• 반도체디스플레이기술학회지
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• 제16권2호
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• pp.94-97
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• 2017

Amorphous Si has been used for data processing circuits in flat panel displays. However, low mobility of the amorphous Si is a limiting factor for the data transmission speed. Metal oxides such as ZnO have been studied to replace the amorphous Si. ZnO is a wide bandgap (3.3 eV) semiconductor with high mobility and good optical transparency. When ZnO is grown by sputtering with $O_2$ as an oxidizer, there can be many ion species arising from $O_2$ decomposition. $O^+$, $O_2{^+}$, and $O^-$ ions are expected to be the most abundant species, and it is not clear which one contributes to the ZnO growth. We applied alternating substrate voltage (0 V and -70 V) during sputtering growth. We studied changes in transistor characteristics induced by the voltage switching. We also compared ZnO grown by dc and rf sputtering. ZnO film was grown at $450^{\circ}C$ substrate temperature. ZnO thin-film transistor grown with these methods showed $7.5cm^2/Vsec$ mobility, $10^6$ on-off ratio, and -2 V threshold voltage.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2009년도 제40회 하계학술대회
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• pp.1343_1344
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• 2009

In this work, transparent conducting Al-doped zinc oxide (AZO) films were prepared on Corning glass substrate by RF magnetron sputtering using an Al-doped ZnO target (Al: 2 wt.%) at room temperature and all films were deposited with athickness of 150 nm. We investigated the effects of the post-annealing temperature and the annealing ambient on structural, electrical and optical properties of AZO films. The films were annealed at temperatures ranging from 300 to $500^{\circ}C$ in steps of $100^{\circ}C$ using rapid thermal annealing equipment in oxygen. The thickness of the film was observed by field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) and grain size was calculated from the XRD spectra using the Scherrer equation and their electrical properties were investigated using a hole measurement and the reflectance of AZO films was investigated by UV-VIS spectrometry.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2003년도 하계학술대회 논문집 Vol.4 No.1
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• pp.143-146
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• 2003

Al doped Zinc Oxide(ZnO:Al) films, which is widely used as a transparent conductor in optoelectronic devices such as solar cell, liquid crystal display, plasma display panel, thermal heater, and other sensors, were prepared by using the capacitively coupled DC magnetron sputtering method. The influence of the substrate temperature, working gas pressure and discharge power on the electrical, optical and morphological properties were investigated experimentally. The consideration on the effect of doping amounts of Al on the electrical and optical properties of ZnO thin film were also carried out. ZnO:Al films with the optimum growth conditions showed resistivity of $9.42{\times}10^{-4}\;{\Omeg}-cm$ and transmittance of 90.88% for 840nm in film thickness in the wavelength range of the visible spectrum.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.89-89
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• 2011

a-GIZO(비정질 Ga-In-Zn-O)박막은 유연하며 광학적으로 투명하고 높은 전자의 이동도를 갖는 반도체적 특성을 갖기 때문에 차세대 display분야에서 TFT(Thin-Film-Transistor)의 high speed active-matrix layer로써 각광을 받고 있다. 이 물질의 표면은 환경 및 표면처리에 매우 민감하며 [1,2], 이 표면에 metal이 증착되는 경우에도, 선행 연구에 의하면, 다양한 chemical state가 나타남을 알 수 있었다. 이것은 metal의 증착에 따라 metal과 a-GIZO 사이의 contact 저항이 달라짐을 의미한다. 우리는 a-GIZO 박막 위에 Au를 단계적으로 증착시키면서, Au coverage 증가에 따른 core-level과 valence에서의 x-ray photoelectron spectra의 변화를 살펴봄으로써 a-GIZO박막과 Au의 계면에서 일어나는 chemical state의 변화를 알 수 있었다. 특히, Au deposition의 전 처리과정으로써 Ne ion sputtering을 두 단계로 다르게 하여 a-GIZO의 표면환경에 따른 Au 증착의 영향을 살펴보았다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.169-170
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• 2007

In this paper we report upon an investigation into the effect of sputter pressure and RF power on the electrical properties of Gallium doped zinc oxide (GZO) film. GZO films were deposited on glass substrate without substrate temperature by RF magnetron sputtering from a ZnO target mixed with 5 wt% $Ga_2O_3$. Argon gas pressure and RF power were in the range of 1~11 mTorr, and 50~100 W, respectively. However, the resistivity of the film was strongly influenced by the sputter pressure and RF power. We were able to achieve as low as $1.5{\times}10^{-3}\;{\Omega}cm$, without substrate temperature.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제17권8호
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• pp.1873-1878
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• 2013

본 연구에서는 RF magnetron sputtering 법으로 상온에서 공정압력 (1~7 mTorr) 을 변화시켜가며 유리기판(Eagle 2000) 위에 ITZO ($In_2O_3$ : $SnO_2$ : ZnO = 90wt.%: 5wt.%: 5wt.%) 박막을 제작하여, 구조적 특성과 광학적 및 전기적 특성을 조사하였다. XRD 와 FESEM 측정을 통해, 공정압력에 무관하게 모든 ITZO 박막이 부드러운 표면의 비정질 구조를 가지고 있음을 확인할 수 있었다. 공정압력 3mTorr 에서 증착한 ITZO 박막이 비저항 $3.08{\times}10^{-4}{\Omega}{\cdot}cm$, 가시광 영역에서 평균 투과도 81 % 와 재료평가지수 $10.52{\times}10^{-3}{\Omega}^{-1}$ 의 가장 우수한 전기적 및 광학적 특성을 나타내었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.95.1-95.1
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• 2010

Transparent conducting ZnO films were deposited to apply DSSC Substrate on glass substrates at $500^{\circ}C$ by ionbeam-assisted deposition. Crystallinity, microstructure, surface roughness, chemical composition, electrical and optical properties of the films were investigated as a function of deposition parameters such as ion energy, and substrate temperature. The microstructure of the polycrystalline ZnO films on the glass substrate were closely related to the oxygen ion energy, arrival ratio of oxygen to Zinc Ion bombarded on the growing surface. The main effect of energetic ion bombardment on the growing surface of the film may be divided into two categories; 1) the enhancement of adatom mobility at low energetic ion bombardment and 2) the surface damage by radiation damage at high energetic ion bombardment. The domain structure was obtained in the films deposited at 300 eV. With increasing the ion energy to 600 eV, the domain structure was changed into the grain structure. In case of the low energy ion bombardment of 300 eV, the microstructure of the film was changed from the grain structure to the domain structure with increasing arrival ratio. At the high energy ion bombardment of 600 eV, however, the only grain structure was observed. The electrical properties of the deposited films were significantly related to the change of microstructure. The films with the domain structure had larger carrier concentration and mobility than those with the grain structure, because the grain boundary scattering was reduced in the large size domains compared with the small size grains. The optical transmittance of ZnO films was dependent on a surface roughness. The ZnO films with small surface roughness, represented high transmittance in the visible range because of a decreased light surface scattering. By varying the ion energy and arrival ratio, the resistivity and optical transmittance of the films were varied from $1.1{\times}10^{-4}$ to $2.3{\times}10^{-2}{\Omega}cm$ and from 80 to 87%, respectively. The ZnO film deposited at 300 eV, and substrate temperature of $500^{\circ}C$ had the resistivity of $1.1{\times}10^{-4}{\Omega}cm$ and optical transmittance of 85% in visible range. As a result of experiments, we provides a suggestition that ZnO thin Films can be effectively used as the DSSC substrate Materials.

• 한국진공학회지
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• 제18권5호
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• pp.377-383
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• 2009

라디오파 마그네트론 스퍼터링 방법을 사용하여 사파이어 기판 위에 Al 도핑된 ZnO (AZO) 박막을 성장시킨 후에 온도 범위 $600-900^{\circ}C$에서 급속 열처리를 수행하였다. 박막의 결정 구조와 표면 형상은 각각 X-선 회절법과 주사전자현미경으로 조사하였다. 급속 열처리 온도가 증가함에 따라 박막의 결정성은 향상되었고, 평균 50 nm의 크기를 갖는 육각형 형태의 결정 입자가 관측되었다. 증착된 모든 박막은 파장 영역 400-1100 nm에서 92%의 평균 투과율을 나타내었다. 열처리 온도가 증가함에 따라 박막의 밴드갭 에너지는 감소하였고, 광여기 발광 신호의 경우에 자외선 발광 신호의 세기가 감소하면서 400 nm에 중심을 둔 보라색 발광 신호가 주된 피크를 형성하였다. 박막의 전기적 특성은 열처리 온도에 현저한 의존성을 보였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.347.1-347.1
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• 2014

최근, 박막 트랜지스터는 빠른 동작 속도, 낮은 공정비용 그리고 저온공정 등의 특성을 필요로 하고 있다. 그 중 indium-zinc oxide (InZnO)는 높은 전기적 특성, 높은 광 투과도 그리고 우수한 안정성 때문에 기존의 반도체를 대체할 수 있을 것으로 기대된다. InZnO의 경우 indium과 zinc의 조성비에 따라 특성 변화의 차이가 크기 때문에 다양한 조성비에 대한 연구가 보고되고 있는데, 기존의 InZnO 박막을 증착하는 방법의 경우에 조성비의 변화 과정에 많은 공정상의 어려움이 있다. 이 같은 문제점 때문에 조성비의 변화를 용이하게 할 수 있는 용액공정을 이용한 연구가 진행되고 있다. 또한 용액공정은 높은 균일성, 공정 시간 및 비용 감소 그리고 대면적화가 가능한 장점을 가지고 있다. 한편, 용액공정을 기반으로 한 InZnO의 경우에 용액 상태에서 고체 상태의 순수한 금속 산화물 상태로 바꾸기 위해 post-treatment 가 필요하다. 일반적으로 furnace 열처리 방법을 사용하는데, 이 경우 낮은 열효율 및 고비용 등의 문제점을 가지고 있다. 특히 glass 또는 flexible 기판의 경우 열처리 온도에 대한 제약이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위한 방법으로 최근에 microwave irradiation를 이용한 저온 post-treatment 방법이 보고되고 있다. Microwave irradiation는 짧은 공정시간 및 열 균일성 등의 장점이 있다. 따라서 본 연구에서는 다양한 indium과 zinc의 조성비를 갖는 용액을 제작한 후 spin coating을 이용하여 증착한 InZnO 기반의 박막 트랜지스터를 제작하였다. Furnace와 microwave 방식으로 post-treatment 하여 비교 평가한 결과 microwave irradiation 한 경우 furnace 열처리 한 경우 보다 더 안정된 동작 전압을 가지는 것으로 나타났다. 따라서 저온공정이 가능한 microwave irradiation 방법으로 post-treatment 한다면 차세대 산화물 반도체로서의 적용이 가능할 것으로 기대된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.104-104
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• 2010

현재 디스플레이 시장은 급변하게 변화하고 있다. 특히, 비정질 실리콘의 경우 디스플레이의 채널층으로 주로 상용화되어 왔다. 비정질 실리콘 기반의 박막 트랜지스터는 제작의 경제성 및 균일성을 가지고 있어서 널리 상용화되고 있다. 하지만 비정질 실리콘의 경우 낮은 전자 이동도(< $1\;cm^2/Vs$)로 인하여 디스플레이의 대면적화에 부적합하며, 광학적으로 불투명한 특성을 갖기 때문에 차세대 디스플레이의 응용에 불리한 점이 있다. 이런 문제점의 대안으로 현재 국내외 여러 연구 그룹에서 산화물 기반의 반도체를 박막 트랜지스터의 채널층으로 사용하려는 연구가 진행중이다. 산화물 기반의 반도체는 밴드갭이 넓어서 광학적으로 투명하고, 상온에서 증착이 가능하며, 비정질 실리콘에 비해 월등히 우수한 이동도를 가짐으로 디스플레이의 대면적화에 유리하다. 특히 Zinc Oxide, Tin Oxide, Titanum Oxide등의 산화물이 연구되고 있으며, indium이나 aluminum등을 첨가하여 전기적인 특성을 향상시키려는 노력을 보이고 있다. Tin oxide의 경우 천연적으로 풍부한 자원이며, 낮은 가격이 큰 이점으로 작용을 한다. 또한, $SnO_2$의 경우 ITO나 ZnO 열적으로 화학적 과정에서 더 안정하다고 알려져 있다. 본 연구에서는 $SnO_2$ 기반의 박막 트랜지스터를 DC magnetron sputtering를 이용하여 상온에서 제작을 하였다. 일반적으로, $SnO_2$의 경우 증착 과정에서 산소 분압 조절과 oxygen vacancy 조절를 통하여 박막의 전도성을 조절할 수 있다. 이렇게 제작된 $SnO_2$의 박막을 High-resolution X-ray diffractometer, photoluminescence spectra, Hall effect measurement를 이용하여 전기적 및 광학적 특성을 알 수 있다. 그리고 후열처리 통하여 박막의 전기적 특성 변화를 확인하였다. gate insulator의 처리를 통하여 thin film의 interface의 trap density를 감소시킴으로써 소자의 성능 향상을 시도하였다. 그리고 semiconductor analyzer로 소자의 출력 특성 및 전이 특성을 평가하였다. 그리고 Temperature, Bias Temperature stability, 경시변화 등의 다양한 조건에서의 안정성을 평가하여 안정성이 확보된다면 비정질 실리콘을 대체할 유력한 후보 중의 하나가 될 것이라고 기대된다.