Dependence of the Diode Characteristics of ZnO/b-ZnO/p-Si(111) on the Buffer Layer Thickness and Annealing Temperature

In this study, the effects of ZnO buffer layer thickness and annealing temperature on the heterojunction diode, ZnO/b-ZnO/p-Si(111), were reported. The effects of those on the structural and electrical properties of zinc oxide (ZnO) films on ZnO buffered p-Si (111) substrate were also studied. Structural properties of ZnO thin films were studied by X-ray diffraction and I-V characteristics were measured by a semiconductor parameter analyzer. ZnO thin films with 70 nm thick buffer layer and annealing temperature of $700^{\circ}C$ showed the best c-axis preferred orientation. The best electrical property was found at the condition of buffer layer annealing temperature of $700^{\circ}C$ and 50nm thick ZnO buffer layer (resistivity: $2.58{\times}10^{-4}[{\Omega}-cm]$, carrier concentration: $1.16{\times}1020[cm^{-3}]$). The I-V characteristics for ZnO/b-ZnO/p-Si(111) heterojunction diode were improved with increasing buffer layer thickness at buffer layer annealing temperature of $700^{\circ}C$.

버퍼막 두께 및 버퍼막 열처리 온도에 따른 ZnO/b-ZnO/p-Si(111)의 전기적 특성 변화 및 이종접합 다이오드 특성 평가

본 논문에서는 버퍼막 두께 및 열처리 온도에 따른 ZnO/b-ZnO/p-Si(111) 기반 이종접합 다이오드 전류 특성에 대한 연구가 진행되었고, b-ZnO (ZnO buffer layer) 버퍼막 두께 및 열처리 온도에 따른 p-Si(111) 기판 위에 증착시킨 ZnO 박막의 구조적, 전기적 특성 또한 연구되었다. X-ray diffraction (XRD) 방법을 이용하여 ZnO 박막의 구조적 특성을 측정하였고, semiconductor parameter analyzer를 이용하여 ZnO/b-ZnO/p-Si(111) 이종접합 다이오드의 I-V 특성을 평가하였다. XRD 분석 결과 버퍼막 열처리 온도 $700^{\circ}C$, 버퍼막 두께 70 nm에서 ZnO 박막은 우세한 (002) 방향의 c-축 배향성을 갖는 육방정계(hexagonal wurtize) 결정 구조를 나타내었다. 전기적 특성인 운반자 농도, 비저항 값의 경우에는 버퍼막 열처리 온도 $700^{\circ}C$, 버퍼막 두께 50 nm에서 우수한 전기적 특성(비저항: $2.58{\times}10^{-4}[{\Omega}-cm]$, 운반자 농도: $1.16{\times}10^{20}[cm^{-3}]$)을 보였다. 또한 ZnO/b-ZnO/p-Si(111) 이종접합 다이오드의 전류 특성은 버퍼막 열처리 온도 $700^{\circ}C$에서 버퍼막 두께가 증가할수록 전류 특성이 향상되는 경향을 보였다.