Abstract
We fabricated UV absorption functional $10{\sim}50nm-TiO_{2-x}/quartz$ structures layer using ALD (atomic layer deposition) method. We deposited $10nm-TiO_{2-x}$ layer on quartz substrate using ALD, and film thickness was determined by an ellipsometer. The others specimen thickness was controlled by ALD time lineally. We characterized controlling phase UV and visible optical property using an X-ray difractometer, a UV-VIS-IR spectrometer and a digital camera. $ALD-TiO_{2-x}$ layers were non-stoichiometric $TiO_{2-x}$ form and amorphous phases comparing with bulk $TiO_2$. While the conventional bulk $TiO_2$ had band gap of $3.0{\sim}3.2eV$ resulting in absorption edges at 380 nm and 415 nm, $ALD-TiO_{2-x}$ layers showed absorption edges at 197 nm and 250 nm. Therefore, our nano-thick $ALD-TiO_{2-x}$ was able to absorb shorter UV region and showed excellent transmittance in visible region. Our result implies that our newly proposed nano-thick $TiO_{2-x}$ using ALD process may improve transmittance in visible rays and be able to absorb shorter UV light effectively.
ALD (atomic layer deposition)법을 이용하여 두께를 달리한 $10{\sim}50nm-TiO_{2-x}/quartz$ 구조의 UV 기능성 박막을 형성시켰다. 박막의 두께는 우선 $10nm-TiO_{2-x}$를 성막한 후 엘립소미터로 두께를 확인하였고 나머지 두께는 증착시간을 선형적으로 조절하여 완성하였다. $TiO_2$ 박막 두께에 따른 생성상과 파장대별 흡수도, 가시광선의 투과율을 각각 X선 회절기, UV-VIS-IR 분석기, 접사용 디지털 카메라를 써서 확인하였다. ALD 법으로 제조된 $TiO_{2-x}$는 벌크 $TiO_2$에 비해 비정질 (amorphous)이면서 비정량적인 $TiO_{2-x}$ 형태임을 확인하였다. 380 nm와 415 nm의 흡수단을 보여 $3.0{\sim}3.2eV$의 밴드갭을 가지는 기존의 벌크 $TiO_2$와는 달리, 제작된 $TiO_{2-x}$ 박막은 197 nm와 250 nm의 부근에서 흡수단을 보이는 특징이 있었다. 따라서 장파장대의 자외선을 차단하는 기능을 가진 기존의 벌크 $TiO_2$와는 달리 ALD로 제작된 나노급 $TiO_2$는 단파장대의 자외선을 흡수할 수 있는 기능성이 있었고, 아울러 가시광선대에서 우수한 투과도를 보였다. 새로이 제안된 ALD를 이용한 나노급 $TiO_{2-x}$ 박막은 가시광선의 투과도는 향상시키면서 단파장대의 자외선을 효과적으로 흡수하는 기능성을 가졌음을 확인하였다.
