고이온밀도 플라즈마 식각에 의한 고종횡비, 고이방성을 갖는 ZnO, $SnO_2$ 나노 구조 가스 감응층 형성을 위하여 mask 재료들과의 식각 선택도를 조사하였다. $25BCl_3$/10Ar ICP 플라즈마에서는 ZnO와 Ni 간 5.1~6.1 범위의 식각 선택도가 확보된 반면에 Al의 경우 효율적인 식각 선택도를 확보할 수 없었다. $25CF_4$/10Ar ICP 플라즈마에서는 ZnO와 Ni 간에 7~17 범위의 높은 식각 선택도를 얻을 수 있었다. $SnO_2$는 $SnF_x$ 식각 생성물의 높은 휘발성에 기인하여 Ni에 비해 매우 높은 식각 속도를 나타내었고, 최고치 약 67의 매우 높은 식각 선택도를 확보하였다.
ZnO/$SnO_2$:F bilayer films have been prepared by pyrosol deposition method to develop optimum transparent electrode for use in amorphous silicon solar cells. The solution for $SnO_2:F$ film was composed of $SnCl_4{\cdot}5H_2O,\;NH_4F,\;CH_3OH$ and HCl, and ZnO films have been deposited on the $SnO_2:F$ films by using the solution of $ZnO(CH_3COO){_2}{\cdot}2H_2O,\;H_2O\;and\;CH_3OH$. These films have been investigated the variation of electrical and optical properties under the hydrogen plasma exposure. The sheet resistance of the $SnO_2:F$ film was sharply increased and its transmittance was decreased with the blackish effect after plasma treatment. However, the ZnO/$SnO_2:F$ bilayer film was shown hydrogen plasma durability because the electrical and optical properties was almost unchanged more then 60 seconds exposure time.
수열합성법을 이용하여 $Zn_2GeO_4$ 및 $Zn_2SnO_4$ 나노선을 대량 합성하였고 리튬이온 전지와 소듐이온전지의 전기화학적 특성을 조사하였다. 리튬이온전지에서 $Zn_2GeO_4$ 나노선은 50 사이클 이후에 1021 mAh/g, $Zn_2SnO_4$ 나노선은 692 mAh/g의 높은 방전용량을 갖는 것을 확인하였고 두 나노선 모두 98%가 넘는 쿨롱 효율을 보였다. 따라서 이들 나노선은 고성능 리튬이온전지의 개발을 위한 음극소재로 기대된다. 또한 소듐이온전지에 대한 관심이 국내는 물론 전 세계적으로 집중이 되고 있어 처음으로 $Zn_2GeO_4$과 $Zn_2SnO_4$ 나노선에 대한 소듐이온전지를 제작하여 용량을 측정하였다. 측정한 결과 이들 나노선은 50 사이클 이후에 각각 168 mAh/g 과 200 mAh/g의 방전용량을 갖는 것을 확인하였고 두 나노선 모두 97%가 넘는 높은 쿨롱 효율을 보였으며 이에 우리의 첫 시도가 앞으로 많은 연구에 기여할 것으로 예상한다.
This study was conducted to research the formation and the color development of CoO-ZnO-Fe2O3-TiO2-SnO2 system for the purpose of synthesizing the spinel pigments which are stable at high temperature. After preparing CoO-ZnO-Fe2O3, in which CoO causes the color, as a basic composition, $\chi$CoO.(1-$\chi$)ZnO.Fe2O3 system, $\chi$CoO.(1-$\chi$)ZnO.TiO2 system and $\chi$CoO.(1-$\chi$)ZnO.SnO2 system were prepared with $\chi$=0, 0.2, 0.5, 0.7, 1.0 mole ratio respectively. The manufacturing was carried out at 128$0^{\circ}C$ for 90 minutes. These specimens were analyzed by the reflectance measurement and the X-ray diffraction analysis and the results were summarized as follows: 1. All of the specimens formed the spinel structure and were colored with stable yellow or blue. 2. As the content of CoO and Fe2O3 in the specimens being increased, the reflectance of each specimen was measured becoming lower and the colors were changed from yellow to greyish blue and from blue to dark blue. 3. As the substituting amount of Co2+ ion for Zn2+ ion in $\chi$CoO-ZnO-TiO2-SnO2 system being increased, the colors were changed from blue to greyish blue. The colors were changed from yellow to grayish green owing to the tetrahedral Co2+ ions being increased, the octahedral Co2+ ions being decreased with increasing the amount of Sn4+ ions. 4. CoO-ZnO-Fe2O3-TiO2-SnO2 system, in which Zn2+ was substituted with Co2+ and Fe3+ was substituted with Ti4+ and Sn4+, easily formed the spinel structure without regard to the amount of substitution or the ion owing to the selectivity of the coordination number: 4 of Zn2+, 4 of Co2+, 6 of Fe3+ or 6 of Ti4+ and Sn4+.
ZnO and $SnO_2$, well-known wide direct band-gap semiconductors, have been considered as the most promising functional materials due to their highly sensitive gas sensing and excellent optical properties. ZnO/$SnO_2$ epitaxial hetrostructure exhibited unique luminescence properties in contrast with individual tetra-pod ZnO and $SnO_2$ nanostructures. Polycrystalline $SnO_2$-based samples $Zn_xSn_{1-x}O_2$(x=0, 0.01, 0.03, 0.05) were prepared by solid state reaction and eco-friendly hydrothermal techniques. Scanning electron microscopy equipped with electron dispersive x-ray spectra confirms the formation of near stoichiometric $Zn_xSn_{1-x}O_2$ nanorods of diameter ~10 nm. X-ray diffraction analysis revealed the rutile structure, except for x=0.07, which may have a small part of $Zn_2SnO_4$ as a secondary phase.
ZnO와 $SnO_2$에$ TiO_2$를 첨가시킨 $ZnO-TiO_2$와$SnO_2$-$TiO_2$세라믹 복합체를 제작하여 1000ppm 일산화탄소에 대한 감응특성을 조사하였다. 상분석을 위해서 X-선 회절 분석을 하였고, 전자 주사 현미경을 이용해서 시편 파단면의 미세구조를 관찰했다. 일산화탄소 감도는 건조공기 분위기에서 측정한 저항($R_{dry air}$ )과 1000ppm 일산화탄소 분위기에서의 저항($R_{co}$ )을 측정하여 각각의 저항값의 비로 정의하였다. $TiO_{2}$첨가에 의한 ZnO의 일산화탄소 감도의 변화는 ZT5의 경우 최대 감도가 약 1.7배 감소하였고, $TiO _{2}$첨가에 의한 $SnO_{2}$의 일산화탄소 최대 감도는 약 2.5배 증가함으로써 비교적 $ZnO-TiO_2$배 증가함으로써 비교적 $ZnO-TiO_2$배 증가함으로써 비교적 $ZnO-TiO_2$복합체 보다는 $SnO_2$- $TiO_2$복합체의 일산화탄소 감응특성이 우수했다.
본 연구에서는 기존의 투명전도박막(ITO) 재료인 Sn 성분을 Zn로 치환하여, Zn의 성분함량 변 화에 따른 투명전도박막의 특성을 조사하기 위하여, Zn이 100% 치환된 $In_2O_{3(90wt%)}-ZnO_(10wt%)$ (IZO) 그리고 Zn이 3 %와 7 % 치환된 $In_2O_{3(90wt%)}-ZnO_{(3wt%)}-SnO_{2(7wt%)}$, $In_2O_{3(90wt%)}-ZnO_{(7wt%)}-SnO_{2(3wt%)}$ (IZTO) 등의 타겟을 제작하여 RF-magnetron sputtering 법으로 투명전도박막을 성장하였다. 각각의 박막에 대해서 전기적 특성조사와 가시광선영역에서의 광투과도 특성, 성막 특성, 그리고 구조적 특성을 조사하였다. Sn이 100% Zn으로 치환된 IZO 박막의 경우 조성 성분비가 90 : 10 wt.%에서 비저항 값이 $5.2{\times}10^{-4}\;{\Omega}cm$ 정도로 전기전도성이 매우 우수한 것으로 나타났으며, 또한 X-ray 회절패턴 분석결과 성분비에 관계없이 비정질구조임을 확인 하였다. Sn이 일부 Zn으로 치환된 IZTO 박막의 경우 성분비가 90(In) : 7(Zn) : 3(Sn) wt%의 경우 비저항 값은 $6.5{\times}10^{-4}\;{\Omega}cm$ 정도로 우수한 것으로 나타났으며, X-ray 회절패턴 분석결과 비정질 구조임을 확인하였다. 광학적 특성으로는 가시광선영역(400~780nm)에서 IZO, IZTO 박막은 85% 이상의 매우 우수한 투과율을 나타내었다.
산화물 반도체는 넓은 밴드갭을 가지고 있어 가시광에서 투명하며 높은 이동도로 디스플레이 구동 회로 집적에 유리하다. 또한 가격 및 공정 측면에서도 기존의 Si 기판 소자에 비해 여러 장점을 가지고 있어 차세대 디스플레이의 핵심 기술로 산화물반도체에 대한 관심이 높아지고 있다. 본 연구는 RF 동시 스퍼터링법을 이용하여 Zn-Sn-O 박막을 제조하고, 그 전기적, 광학적, 구조적 특성에 대해 조사하였다. 일정한 증착 온도($100^{\circ}C$)에서 ZnO와 $SnO_2$ 타켓의 인가 파워를 조절하여 Sn/(Zn+Sn) 성분비가 약 40~85%인 Zn-Sn-O 박막을 제조하였다. Sn 함량이 증가할수록 박막의 비저항은 약 $2{\times}10^{-1}$ (Sn 45%)에서 약 $2\;{\times}\;10^{-2}\;{\Omega}{\cdot}cm$ (Sn 67%)까지 감소하다가 다시 증가하는 경향을 보였다. 이 때 캐리어 농도는 $3\;{\times}\;10^{18}$에서 $4\;{\times}\;10^{19}\;cm^{-3}$으로 증가하였으며, 이동도는 11에서 $8\;cm^2/V{\cdot}s$로 약간 감소하였다. XRD분석결과, 제조된 모든 Zn-Sn-O 박막은 비정질 구조를 가짐을 확인하였다. 투과율은 박막 내 Sn함량 증가에 따라 감소하나 모든 시편이 약 70%이상의 투과도를 나타내었다. Zn-Sn-O 박막의 Ga 도핑 영향을 확인하기 위해 ZnO 타켓 대신 갈륨이 5.7 wt.% 도핑된 GZO 타켓을 사용하여 동일한 공정조건에서 박막을 제조하였다. Ga이 첨가된 Zn-Sn-O 박막은 구조적 특성과 광학적 특성에서는 큰 차이를 보이지 않았으나, 전기적 특성의 뚜렷한 변화가 관찰되었다. Sn 함량이 45%인 Zn-Sn-O 박막의 경우, 캐리어 농도가 $3.1\;{\times}\;10^{18}$에서 Ga 도핑 효과로 인해 $1.7\;{\times}\;10^{17}\;cm^{-3}$으로 크게 감소하고 이동도는 11에서 $20\;cm^2/V{\cdot}s$로 증가하였다. 따라서 본 연구는 Zn-Sn-O 비정질 박막에 Ga을 도핑함으로써 산화물 반도체재료로서 요구되는 물성을 만족시킬 수 있다는 가능성을 제시하였다.
This study was conducted to research the formation and the color development of NiO-ZnO-Fe2O3-TiO2-SnO2 system for the purpose of synthesizing the spinel pigments which are stable at high temperature. After preparing ZnO-Fe2O3 as a basic composition, {{{{ chi }}NiO.(l-{{{{ chi }})ZnO.Fe2O3 system, {{{{ chi }}NiO.(l-{{{{ chi }})ZnO.TiO2 system, and {{{{ chi }}NiO.(l-{{{{ chi }})ZnO.SnO2 system were prepared with {{{{ chi }}=0, 0.2, 0.5, 0.7, 1 mole ratio respectively. The manufacturing was carried out at 128$0^{\circ}C$ for 30 minutes. The reflectance measurement and the X-ray analysis of these specimens were carried out and the results were summarized as follows. 1. In the specimens which included NiO, it was difficult for the spinel structure to be formed. 2. As increasing the contents of NiO and Fe2O3, all the groups which were yellow or green colored changed to brown. 3. NiO-ZnO-Fe2O3 system and NiO-ZnO-TiO2 system formed the spinel structure and the illmenite structure appeared in NiO-TiO2 system.
ZnO-$SnO_2$ films were deposited by rf magnetron sputtering using a ZnO-$SnO_2$ (2:1 molar ratio) target. The target was made from a mixture of ZnO and $SnO_2$ powders calcined at $800^{\circ}C$. The working pressure was 1 mTorr, and the rf power was 120 W. The ratio of oxygen to argon ($O_2$:Ar) was varied from 0% to 10%, and the substrate temperature was varied from $27^{\circ}C$ to $300^{\circ}C$. The crystallographic properties and the surface morphologies of the films were studied by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and atomic force spectroscopy (AFM). The ZnO-$SnO_2$ films deposited in $O_2$:Ar = 10% exhibited resistivity higher than $10^6{\Omega}cm$ and transmittance of more than 80% in the visible range.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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