• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.06a
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• pp.426-426
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• 2008

ZnO 박막과 Al이 도핑된 ZnO 다결정질 박막을 rf magnetron sputtering 방법을 이용하여 Si(100) 기판과 코닝글라스 기판에 증착하여 박막의 광학적 특성을 Spectro-scopic Ellipsometry (SE, Woollam사)와 UV-VIR-NIR Sphectrophotometry (SP, Varian사)를 사용하여 분석하였다. SE 측정은 입사각도 55도에서 75도까지 5도 간격으로 파장범위 250 - 1700 nm 에서 3 nm 간격으로 측정하였으며, SP 측정은 수직입사로 250-3000 nm 파장범위에서 1 nm 간격으로 투과도와 반사도를 측정하였다. 측정된 데이터들은 Lorentz Oscillator 모델과 Drude free electron 모델이 결합된 분산관계식을 사용하여 전산 맞춤을 하여 분석하였다. ZnO 박막의 optical band gap energy 는 3.3 eV로 측정되었으며, Al 도핑에 따른 자유전하농도가 증가에 의하여 Burstein-Moss 효과에 따르는 optical band gap energy의 증가 거동을 보였다. 또한 자유전하농도 증가에 따라 band edge 부근에서 나타나는 excitonic transition 에 기인하는 유전함수 피크의 broadening이 관찰되었으며, high frequency dielectric constant는 자유 전하농도에 관계없이 3.689${\pm}$0.05 eV 의 값을 가졌다. Drude free electron 모델을 사용하여 plasma frequency를 구하고 이로부터 얻어진 optical mobility 와 Hall mobility를 비교하여 ZnO계 다결정질 박막에서의 결정립계가 이동도에 미치는 영향을 고찰하고자 한다.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.21 no.3
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• pp.242-248
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• 2008

The structural, optical and electrical properties of ZnO films doped with 1.5 at% of 3A materials(B, Al, Ga, In) were studied by sol-gel process. The films were found to be c-axis (002) oriented hexagonal structure on glass substrate, when post heated at 500 $^{\circ}C$. The surface of the films showed a uniform and nano size microstructure and the crystalline size of doped films decreased. The lattice constants of ZnO:B/Al/Ga increased than that of ZnO, while ZnO:In decreased. All the films were highly transparent(above 90 %) in the visible region. The energy gaps of ZnO:B/Al/Ga were increased a little, but that of ZnO:In was not changed. The resistivities of ZnO:Al/Ga/In were less than 0.1 $\Omega$cm. All the films showed a semiconductor properties in the light or temperature, however ZnO:In was less sensitive to it. A figure of merit of ZnO:In had the highest value of 0.025 $\Omega^{-1}$ in all samples.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2009.11a
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• pp.138-138
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• 2009

Al, Ga and In doped ZnO thin film were prepared by faing targets sputtering as a function of oxygen gas contents at R.T. Base pressure was $2{\times}10^{-6}torr$, and working pressure was 1mTorr. The properties of thin films on the electrical and optical properties of the deposited films were investigated by using a four-point probe (Chang-min), a Hall Effect measurement (Ecopia) and an UV/VIS spectrometer (HP). The minimum resistivities of AZO, GZO and IZO thin film were $6.5{times}10^{-4}[{\Omega}-cm],5.5{\times}10^{-4}[{\Omega}-cm]$ and $4.29{\times}10^{-4}[{\Omega}-cm]$. The average transmittance of over 80% was seen in the visible range.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.15 no.9
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• pp.604-607
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• 2005

Dependence of the crystallinity, surface roughness, carrier concentration, carrier mobility, electrical resistivity and transmittance of Al-doped ZnO films deposited on glass substrates by RF-magnetron sputtering on effects of the ratio of the RF power for AlZnO to that for ZnO (R) have been investigated. X-ray diffraction spectra show strong preferred orientation along the c-axis. The full width at half maximum (FWHM) of the ZnO (002) peak decreases slightly as R increases in the range of R<1.0, whereas it increases substantially in the range of R>1.0. Scanning electron micrographs (SEM) show that the ZnO film surface becomes coarse as R increases. The carrier concentration and the carrier mobility in the ZnO thin film are maximal for R=1.5 and 1.0, respectively. The electrical resistivity is minimal for R=1.0 The transmittance of the ZnO:Al film tends to increase, but to decrease slightly in the range of R>0.5. It may be concluded that the optimum R value is 1.0, considering all these analysis results. The cause of the changes in the structure and physical properties of ZnO thin films with R are also discussed.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2007.11a
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• pp.101-102
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• 2007

ZnO에 Li과 Al이 codoping된 박막을 magnetron spuuter을 이용하여 사파이어 기판 위에 성장하였다. 성장시킨 박막에 대한 구조적, 전기적, 광학적 특성들을 관찰 하였으며, 증착 분위기 조절에 따라서 에피텍셜한 박막을 얻을 수 있었다. $LiAlO_2$ 도핑농도가 증가함에에 따라 전기적으로는 부도체에 가까운 특성을 나타내면서, 광학 밴드갭 에너지가 증가하는 현상을 관찰할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.11a
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• pp.26-27
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• 2008

본 연구는 투명전도성전극(TCO)인 ITO를 대체하기 위해 ZnO에 $Al_2O_3$, $SiO_2$, $TiO_2$의 불순물을 도핑하여 박막의 전기적 및 광학적 특성에 관한 연구를 하였다. 불순물 도핑은 2wt.%로 진행 하였고, 동일한 전압과 두께로 그 특성을 비교 하였으며, 특성으로는 UV-Vis를 이용한 광투과율 측정과 광투과율을 이용한 박막의 광학적 밴드갭과 굴절률을 계산 하였다. 전기적 특성으로는 4-Point Probe로 면저항과 비저항값을 측정하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.192-192
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• 2010

Transparent Conductive Oxides (TCO) 박막은 지금 까지 산업 전반에 걸쳐 많이 응용되어 사용되어지는 박막 중에 하나이다. 그대표적인 산업은 디스플레이 산업 중 평면디스플레이 산업에서 투명 전극으로 사용하는 LCD 및 터치패널에 사용되는 전극으로 사용되어져 왔다. 현재에는 솔라 셀의 전극 및 기판으로서의 응용이 많이 연구되어지고 있다. 이와 같은, 산업에서 사용되는 투명전극 재료는 낮은 전기적 특성 및 애칭특성이 우수하고 높은 광 투과도를 필요로 하고 있으며, 이러한 특성을 모두 만족하며 가장 우수한 물성을 나타내는 물질이 (Indium Tin Oxide) film이다. 하지만 Indium의 고갈과 희소성에 따른 고가라는 점의 문제로 인해 대체재료로써 부상되고 있는 ZnO의 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 투명 전도성 산화물인 ZnO박막과 Al이 도핑된 AZO박막을 저온공정이 가능한 대향 타겟식 스퍼터링 방법(FTS)을 이용하여 산소가스 분압과 Al타겟에 인가되는 Current에 따른 박막의 전기적, 광학적 특성을 파악하여 적용여부에 대해 조사하였다. ZnO박막의 결정성은 유입되는 산소가스의 유량에 따라 증가하며 일정 영역이상에서는 감소하였다. 산소가스 유량이 1.2 sccm일 때 가장 높은 결정성을 얻었다. 또한 산소가스 유량을 1.2 sccm으로 고정시킨 후 Al타겟에 인가되는 Current에 변화를 주었을 때 0.5A에서 가장 낮은 비저항을 얻었다. ZnO박막의 미세구조는 Xray-diffraction method를 이용하여 측정하였고, 산소 분압에 따른 표면조도 분석을 위해 AFM을 사용하였고 Zn와 Oxide bonding의 화학적 분석을 위해 XPS를 이용하여 분석하였다. 또한 전기적 특성은 Hall measurement, 광 투과도는 UV-VIS Spectrometer를 이용하였다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.11a
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• pp.49.2-49.2
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• 2009

투명전극은 디스플레이, 태양전지와 같은 광전자 소자에 필수적이며, 지금까지 개발된 재료 중에는 ITO가 가장 투명하면서 전기전도도가 높고 생산성도 좋기 때문에 투명전극의 재료로 사용하고 있다. ITO는 낮은 비저항(${\sim}10^{-4}{\Omega}cm$) 과 높은 투과율 (~85 %), 상대적으로 넓은 밴드갭 에너지 (3.5 eV) 의특성과 같이 뛰어난 전기적 광학적 특성에 반해서 높은 원자재 가격, 불안정한 공급량 등으로 인한 문제점이꾸준히 제기되고 있다. 따라서 $In_2O_3$:Sn, ZnO:Al, ZnO:Ga, ZnO:F, ZnO:B, TiN 등과 같은 물질들로대체하려는 연구가 활발하게 진행되고 있다. ZnO는 ITO보다원자재의 수급이 원활하기 때문에 원가가 낮으며, 상대적으로 낮은 온도에서도 제작이 가능하다. 또한 화학적으로 안정적이므로 ZnO에 Al, Ga 등의 3족 원소를 도핑함으로써 낮은 비저항의 박막 제작이 가능하고, ITO 박막과 비교하여 etching이 쉬우며 기판과의 접착성이 좋으며, sputtering 공정시 plasma 분위기에서의 안정성이 뛰어나고 박막증착율이 높기 때문에 투명전극으로 적합한 재료이다. 본 연구에서는 cylindrical type의 Aldoping된 ZnO single target을 사용하여 박막 증착 압력의 변화를 주어 유리기판 위에 DC sputtering을 하였다. Fieldemission scanning electron microscope (FESEM)을 통해 ZnO:Al 박막의 표면의 형상과 두께를 확인하였으며, X-ray diffraction (XRD) 분석을 통해 박막의 결정학적 특성을 관찰하였다. 투명전극용 물질로서 ZnO:Al 박막의 적합성 여부를 확인하기 위하여 Van der Pauw 방법을 이용하여 박막의 비저항, 전자 이동도, 캐리어 농도를 측정하였으며, 박막의 기계적 성질 및 표면 접착성을 확인하기 위하여 nano-indentaion 분석을 하였다. 또한 UV-vis spectrophotometer를 이용하여 ZnO:Al 박막의 투과율을 분석하여 투명전극으로의 응용 가능성을 확인하였다.

• Journal of Sensor Science and Technology
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• v.8 no.2
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• pp.189-194
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• 1999

The heat treatment effects of the undoped ZnO and Al doped ZnO(AZO) transparent conductive films prepared by rf magnetron sputtering were investigated. The variations of the electrical and optical properties with heat treatment temperature and ambient were studied. The resistivity of the un doped ZnO films heat treated in air and $H_z$ plasma for 1 hour increased rapidly above $200^{\circ}C$ and $300^{\circ}C$, respectively. And that of the ZnO:Al films heat treated in air also increased rapidly above $300^{\circ}C$. On the other hand that of the ZnO:Al films heat treated in $H_z$ plasma was constant regardless of heat treatment temperature. The optical transmittance above 550nm is about 90% for all thin films regardless of impurity doping, the heat treatment temperature and ambient.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2009.02a
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• pp.142.1-142.1
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• 2009