• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
• /
• pp.208-208
• /
• 2013

ZnO는 직접천이형 반도체로 약 3.37 eV의 넓은 에너지 band-gap과 60 meV의 비교적 큰 엑시톤 결합 에너지를 가지고 있다. 또한 단결정 성장 가능과 투명성 등 많은 장점들로 인하여 GaN와 대체할 자외선 또는 청색 발광소자나 ITO를 대체할 투명전극 같은 광범위한 광전소자로 큰 주목을 받으며 연구되어 왔다. 이러한 ZnO는 다양한 물질들의 첨가를 통해 인위적으로 특성변화가 가능한데 Mg, Be, Cd 첨가를 통한 에너지 밴드갭의 확장과 수축, Al 첨가를 통한 전기전도성의 증가 등이 그 예이다. 최근에는 밴드갭 조절을 이용한 ZnO-ZnMgO와 같은 이종접합구조가 광소자 등의 응용을 목적으로 많은 연구가 이루어지고 있다. 더불어 나노선이나 나노막대 같은 1차원 구조를 갖는 ZnO 계열 반도체의 연구는 현재 큰 이슈가 되고 있는 나노 크기의 소자 개발에 매우 큰 적용 가능성을 가지고 있다. 우리는 수열합성법을 이용하여 hexagonal ZnO 나노막대를 성장하고 그 표면에 core-shell 형태의 $ZnO-Zn_{1-x}Mg_xO$ (x=0.084) 양자우물을 원자층증착법으로 증착하였다. 본 연구에서는 만들어진 ZnO 나노막대와 ZnO-ZnMgO 나노막대, core-shell ZnO-ZnMgO 양자우물 sample들의 저온(5 K) Photoluminescence 측정을 통하여 광학적 band 구조를 분석하였다. 실험적으로 의도된 양자우물 두께와 다른 실제 형성된 양자무물의 두께를 알아내기 위하여 2차원 hexagonal 양자우물 band 구조에서 self-consistent nonlinear Poisson-Schr$\"{o}$dinger 방정식 계산과 컴퓨터 시뮬레이션을 이용하였으며, 이 방법으로 계산된 값과 실험값의 비교를 통하여 실제 형성된 양자우물의 두께를 정량적으로 유출할 수 있었다.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
• /
• 제18권3호
• /
• pp.155-158
• /
• 2017

In this paper, ZnO Thin Film Transistors (TFTs) were fabricated by a sol-gel method using a low-temperature process, and their physical and electrical characteristics were analyzed. To lower the process temperature to $200^{\circ}C$, we used a zinc nitrate hydrate ($Zn(NO_3)_2{\cdot}xH_2O$) precursor. Thermo Gravimetric Analyzer (TGA) analysis showed that the zinc nitrate hydrate precursor solution had 1.5% residual organics, much less than the 6.5% of zinc acetate dihydrate at $200^{\circ}C$. In the sol-gel method, organic materials in the precursor disrupt formation of a high-quality film, and high-temperature annealing is needed to remove the organic residuals, which implies that, by using zinc nitrate hydrate, ZnO devices can be fabricated at a much lower temperature. Using an X-Ray Diffractometer (XRD) and an X-ray Photoelectron Spectrometer (XPS), $200^{\circ}C$ annealed ZnO film with zinc nitrate hydrate (ZnO (N)) was found to have an amorphous phase and much more oxygen vacancy ($V_o$) than Zn-O bonds. Despite no crystallinity, the ZnO (N) had conductance comparable to that of ZnO with zinc acetate dihydrate (ZnO (A)) annealed at $500^{\circ}C$ as in TFTs. These results show that sol-gel could be made a potent process for low-cost and flexible device applications by optimizing the precursors.

• 한국결정성장학회지
• /
• 제31권2호
• /
• pp.73-77
• /
• 2021

RF 마그네트론 스퍼터링 공정에 의해 Ga-doped ZnO 박막이 O2 및 Ar 분위기 하에서 증착 조건에 따라 합성되었으며, N2 분위기에서, 600℃에서 급속열처리(RTA)를 실시하였다. 증착된 ZnO : Ga 박막에 대해 두께를 측정하였고, XRD 패턴 분석에 의해 결정상을 조사하였으며, FE-SEM, AFM 이미지에 의해 박막의 미세구조를 관찰하였다. O2 및 Ar 분위기 기체 종류별로 형성된 박막들의 증착 조건에 따라 X-선 회절 패턴의 (002)면의 세기는 상당한 차이를 나타냈다. O2 조건에서는 Ga doping이 이루어진 단일 박막의 경우에서는 강한 세기의 회절피크가 관찰되었다. O2 및 Ar 조건에서는 Ga doping이 이루어진 다층박막의 경우에서는 다소 약한 세기의 (002) 면의 피크만을 나타내었다. FE-SEM image에서는 박막의 표면입자의 크기는 두께가 증가함에 따라 입자크기가 다소 증가하는 것으로 관찰되었다. O2 및 Ar 분위기 조건 하에서, Ga doping이 이루어진 다층박막의 경우에서는, 비저항은 6.4 × 10-4Ω·cm을 나타냈고, O2 분위기 조건하에서, Ga doping이 이루어진 단일 박막의 경우에서는 저항값이 감소하였고, Ga-doped ZnO 박막의 두께가 2 ㎛로 증가하면서 저항이 감소하였으며, 1.0 × 10-3 Ω·cm의 비교적 낮은 비저항 값을 나타내었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
• /
• pp.371.1-371.1
• /
• 2016

다양한 물질계의 2차원 나노구조는 그래핀과 함께 그 고유특성으로 최근 광전소자, 전자소자, 센서, 에너지 생성 및 저장과 수소에너지 생성 등의 응용으로 매우 많은 관심을 받고 있다. 특히 층상이중수산화물 (layered-double hydroxide; LDH) 2차원 나노구조는 생성의 용이성과 층상 내 금속 이온의 교환을 통한 특성의 자유로운 제어가 가능하므로 많은 관심을 받고 있다. 층상이중수산화물 화합물은 [Zn(1-x) MIII(x)(OH)2][$An-x/n{\cdot}mH2O$] (MIII = Al, Cr, Ga; An- = CO32-, Cl-, NO3-, CH3COO-) 구조로써, Brucite-type 구조 내에서 3가 양이온의 상태에 따라서 다양한 특성을 제어할 수 있는 장점이 있다. 이러한 장점으로 인해 층상이중수산화물 화합물은 촉매나, 에너지 저장, 음이온 교환 및 흡착, 화학적 촉매, 바이오 소자 등에 응용이 연구되고 있으며, 다양한 금속 산화물을 제조하기 위한 중간자 precursor로써도 연구되고 있다. 하지만, 이러한 대부분의 연구들을 통한 결과물들이 분말 및 수용액 상태로 남게 되며, 이러한 화합물의 특성을 제어하기 어려운 문제점이 있다. 더욱이 이러한 나노구조물들을 다양한 소자로 응용하기 위해서는 상용의 실리콘이나 glass 등의 기판형태의 물질상에 성장시킬 수 있어야 하며, 그러한 기판 위에서의 형상 및 특성 제어가 용이해야 한다. 따라서 본 연구에서는 실리콘 기판을 적용한 Zn기반의 층상이중 수산화물 화합물을 성장하고, 하부물질의 조성제어를 통한 층상이중수산화물 화합물의 형상제어가 가능한 기술에 관한 연구를 보고하고자 한다. 이를 위한 하부물질의 조성은 Zn와 Al을 통해 이루어지며, 기형성된 Al2O3박막을 핵형성층으로 활용한다. 이러한 방법으로 형성된 층상이중수산화물 화합물에 대해 이차전자주사현미경, 투과전자현미경 및 X-ray회절기법을 통해 구조분석을 하고, Raman 및 광발광스펙트럼 분석을 통해 광학적 분석을 시행함으로써, 층상이중수산화물이 기판상에서 형성되는 메커니즘에 관한 규명을 시행하였다. 이러한 분석연구를 통해 핵형성층의 에칭 따라 실리콘 기판상에서 성장하는 층상이 중수산화물 화합물의 형상 및 조성이 제어되는 메커니즘을 구명하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
• /
• 한국전기전자재료학회 2001년도 하계학술대회 논문집
• /
• pp.570-573
• /
• 2001

In this paper, GaN films have been grown on SiO$_2$/Si(100) substrates by RF magnetron sputtering. To obtain high quality GaN films, we used ZnO buffer layer and modified the process conditions. The charateristics of GaN films on RF power, substrate temperature and Ar/N$_2$gas ratio have been investigated by Auger electron spectroscopy and X-ray diffraction analysis. At RF power 150W, substrate temperature 500 $^{\circ}C$ and Ar/N$_2$=1:2 gas ratio, we could grow high quality GaN films. Through the atomic force microscope and photoluminescence analysises, it was observed that the crystallization of GaN films was improved with increasing annealing temperature and the optimal crystallization of GaN films was found at 1100 $^{\circ}C$ annealing temperature.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
• /
• pp.164-164
• /
• 2010

The impurity doped ZnO has been extensively studied because of its optoelectric properties. GIZO (Ga-In-Zn-O) amorphous oxide semiconductors has been widely used as transparent flexible semiconductor material. Recently, various amorphous transparent semiconductors such as IZO (In-Zn-O), GIZO, and HIZO (Hf-In-Zn-O) were developed. In this work, we examined the local structures of IZO, GIZO, and HIZO. The local coordination structure was investigated by the extended X-ray absorption fine structure. The IZO, GIZO and HIZO thin films ware deposited on the glass substrate with thickness of 400nm by the radio frequency sputtering method. The targets were prepared by the mixture of $In_2O_3$, ZnO and $HfO_2$ powders. The percent ratio of In:Zn in IZO, Ga:In:Zn in GIZO and Hf:In:Zn in HIZO was 45:55, 33:33:33 and 10:35:55, respectively. In this work, we found that IZO, GIZO and HIZO are all amorphous and have a similar local structure. Also, we obtained the bond distances of $d_{Ga-O}=1.85\;{\AA}$, $d_{Zn-O}=1.98\;{\AA}$, $d_{Hf-O}=2.08\;{\AA}$, $d_{In-O}=2.13\;{\AA}$.

• 한국전기전자재료학회논문지
• /
• 제23권9호
• /
• pp.685-690
• /
• 2010

ZnO with the wide band gap near 3.37 eV is typically an n-type semiconductor in which deviation from stoichiometry is electrically active. It was known that the films with a resistivity of the order of $10^{-4}{\Omega}cm$ is not easy to obtain. In order to improve electrical characteristic of ZnO, we added 1, 3, 5 wt% Ga element in ZnO. The Ga-doped ZnO (GZO) was grown on a glass substrate by radio frequency (RF) magnetron sputtering at the temperature range from 100 to $500^{\circ}C$. X-ray diffraction (XRD) patterns of GZO films showed preferable crystal orientation of (002) plane. The lowest resistivity of the GZO films was $8.9{\times}10^{-4}{\Omega}cm$. GZO films significantly influenced by the working temperature. The average transmittance of the films was over 80% in the visible ranges.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
• /
• pp.346.2-346.2
• /
• 2014

To use the GaN based light-emitting diodes (LEDs) as solid state lighting sources, the improvement of light extraction and internal quantum efficiency is essential factors for high brightness LEDs. In this study, we suggested the new materials system of a zinc tin oxide (ZTO) layer formed on blue LED epi-structures to improve the light extraction. ZTO is a representative n-type oxide material consisted of ZnO and SnO system. Moreover, ZTO is one of the promising oxide semiconductor material. Even though ZTO has higher chemical stability than IGZO owing to its SnO2 content this has high mobility and high reliability. After formation of ZTO layer on p-GaN layer by using the spin coating method, structural and optical properties are investigated. The x-ray diffraction (XRD) measurement results show the successful formation of ZTO. The photoluminescence (PL) and absorption spectrum shows that it has 3.6-4.1eV band gap. Finally, the light extraction properties of ZTO/LED chip using electroluminescence (EL) measurement were investigated. The experimental and theoretical analyses were simultaneously conducted.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
• /
• 제20권9호
• /
• pp.1035-1039
• /
• 1999

Manganese-activated zincgallate (Zn1-xMnxGa2O4) phosphor as a green phosphor was readily prepared by coprecipitation in aqueous basic solution of metal salts. The obtained product converted to amorphous zincgallate even at 300℃, followed by crystallization at 1000 ℃. The pyrolyzed phosphor showed fine particle, then reduction treatment at 900 ℃ changed into homogeneous shape with slight grain growth(particle size less than 0.5 mm). The photoluminescence characteristics of the zincgallates have been investigated as a function of dopant concentrations, reducing atmospheres and temperatures. Under UV excitation the phosphors displayed the highest green emission efficiency at 504 nm when the specimen oxidized at 1000 ℃ was reduced at 900 ℃ in a mild hydrogen atmosphere (97% N2, 3% H2) with a flow rate of 100 ml/min.

• 한국전기전자재료학회논문지
• /
• 제25권2호
• /
• pp.121-124
• /
• 2012

The characteristics of Ga-doped zinc oxide (GZO) thin films deposited at different deposition temperatures (TS~250 to $550^{\circ}C$) on 4H-SiC have been investigated. Structural and electrical properties of GZO thin film on n-type 4H-SiC(0001) were investigated by using x-ray diffraction(XRD), atomic force microscopy(AFM), Hall effect measurement, barrier height from I-V curve and Auger electron spectroscopy(AES). XRD $2\theta$ scan shows GZO thin film has preferential orientation with c-axis perpendicular to SiC substrate surface. The lowest resistivity ($\sim1.9{\times}10^{-4}{\Omega}cm$) was observed for the GZO thin film deposited at $400^{\circ}C$. As deposition temperature increases, barrier height between GZO and SiC was increased. Whereas, resistivity of GZO thin films as well as barrier height between GZO and SiC were increased after annealing process in air atmosphere. It has been found that the c-axis oriented crystalline quality as well as the relative amount of activated Ga3+ ions and oxygen vacancy may affect the electrical properties of GZO films on SiC.