Hewitt and M. S. Weaver et al., Appl. Phys. Lett.

83, 413 (2003).

[6] A. Sugimoto, H. Ochi, S. Fujimura, A. Yoshida and T. Miyadera et al., IEEE J. Sel. Top. Quantum Elec- tron. 10, 107 (2004).

[7] S.-H. Ko Park, J. Oh, C.-S. Hwang, J.-I. Lee and Y.

S. Yang et al., ETRI J. 27, 545 (2005).

[8] M. Mizukami, N. Hirohata, T. Iseki, K. Ohtawara and T. Tada et al., IEEE Electron Device Lett. 27, 249 (2006).

[9] Y.-S. Park, K.-H. Choi and H.-K. Kim, J. Phys. D:

Appl. Phys. 42, 235109 (2009).

[10] K. Choi, J. Kim, Y. Lee and H. Kim, Thin Solid Films 341, 152 (1999).

[11] C. Guillen and J. Herrero, Thin Solid Films 520, 1 (2011).

[12] Y. S. Park, H. K. Park, J. A. Jeong, H. K. Kim and K. H. Choi et al., J. Electrochem. Soc. 156, H588 (2009).

[13] H.-K. Kim, D.-G. Kim, K.-S. Lee, M.-S. Huh and S.

H. Jeong et al., Appl. Phys. Lett. 86, 183503 (2005).