• 한국태양에너지학회 논문집
• /
• 제39권1호
• /
• pp.33-40
• /
• 2019

Al-doped ZnO (AZO) thin films were synthesized on Si(100) wafers via plasma enhanced metal organic chemical vapor deposition (PE-MOCVD) method using diethyl zinc (DEZ) and N-methylpyrrolidine alane (MPA) as precursors. Effects of Al/Zn mixing ratio, plasma power on the surface morphology, crystal structure, and electrical property were investigated with SEM, XRD and 4-point probe measurement respectively. Growth rate of the film decreased slightly with increasing the Al/Zn mixing ratio, however electrical property was enhanced and resistivity of the film decreased greatly about 2 orders from $9.5{\times}10^{-1}$ to $8.0{\times}10^{-3}{\Omega}cm$ when the Al/Zn mixing ratio varied from 0 to 9 mol%. XRD analysis showed that the grain size increased with increasing the Al/Zn mixing ratio. Growth rate and electrical property were enhanced in a mild plasma condition. Resistivity of AZO film decreased down to $7.0{\times}10^{-4}{\Omega}cm$ at an indirect plasma of 100 W condition which was enough value to use for the transparent conducting oxide (TCO) material.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
• /
• pp.186-186
• /
• 2010

액정디스플레이, 유기발광소자 및 태양전지에서 전도성 투명전극으로 indium-tin-oxide (ITO)가 일반적으로 많이 사용되고 있지만 인듐의 희소성과 유독성으로 인하여 ITO를 대체할 수 있는 물질에 대한 많은 연구가 현재 진행되고 있다. ITO 전극을 대체할 수 있는 물질 중에서 Al 도핑된 ZnO (AZO) 박막은 높은 전도성과 광학적 투과성 때문에 다양한 광전소자의 전극과 윈도우 물질로 많은 응용 가능성을 보여주고 있다. 본 연구에서는 여러 가지 스퍼터링 증착 조건에서 증착된 AZO 박막의 전기적특성과 광학적 특성을 조사하였다. 기준시료의 AZO 박막 증착 조건은 ZnO-2 wt.% $Al_2O_3$세라믹 타겟을 사용하였고 $250^{\circ}C$의 기판 온도에서 100 W 전력으로 5 mTorr의 진공 분위기에서 증착되었다. 최적의 AZO 박막 조건을 얻기 위해 증착 온도와 증착 챔버의 압력을 변화하면서 AZO 박막의 전기적 특성 변화와 광학적 특성 변화를 조사하였다. 4-포인트 프로브 측정과 홀 효과측정으로 각기 다른 조건에서 증착한 AZO 박막의 비저항과 전하농도 값을 비교 분석하였고 UV 스펙트로미터 측정을 통해서 AZO 박막의 투과율을 조사하였다. 스퍼터링 방법으로 증착된 AZO 박막은 높은 전도성과 광학적 투과성을 가지기 때문에 액정디스플레이, 유기발광소자 및 태양전지의 투명전극으로 사용할 수 있음을 알 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
• /
• pp.168-168
• /
• 2012

Al doped ZnO (AZO)는 태양전지, 평판 디스플레이, OELD 등 광전자 소자에 적용되는 투명전도막용 재료인 ITO의 대체 재료로서 최근에 가장 각광받고 있는 물질이다. 하지만, $2.5{\times}10^{-4}{\Omega}{\cdot}cm$의 낮은 비저항과 90% 이상의 투과도를 갖는 ITO의 비해 AZO의 특성은 아직 부족한 상황이다. 수십 년간 많은 연구자들에 의해 다양한 제조 방법과 공정 조건들로 전기적, 광학적 특성을 향상시키기 위한 노력들이 진행되어 왔다. 하지만 실리콘 반도체와는 달리 II-VI족 물질의 정확한 근본적인 원리는 아직 불분명한 상태이다. 지금까지 AZO의 특성 향상의 원인을 결정립 크기, 주상구조의 우선 방위, 결정성, Zn-O 구조내의 산소 결핍 등의 메커니즘으로 설명해 왔다. 하지만, 본 연구에서는 지금까지 제안된 상기 요인의 변화 없이 전기적, 광학적 특성을 향상시키는 것이 짧은 열처리만으로도 가능했다. AZO 박막의 전기적, 광학적 특성에 큰 영향을 미치는 보다 근본적인 원인은 도핑 효율이다. ZnO 내에 도핑된 Al의 양보다 실제로로 활성화된 Al의 비율을 올리는 것이 중요하다. 본 연구에서 구조적, 조성적 변화 없이 도핑효율을 8.9%에서 66.7%까지 증가시켰으며, 이동도는 박막 표면의 및 결정립계 사이의 과잉산소를 줄임으로서 optical phonon scattering 감소를 통하여 증가시킬 수 있고, 이러한 과잉산소의 감소는 deep level emission을 감소시킴으로서 투과도 증가에도 영향을 준다. 본 연구에서 짧은 열처리를 통해 구조적 변화 없이 도핑효율의 증가만으로 $4.8{\times}10^{-4}{\Omega}{\cdot}cm$의 비저항과 90%의 투과도를 갖는 AZO 박막을 제조하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
• /
• 한국전기전자재료학회 2008년도 하계학술대회 논문집 Vol.9
• /
• pp.93-94
• /
• 2008

양이온 금속원소(Al)와 음이온 할로겐 원소(F) 및 수소를 다중 도핑한 ZnO 박막을 rf 마그네트론 스퍼터를 이용하여 코닝 글라스에 증착하여 도핑량과 진공중에서의 열처리에 따른 전기적 및 광학적 특성에 대하여 고찰하였다. 양이온이 할로겐 및 수소와 동시에 도핑될 시, 금속이온의 농도가 낮은 것이 TCO 박막의 전기적 특성 향상에 유리하게 작용하는 것으로 나타났으며, 동일한 F 함량에 대하여는 수소가 증가할수록 박막의 전기적 특성이 향상되는 것으로 나타났다. 그러나 열처리에 따른 F와 H의 거동은 반대로 나타나서, 최적의 상대적인 도핑 조성이 있음을 시사하였고, 36.2 $cm^2$/Vs의 높은 흘 이동도와 $2.9\times10^{-4}{\Omega}cm$의 낮은 비저항을 가지는 ZnO계 박막의 제조가 가능하였다.

• 한국재료학회지
• /
• 제21권1호
• /
• pp.67-71
• /
• 2011

La doped CuO-ZnO-$Al_2O_3$ powders are prepared by sol-gel method with aluminum isopropoxide and primary distilled water as precursor and solvent. In this synthesized process, the obtained metal oxides caused the precursor such as copper (II) nitrate hydrate and zinc (II) nitrate hexahydrate were added. To improve the surface areas of La doped CuO-ZnO-$Al_2O_3$ powder, sorbitan (z)-mono-9-octadecenoate (Span 80) was added. The synthesized powder was calcined at various temperatures. The dopant was found to affect the surface area and particle size of the mixed oxide, in conjunction with the calcined temperature. The structural analysis and textual properties of the synthesized powder were measured with an X-ray Diffractometer (XRD), a Field-Emission Scanning Electron Microscope (FE-SEM), Bruner-Emmett-Teller surface analysis (BET), Thermogravimetry-Differential Thermal analysis (TG/DTA), $^{27}Al$ solid state Nuclear Magnetic Resonance (NMR) and transform infrared microspectroscopy (FT-IR). An increase of surface area with Span 80 was observed on La doped CuO-ZnO-$Al_2O_3$ powders from $25m^2$/g to $41m^2$/g.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
• /
• pp.316-316
• /
• 2011

유기발광소자는 빠른 응답속도, 고휘도 및 면발광의 장점을 가지고 있어서 차세대 디스플레이와 조명시장에서 주목을 받고 있다. 그 중 백색유기발광소자는 차세대 조명과 디스플레이의 백라이트로서 많은 연구가 진행되고 있으며, 다른 디스플레이에 비해서 많은 장점을 가지고 있다. 그러나 백색유기발광소자의 경우 복잡한 구조에 의한 공정비용의 증가, 낮은 효율 및 색안정성과 같은 문제점이 있다. 본 연구에서는 청색 인광 물질을 사용하여 고효율의 청색 유기발광소자를 제작하였으며, 졸-겔 방법으로 제작된 Mn 도핑된 $Zn_2SiO_4$ 녹색 무기물 형광체와 Mn 도핑된 $CaAl_{12}O_{19}$ 적색 무기물 형광체를 제작된 청색 유기발광소자에 도포하여 백색 발광소자를 제작하였다. Mn 도핑된 $Zn_2SiO_4$와 Mn 도핑된 $CaAl_{12}O_{19}$ 무기물 형광체층은 청색 유기발광소자에서 발생하는 빛을 흡수하여 적색과 녹색의 빛으로 변환하기 때문에 백색 구현에 필요한 청색, 녹색, 적색의 빛을 모두 얻을 수 있다. 녹색과 적색의 무기물 형광체의 두께와 결정크기에 따른 광학적 특성 변화를 조사하여 최적의 백색 발광소자를 제작하였다. 주사전자현미경을 통해 무기물 형광체의 결정크기를 조사하였으며, 전압-휘도 특성으로 광학적 특성을 조사한 결과 제작한 백색 발광소자의 색좌표가 순백색에 가까운 값을 나타내었다. 색변환층으로 사용한 무기물 형광체의 구조적 및 광학적 성질에 대한 결과를 바탕으로 백색 유기발광소자의 발광메커니즘을 설명하였다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제16권2호
• /
• pp.1555-1562
• /
• 2015

금속 산화물 반도체는 독특한 전기 광학적 특성, 높은 표면적 등으로 인해 태양전지, 센서, 광소자 및 디스플레이 등 여러 분야에 걸쳐 응용되고 있다. 금속 산화물 가운데 우수한 물리 화학적 특성을 가지는 산화아연은 3.37 eV의 넓은 밴드갭 에너지와 60 meV의 큰 엑시톤 결합에너지를 갖는 n-형 반도체로서 산화아연에 양이온을 도핑하여 전기 광학적 특성을 보완하는 연구가 진행되고 있다. 본 연구는 알루미늄이 도핑 된 산화아연을 마이크로파 수열합성법으로 합성하였다. 전구체의 종류와 몰 비 등의 반응 변수를 조절하여 최적의 결정형상과 광학적 특성을 갖는 산화아연을 합성하였으며, 알루미늄을 도핑하여 광학적 특성 변화를 시도하였다. 합성된 입자는 SEM, XRD, PL, UV-Vis 분광기 및 EDS 등의 기기분석을 통해 광학적, 물리 화학적 특성을 확인하였다.

• 한국재료학회지
• /
• 제14권5호
• /
• pp.328-333
• /
• 2004

Transparent ZnO:Al conductor films for the optoelectronic devices were deposited by using the capacitively coupled DC magnetron sputtering method. The effect of Al doping concentration and discharge power on the electrical and optical properties of the films was studied. The film resistivity of $8.5${\times}$10^{-4}$ $\Omega$-cm was obtained at the discharge power of 40 W with the ZnO target doped with 2 wt% $Al_2$$_O3$. The transmittance of the 840 nm thick film was 91.7% in the visible waves. Increasing doping concentration of 3 wt% $Al_2$$O_3$ in ZnO target results in significant decrease of film resistivity, which may be due to the formation of $Al_2$$O_3$ particles in the as-deposited ZnO:Al film and the reduced ZnO grain sizes. Increasing DC power from 40 to 60 W increases deposition rate by more than 50%, but can induce high defect density in the film, resulting in higher film resistivity.

• 한국전기전자재료학회논문지
• /
• 제20권4호
• /
• pp.318-324
• /
• 2007

We report on a strong violet luminescence emitted from the ZnO:Al films grown on glass substrate by radio-frequency magnetron sputtering. The growth of high-quality thin films and their optical properties are controlled by adjusting the mixture ratio of Ar and $O_2$, which is used as the sputtering gas. The crystallinity of the films is improved as the oxygen flow ratio is decreased, as evidenced in both x-ray diffractometer and atomic force microscope measurements. As for the violet luminescence measured by photoluminescence (PL) spectroscopy, the peak energy and intensity of the PL signal are decreased with increasing the oxygen flow ratio. The peak energy of the violet PL spectrum for the thin film with an oxygen flow ratio of 50 % is almost constant, regardless of the increase of laser Power and temperature. These results indicate that the violet PL signal is probably due to defects related to interstitial Zn atoms.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
• /
• pp.46.2-46.2
• /
• 2010

For use of superstrate thin-film solar cells, surface texture of the transparent conductive oxide (TCO) has been used to enhance short-circuit currents by increasing light trapping into the cell. ZnO:Al films were deposited by using DC magnetron sputtering on glass substrates with ceramic (ZnO:$Al_2O_3$) target. The as-deposited TCO before texturing exhibited high transparencies (T > 85% for visible light including all reflection losses) and excellent electrical properties ($r=3-6{\times}10^{-4}{\Omega}.cm$). The optical and electrical properties of the TCO are influenced by the texturing conditions such as not only etchant dilutions but also etching time. We obtained the haze value of 14-16 resulting in increase in light trapping and short-circuit currents also.