Sol-gel Derived-highly Transparent c-axis Oriented ZnO Thin Films

졸-겔법에 의한 c-축 배향성을 가진 고투과율 ZnO 박막의 제조

Purpose: A simple and efficient method to prepare nanocrystalline ZnO thin film with pure strong UV emission on soda-lime-silica glass substrates by low-temperature annealing was improved. Methods: Crystal structural, surface morphological, and optical characteristics of nanocrystalline ZnO thin films deposited on soda-lime-silica glass substrates by prefiring final annealing process at 300$^{\circ}C$ were investigated by using X-ray diffraction analysis, field emission-scanning electron microscope, scanning probe microscope, ultraviolet-visible-near infrared spectrophotometer, and photoluminescence. Results: Highly c-axis-oriented ZnO films were obtained by prefiring at 300$^{\circ}C$. A high transmittance in the visible spectra range and clear absorption edge in the ultra violet range of the film was observed. The PL spectrum of ZnO thin film with a deep near band edge emission was observed while the defect-related broad green emission was nearly quenched. Conclusions: Our work will be possibly adopted to cheaply and easily fabricate ZnO-based optoelectronic devices at low temperature, below 300$^{\circ}C$, in the future.

목적: 저온에서 열처리에 의해 소다-라임-실리카 유리 위에 강한 UV방사 나노결정 ZnO박막을 단순하고 효율적 방법으로 개선하고자 한다. 방법: 소다-라임-실리카 유리 위에 코팅되고 전열처리 및 300$^{\circ}C$의 후열처리를 행하여 제조된 나노 결정질 ZnO 박막의 결정 구조적, 표면 형상적 및 광학적 특성을 X-선 회절 분석, 전계방사 주사형 전자 현미경, 원자간력 현미경, ultra violet - visible - near infrared spectrophotometer 및 photoluminescence를 이용하여 분석하였다. 결과: 가시광 영역에서 높은 투과율과 자외부에서 뚜렷한 흡수밴드를 갖는 c-축으로 고배향된 ZnO 박막을 300$^{\circ}C$의 후열처리를 통하여 얻을 수 있었다. 비교적 뚜렷한 near band edge 발광을 보이는 photoluminescence 스펙트럼이 나타났으며, 결함에 의한 완만한 녹색 발광은 거의 관찰되지 않았다. 결론: 앞으로 본 연구는 300$^{\circ}C$ 이하의 저온에서 저렴하고 쉽게 ZnO을 기초로한 광전기 소자에 적용될 것이다.