PLD 법으로 3 wt.% Al이 도핑된 ZnO 타겟을 이용하여 corning 1737 기판위에 200 mTorr의 고정된 산소 분압에서 기판온도 ($100\;{\sim}\;250^{\circ}C$)에 따른 AZO 박막의 구조적, 광학적, 전기적 특성을 조사하였다. 모든 박막들은 c 축 배향되었으며, 오직 (002) 회절 피크만 관찰되었다. $250^{\circ}C$에서 제작한 AZO 박막에서 가장 우수한 (002) 배향성을 보였으며, 이때의 반가폭 값은 $0.44^{\circ}$ 였다. 모든 박막이 가시광 영역에서 85 % 이상의 투과율을 보였으며, Burstein-Moss 효과가 관찰되었다. 전기적 특성은 $250^{\circ}C$에서 제작한 박막에서 가장 우수한 캐리어 농도 ($3.48{\times}10^{20}cm^{-3}$)와 비저항 ($1.65{\times}10^{-2}{\Omega}cm$) 값을 나타냈다.
기능성 소자 응용을 위한 다양한 박막을 성장시키기 위하여 PLD(Pulsed Laser Deposition) 장치를 제작 개발하였다. 이 PLD 장치를 이용하여 $NbS_2$ 박막을 $Al_2O_3$(012) 기판과 Si(111) 기판 위에 성장시켰다. 결정성 박막의 성장조건을 조사하기 위하여 기판온도를 실온${\sim}600^{\circ}C$, 타겟의 성분비(S/Nb)를 $2.0{\sim}5.25$로 변화시켰다. XRD 패턴으로부터 기판온도가 $600^{\circ}C$이고 타겟의 성분비가 4.0일 때 c-축 배향을 나타내는 양호한 결정성의 $NbS_2$박막이 성장되었다. Si(111) 기판 위보다 $Al_2O_3$(012) 기판 위에서 보다 양질의 $NbS_2$ 박막이 성장되었음을 알 수 있었다.
In this work, ZnO films doped with different contents of Indium (0.1at.%, 0.3at.%, 0.6at.%, respectively) were deposited on Si (111) substrate that has 1~20 $\Omega$cm by pulsed laser deposition (PLD) at $600^{\circ}C$ for 30min. The thickness of the films are about 250 nm. The structural, optical and electrical properties of the films were investigated using X-ray Diffraction (XRD), Atomic force microscope (AFM), Photoluminescence (PL) and Hall measurement. It has been found that RMS of the films is decreased and grain size is increased with increasing the contents of doped Indium. The results of the Photoluminescence properties were indicated that the films have UV emission about 380nm and shows a little red shitf with increasing contents of doped indium. The result of the Hall measurement shows that the concentration and resisitivity in doped ZnO are as changing as one order, respectively ${\sim}10^{18}/cm^2$, ${\sim}10^{-2}cm{\Omega}cm$.
C-축으로 배향된 고품질 $YBa_{2}Cu_{3}O_{7}$ 박막을 펄스레이저 증착법으로 $SrTiO_{3}$(100) 기판위에 제작하였다. STO 기판을 고온 산소열처리로 원시세포 높이의 테라스가 발달한 atomic-flat한 표면상태로 가공하였으며, 이 기판위에 최적의 조건에서 증착된 $YBa_{2}Cu_{3}O_{7}$ 박막은 원시세포단위로 층상으로 적층 성장됨을 알 수 있었다. 이러한 박막은 임계온도${\ge}90$ K, 전이폭${\le}0.6$ K, 상온비저항${\sim}300{\mu}{\Omega}cm$, 잔류저항${\sim}0$ 및 임계전류밀도${\sim}4.6{\times}10^{6}A/cm^{2} $의 초전도 특성을 나타내었다.
박막트랜지스터의 전극으로 Au, Ag, Mo, ITO와 같은 물질들이 이미 많이 연구되어 왔으며, 투명 Source/Drain 전극을 활용한 물질로는 ITO에 초점이 맞춰져 왔다. 하지만 ITO의 높은 가격과 Indium의 인체 유해한 독성 때문에 ITO를 대체하는 물질에 대해 많은 연구가 진행되고 있다. 그 중 Al이 도핑된 ZnO (AZO) 는 가시광 영역에서 85% 이상의 높은 투과율과 높은 전도성, 낮은 비저항으로 다양한 광전소자의 전극과 윈도우 물질로 많은 응용 가능성을 보여주고 있다. 본 실험에서는 고 품질의 박막성장이 가능하고, 박막의 두께를 세밀하게 조절할 수 있는 Pulsed Laser Deposition (PLD) 을 이용하여 온도변화에 따라 AZO 박막을 성장시키고 구조적, 전기적, 광학적 특성을 조사하였다. 또한 온도변화가 AZO 박막 특성에 미치는 영향을 분석하여 Source/Drain 전극으로 사용하기 위한 조건을 최적화하였고, 실제 투명박막트랜지스터 제작을 통해 소자의 I-V Curve 와 Transfer 특성을 확인하고, Transfer Length Method 방법을 이용하여 투명박막트랜지스터의 접촉저항, 채널 비저항 등을 확인해 보았다. 소결된 타겟으로는 99.99%의 순도를 갖는 ZnO-$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.
In this study, we report the vertically aligned ZnO nanowires by using different type of Ga-doped ZnO (GZO) thin films as seed layers to investigate how the underlying GZO film micro structure affects the distribution of ZnO nanowires. Arrays of highly ordered ZnO nanowires have been synthesized on GZO thin film seed layer prepared on p-Si substrates ($7-13{\Omega}cm$) with utilize of a pulsed laser deposition (PLD). With the vapor-liquid-solid (VLS) growth process, the ZnO nanowire synthesis carries out no metal catalyst and is cost-effective; furthermore, The GZO seed layer facilitates the uniform growth of well-aligned ZnO nanowires. The influence of the growth temperature and various thickness of GZO seed layer have been analyzed. Crystallinity of grown seed layer was studied by X-Ray diffraction (XRD); diameter and morphology of ZnO nanowires on seed layer were investigated by field emission scanning electron microscopy (FE-SEM). Our results suggest that the GZO seed layer with high c-axis orientation, good crystallinity, and less lattice mismatch is key parameters to optimize the growth of well-aligned ZnO nanowire arrays.
We report on the growth of $CuCrO_2$ films using pulsed laser deposition and their structural and electrical transport properties. $CuCrO_2$ thin films were doped with 5 at% Mg for p-type properties. Epitaxial films of $CuCr_{0.95}Mg_{0.05}O_2$ were grown on c-plane sapphire substrates. The effects of growth temperature and oxygen pressure on film properties were investigated. The main phase of delafossite $CuCr_{0.95}Mg_{0.05}O_2$ was appeared above the growth temperature of $600^{\circ}C$. The thin film grown at $500^{\circ}C$ showed the highest conductivity, reaching 19.6 S/cm while higher growth temperatures over $500^{\circ}C$ led to lower conductivity; the thin film grown at $700^{\circ}C$ showed 0.02 S/cm.
Pulsed laser deposition법에 의하여 양질의 PbTe 박막을 다양한 기판온도에 따라 성장시켰다. XRD패턴으로 부터 각 온도에서의 PbTe층들은 결정화가 되어있음을 알 수 있었다. 또한 PbTe 박막의 XRD 피크들은 (h00)의 방향성을 나타내고 있다. Pb의 재증발로 인하여 $400^{\circ}C$이상에서는 PbTe 박막은 결정성의 박막으로 형성되지 않았다. AFM 이미지로부터 박막의 표면은 작은 granular 결정들과 평탄한 매트릭스로 구성되어 있음이 관찰되었다. 기판온도의 증가에 따라 표면의 입자들이 커지는 것을 알 수 있었다. Hall-effect 측정으로부터 $300^{\circ}C$에서 성장한 PbTe 박막의 전기적 특성은 $3.68{\times}10^{18}cm^{-3}$의 캐리어 농도와 $148\;cm^2/Vs$의 Hall 이동도를 나타내었다.
Park, On-Jeon;Song, Sang-Woo;Lee, Kyung-Ju;Roh, Ji-Hyung;Kim, Hwan-Sun;Moon, Byung-Moo
한국진공학회:학술대회논문집
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한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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pp.434-436
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2013
Ga-doped ZnO (GZO) was substitutes of the SnO2:F films on soda lime glass substrate in the photovoltaic devices such as CIGS, CdTe and DSSC due to good properties and low cost. However, it was reported that the electrical resistivity of GZO is unstable above $300^{\circ}C$ in air atmosphere. To improve thermal stability of GZO thin films at high temperature above $300^{\circ}C$ an $TiO_2$ thin film was deposited on the top of GZO thin films as a barrier layer by Pulsed Laser Deposition (PLD) method. $TiO_2$ thin films were deposited at various thicknesses from 25 nm to 100 nm. Subsequently, these films were annealed at temperature of $300^{\circ}C$, $400^{\circ}C$, $500^{\circ}C$ in air atmosphere for 20 min. The XRD measurement results showed all the films had a preferentially oriented ( 0 0 2 ) peak, and the intensity of ( 0 0 2 ) peak nearly did not change both GZO (300 nm) single layer and $TiO_2$ (50 nm)/GZO (300 nm) double layer. The resistivity of GZO (300 nm) single layer increased from $7.6{\times}10^{-4}{\Omega}m$ (RT) to $7.7{\times}10^{-2}{\Omega}m$ ($500^{\circ}C$). However, in the case of the $TiO_2$ (50 nm)/GZO (300 nm) double layer, resistivity showed small change from $7.9{\times}10^{-4}{\Omega}m$ (RT) to $5.2{\times}10^{-3}{\Omega}m$ ($500^{\circ}C$). Meanwhile, the average transmittance of all the films exceeded 80% in the visible spectrum, which suggests that these films will be suitable for photovoltaic devices.
The different concentration Indium doped ZnO:Al films were grown on glass substrates (Corning 1737) at $200^{\circ}C$ by pulsed laser deposition. The indium doping in AZO films shows the critical effect on the crystallinity, resistivity, and optical properties of the films. The AZO films doped with 0.3 atom % indium content exhibit the highest crystallinity, the lowest resistivity of $4.5\times10^{-4}\Omega$-cm, and the maximum transmittance of 93%. The resistivity of the indium doped-AZO films is strongly related with the crystallinity of the films. The carrier concentration in the indium doped-AZO films linearly increases with increasing indium concentration. The mobility of the AZO films with increasing indium concentration was reduced with an increase in carrier concentration and the decrease in mobility was attributed to the ionized impurity scattering mechanism. In an optical transmittance, the shift of the optical absorption edge to shorter wavelength strongly depends on the electronic carrier concentration in the films.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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