RF Sputtered Lithium Nickel Oxide Films and Their Electrochromism

국문 초록 (Abstract)

RF 스피터링법을 써서 $Li_{2x}Ni_{1-x}O$ 박막을 제조하였으며, 그 과정에서 기판의 온도$(50/230^{\circ}C)와$ 분위기 $(Ar/O_2)$를 변수로써 막의 미세구조를 조절하였다. 투과전자현미경을 이용한 막 구조 분석에 의해 낮은 기판 온도와 $O_2$ 조건에서 막의 조성입자가 작아짐을 관찰하였고, $50^{\circ}C/O_2$ 하에서 얻이진 $Li_{2x}Ni_{1-x}O$ 박막은 약 $80\AA$ 크기의 입자로 이루어져 있었다. 전기화학적 조건 하에서 $Li_{2x}Ni_{1-x}O$ 박막의 변색현상을 조사한 결과, 박막의 미세구조 발달에 의해 $Li^+$ 이온의 가역적 수용량이 증가하고, 결과적으로 전기변색 기능이 향상됨을 알 수 있엇다. 50 $^{\circ}C/O_2$ 하에서 얻어진 170 nm 두께의 $Li_{2x}Ni_{1-x}O$ 박막은 30 mC/$cm^2$의 $Li^+$ 이온 수용력과 함께 약 1.3의 흡광밀도(OD)를 나타내었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Lithium nickel oxide ($Li_{2x}Ni_{1-x}O$) thin films have been prepared by the RF sputtering of lithiated nickel oxide target, where the film microstructure was controlled by the sputtering atmosphere $(Ar/O_2)$ and the substrate temperature ($T_s=50/230^{\circ}C$). From the transmission electron microscopic analysis, it is found that the most porous film with the grain size of $∼80\AA$ could be fabricated under the sputtering atmosphere of $P(O_2)=8{\times}10^2$ mbar with the $$T_s$=50^{\circ}C.$ In the optical and electrochemical studies, the$Li_{2x}Ni_{1-x}O$ films exhibit a significant electrochromic property in association with the lithium insertion/deinsertion process. The amount of charge insertion ($Q_i$) and the optical density (OD) variation depend on the crystallinity of the film as well as its thickness, and for the $Li_{2x}Ni_{1-x}O$ film (170 nm thickness) prepared under $O_2$ atmosphere and $T_s=50^{\circ}C$, the OD could be increased up to ∼1.3 by the charge insertion with $Q_i=30\;mC/cm^2.$