Improvement of transparent conductive hybrid ITO/Ag/ITO electrodes by electro-annealing

Abstract

The optical and electrical performances of hybrid ITO/Ag/ITO (IAI) layer structures have been investigated as a function of the Ag and ITO film thicknesses. The IAI films have been prepared by dc magnetron sputtering at room temperature on borosilicate glass under high vacuum. The thickness of ITO, Ag, ITO films in the hybrid structure were adjusted to have low sheet resistance and high optical transmittance. The deposited metal Ag layer between two ITO layers with thicknesses ranging from 10 to 25 nm has been used. After analyzing IAI multilayer, electroannealing was applied to improve the crystallinity of the obtained IAI films and it was aimed to increase the lifetime of the electronic device by investigating the effect of electrical current on IAI films and it has shown that electro-annealing is a more suitable technique for industrial applications. Optoelectronic performance result of high quality electrode shows that the sheet resistance of IAI films was improved down to 8.7 Ω/□ after the electro-annealing. Furthermore, the highest transmittance of 88.9% was achieved and the optical properties of the hybrid IAI thin films depend on Ag thicknesses that alter the ITO film crystallinity. The structural properties of IAI films have been characterized as a function of annealing temperature by X-ray diffraction (XRD). Information about the morphology of IAI thin film was carried by scanning electron microscope (SEM). Optical properties were measured with spectrophotometer having the wavelength range of 200-2600 nm. For surface resistance measurements, the four point method was applied using Keithley 2424 sourcemeter.

Hibrit ITO/Ag/ITO (IAI) ince film tabaka yapılarının optik ve elektriksel performansları, ITO ve Ag katmanı kalınlığının fonksiyonu olarak incelenmiştir. Hibrit IAI ince filmleri borosilikat cam üzerine oda sıcaklığında yüksek vakum altında dc mıknatıssal saçtırma yöntemi ile üretilmiştir. Hibrit yapıdaki ITO, Ag, ITO filmlerin kalınlığı düşük tabaka direncine ve yüksek optik geçirgenliğe sahip olacak şekilde ayarlanmıştır. ITO katmanları arasındaki gömülü metal Ag katmanı, 10 nm ile 25 nm arasında değişen kalınlıklarda kullanılmıştır. IAI tabakası analiz edildikten sonra IAI ince filmlerin kristalliğini iyileştirmek için elektro-tavlama uygulanmıştır ve elektrik akımının IAI ince filmler üzerindeki etkisinin araştırılmasıyla elektronik cihaz ömrünün arttırılması amaçlanmıştır. Elektro-tavlamanın endüstriyel uygulamalar için daha uygun bir teknik olduğu sonucuna varılmıştır. IAI ince filmin yüzey direnci elektro-tavlama işleminden sonra 8.7 Ω/□ olarak bulunmuştur en yüksek geçirgenliğe ise 88.9% da ulaşılmıştır. Hibrit IAI ince filmlerin optoelektronik özellikleri, ITO film kristalliğini etkileyen ara katman olan metal Ag kalınlığına bağlıdır. Hibrit IAI ince filmlerinin yapısal özellikleri, CuK����� radyasyonuna sahip (�����=0.154 nm) X-ışını kırınımı (XRD) (Philips X'Pert Pro) ile tavlama sıcaklığının fonksiyonu olarak karakterize edilmiştir. IAI ince filmlerinin morfolojisi hakkında bilgi taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile elde edilmiştir. IAI ince filmin optik geçirgenliği 200-2600 nm dalga boyu aralığına sahip PerkinElmerLambda 950 UV/Vis/NIR Spektrofotometre ile ölçülmüştür. Yüzey direnci ölçümleri için Keithley 2424 kaynak metrisi kullanılarak dört nokta yöntemi uygulanmıştır.