지금까지 주로 사용해 오던 TMA(trimethylaluminum, AI$(CH_3)_3)$와 $H_2O$를 사용하여 ALD(Atomic Layer Deposition)법으로 증착시킨 AI$(CH_3)_3)$막내의 $OH^{-}$기는 AI$(CH_3)_3)$의 우수한 물성을 악화시키는 불순물 역할을 하므로, 이를 개선하기 위하여 본 연구에서는 TMA와 오존(ozone, $O_3$)을 이용하여 AI$(CH_3)_3)$막을 증착한 후, 산화제 소스로 $H_2O$와 $O_3$을 각각 사용했을 때 그것들이 AI$(CH_3)_3)$막의 유전적 특성에 끼치는 효과에 관하여 비교 조사하였다. XPS 분석결과 $O_3$를 사용한 AI$(CH_3)_3)$막은 $H_2O$를 사용할 때와는 다르게 $OH^{-}$기가 감소됨을 관찰할 수 있었다. 화학적 안정성(chemical inertness)의 척도가 되는 wet 에칭율 또한 $O_3$를 사용한 AI$(CH_3)_3)$막의 경우가 더욱 우수하게 나타났다. TiN을 상부전극으로 한 MIS (metal-insulator-silicon) capacitor 구조로 제작된 AI$(CH_3)_3)$막의 경우 $H_2O$를 사용한 경우 보다 $O_3$를 사용한 경우에 누설전류밀도가 더 낮았고, 절연특성이 더 우수하였으며, $H_2O$보다 $O_3$를 사용했을 때 C-V 전기적이력(hystersis) 곡선의 편차(deviation)가 감소하는 것으로 보아 전기적 특성이 더 향상되었음을 알 수 있었다.
We fabricated organic-inorganic superlattice films using molecular layer deposition (MLD) and atomic layer deposition (ALD). The MLD is a gas phase process in the vacuum like to atomic layer deposition (ALD) and also relies on a self-terminating surface reaction of organic precursor which results in the formation of a monolayer in each sequence. In the MLD process, 'Alucone' is very famous organic thin film fabricated using MLD. Alucone layers were grown by repeated sequential surface reactions of trimethylaluminum and ethylene glycol at substrate temperature of $80^{\circ}C$. In addition, we developed UV-assisted $Al_2O_3$ with gas diffusion barrier property better than typical $Al_2O_3$. The UV light was very effective to obtain defect-free, high quality $Al_2O_3$ thin film which is determined by water vapor transmission rate (WVTR). Ellipsometry analysis showed a self-limiting surface reaction process and linear growth of each organic, inorganic film. Composition of the organic films was confirmed by infrared (IR) spectroscopy. Ultra-violet (UV) spectroscopy was employed to measure transparency of the organic-inorganic superlattice films. WVTR is calculated by Ca test. Organic-inorganic superlattice films using UV-assisted $Al_2O_3$ and alucone have possible use in gas diffusion barrier for OLED.
Transparent conductive oxides (TCOs) play an important role in thin-film solar cells in terms of low cost and performance improvement. Al-doped ZnO (AZO) is a very promising material for thin-film solar cellfabrication because of the wide availability of its constituent raw materials and its low cost. In this study, AZO films were prepared by low pressurechemical vapor deposition (LPCVD) using trimethylaluminum (TMA), diethylzinc(DEZ), and water vapor. In order to improve the absorbance of light, atypical surface texturing method is wet etching of front electrode using chemical solution. Alternatively, LPCVD can create a rough surface during deposition. This "self-texturing" is a very useful technique, which can eliminate additional chemical texturing process. The introduction of a TMA doping source has a strong influence on resistivity and the diffusion of light in a wide wavelength range.The haze factor of AZO up to a value of 43 % at 600 nm was achieved without an additional surface texturing process by simple TMA doping. The use of AZO TCO resulted in energy conversion efficiencies of 7.7 % when it was applied to thep-i-n a-Si:H thin film solar cell, which was comparable to commercially available fluorine doped tin oxide ($SnO_2$:F).
Atomic layer deposition (ALD)에 의한 알루미늄 산화 막(Al2O3)은 고효율 결정질 실리콘 태양전지를 위한 우수한 표면 패시베이션 특성을 제공한다. 알루미늄 산화막는 고정적인 음전하를 가지고 있기 때문에 p-형 실리콘 태양 전지 후면은 전계에 의한 우수한 패시베이션 효과를 형성한다. 그러나, ALD 방식으로 증착된 알루미늄 산화막은 매우 긴 공정 시간을 필요로 하기 때문에 기존의 실리콘 태양 전지 공정에 적용하기가 어렵다. 본 논문에서는 알루미늄 산화막 형성에서 공정 시간을 줄이기 위해 Plasma assisted atomic layer deposition (PA-ALD) 방식을 적용했다. PA-ALD 기술은 trimethylaluminum (TMA)과 O2를 사용하여 기판 표면에 알루미늄 산화막을 증착하는 것으로 ALD 방식과 유사하지만, O2 플라즈마를 사용함으로써 증착 속도를 향상시킬 수 있다. 이는 좋은 패시베이션 특성을 가지는 알루미늄 산화막을 실리콘 태양전지양산 공정에 적용할 수 있는 가능성을 제시한다. PA-ALD 방식에 의한 알루미늄 산화막의 패시베이션 특성을 최적화하기 위해서 증착 후 열처리 조건에 대한 연구도 수행하였다. 막증착률이 1.1${\AA}$/cycle인 Al2O3층의 두께 변화에 따른 특성을 최적화하기 위해 공정 온도를 $250^{\circ}C$ 고정하고, 열처리 온도와 시간을 가변하였으며 유효 반송자수명을 측정하여 알루미늄 산화막의 패시베이션 특성을 확인했다.
산화 알루미늄($Al_2O_3$) 박막을 p-type Czochralski(CZ) Si 위에 Remote Plasma Atomic Layer Deposition(RPALD)을 이용하여 저온 공정으로 증착하였다. Photolithography 공정으로 grid 패턴을 형성한 후 열 증착기로 알루미늄을 증착하여 MIS-IL (Metal-Insulator-Semiconductor Inversion Layer) solar cell을 제작하였다. 반응소스로는 Trimethylaluminum (TMA)과 $O_2$를 이용하였다. $Al_2O_3$ 박막의 전기적 특성 평가를 위해 MIS capacitor를 제작하여 Capacitance-voltage (C-V), Current-voltage (I-V), Interface state density ($D_{it}$)를 평가하였으며 Solar simulator를 이용하여 MIS-IL Solar cell의 Efficiency을 측정하였다.
$Al_2O_3$ thin films were deposited on GaN (0001) by remote plasma atomic layer deposition (RPALD) technique using trimethylaluminum (TMA) precursor and oxygen radicals in the temperature range of 25 ~ $500^{\circ}C$. Growth rate per cycle was varied with substrate temperature from 1.8 $\breve{A}$/ cycle at $25^{\circ}C$ to 0.8 $\breve{A}$/cycle at $500^{\circ}C$. The chemical structure of the $Al_2O_3$ thin films was studied using X-ray photo electron spectroscopy (XPS). Excellent electrical properties of $Al_2O_3$/GaN MIS capacitor were grown at $300^{\circ}C$ process temperature.
ZnO nanowires were coated conformally with aluminum oxide ($Al_{2}O_{3}$) material by atomic layer deposition (ALD). The ZnO nanowires were first synthesized on a Si (100) substrate at $1380^{\circ}C$ from ball-milled ZnO powders by a thermal evaporation procedure with an argon carrier gas without any catalysts; the length and diameter of these ZnO nanowires are $20\sim30{\mu}m$ and $50{\sim}200$ nm, respectively. $Al_{2}O_{3}$ films were then deposited on these ZnO nanowires by ALD at a substrate temperature of $300^{\circ}C$ using trimethylaluminum (TMA) and distilled water ($H_{2}O$). Transmission electron microscopy (TEM) images of the deposited ZnO nanowires revealed that 40nm-thick $Al_{2}O_{3}$ cylindrical shells surround the ZnO nanowires.
원자층 증착법(ALD)을 통해 최적의 Al doped ZnO (AZO)박막을 얻기 위해 기판온도와 Al도핑농도 등의 공정변수를 조절하여 최적의 성막 조건 연구특성을 분석하였다. 증착당시 Zn와 Al의 precursors는 diethylzinc(DEZ), trimethylaluminum(TMA)을 각각 사용하였으며, reactants로는 Deionized water를 사용하였다. DEZ와 TMA의 증착비율을 통하여 1%에서 12%까지 Al의 도핑농도를 조절하였다. 이후 Hall effect measurement를 이용하여 기판온도와 Al도핑농도에 따른 AZO박막의 운반자 농도, 이동도, 저항을 분석했고, X-ray diffraction을 통하여 물리적 구조의 변화를 관측했다. 공정 최적화를 통하여 Al도핑농도의 변화가 AZO박막의 전기적 특성에 미치는 영향을 해석하였다. 또한, 공정의 최적화 이후 AZO박막을 나노 구조체 석영(quartz)기판위에 250도의 온도에서 Al ~3%의 농도로 10nm부터 150nm까지의 두께로 증착하였다. SEM 분석을 통해 나노 구조체 기판에 균일한 AZO 박막이 형성되었는지 확인하였고, AZO박막의 두께에 따른 전기적 특성 및 광 투과도를 측정한 결과 나노구조체 석영 기판위에 증착된 AZO박막은 가시광선 영역에서 80%이상의 광 투과도를 보였으며 ${\sim}10^{-3}{\Omega}cm$의 저항을 보였다.
$Al_{2}O_{3}$ thin films were deposited on GaN(0001) by using a Remote Plasma Atomic Layer Deposition(RPALD) technique with a trimethylaluminum(TMA) precursor and oxygen radicals in the temperature range of $25{\sim}500^{\circ}C$. The growth rate per cycle was varied with the substrate temperature from $1.8{\AA}$/cycle at $25^{\circ}C$ to $0.8{\AA}$/cycle at $500^{\circ}C$. The chemical structure of the $Al_{2}O_{3}$ thin films was studied using X-ray photoelectron spectroscopy(XPS). The electrical properties of $Al_{2}O_{3}$/GaN Metal-Insulator-Semiconductor (MIS) capacitor grown at a $300^{\circ}C$ process temperature were excellent, a low electrical leakage current density(${\sim}10^{-10}A/cm^2$ at 1 MV) at room temperature and a high dielectric constant of about 7.2 with a thinner oxide thickness of 12 nm. The interface trap density($D_{it}$) was estimated using a high-frequency C-V method measured at $300^{\circ}C$. These results show that the RPALD technique is an excellent choice for depositing high-quality $Al_{2}O_{3}$ as a Sate dielectric in GaN-based devices.
KIEE International Transactions on Electrophysics and Applications
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제2C권6호
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pp.314-320
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2002
Three different ZnO nanomaterials (nanobelts, nanorods, and nanowires) were synthesized at 138$0^{\circ}C$ from ball-milled ZnO powders by a thermal evaporation procedure with an argon carrier gas without any catalysts. Transmission electron microscopy (TEM) revealed that the ZnO nanobelts are single crystalline with the growth direction perpendicular to the (010) lattice plane, and that the ZnO nanorods and nanowires are single crystalline with the growth directions perpendicular to the (001) and (110) lattice Planes, respectively. In cathodoluminescence (CL), the energy Position of the near band-edge (NBE) peak is 3.280 eV for the 100-, 250-, and 500-nm thick nanobelts, 3.262 eV for the 100- and 250-nm thick nanorods, and 3.237 eV for the 500-nm thick nanorods. The synthesized ZnO nanorods were coated conformally with aluminum oxide (Al$_2$O$_3$) material by atomic layer deposition (ALD). $Al_2$O$_3$films were then deposited on these ZnO nanorods by ALD at a substrate temperature of 300 $^{\circ}C$ using trimethylaluminum (TMA) and distilled water ($H_2O$). Transmission electron microscopy (TEM) images of the deposited ZnO nanorods revealed that 40nm-thick $Al_2$O$_3$ cylindrical shells surround the ZnO nanorods.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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