• 제목/요약/키워드: N-doped ZnO

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Ga 첨가물이 ZnO의 전기적, 광학적 특성에 미치는 영향 (Effect of Ga Dopants on Electrical and Optical Characteristics of ZnO Thin Films)

  • 김준식;장건익
    • 한국전기전자재료학회논문지
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    • 제23권9호
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    • pp.685-690
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    • 2010
  • ZnO with the wide band gap near 3.37 eV is typically an n-type semiconductor in which deviation from stoichiometry is electrically active. It was known that the films with a resistivity of the order of $10^{-4}{\Omega}cm$ is not easy to obtain. In order to improve electrical characteristic of ZnO, we added 1, 3, 5 wt% Ga element in ZnO. The Ga-doped ZnO (GZO) was grown on a glass substrate by radio frequency (RF) magnetron sputtering at the temperature range from 100 to $500^{\circ}C$. X-ray diffraction (XRD) patterns of GZO films showed preferable crystal orientation of (002) plane. The lowest resistivity of the GZO films was $8.9{\times}10^{-4}{\Omega}cm$. GZO films significantly influenced by the working temperature. The average transmittance of the films was over 80% in the visible ranges.

Si 첨가물이 ZnO의 전기적, 광학적 특성에 미치는 영향 (The Effect of Electrical and Optical Characteristics on ZnO Thin Film with Si Dopant)

  • 김준식;장건익
    • 한국전기전자재료학회논문지
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    • 제24권6호
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    • pp.480-485
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    • 2011
  • ZnO is an n-type semiconductor with a wide band gap near 3.37 eV. It was known that ZnO films with a resistivity of the order of $10^{-4}\;{\Omega}cm$ is not easy to obtain. 1, 3, and 5wt% Si element were added into ZnO in ordre to improve the electrical and optical characteristics. The Si-doped ZnO (SZO) was grown on a glass substrate by radio frequency (RF) magnetron sputtering at the temperature range from 100 to $500^{\circ}C$. X-ray diffraction (XRD) patterns of SZO film showed preferable crystal orientation of (002) plane. It was confirmed that the lowest resistivity of the SZO films was $2.44{\times}10^{-3}{\Omega}cm$ and SZO films were significantly influenced by the working temperature. The average transmittance of the films was over 80% in the visible ranges.

마그네트론 스퍼터링에 의해 phosphorous 도핑된 ZnO 박막의 전기적, 광학적, 구조적 특성의 연관성 (Correlationship of the electrical, optical and structural properties of P-doped ZnO films grown by magnetron sputtering)

  • 안철현;김영이;강시우;공보현;한윈석;조형균
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2007년도 하계학술대회 논문집 Vol.8
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    • pp.177-177
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    • 2007
  • ZnO는 3.36eV의 넓은 밴드캡을 가지는 II-IV족 반도체로써 태양전지, LED와 같은 광학적 소자로 이용이 기대가 되는 물질이다. 더욱이, 상온에서의 60meV에 해당하는 큰 엑시톤 에너지와 밴드캡 에지니어링이 가능하다는 장점 때문에 광학적 소자로 널리 이용되고 있는 GaN을 대체할 수 있는 물질로 주목을 받고 있다. 하지만, p-type ZnO는 형성이 어렵고 낮은 이동도와 케리어 농도의 특성을 보이고, 대기 중에 장시간 노출할 경우 n-type ZnO의 특성으로 돌아가는 불안정성을 보이고 있다. 최근에 몇몇의 연구자들에 의해 V족의 원소인 P(phosphorous), N(nitrogen), As(arsenic))를 도핑하여 p-type ZnO의 형성에 대한 논문이 발표되고 있다. 또한, V족 원소 중에 P는 p-type ZnO 형성에 효과적인 도핑 물질로 보고되 고 있다. 본 연구는 마그네트론 스퍼터링을 이용하여 다양한 온도에서 성장된 P도핑 ZnO 박막의 특성에 대해 연구하였다. P도핑된 ZnO 박막은 사파이어 기판에 buffer층을 사용한 Insulator 특성의 ZnO박막위에 400, 500, 600, $700^{\circ}C$에서 성장되 었다. 박막의 특성 분석에는 325nm의 파장을 가지는 He-Cd의 레이져 광원을 사용하여 10K의 저온 PL과 0.5T의 자기장을 사용한 van der Pauw configuration에 의한 Hall effect측정, 그리고 결정성 분석에는 XRD와 TEM을 이용하였다. 상온 Hall-effect 측정 결과, $400{\sim}600^{\circ}C$ 에서 성장된 박막은 n-type의 특성을 보였고, $700^{\circ}C$에서 성장된 Phosphorous 도핑 ZnO박막은 $1.19{\times}10^{17}$의 캐리어 농도를 가지는 p-type의 특성을 보였다. 그리고 XRD분석과 TEM분석을 통하여 박막의 성장온도가 증가 할수록 P도핑된 ZnO박막의 결정성이 향상되는 것을 알 수 있었다. 또한 10K의 저온 PL분석을 통해 p도핑에 의한 액셉터에 관련된 피크들을 관찰할 수 있었다.

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Structural and Magnetic Properties of Cr-Zn Nanoferrites Synthesized by Chemical Co-Precipitation Method

  • Powar, Rohit R.;Phadtare, Varsha D.;Parale, Vinayak G.;Pathak, Sachin;Piste, Pravina B.;Zambare, Dnyandevo N.
    • 한국세라믹학회지
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    • 제56권5호
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    • pp.474-482
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    • 2019
  • Chromium-doped zinc ferrite nanoparticles with the general formula CryZnFe2-yO4 (y = 0, 0.025, 0.05, 0.075, and 0.1) were synthesized by a surfactant-assisted chemical co-precipitation route using metal nitrate salt precursors. The phase purity and structural parameters were determined by powder X-ray diffraction. The concentration of Cr3+ doped into ZnFe2O4 (ZF) noticeably affected the crystallite size, which was in the range of 22 nm to 36 nm, and all samples showed a single cubic spinel structure without any secondary phase or impurities. The lattice parameter, X-ray density, and skeletal density increased with an increase in the Cr-doping concentration; on the other hand, a decreasing trend was observed for the particle size and porosity. The influence of Cr3+ substitution on ZF magnetic properties were studied under an applied field of 15 kOe. The overall results revealed that the incorporation of a small amount of Cr dopant changed the structural, electrical, and magnetic properties of ZF.

Cr을 첨가한 ZnO의 유전함수를 이용한 a.c. 특성 분석 (Analysis of a.c. Characteristics in Cr-doped ZnO Using Dielectric Functions)

  • 홍연우;신효순;여동훈;김종희
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2009년도 하계학술대회 논문집
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    • pp.16-16
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    • 2009
  • ZnO($Zn_{1+x}O$)는 n-type 반도성 세라믹스로 우수한 전기적, 광학적, 화학적 특성을 갖고 있어 바리스터, 투명 전도막, 화학 및 바이오 센서, UV light emitter 등 다양한 용도로 사용되고 있다. 또한 ZnO에 각종 천이 금속 산화물을 일정량 첨가함에 따라 발생하는 결함준위와 입계 특성의 변화에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 다양한 천이 금속 산화물의 첨가에 따른 전기적 광학적 특성의 변화에 대한 결과들이 많이 보고되고 있지만 서로 상충되거나 해석상 다소 어려운 것으로 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 ZnO에 $Cr_2O_3$를 2.0 at% 첨가하여 Cr 첨가에 따른 ZnO의 결함준위와 입계 특성 변화에 대하여 각종 유전함수($Z^*$, $Y^*$, $M^*$, $\varepsilon^*$, and $tan{\delta}$)를 이용하여 고찰하였다 ZnO에 Cr을 첨가할 경우 결함 중 장범위 쿨롱 인력에 의한 결함(0.13~0.18 eV)이 ~100K 영역에서 나타났으며, ZnO 내 결함 중 대표적인 $Zn_j$$V_o$는 서로 겹쳐서 나타났다. 이들 중첩된 결함에 대하여 각종 유전함수를 이용할 경우 서로 분리해 낼 수 있는 강점이 있음을 논하였다. 또한 각 결함준위가 강는 정전용랑(C)과 저항(R)을 impedance-modulus spectroscopy를 이용하여 구한 결과, 소결온도가 높아질수록 정전용량은 증가하였으며, 측정온도가 놓아질수록 높아지는 경향을 나타내었다. 입계의 정전용량은 소결온도가 높아질수록 높아 지지만 측정온도가 높아질수록 낮아지는 경향을 나타내었다. 각 저항값은 소결온도 및 측정온도가 높아질수록 지수적으로 감소하였다. 또한 분포함수를 이용하여 입계 안정성에 대하여 고찰하였다.

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ZnO-Zn2BiVO6-Co3O4 세라믹스의 액상소결과 전기적 특성 (Liquid Phase Sintering and Electrical Properties of ZnO-Zn2BiVO6-Co3O4 Ceramics)

  • 홍연우;김유비;백종후;조정호;정영훈;윤지선;박운익
    • 한국전기전자재료학회논문지
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    • 제30권2호
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    • pp.74-80
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    • 2017
  • This study focuses on the effects of doping $Zn_2BiVO_6$ and $Co_3O_4$ on the sintering and electrical properties of ZnO; where, ZZ consists of 0.5 mol% $Zn_2BiVO_6$ in ZnO, and ZZCo consists of 1/3 mol% $Co_3O_4$ in ZZ. As ZnO was sintered at about $800^{\circ}C$, the liquid phases, which are composed of $Zn_2BiVO_6$ and $Zn_2BiVO_6$-rich phases, were found to be segregated at the grain boundaries of sintered ZZ and ZZCo, respectively, which demonstrates that $V_o^{\cdot}$(0.33~0.36 eV) are formed as dominant defects according to the analysis of admittance spectroscopy. As $Co_3O_4$ is doped to ZZ, the resistivity of ZnO decreases to ~38%, while donor density ($N_d$), interface state density ($N_t$), and barrier height (${\Phi}_b$) increase twice higher than those of ZZ, according to C-V characteristics. This result harbingers that ZZCo and its derivative compositions will open the gate for ZnO to be applied as more progressive varistors in the future, as well as the advantageous opportunity of manufacturing ZnO chip varistors at lower sintering temperatures below $900^{\circ}C$.

Conformal Zinc Oxide Thin Film Deposition on Graphene using molecular linker by Atomic Layer Deposition

  • 박진선;한규석;조보람;성명모
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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    • pp.280.2-280.2
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    • 2016
  • The graphene, a single atomic sheet of graphite, has attracted tremendous interest owing to its novel properties including high intrinsic mobility, optical transparency and flexibility. However, for more diverse application of graphene devices, it is essential to tune its transport behavior by shifting Dirac Point (DP) of graphene. So, in the following context, we suggest a method to tune structural and electronic properties of graphene using atomic layer deposition. By atomic layer deposition of zinc oxide (ZnO) on graphene using 4-mercaptophenol as linker, we can fabricate n-doped graphene. Through ${\pi}-{\pi}$ stacking between chemically inert graphene and 4-mercaptophenol, conformal deposition of ZnO on graphene was enabled. The electron mobility of graphene TFT increased more than 3 times without considerably decreasing the hole mobility, compared to the pristine graphene. Also, it has high air stability. This ZnO doping method by atomic layer deposition can be applicable to large scale array of CVD graphene TFT.

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Zno/nip-SiC:H/금속기판 구조 비정질 실리콘 태양전지의 후면 ZnO 및 완충층 삽입 효과에 대한 컴퓨터 수치해석 (Computer simulation for the effects of inserting the textured ZnO and buffer layer in the rear side of ZnO/nip-SiC: H/metal type amorphous silicon solar cells)

  • 장재훈;임광수
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 1994년도 하계학술대회 논문집 C
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    • pp.1277-1279
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    • 1994
  • In the structure of ZnO/nip-SiC: H/metal substrate amorphous silicon (a-Si:H) solar cells, the effects of inserting a rear textured ZnO in the p-SiC:H/metal interface and a graded bandgap buffer layer in the i/p-SiC:H have been analysed by computer simulation. The incident light was taken to have an intensity of $100mW/cm^2$(AM-1). The thickness of the a-Si:H n, ${\delta}$-doped a-SiC:H p, and buffer layers was assumed to be $200{\AA},\;66{\AA}$, and $80{\AA}$, respectively. The scattering coefficients of the front and back ZnO were taken to be 0.2 and 0.7, respectively. Inserting the rear buffer layer significantly increases the open circuit voltage($V_{oc}$) due to reduction of the i/p interface recombination rate. The use of textured ZnO markedly improves collection efficiency in the long wavelengths( above ${\sim}550nm$ ) by back scattering and light confinement effects, resulting in dramatic enhancement of the short circuit current density($J_{sc}$). By using the rear buffer and textured ZnO, the i-layer thickness of the ceil for obtaining the maximum efficiency becomes thinner(${\sim}2500{\AA}$). From these results, it is concluded that the use of textured ZnO and buffer layer at the backside of the ceil is very effective for enhancing the conversion efficiency and reducing the degradation of a-Si:H pin-type solar cells.

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