본 연구에서는 InGaZnO 반도체를 제조하기 위하여 출발물질로 사용되는 $Ga_2O_3$분말을 침전법을 이용하여 합성하였다. 침전법의 공정 변수인 출발물질로 사용된 $Ga(NO_3)_3$의 농도와 aging 시간 및 온도를 제어하여 $Ga_2O_3$ 분말을 합성하고 그 물성을 분석하였다. TG-DSC 분석을 통하여 $Ga(OH)_3$의 산화온도 및 $Ga_2O_3$의 상전이 온도를 확인하였고, XRD 분석을 통해 $Ga_2O_3$의 결정구조와 결정성의 변화를 확인하였다. 또한 SEM 관찰을 통해 $Ga_2O_3$분말의 미세 구조와 평균 입도 및 입도 분포를 분석하였다.
Homogeneous multicomponent indium gallium zinc oxide (IGZO) ceramics for transparent electrode targets are prepared from the oxides and nitrates as the source materials, and their properties are characterized. The selected compositions were $In_2O_3:Ga_2O_3:ZnO$ = 1:1:2, 1:1:6, and 1:1:12 in mole ratio based on oxide. As revealed by X-ray diffraction analysis, calcination of the selected oxide or nitrides at $1200^{\circ}C$ results in the formation of $InGaZnO_4$, $InGaZn_3O_6$, and $InGaZn_5O_8$ phases. The 1:1:2, 1:1:6, and 1:1:12 oxide samples pressed in the form of discs exhibit relative densities of 96.9, 93.2, and 84.1%, respectively, after sintering at $1450^{\circ}C$ for 12 h. The $InGaZn_3O_6$ ceramics prepared from the oxide or nitrate batches comprise large grains and exhibit homogeneous elemental distribution. Under optimized conditions, IGZO multicomponent ceramics with controlled phases, high densities, and homogeneous microstructures (grain and elemental distribution) are obtained.
This study develops a highly transparent ohmic contact scheme using indium oxide doped ZnO (IZO) as a current spreading layer for p-GaN in order to increase the optical output power of nitride-based lightemitting diodes (LEDs). IZO based contact layers of IZO, Ni/IZO, and NiO/IZO were prepared by e-beam evaporation, followed by a post-deposition annealing. The transmittances of the IZO based contact layers were in excess of 80% throughout the visible region of the spectrum. Specific contact resistances of $3.4\times10^{-4}$, $1.2\times10^{-4}$, $9.2\times0^{-5}$, and $3.6\times10^{-5}{\Omega}{\cdot}cm^2$ for IZO, Ni/Au, Ni/IZO, and NiO/IZO, respectively were obtained. The forward voltage and the optical output power of GaN LED with a NiO/IZO ohmic contact was 0.15 V lower and was increased by 38.9%, respectively, at a forward current of 20 mA compared to that of a standard GaN LED with an Ni/Au ohmic contact due to its high transparency, low contact resistance, and uniform current spreading.
GaN-based light-emitting diodes (LEDs) with ZnO nanorod arrays on a planar indium tin oxide (ITO) transparent electrode were demonstrated. ZnO nanorods were grown into aqueous solution at low temperature of $90^{\circ}C$. Under 20 mA current injection, the light output efficiency of the LED with ZnO nanorod arrays on ITO was remarkably increased by about 40 % of magnitude compared to the conventional LED with only planar ITO. The enhancement of light output by the ZnO nanorod arrays is due to the formation of side walls and a rough surface resulting in multiple photon scattering at the LED surface.
ZnO thn films are grown on five kinds of oxide substrates including $c-Al_2O_3(0001),\;r-Al_2O_3(01-12)$, MgO(100), MgO(111), $NdGaO_3(110)$ by rf magnetron sputtering and effects substrate types on properties of ZnO thin films ate investigated. In order to compare the substrate effects one growth condition is selected and all the films are grown by the same growth condition. Structural and optical properties of the ZnO films ate different depending on the substrates although the films ate not epitaxial but polycrystalline. The ZnO film grown on $NdGaO_3(100)$ substrate shows the best overall properties among the films grown on substrates investigated in this study.
본 연구에서는 InGaZnO 산화물 반도체를 제조하기 위한 출발물질 중 하나인 $Ga_2O_3$ 분말을 착체중합법을 이용하여 합성하였다. 함께 사용되는 다른 출발 물질인 $In_2O_3$와 ZnO 분말 입자가 수십 nm 크기로 제조되는 반면 $Ga_2O_3$ 분말입자는 아직까지 수 ${\mu}m$ 크기의 입자가 사용되기 때문에 입도의 균일성을 확보하기 위해 착체중합법의 공정을 최적화하여 $Ga_2O_3$ 나노 분말을 합성하고 그 물성을 분석하였다. $Ga_2O_3$ 나노 분말 합성의 출발물질로 ethylene glycol, citric acid, $Ga(NO_3)_3$를 사용하였으며 $500{\sim}800^{\circ}C$에서 $Ga_2O_3$ 나노 입자을 합성하였다. TG-DTA 분석을 통해 전구체에서 유기물이 소실되는 온도를 확인하였고, XRD 분석을 통해 $Ga(NO_3)_3$ 농도 및 열처리 온도에 따른 $Ga_2O_3$ 나노 입자의 결정성을 확인하였다. SEM 분석을 이용하여 $Ga_2O_3$ 나노 입자의 미세 구조 및 입도 분포를 확인하였다.
Single-crystal InGaZnO (IGZO) thin films were spontaneously formed as periodic layered structure along the c-axis by thermal treatment at high temperature. when the IGZO superlattice were synthesized by sol-gel method, the effects of preferred growth orientations and the flatness of ZnO buffer layer were investigated. $InGaO_3(ZnO)_2$ superlattice were favorably formed on ZnO buffer layer with single preferred orientation. Futhermore, it showed relatively high Seebeck coefficient and power factor.
(Zn,Mg)O (ZMO) thin films doped with Ga $(0\~0.03mol\%)$ in the target source were prepared by pulsed laser deposition on c-plane sapphire substrates at $500^{\circ}C$, and the effect of Ga contents on the properties of the electrical, optical and crystal properties of the deposited films was investigated. From X-ray diffraction patterns, ZMO film doped with $0.02 mol\%$ Ga showed crystal structure with c-axis preferred orientation, showing only the (0002) and (0004) diffraction peaks. In contrast, ZMO film doped with $Ga=0.03 mol\%$ showed a randomly oriented crystal structure. All the samples were highly transparent, showing the transmittance values of above $85\%$ in the visible region. For all the Ga doped ZMO films, the value of energy band gap was found to be about 3.5 eV, regardless of their Ga contents. From the Hall measurements, the resistivity and the carrier density for the ZMO film doped with $0.01 mol\%$ Ga were about $5\times10^{-4}\Omega-cm$ and $2\times10^{21}cm^{-3}$, respectively.
산화물 반도체는 넓은 에너지갭을 가지고 높은 이동성과 높은 투명성을 가지기 때문에 초고 속 박막 트랜지스터(Thin film transistor; TFT)에 많이 응용되고 있다. 그러나 ZnO 및 $In_2O_3$ 산화물 반도체를 박막트랜지스터에 사용할 경우 소자가 불안정하여 전기적 성질이 저하되고 문턱전압의 이동이 일어난다. TFT에 사용되는 산화물 반도체로는 GaInZnO, ZrInZnO, HfInZnO 및 GaSnZnO의 전기적 특성에 관한 연구가 많이 되었다. 그러나 titanium-indium-zinc-oxide (TIZO) TFT에 대한 연구는 비교적 적게 수행 되었다. 본 연구에서는 TFTs의 안정성을 향상하기 위하여 TFT의 채널로 사용되는 TiInZnO를 형성하는데 간단한 제조 공정과 낮은 비용의 용액 증착방법을 사용하였다. 졸-겔 전해액은 Titanium (IV) isopropoxide $[Ti(OCH(CH_3)_2)_4]$, 0.1 M Zinc acetate dihydrate $[Zn(CH_3COO)_2{\cdot}2H_2O]$ 그리고 indium nitrate hydrate $[In(NO_3)_3{\cdot}xH_2O]$을 2-methoxyethanol의 용액에 합성하였다. $70^{\circ}C$에서 한 시간 동안 혼합 하였다. Ti의 몰 비율은 10%, 20% 및 40% 로 각각 달리하여 제작하였다. $SiO_2$층 위에 2,500 rpm 속도로 25초 동안 스핀 코팅하여 TFT를 제작하였다. TIZO 박막에 대한 X-선 광전자 스펙트럼 관측 결과는 Ti 몰 비율이 증가함에 따라 Ti 2p1/2피크의 세기가 증가함을 보여주었다. TiZO 박막에 Ti 원자를 첨가하면 $O^{2-}$ 이온이 감소하기 때문에 전하의 농도가 변화하였다. 전하 농도의 변화는 TiZO 채널을 사용하여 제작한 TFT의 문턱전압을 양 방향으로 이동 하였으며 off-전류를 감소하였다. TiZO 채널을 사용하여 제작한 TFT의 드레인 전류-게이트 전압 특성은 on/off비율이 $0.21{\times}107$ 만큼 크며 이것은 TFT 소자로서 우수한 성능을 보여주고 있다.
Effects of growth variables and post-growth annealing on the optical, structural and electrical properties of magnetron-sputtered Ga0.04Mg0.10Zn0.86O films are characterized in detail. It is observed that films grown from pure oxygen plasma showed high resistivity, ~102 Ω·cm, whereas films grown in Ar plasma showed much lower resistivity, 2.0 × 10-2 ~ 1.0 × 10-1 Ω·cm. Post-growth annealing significantly improved the electrical resistivity, to 4.3 ~ 9.0 × 10-3 Ω·cm for the vacuum annealed samples and to 1.3 ~ 3.0 × 10-3 Ω·cm for the films annealed in Zn vapor. It is proposed that these phenomena may be attributed to the improved crystalline quality and to changes in the defect chemistry. It is suggested that growth within oxygen environments leads to suppression of oxygen vacancy (Vo) donors and formation of Zn vacancy (VZn) acceptors, resulting in highly resistive films. After annealing treatment, the activation of Ga donors is enhanced, Vo donors are annihilated, and crystalline quality is improved, increasing the electron mobility and the concentration. After annealing in Zn vapor, Zn interstitial donors are introduced, further increasing the electron concentration.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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