Effects of RF power on the Electrical and Optical Properties of GZO Thin Films Deposited on Flexible Substrate

The 5 wt.% Ga-doped zinc oxide (GZO) thin films were fabricated on PES substrates with various RF power 50~80 W by using RF magnetron sputtering in order to investigate the optical and electrical properties of GZO thin films. The XRD measurement showed that GZO thin films exhibit c-axis orientation. At a RF power of 70W, the GZO thin film showed the highest (002) diffraction peak with a Full-Width-Half-Maximum (FWHM) of $0.44^{\circ}$. AFM analysis showed that the lowest surface roughness (0.20 nm) was obtained for the GZO thin film fabricated at 70 W of RF power. The electrical property indicated that the minimum resistivity ($6.93{\times}10^{-4}{\Omega}{\cdot}cm$) and maximum carrier concentration ($7.04{\times}10^{20}cm^{-3}$) and hall mobility ($12.70cm^2/Vs$) were obtained in the GZO thin film fabricated at 70W of RF power. The optical transmittance in the visible region was higher than 80 %, regardless of RF power. The optical band-gap showed the slight blue-shift with increased in carrier concentration which can be explained by the Burstein-Moss effect.

RF 파워가 플렉시블 기판에 성장시킨 GZO 박막의 전기적 및 광학적 특성에 미치는 영향

본 연구에서는 고주파 마그네트론 스퍼터링 법으로 RF 파워 (50~80 W) 를 변화시켜가며 PES 플라스틱 기판 위에 GZO ($Ga_2O_3$ : 5 wt %, ZnO : 95 wt %) 박막을 제작하여, 광학적 및 전기적 특성을 조사하였다. XRD 측정을 통해 공정 조건에 관계없이 모든 GZO 박막이 c 축으로 우선 성장함을 확인할 수 있었고, 70W에서 제작한 GZO 박막이 반가폭 $0.44^{\circ}$로 가장 우수한 결정성을 나타내었다. 박막의 표면을 AFM 으로 조사한 결과, 표면 거칠기 값은 RF 파워 70 W 에서 제작한 박막에서 가장 낮은 값인 0.20 nm 를 나타내었다. Hall 측정 결과, RF 파워 70 W에서 제작한 GZO 박막에서 가장 낮은 비저항 $6.93{\times}10^{-4}{\Omega}{\cdot}cm$ 값과 가장 높은 캐리어 농도 $7.04{\times}10^{20}cm^{-3}$ 및 이동도 $12.70cm^2/Vs$ 값을 나타내었다. 모든 GZO 박막은 RF 파워에 무관하게 가시광 영역에서 약 80 % 정도의 투과율을 나타냈으며, 캐리어 농도의 증가에 따라 에너지 밴드갭이 청색 편이 되는 Burstein-Moss 효과도 관찰할 수 있었다.