유연 기판상 ITO 전극의 굽힘변형 및 굽힘피로에 따른 전기적 신뢰성 연구

Electrical Reliability of ITO Film on Flexible Substrate During bending Deformations and Bending Fatigue

휘거나 구부릴 수 있는 유연 전자 소자(flexible electronics) 개발을 위해 이러한 변형 조건에서 사용이 가능한 유연한 투명전극재료에 대한 많은 관심이 기울여 지고 있다. 본 연구에서는 현재 투명 전극 소재로 가장 널리 사용 중인 ITO 박막을 이용하여 굽힘 실험 및 반복 피로 실험을 진행하며 전기적 특성 변화를 연구 하였다. 응력 상태에 따른 차이를 보기 위해, ITO 필름의 상대적 위치에 따라 외측 및 내측 굽힘 두 조건으로 실험을 진행하였으며, 외측 굽힘보다 보다 내측 굽힘 조건에서 굽힘 실험 및 피로 실험 모두 우수한 전기적 안정성을 보였다. 외측 굽힘 및 내측 굽힘 시 응력 상태가 각각 인장 응력, 압축 응력이 ITO 필름에 가해지게 되며 이에 따라 균열 형성 및 전파 거동에 차이가 나타나는 것을 FE-SEM 표면 관찰을 통해 확인하였다. 이는 결국 전기적 안정성과도 밀접히 연관된 것을 확인하였다. 본 연구를 통해 가장 대표적인 투명전극재료인 ITO 필름의 다양한 기계적변형에 대한 신뢰성을 이해하고, 이를 통해 향후 고신뢰성 유연전자소자용 전극을 위한 디자인에 활용할 수 있을 것으로 기대한다.

Recently, a great attention has been paid to the mechanical behavior of ITO (Indium Tin Oxide) film, which is widely used in current smart devices due to its excellent electrical properties and transparency. In this study, the reliability of ITO thin films on flexible substrates was investigated using bending test and bending fatigue test. According to the relative position of ITO and substrate, the experiment was conducted on both outer and inner bending conditions. Inner bending condition exhibited superior electrical stability compared to outer bending test. The electrical resistance during outer bending fatigue test significantly increased compared to that in the inner bending fatigue. The crack nucleation and propagation differs according to the stress state and they have a great influence on the electrical resistance. The crack morphologies were observed by scanning electron microscopy.