• 한국정보디스플레이학회:학술대회논문집
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• 2007.08b
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• pp.1706-1707
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• 2007

A possibility of work function engineering on ZnO thin film is studied by in-situ and ex-situ doping process. The work function of ZnO thin film decreases with increasing boron and phosphorus doping quantity. But, the work function of Al-doped ZnO (AZO) thin film increases as the boron doping quantity incresess. The range of work function change on ZnO thin films is 3.5 eV to 5.5 eV. This result shows that the work function of ZnO thin film is indeed engineerable by changing materials of dopants and their compositional distribution of surface. We also discuss the possible mechanism of work function engineering on ZnO thin films.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.94.1-94.1
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• 2010

RF 마크네트론 스퍼트를 이용하여 유리 기판 위에 태양전지 투명전극용 Al 도핑된 ZnO(AZO)를 증착하였다. Si 박막 태양전지용 투명전극으로 사용될 AZO의 광학 및 구조적 특성을 향상시키기 위해서 증착온도 및 Ar 가스의 유량비를 조절하여 증착하였다. 상온에서 500도 범위 내에서 증착하였고, 10에서 40 sccm의 범위 내에서 Ar의 유량을 변화시켰다. 증착된 AZO의 광학적 특성은 UV-spectrometer를 이용하여 측정하였고, 구조적 특성은 XRD를 이용하여 측정하였다. 가스의 유량비에 따라 광학 및 구조적 특성의 의존성을 나타내고, 가스 유량비를 조절하여 태양전지용 투명전극의 광학 및 구조적 특성의 최적화를 이룰 수 있다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.107-107
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• 2011

오늘 날 transparent conductive oxide는 다양한 분야에서 활용되고 있다. 최근에는 태양전지 분야에서도 많이 활용되고 있으며, 초기에는 transmittance 및 낮은 sheet resistance 특성을 가지는 ITO가 많이 활용되었지만 thin film solar cell와 같이 hydrogenation 공정에 약한 ITO보다는 Al-doped ZnO가 사용되기 시작하면서 많은 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 thin film solar cell 및 silicon heterojunction solar cell에 적용 가능한 Al-doped ZnO에 관한 연구로써 a-Si:H의 Si-H bonds에 영향을 주지 않는 낮은 영역의 substrate temperature와 power로 Al-doped ZnO를 형성하고 상기 parameter에 따른 Al-doped ZnO의 특성 변화에 대해서 분석하였다. 특히 substrate temperature가 변화할수록 carrier concentration 및 sheet resistance가 많은 변화를 보였으며 이로 인하여 transmittance 특성이 온도에 따라 좋아지다가 너무 높은 온도에서는 오히려 좋지 않게 되었다. 이는 너무 높은 carrier concentration은 free carrier absorption에 의해 transmittance 특성을 오히려 좋지 않게 한다. 우리는 본 연구를 통해 92.677% (450 nm), 90.309% (545 nm), 94.333% (800 nm)의 transmittance를 얻을 수 있었다.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• v.10 no.2
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• pp.58-61
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• 2009

The electrical stability of ZnO: Al thin films deposited on glass substrate by the RF magnetron sputtering method have been modified by a hydrogen annealing treatment and $SiO_2$ protection layer. AZO thin films were deposited at room temperature and different RF powers of 50, 100, 150, and 200 W to optimize the AZO film growth condition. The lowest value of resistivity of $9.44{\times}10^{-4}{\Omega}cm$ was obtained at 2 mtorr, room temperature, and a power level of 150 W. Then, the AZO thin films were annealed at $250-400^{\circ}C$ for 1 h in hydrogen ambient. The minimum resistivity obtained was $8.32{\times}10^{-4}{\Omega}cm$ as-annealed at $300^{\circ}C$. The electrical properties were enhanced by the hydrogen annealing treatment. After a 72 h damp-heat treatment in harsh conditions of a water steam at $110^{\circ}C$ for four representative samples, a degradation of electrical properties was observed. The sample of hydrogen-annealed AZO thin films with $SiO_2$ protection layer showed a slight degradation ratio(17%) of electrical properties and a preferable transmittance of 90%. The electrical stability of AZO thin films had been modified by hydrogen annealing treatment and $SiO_2$ protection layer.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.11a
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• pp.359-359
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• 2009

투명전도 산화막 재료로 널리 사용되고 있는 ITO는 전기적 및 광학적 특성이 우수한 장점이 있으나, ITO의 주 재료인 인듐은 매장량이 적어서 가격이 고가인 단점이 있어 대체 재료의 개발이 시급한 상황이다. ITO 대체 TCO로 가장 유력한 후보인 Al doped ZnO(AZO)는 가시광을 투과하는 성질을 가지고 있고, 저온 공정이 가능하다는 장점뿐만 아니라 수소 분위기의 안정성 및 가격이 싸다는 장점이 있다. 본 연구에서는 양이온 금속원소(Al)과 음이온 할로겐 원소(F) 및 수소(H)를 co-doping한 ZnO 박막을 rf 마그네트론 스퍼터를 이용하여 증착한 뒤 도핑량과 진공중에서의 열처리에 따른 전기적 및 광학적 특성에 대해 고찰하였다. Al과 H를 co-doping한 ZnO의 박막의 경우 Al의 농도가 낮은 TCO박막이 전기적 특서에서 더 큰 향상을 보였으며, 동일한 F 함량에서는 H 함량이 늘어날수록 캐리어의 증가해 TCO박막의 전기적 특성이 향상되는 것으로 나타났다. 그러나 진공중의 열처리에 따른 F와 H의 거동은 반대로 나타났다. 이 연구를 통해서 $36.2cm^2$/Vs의 높은 홀 이동도와 $2.9{\times}10^{-4}{\Omega}cm$의 낮은 비저항을 가지는 ZnO계 박막의 제조가 가능하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.194-194
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• 2010

태양전지용 투명전도막에 사용되는 Al-doped ZnO (AZO) 막은 저가이면서도 가시광역 영역에서 갖는 우수한 투과율과 낮은 비저항을 갖는 특성 때문에 ITO의 대체 재료로서 최근 활발한 연구가 진행되고 있다. 특히, 양산 현장에서는 in-line type의 대형 sputtering system에서 증착하고 있으며 높은 증착 속도와 박막 특성의 균일도가 중요한 과제다. 본 연구에서는 $2\;m\;{\times}\;1\;m\;{\times}\;0.2\;m$의 sputtering system에서 기판 캐리어를 이용해서 커다란 기판을 좁고 긴 타겟의 양쪽으로 왕복 운동을 하는 swing dynamic deposition 방법으로 $272\;mm\;{\times}\;500\;mm$ 크기의 AZO target (Al 2 wt%)을 이용하여 bipolar pulsed dc로 증착하였다. 이 시스템의 배기는 TMP와 cryo pump를 이용해서 $5\;{\times}\;10^{-7}\;Torr$의 기본 진공도를 얻으며, 공정 중에는 TMP만 사용하였다. 하지만, 본 시스템의 TMP는 비대칭 적으로 한쪽에 치우쳐 설치되어 있는데, 이것이 챔버 내에서 공정 가스인 Ar의 유동의 불균일도를 초래하게 되며, 그것이 증착되는 박막의 두께 균일도 및 특성 균일도에 영향을 주고 있음을 알 수 있었다. 본 연구에서는 다른 기본 진공도에서 증착된 AZO 박막의 특성 차이를 알아보고 비대칭 배기 구조가 in-line type 시스템에서 어떠한 두께 및 특성 불균일도를 가져오는지, 그리고 시스템 내부에 발생시키는 압력 불균일도를 상용 3차원 전산 유체해석 프로그램인 CFD-ACE+를 이용하여 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Society Of Semiconductor Equipment Technology
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• 2006.10a
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• pp.60-63
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• 2006

Preparing AZO thin films on the polymer substrate has been widely studied Because AZO thin film has the potential applications. In this study, we prepared AZO thin films on polyethersulfon (PES) at room temperature. The AZO thin films were prepared at $O_2$ gas flow rate of 0.05 and sputtering power of 100W with different film thickness by facing targets sputtering method. The electrical, optical and crystallographic properties of AZO thin films were measured by Hall Effect measurement system, UV/VIS spectrometer, SEM and XRD. From the results, we obtained AZO thin films with a low resistivity, a transmittance of over 80% and c-axis preferred orientation.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.357-357
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• 2012

박막트랜지스터의 전극으로 Au, Ag, Mo, ITO와 같은 물질들이 이미 많이 연구되어 왔으며, 투명 Source/Drain 전극을 활용한 물질로는 ITO에 초점이 맞춰져 왔다. 하지만 ITO의 높은 가격과 Indium의 인체 유해한 독성 때문에 ITO를 대체하는 물질에 대해 많은 연구가 진행되고 있다. 그 중 Al이 도핑된 ZnO (AZO) 는 가시광 영역에서 85% 이상의 높은 투과율과 높은 전도성, 낮은 비저항으로 다양한 광전소자의 전극과 윈도우 물질로 많은 응용 가능성을 보여주고 있다. 본 실험에서는 고 품질의 박막성장이 가능하고, 박막의 두께를 세밀하게 조절할 수 있는 Pulsed Laser Deposition (PLD) 을 이용하여 온도변화에 따라 AZO 박막을 성장시키고 구조적, 전기적, 광학적 특성을 조사하였다. 또한 온도변화가 AZO 박막 특성에 미치는 영향을 분석하여 Source/Drain 전극으로 사용하기 위한 조건을 최적화하였고, 실제 투명박막트랜지스터 제작을 통해 소자의 I-V Curve 와 Transfer 특성을 확인하고, Transfer Length Method 방법을 이용하여 투명박막트랜지스터의 접촉저항, 채널 비저항 등을 확인해 보았다. 소결된 타겟으로는 99.99%의 순도를 갖는 ZnO-$Al_2O_3$ (98:2 wt%) 타겟을 이용하였으며, 장비조건으로는 355 nm의 파장대역을 갖는 Nd:YAG 레이저를 사용하였고, 실험변수로는 온도범위 RT, $200^{\circ}C$, $400^{\circ}C$, $600^{\circ}C$에서 실험을 진행하였다. AZO 박막의 구조적, 전기적 특성을 분석하기 위해 각각 X-Ray Diffraction (XRD), Hall measurement 장비를 사용하였으며, 광학적 특성을 분석하기 위한 투과도의 측정은 UV-Visible spectrophotometer 장비를 사용하였다.

• Journal of the Semiconductor & Display Technology
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• v.16 no.2
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• pp.27-31
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• 2017

AZO/Ag/AZO multi-layer films deposited on glass substrate by RF magnetron sputtering and thermal evaporator have a much better electrical properties than Al-doped ZnO thin films. The multi-layer structure consisted of three layers, AZO/Ag/AZO, the electrical and optical properties of AZO/Ag/AZO were changed mainly by thickness of Ag layers. The optimum thickness of Ag layers was determined to be $90{\AA}$ for high optical transmittance and good electrical conductivity. The Ag layers thickness $90{\AA}$ is an optical transmittance greater than 80% of visible light and the obtained multilayer thin film with the low resistivity of $8.05{\times}10-3{\Omega}cm$ and the low sheet resistance $5.331{\Omega}/sq$. Applying to TCO and Solar electrode will improve efficiency.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2008.11a
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• pp.23-24
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• 2008

Bipolar pulsed dc magnetron sputtering을 이용하여 태양전지의 투명 전도막용으로 유리기판 위에 Al doped ZnO (AZO) 박막을 증착하였다. $400{\times}400\;mm$의 대면적 기판에 증착하기 위해서 $5{\times}25$ inch 대형 사각 AZO target (Al 2 wt%)을 사용했고, $50{\sim}250\;kHz$의 bipolar pulse를 인가하였다. 실제로는 $400{\times}400\;mm$ 면적의 기판에 slide glass 16개를 사용했으며, 약 700 nm 두께에서 두께와 투과도, 비저항의 균일도를 평가하였다. Bipolar pulse의 주파수 150 kHz일 때, 가장 우수한 특성을 갖는 AZO가 증착되었으며, $2.13{\times}10^{-3}{\Omega}{\cdot}cm$의 비저항에 가시광선 영역에서 82%의 투과율을 보였다. 또한, $400{\times}400\;mm$ 대면적 기판에서의 두께와 투과도, 비저항의 불균일도는 각각 5%, 1%, 9% 였다.