• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.299-299
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• 2012

투명전도산화물 박막은 디스플레이, 태양전지, 압전소자 등 다양한 응용분야에 많이 이용되고 있는 소재이다. 그 중에서 현재 산업에서 활용 빈도가 높은 투명전도막의 재료는 ITO를 기반으로 하는 물질이다. 하지만 인듐의 높은 생산단가와 플라즈마 노출시 열화로 인한 문제점 때문에 기존의 ITO를 대체하기 위한 새로운 재료에 관심이 증대되고 있다. 본 연구에서는 대표적인 ITO 대체 물질 중의 하나인 ZnO 박막에 대해서 증착환경변화에 따른 물성변화를 조사하였다. 먼저 대기중에서 안정화된 ZnO 박막을 얻기 위해서 인(P) 2% 첨가된 ZnO 세라믹을 고상반응법으로 제작하고, 펄스레이저 증착법을 이용하여 Al2O3(0001)기판에 산소분압을 30~150 mTorr로 변화를 주어 P-ZnO 박막을 제작하였다. 이 때 증착온도는 $400^{\circ}C$로 고정하였다. X선 회절 결과로부터 산소분압에 상관없이 ZnO (002)방향으로 증착되었다. 하지만 결정립의 크기는 산소분압이 증가하면서 줄어들고, ZnO (002)피크로부터 얻어진 격자상수(c-축)는 벌크 값에 가까워짐을 알 수 있었다. 하지만 P첨가로 인해서 박막의 격자상수는 순수한 ZnO 벌크 값 보다 큰 것으로 알 수 있다. 산소분압 변화에 따른 P-ZnO 박막의 산화 상태는 X-선 광전자 분광기를 이용하여 측정하였다. 그 결과 산소 core-level의 스펙트럼은 자연산화, 산소 vacancy, Zn-O 결합으로 구성되어짐을 알 수 있었다. 산소분압이 증가하면 Zn-O 결합은 증가하지만 산소 vacancy는 감소함을 알 수 있었다. 전기적 특성 결과 P-ZnO 박막은 30 mTorr에서는 n형 반도체 특성, 100 mtorr에서 p형 반도체의 특성이 나타내었고, 산소분압이 증가하면 다시 n형 반도체 특성을 나타냄을 알 수 있었다. 광학적 특성 결과 P-ZnO 박막은 산소분압에 상관없이 가시광선 영역에서 80%이상의 투과율을 나타내었으며, 산소분압이 증가할수록 에너지 갭이 증가하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.30 no.8
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• pp.927-933
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• 2006

The structural and electrical characteristics of PLZT thin films fabricated onto $Pt/IrO_2/Ir/Ti/SiO_2/Si$ substrates by a pulsed laser deposition were investigated to develop the high dielectric thin films for capacitor layer of semiconductor memory devices The slim region 14/50/50 PLZT thin films were fabricated by PLD and estimated the characteristics for memory application 14/50/50 PLZT thin films have crystallize into perovskite structure at the $600^{\circ}C$ deposition temperature, 200 mTorr of oxygen pressure, and 2 $J/cm^2$ of laser energy density. In this condition PLZT thin films had the dielectric constant as high as 985, storage charge density 8.17 ${\mu}C/cm^2$ and charging time 0.20 ns. Leakage current density was less than $10^{-10}A/cm^2$ up to 5 V bias voltage.

• Proceedings of the Korea Committee for Ocean Resources and Engineering Conference
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• 2004.05a
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• pp.342-346
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• 2004

Recently there has been a great world-wide interest in developing and characterizing new nano-structured materials. These newly developed materials are often prepared in limited quantities and shapes unsuitable for the extensive mechanical testing. The development of depth sensing indentation methods have introduced the advantage of load and depth measurement during the indentation cycle. In the present work, ZnO thin films are prepared on the Glass, GaAs(100), Si(111), and Si(100) substrates at different temperatures by pulsed laser deposition(PLD) method. Because the potential energy in c-axis is law, the films always shaw c-axis orientation at the optimized conditions in spite of the different substrates. Thin films are investigated by X-ray diffractometer and Nano indentation equipment. From these measurements it is possible to get elastic modulus and hardness of ZnO thin films on all substrates.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2005.11a
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• pp.55-56
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• 2005

The properties of phosphorus doped ZnO thin films deposited on (001) sapphire substrates by pulsed laser deposition (PLD) were investigated depending on various deposition conditions. The phosphorus (P) doped ZnO target was composed of ZnO + x wt% Al (x=1, 3, 5). The structural, electrical and optical properties of the ZnO thin films were measured by X-ray diffraction (XRD), Hall measurements and photoluminescence (PL). As the deposition temperature optimized, the electrical properties of the phosphorus doped ZnO (ZnO:P) layer showed a electron concentration of $7.76\times10^{16}/cm^3$, a mobility of 10.225 $cm^2/Vs$, a resistivity of 7.932 $\Omega$cm. It was observed the electrical property of the film was changed by dopant activation effect as target variations and deposition conditions.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.06a
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• pp.302-302
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• 2007

The $SrRuO_3$/Si thin film electrodes are grown with (00l) preferred orientations on SrO buffered-Si (001) substrates by pulsed laser deposition. The optimum conditions of SrO buffer layers for $SrRuO_3$ preferred orientations are the deposition temperature of $700^{\circ}C$, deposition pressure of $1\;{\times}\;10^{-6}\;Torr$, and the thickness of 6 nm. The 100nm thick-$SrRuO_3$ bottom electrodes deposited above $650^{\circ}C$ on SrO buffered-Si (001) substrates have a rms roughness of approximately $5.0\;{\AA}$ and a resistivity of 1700 -cm, exhibiting a (00l) relationship. The 100nm thick-$Pb(Zr_{0.2}Ti_{0.8})O_3$ thin films deposited at $575^{\circ}C$ have a (00l) preferred orientation and exhibit $2P_r$ of $40\;C/cm^2$, $E_c$ of 100 kV/cm, and leakage current of about $1\;{\times}\;10^{-7}\;A/cm^2$ at 1V.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2010.05a
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• pp.59-59
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• 2010

ZnO는 II-VI 족 화합물 반도체로써 상온에서 큰 엑시톤 결합에너지 (~60 meV) 를 가지며 밴드갭이 3.37 eV인 직접 천이형 반도체로 잘 알려진 물질이다. 이러한 ZnO의 물리적 특성은 광학소자로 상용화된 GaN와 유사하기 때문에 LED나 LD등의 광 소자 재료로 주목 받고 있다. 또한 ZnO는 3족 원소 (In, Ga, Al)를 도핑 함으로써 전기적 특성 제어가 가능한 장점을 가지고 있다. 본 연구는 펄스레이저 증착법 (Pulsed Laser Deposition)을 이용하여 Si (111) 기판 위에 ZnO:In 박막을 성장 시켰으며, 도핑된 indium 양에 따른 ZnO 박막의 배향성 변화를 관찰 하였다. X-선 회절 분석법 (X-ray diffraction), 탐침형 원자현미경 (Atomic Force Microscope) 그리고 투과전자 현미경 (Transmission Electron Microscope)을 측정하였다. XRD 측정 결과 un-doped ZnO 박막은 (002) 방향으로 c-축 우선성장 하였다. 그러나 ZnO 박막내의 Indium 양이 증가 할수록 (002) 방향에서 (101), (102), (103) 등의 (101) 방향으로 성장이 변화 하였으며 5 at.% 이상에서는 (100) 방향의 성장이 관찰 되었다. TEM 측정 결과 un-doped ZnO 박막은 columnar 구조로 성장 되었으나, Indium 양이 증가할수록 column의 size가 감소하며, 5 at.% 이상에서 columnar 구조 성장이 거의 관찰되지 않는다. AFM 결과에서는 Indium 양이 증가 할수록 박막의 표면거칠기와 결정립 크기가 감소하였다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.9 no.1
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• pp.25-29
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• 1999

We have developed a laser molecular beam epitaxy system for the layer-by-layer growth of oxide thin films. Using this system, we could grow and control oxide thin films of LaAlO$_3$in a molecular layer epitaxy mode on the atomically flat SrTiO$_3$ substrate with a LaAlO$_3$single crystal target. Very clear RHEED oscillations were observed during to growth of a LaAlO$_3$ film for a long period under the optimized conditions of substrate temperature at $650^{\circ}C$, oxygen pressure at 1$\times$10\ulcorner torr, and an incident laser fluence of 4.6J/$\textrm{cm}^2$. The height of mono-layer-LaAlO$_3$ film grown during one period of RHEED intensity oscillation was 3.8$\AA$.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.80-80
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• 2010

유리기판위에 큰 결정입자를 갖는 실리콘 (폴리 실리콘) 박막을 제조하는 것은 가격저가화 및 대면적화 측면 같은 산업화의 높은 잠재성을 가지고 있기 때문에 그동안 많은 관심을 가지고 연구되어 오고 있다. 다양한 방법을 이용하여 다결정 실리콘 박막을 만들기 위해 노력해 오고 있으며, 태양전지에 응용하기 위하여 연속적이면서 10um이상의 큰 입자를 갖는 다결정 실리콘 씨앗층이 필요하며, 고속증착을 위해서는 (100)의 결정성장방향 등 다양한 조건이 제시될 수 있다. 다결정 실리콘 흡수층의 품질은 고품질의 다결정 실리콘 씨앗층에서 얻어질 수 있다. 이러한 다결정 실리콘의 에피막 성장을 위해서는 유리기판의 연화점이 저압 화학기상증착법 및 아크 플라즈마 등과 같은 고온기반의 공정 적용의 어려움이 있기 때문에 제약 사항으로 항상 문제가 제기되고 있다. 이러한 관점에서 볼때 유리기판위에 에피막을 성장시키는 방법으로 많지 않은 방법들이 사용될 수 있는데 전자 공명 화학기상증착법(ECR-CVD), 이온빔 증착법(IBAD), 레이저 결정화법(LC) 및 펄스 자석 스퍼터링법 등이 에피 실리콘 성장을 위해 제안되는 대표적인 방법으로 볼 수 있다. 이중에서 효율적인 관점에서 볼때 IBAD는 산업화측면에서 좀더 많은 이점을 가지고 있으나, 박막을 형성하는 과정에서 큰 에너지 및 이온크기의 빔 사이즈 등으로 인한 표면으로의 damages가 일어날 수 있어 쉽지 않는 방법이 될 수 있다. 여기에서는 이러한 damage를 획기적으로 줄이면서 저온에서 결정화 시킬 수 있는 cold annealing법을 소개하고자 한다. 이온빔에 비해서 전자빔의 에너지와 크기는 그리드 형태의 렌즈를 통해 전체면적에 조사하는 것을 쉽게 제어할 수 있으며 이러한 전자빔의 생성은 금속 필라멘트의 열전자가 아닌 Ar플라즈마에서 전자의 분리를 통해 발생된다. 유리기판위에 다결정 실리콘 씨앗층을 제조하기 위하여 전자빔을 조사하는 방법과 Al을 이용한 씨앗층 제조법이 비교되어 공정 수행이 이루어진다. 우선, 전자빔 조사를 위해 DC 및 RF 스퍼터링법을 이용하여 ${\sim}10^{20}cm^{-3}$이상의 농도를 갖는 $p^+^+$ 비정질 실리콘 박막을 제조한다. Al의 증착은 DC 스퍼터링법을 이용하여 제조하고 그 두께는 실리콘 박막의 두께와 동일한 조건(350nm)으로 제조한다. 제조된 샘플은 E-beam gun이 달린 챔버로 이동하여 1.4keV의 세기를 가지고 각각 10, 20, 50, 100초를 조사한 후 단면의 이미지를 SEM으로, 결정화 정도를 Raman으로, 결정화 방향 등에 대한 조사를 XRD로 분석 측정한다. 그리고 Hall effect를 통해 전자빔의 조사 전후의 캐리어 농도, 이동도 및 비저항 등에 대한 조사가 이루어진다. 동시에 Al을 촉매로 한 layer교환에 대하여 마찬가지로 분석을 통하여 최종적으로 비교분석이 이루어 진다. 전자빔을 조사한 샘플에 대하여 빠른 시간 및 캐리어농도 제어 등의 우수성이 보이며, 특히 ~98%이상의 결정화율을 보일 것으로 예상된다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.15 no.5
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• pp.293-300
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• 2005

ZnO:Li epilayers were synthesized on sapphire substrates by the pulesd laser deposition (PLD) after the surface of the ZnO:Li sintered pellet was irradiated by the ArF (193 nm) excimer laser. The growth temperature was fixed at $400^{\circ}C$. The crystalline structure of epilayers was investigated by the photoluminescence (PL) and double crystal X-ray diffraction (DCXD). The carrier density and mobility of epilayers measured by van der Pauw-Hall method are $2.69\times10cm^{-3}$ and $52.137cm^2/V{\cdot}s$ at 293 K, respectively. The temperature dependence of the energy band gap of epilayers obtained from the absorption spectra is well described by the Varshni's relation, $E_g(T)=3.5128eV{\cdot}(9.51\times10^{-4}eV/K)T^2/(T+280K)$. After the as-grown ZnO:Li epilayer was annealed in Zn atmospheres, oxygen and vaccum the origin of point defects of ZnO:Li has been investigated by PL at 10 K. The Peaks of native defects of $V_{zn},\;V_o,\;Zn_{int},\;and\;O_{int}$ showned on PL spectrum are classified as a donors or accepters type. We confirm that $ZnO:Li/Al_2O_3$ in vacuum do not form the native defects because ZnO:Li epilayers in vacuum existe in the form of stable bonds.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.24 no.2
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• pp.108-111
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• 2011

The semiconducting material of ZnO in II-VI group was well known as its good application for photo electronics, chemical sensors and field effect transistors due to the remarkable optical properties with wide energy band gap and great ionic reactivities. Up to now the growth of a good quality of ZnO film has been issued for better performances. Even though there were many deposition methods for making ZnO films, pulse laser deposition methods have been preferred for high crystalline films. In this report, the ZnO film was also created by pulsed laser deposition technique which also showed high crystalinity. By controlling several factors when deposited, it was investigated that the optimal condition for ZnO film formation. Mainly, oxygen partial pressures and growth temperatures were changed when ZnO films were synthesized and followed the characterization by HRXRD and AFM.