Abstract
Tin oxide films as an anode layer for microbatteries were deposited by using rf magnetron sputtering. Characterization of the films was carried out in terms of working pressure in the range of 5~30 mtorr. Rf power and substrate temperature during deposition were fixed at 2.5W/$\textrm{cm}^2$ and A.T., respectively. The crystal orientation of $SnO_2$films was changed from (110) to (101) or (211) with the increasing working pressure. Refractive index and film density of the films also decreased with the increasing working pressure. The $SnO_2$ thin film formed under optimum conditions was found to have a reversible capacity of 446.9$\mu$Ah/$\textrm{cm}^2$-$\mu\textrm{m}$ and good reversibility when the working pressure was fixed at 10mtorr. As the working pressure decreased, film density increased. It was thought that the capacity of $SnO_2$films increased due to the increase in the amount of active materials which can react with Li electrochemically. Furthermore, cycle characteristics of the anode material was also influenced by film stress.
본 실험에서는 리튬 이차 박막전지의 음극물질로 주석 산화물 박막을 RF magnetron sputter을 이용하여 증착하였다. RF power를 2.5w/$\textrm{cm}^{2}$로 고정시키고, 공정압력을 5mtorr에서 30mtorr까지 변화시키면서 막의 결정성 및 응력 변화, 굴절률 등을 측정하여 주석 산화물 박막의 음극 특성을 조사하였다. 분석한 결과, 압력이 증가함에 따라 증착 속도는 $125{\AA}$/min에서 $58{\AA}$/min까지 감소하였으며, 결정 구조는 (110)면에서 (101)면과 (211)면으로 천이됨을 보였다. 또한 막응력은 공정압력 20mtorr를 기준으로 압축응력에서 인장응력으로 바뀌었고, 굴절률도 1.93에서 1.79로 감소하였다. 공정압력변화에 따른 충방 전 시험결과 공정압력 5mtorr에서 가장 큰 가역적 용량($483.91\mu\textrm{Ah}/\textrm{cm}^{2}-\mu\textrm{m}$을 보였으나, 사이클이 진행될수록 사이클 퇴화가 점차 증가하였고, 10mtorr에서는 가역적 용량 및 사이클 특성 모두 좋은 것으로 나타났다. 이는 공정 압력이 감소함에 따라 막의 밀도의 증가로 전기 화학적으로 반응할 수 있는 활물질의 양이 증가한 것으로 생각되며 또한, 사이클 특성은 막응력에 의해 크게 영향을 받는다고 생각된다.
