• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.188-188
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• 2010

최근까지는 주로 비정질 실리콘이 디스플레이의 채널층으로 상용화 되어왔다. 비정질 실리콘 기반의 박막 트랜지스터는 제작의 경제성 및 균일성을 가지고 있어서 널리 상용화되고 있다. 하지만 비정질 실리콘의 구조적인 문제인 낮은 전자 이동도(< 1 cm2/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 Oxide등의 산화물이 연구되고 있으며, indium이나 aluminum등을 첨가하여 전기적인 특성을 향상시키려는 노력을 보이고 있다. 본 연구에서는 Zinc Oxide 기반의 박막 트랜지스터를 DC magnetron sputtering를 이용하여 상온에서 제작한 후 다양한 조건에서의 후열처리를 통하여 소자의 특성의 최적화를 이루는 것을 시도하였다. 그리고 ITO를 전극으로 사용하여 bottom gate 구조의 박막 트랜지스터를 만들고 air 분위기에서 온도별, 시간별 열처리를 진행하였다. 또한 gate insulator의 처리를 통하여 thin film의 interface 개선을 통하여 소자의 성능 향상을 시도 하였다. semiconductor analyzer로 소자의 출력 특성 및 전이 특성을 평가하였다. 그 결과 기존의 a-Si 기반의 박막 트랜지스터보다 우수한 이동도의 특성을 갖는 ZnO 박막 트랜지스터를 얻었다. 그리고 이를 바탕으로 ZnO를 이용하여 대면적 적합한 디스플레이를 제작할 수 있다는 가능성을 보인다. 그리고 Temperature, Bias Temperature stability, 경시변화 등의 다양한 조건에서의 안정성을 평가하여 안정성이 향상을 확보하여 비정질 실리콘을 대체할 유력한 후보중위 하나가 될 것이라고 생각된다.

• Journal of the Korean institute of surface engineering
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• v.51 no.4
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• pp.237-242
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• 2018

We report on the fabrication and photoelectrochemical (PEC) properties of a ZnO nanorod array structure as an efficient photoelectrode for hydrogen production from sunlight-driven water splitting. Vertically aligned ZnO nanorods were grown on an indium-tin-oxide-coated glass substrate via seed-mediated hydrothermal synthesis method with the use of a ZnO nanoparticle seed layer, which was formed by thermally oxidizing a sputtered Zn metal thin film. The structural and morphological properties of the synthesized ZnO nanorods were examined using X-ray diffraction and scanning electron microscopy, as well as Raman scattering. The PEC properties of the fabricated ZnO nanorod photoelectrode were evaluated by photocurrent conversion efficiency measurements under white light illumination. From the observed PEC current density versus voltage (J-V) behavior, the vertically aligned ZnO nanorod photoelectrode was found to exhibit a negligible dark current and high photocurrent density, e.g., $0.65mA/cm^2$ at 0.8 V vs Ag/AgCl in a 1 mM $Na_2SO_4$ electrolyte. In particular, a significant PEC performance was observed even at an applied bias of 0 V vs Ag/AgCl, which made the device self-powered.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.167-167
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• 2012

Aluminium-zinc-tin oxide (AZTO) 박막 트랜지스터는 Spin-coating 방법으로 제작되었다. AZTO용액의 용매는 2-Methoxyethanol, 용질은 각각 Aluminium nitride, Zinc acetate dihydrate, Tin chloride가 사용되어 제작되었다. 용액의 안정성을 위해서 미량의 Mono ethyl amine이 첨가되었다. 용액의 Zn:Sn의 몰 비율은 1 : 1로 고정 되었으며 Al의 mole비를 다양하게 늘리면서 실험을 진행하였다. 이렇게 만들어진 AZTO용액은 3,000 rpm으로 30초간 Spin-coating하였으며 이후 Furnace system을 통하여 $500^{\circ}C$의 온도로 1시간 동안 후열처리 공정을 진행하였다. AZTO박막을 활성층으로 제작된 박막 트랜지스터는 Al의 비율이 늘어남에 따라 처음엔 이동도가 증가하였으나 이후 이동도가 낮아지며 소자특성이 나빠지는 것을 보였다. 이러한 현상의 원인을 알아보고자 물리적, 전기적, 광학적 분석을 통해서 Al양의 변화가 박막트랜지스터 구동에 미치는 영향을 해석하였다. 먼저 AZTO용액은 열중량측정/시차열분석법(Thermo Gravimetry/Differential Thermal Analysis)을 이용하여 spin-coating 이후 후 열처리 온도 결정 및 박막의 변화를 관찰하였으며, X-선 분광(X-ray photoelectron spectroscopy)을 이용하여 박막의 조성 및 전자구조의 변화를, 타원분광해석법(Spectroscopic Ellipsometry)분석을 통하여 밴드 갭과 전도대 이하 밴드 갭 내에 존재하는 결함상태변화를 관찰하였다. AZTO 박막 내의 Al양을 조절하는 것은 박막내의 에너지 준위의 변화를 야기하고 그로인해 박막트랜지스터의 특성을 변화킨다는 결과를 도출하였다.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.26 no.4
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• pp.275-277
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• 2013

Thin-film transistors(TFTs) with silicon zinc tin oxide(SZTO) channel layer are fabricated by solution-process. The threshold voltage ($V_{th}$) shifted toward positive directly with increasing Si contents in SZTO system. Because the Si has a lower standard electrode potential (SEP) than Sn, Zn, thus degenerate the oxygen vacancy (VO). As a result, the Si act as carrier suppressor and oxygen binder in the SZTO as well as a $V_{th}$ controller.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.06a
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• pp.444-445
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• 2007

Aluminum-doped zinc oxide (AZO) films are attractive materials as transparent conductive electrode because they are inexpensive, nontoxic and abundant element compared with indium tin oxide (ITO). AZO films have been deposited on glass (coming 1737) substrates by RF magnetron sputtering system. An ultrathin layer of nickel oxide (NiO) was deposited on the AZO anode to enhance the hole injections in organic light-emitting diodes (OLED). The current density-voltage and luminescence-voltage properties of devices were studied and compared with ITO device.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.477-477
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• 2010

태양전지용 TCO(Transfer Conductivity Oxide)는 가시광선 영역에서 높은 광 투과도(optical transmittance), 낮은 저항(resistivity), 우수한 박막 표면 거칠기(roughness) 등의 특성이 요구된다. 현재 가장 많이 사용되는 투명전극은 ITO(Indium Tin Oxide)가 보편적이다. 하지만 ITO에 사용되는 원료 재료인 In이 상대적으로 열적 안정성이 낮아 제조과정에서 필수적으로 수반되는 열처리가 제한적이며, 높은 원료 단가로 인하여 경제적인 측면에서 약점으로 지적되고 있다. 이러한 ITO 투명전극의 대체 재료로서 최근 ZnO 박막의 연구가 활발히 이루어지고 있다. MOCVD(Metal-Organic chemical vapor deposition)로 Soda lime glass 기판위에 약 900nm의 두께로 증착한 BZO(Boron-zinc-oxide)박막을 수소 플라즈마 처리공정을 한 뒤 산소 플라즈마를 이용하여 재처리 하였다. 산소 플라즈마 처리 공정은 RIE(Reactive Ion Etching)방식의 플라즈마 처리 장치를 사용하였고 공정 조건은 13.56 MHz의 RF주파수를 사용하여 RF 전력, 압력, 기판 온도 등을 변화시켜 BZO 박막의 전기적 특성을 측정 및 분석하였다.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.32 no.4
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• pp.272-275
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• 2019

We investigated the electrical characteristics of amorphous silicon-zinc-tin-oxide (a-SZTO) thin films deposited by RF-magnetron sputtering at room temperature depending on the deposition time. We fabricated a thin film transistor (TFT) with a bottom gate structure and various channel thicknesses. With increasing channel thickness, the threshold voltage shifted negatively from -0.44 V to -2.18 V, the on current ($I_{on}$) and field effect mobility (${\mu}_{FE}$) increased because of increasing carrier concentration. The a-SZTO film was fabricated and analyzed in terms of the contact resistance and channel resistance. In this study, the transmission line method (TLM) was adopted and investigated. With increasing channel thickness, the contact resistance and sheet resistance both decreased.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.93-93
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• 2011

The Indium Zinc Tin Oxide (IZTO) and Indium Tin Oxide (ITO) thin films are grown on PI substrate at different substrate temperature by pulsed DC magnetron sputtering with a sintered ceramic target of IZTO (In2O3 70 wt.%, ZnO 15 wt.%, SnO2 15 wt.%) and ITO (In2O3 90wt.%, SnO2 10wt.%). The structural, electrical, and optical properties are investigated. The IZTO thin films deposited at low temperature showed relatively low electrical resistivity compared to ITO thin films deposited at low temperature. As a result, we could prepare the IZTO thin films with the resistivity as low as $5.6{\times}10^{-4}({\Omega}{\cdot}m)$. Both of the films deposited on PI substrate showed an average transmittance over 80% in visible range (400.800nm). Overall, IZTO thin film is a promising candidate as an alternative TCO material to ITO in flexible and OLED devices.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.214-214
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• 2010

Indium-tin-oxide(ITO)는 평판디스플레이 산업이 성장함에 따라 그 수요는 계속 늘고 있지만 세계적으로 In의 매장량의 한계로 그 단가가 매우 높다. 또한 ITO는 플렉시블 디스플레이에 적용함에 있어서 고온 공정으로 인해 많은 단점을 보이고 있어 이를 대체할 새로운 투명전극의 개발이 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 IZTO($In_2O_3$:ZnO:$SnO_2$=80:10:10 wt.%)의 In 량을 절감한 조성의 타겟을 제조하였다. 그리고 유리기판 위에 IZTO 박막을 펄스 DC 마그네트론 스퍼터링을 이용하여 증착압력과 활성 산소의 분압을 변화시키며 증착하였다. 증착압력의 변화는 3mTorr~8mTorr 범위에서 제어하였고 활성 산소의 분압은 0%~3% 범위에서 제어하였으며 기판의 온도의 제어 없이 상온에서 증착하였다. 증착한 박막은 전기적, 광학적 및 구조적 특성 등을 조사하였다. 증착압력 6mTorr와 산소분압 2%의 조건에서 비저항은 $5.07{\times}10^{-4}\;({\Omega}{\cdot}cm)$, 캐리어 농도는 $2.96{\times}10^{20}(cm^{-3})$, 이동도는 $41.6(cm^{-2}/Vs)$로 가장 좋은 전기적 특성을 보였다. 박막의 투과율을 측정한 결과 평균 85% (400nm~800nm)이상의 우수한 광학적 특성을 보였다. 또한 이 IZTO 박막을 이용하여 OLED 소자를 제작하여 그 특성을 조사하였다. 조사 결과 플렉시블 디스플레이 분야에서 IZTO 박막은 In 절감효과와 상온 공정에서 우수한 투명전극 특성을 보여 ITO를 대체할 물질로 가능성을 보여주었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.141-141
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• 2012

The electronic and optical properties of Indium Zinc Tin Oxide (IZTO) thin films using gas environment were investigated by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and reflection electron energy loss spectroscopy (REELS). REELS spectra revealed that the band gaps of IZTO thin films are 3.26, 3.07, and 3.46 eV for water mixed with oxygen, argon mixed with oxygen, and air environments, respectively. The measured band gaps by REELS are consistent with the optical band gaps obtained by UV-Spectrometer. The optical properties represented by the dielectric function $\mathfrak{m}$, the refractive index n, the extinction coefficient k, and the transmission coefficient T of the IZTO thin films with different gas environments were determined from a quantitative analysis of REELS spectra. The calculated transmission from quantitative analysis of REELS spectra shows good agreement with transmission measured by UV-spectrometer. The transmission values of 89% and low electrical resistivity of $3.55{\times}10^{-3}{\Omega}{\cdot}cm$ have been achieved for argon mixed with oxygen which indicates that the gas enviroment plays an important role in improving the electronic and optical properties of films.