• 반도체디스플레이기술학회지
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• 제22권1호
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• pp.18-22
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• 2023

We have investigated the effect of the concentration of oxygen vacancies on the characteristics of Mo-doped ZnO (MZO) thin films for the TCO (transparent conducting oxide). For this purpose, MZO thin films were deposited by RF magnetron sputtering at different substrate temperature from room temperature to 300℃. The electrical resistivity of the MZO films decreases with increasing substrate temperature up to 100℃ and then gradually increases at higher temperatures. To investigate the influences of the ambient gases, the flow rate of oxygen and hydrogen in argon was varied from 0.1 sccm to 0.5 sccm. The MZO thin films were preferentially oriented to the (002) direction, regardless of the ambient gases used. The electrical resistivity of the MZO thin films increased with increasing O₂ flow rates, whereas the electrical resistivity decreased sharply under an Ar+H₂ atmosphere and was nearly the same, regardless of the H₂ flow rate used. As the oxygen vacancy concentration increases, the resistivity intended to decrease. In conclusion, Oxygen vacancy affects the MZO thin film's electrical characteristics. All the films showed an average transmittance of over 80% in the visible range.

• 한국결정성장학회지
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• 제22권3호
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• pp.122-126
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• 2012

$Al_2O_3$ 2 wt%가 도핑 된 ZnO(AZO) 타겟으로RF 스퍼터링 장비를 사용하여 $H_2/(Ar+H_2)$ 가스 비율에 따른 AZO 박막을 증착 후, 이들 박막의 특성을 조사하였다. AZO 박막은 $200^{\circ}C$, $2{\times}10^{-2}$ 공정조건에서 $H_2/(Ar+H_2)$ 가스 비율을 변화시키면서 증착하였다. AZO박막증착 중 수소가스의 첨가는 박막의 특성에 영향을 미쳤다. $H_2/(Ar+H_2)$ 가스 비율이 2.5 %일 때 비 저항(${\sim}9.21{\times}10^{-4}\;{\Omega}cm$)과 전자 이동도(${\sim}17.8\;cm^2/Vs$)는 각각 최소값과 최대값을 나타내었다. $H_2/(Ar+H_2)$ 가스 비율이 2.5 % 이상일 때는 $H_2/(Ar+H_2)$ 가스 비율이 증가할수록 비저항은 점차로 증가하였고 전자 이동도는 점차적으로 감소하였다. 전자 운반자 농도는 $H_2/(Ar+H_2)$ 가스 비율이 증가함에 따라 0 %에서 7.5 %까지 점차로 증가하였다. $H_2/(Ar+H_2)$ 가스 비율에 따라 증착된 박막의 가시광선 파장 범위에서 평균 광 투과도는 90 % 이상이었고 성장방향은 [002]이었다.

• 한국재료학회지
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• 제10권4호
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• pp.290-294
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• 2000

ZnS:Mn TFEL device를 전자선 진공증착법으로 제작하여 전기광학적 특성에 관하여 조사하였다. $Ta_2O_5$ 박막의 산소 결핍에 따른 정전용량을 측정하기 위하여 산소분위기에서 열처리에 따른 AES(Auger electron spectroscopy)와 C-F를 측정하였다. 제작한 EL 소자의 전기장 발광 파장은 550~650nm 였으며 이것은 $Mn^{2+}$ 이온의 $3d^5$ 여기준위인 $^4T_1(^4G)$ 에서 $3d^5$ 기저준위인 $^6A_1(^S)$로의 내각전자전이 피크이다. 열처리를 수행하지 않은 $Ta_2O^5$를 절연층으로 사용한 EL 소자의 발광시작전압은 24~28V이고 색도 좌표값 X=0.5151, Y=0.4202인 황등색 발광을 하였다. $Ta_2O_5$를 절연층으로 사용한 소자가 저전압에서 구동이 가능하므로 EL 소자의 실용화가 기대된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.199-199
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• 2011

Recently, Thin film transistors (TFTs) with amorphous oxide semiconductors (AOSs) can offer an important aspect for next generation displays with high mobility. Several oxide semiconductor such as ZnO, $SnO_2$ and InGaZnO have been extensively researched. Especially, as a well-known binary metal oxide, tin oxide ($SnO_2$), usually acts as n-type semiconductor with a wide band gap of 3.6eV. Over the past several decades intensive research activities have been conducted on $SnO_2$ in the bulk, thin film and nanostructure forms due to its interesting electrical properties making it a promising material for applications in solar cells, flat panel displays, and light emitting devices. But, its application to the active channel of TFTs have been limited due to the difficulties in controlling the electron density and n-type of operation with depletion mode. In this study, we fabricated staggered bottom-gate structure $SnO_2$-TFTs and patterned channel layer used a shadow mask. Then we compare to the performance intrinsic $SnO_2$-TFTs and doping hafnium $SnO_2$-TFTs. As a result, we suggest that can be control the defect formation of $SnO_2$-TFTs by doping hafnium. The hafnium element into the $SnO_2$ thin-films maybe acts to control the carrier concentration by suppressing carrier generation via oxygen vacancy formation. Furthermore, it can be also control the mobility. And bias stability of $SnO_2$-TFTs is improvement using doping hafnium. Enhancement of device stability was attributed to the reduced defect in channel layer or interface. In order to verify this effect, we employed to measure activation energy that can be explained by the thermal activation process of the subthreshold drain current.

• 대한화학회지
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• 제24권3호
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• pp.218-224
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• 1980

산화아연에 흡착한 산소종과 CO, $C_2H_4$의 표면반응을 EPR 분광법을 사용하여 연구했다. (1) $25^{\circ}$, $100^{\circ}$, $200^{\circ}$, $300^{\circ}C$등 여러온도에서 산소가 흡착된 산화아연의 EPR 스펙트럼을 비교하여 g = 2.014의 피이크가 산소결합에 trap된 $O^-$에서 나옴을 알았다. (2) 각 온도에서 산소가 흡착된 산화아연을 CO, $C_2H_4$와 접촉시켜 흡착종의 반응성을 알아보았으며, 안정한 $O_2^-$의 EPR스펙트럼을 이용하여 탈착된 표면을 검출했다. (3) 비교적 높은 온도에서 존재하는 $O^-$는 $25^{\circ}C$에서도 CO, $C_2H_4$와 반응하여 완전산화반응을 하며 생성된 흡착종들은 $200^{\circ}C$에서 탈착되었다. (4) $180^{\circ}C$까지 주로 존재하는 $O_2^-$는 CO의 반응하지 않았고 $C_2H_4$와 반응하여 $200^{\circ}C$에서 탈착되는 g=2.002의 등방성 EPR 스펙트럼을 갖는 생성물을 만들었다.

• Electronic Materials Letters
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• 제14권6호
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• pp.669-677
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• 2018

In this work, the high ${\kappa}$ $Zr_xAl_{1-x}O_y$ films with a different Zr concentration have been deposited by atomic layer deposition, and the effect of Zr concentrations on the structure, chemical composition, surface morphology and dielectric properties of $Zr_xAl_{1-x}O_y$ films is analyzed by Atomic force microscopy, X-ray diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy and capacitance-frequency measurement. The effect of Zr concentrations of $Zr_xAl_{1-x}O_y$ gate insulator on the electrical property and stability under negative bias illumination stress (NBIS) or temperature stress (TS) of ZnSnO (ZTO) TFTs is firstly investigated. Under NBIS and TS, the much better stability of ZTO TFTs with $Zr_xAl_{1-x}O_y$ film as a gate insulator is due to the suppression of oxygen vacancy in ZTO channel layer and the decreased trap states originating from the Zr atom permeation at the $ZTO/Zr_xAl_{1-x}O_y$ interface. It provides a new strategy to fabricate the low consumption and high stability ZTO TFTs for application.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.231.2-231.2
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• 2014

훌륭한 전기적 특성을 갖는 ZnO 기반의 산화물 반도체 박막트랜지스터(TFT)는 AMOLEDs에 적용될 수 있다. 하지만 이러한 장점에도 불구하고 산화물 반도체 TFT소자에 전압이 인가되었을 때 문턱 전압이 이동하게 되는 안정성 문제를 갖는다. 따라서 이를 해결하기 위한 연구가 널리 진행 되고 있다. 본 연구소에서는 고압 분위기 열처리를 통해 안정성의 원인으로 작용할 수 있는 산소공공(Oxygen vacancy)을 감소시키는 연구를 진행하였다. 산화물 반도체 TFT소자의 안정성을 향상시키는 대표적인 분위기 열처리로는 산소 고압 열처리(HPA)가 있으며, 또한 H2O 기체를 사용한 열처리를 통해 TFT소자의 안정성을 높일 수 있다는 연구 결과가 보고된 바 있다. 본 연구에서는 IGZO TFT소자에 H2O보다 더 큰 반응성을 갖는 산화제인 H2O2 기체를 사용한 HPA를 통해 positive bias stress(PBS) 및 negative bias illumination stress(NBIS) 조건에서 안정성이 향상됨을 확인하였고 이를 H2O 기체를 사용한 경우와 비교하였다. 그 결과 H2O2 기체를 산화제로 사용할 때 기존 H2O 기체에 비해 효과적인 PBS 및 NBIS 신뢰성 개선을 확인하였다.

• 산업진흥연구
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• 제1권1호
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• pp.1-6
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• 2016

산화물반도체의 결정질특성과 비정질특성을 이해하기 이하여 AZO 박막과 IGZO 박막을 증착하고 열처리하여 물리적 화학적인 특성을 비교하였다. AZO 박막은 열처리온도가 올라갈수록 결정성이 높아졌으나 IGZO 박막은 열처리온도가 높을수록 비정질특성이 우수하였다. AZO 박막은 열처리에 따라서 PL, XPS 분석에서 화학적 이동이 나타났으나 IGZO 박막은 화학적 이동이 나타나지 않았다. AZO의 O 1s 결합 에너지는 531.5 eV였으며, IGZO 박막은 530 eV으로 낮았다.

• 반도체디스플레이기술학회지
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• 제16권4호
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• pp.59-62
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• 2017

In this paper, atmospheric pressure plasma treatment was proposed for high performance indium gallium zinc oxide thin film transistor (IGZO TFT). RF Ar plasma treatment is performed at room temperature under atmospheric pressure as a simple and cost effective channel surface treatment method. The experimental results show that field effect mobility can be enhanced by $2.51cm^2/V{\cdot}s$ from $1.69cm^2/V{\cdot}s$ to $4.20cm^2/V{\cdot}s$ compared with a conventional device without plasma treatment. From X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis, the increase of oxygen vacancies and decrease of metal-oxide bonding are observed, which suggests that the suggested atmospheric Ar plasma treatment is a cost-effective useful process method to control the IGZO TFT performance.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.253-253
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• 2016

최근 세계적으로 대체 에너지는 중요한 이슈가 되고 있으며 그 중 열전 재료는 유망한 에너지 기술로서 주목 받고 있다. 특히 고 직접화 전자 소자의 발열 문제를 해결하기 위해, 소형화와 정밀 온도 제어가 가능한 박막형 열전 소자에 연구가 주목 받고 있다. 박막형 열전소자 중 산화물 반도체계에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 이러한 산화물 반도체계 중 In2O3는 BiTe, PbTe 등의 기존의 재료에 비해 독성이 낮을 뿐만 아니라 내 산화성 및 고온에서 열적 안정성이 우수하여 고온에서 적용 불가능한 금속계 열전 재료의 한계를 극복 할 수 있다는 장점을 가진다. 우수한 성능 가장 낮은 캐리어 밀도를 가지기 때문에 의 열전 재료는 높은 전기 전도도 및 제백 계수 그리고 낮은 열전도도 특성을 가져야만 한다. IZO:Sn(Zn 10 wt.%, Sn 800 ppm) 박막의 경우, 높은 전기 전도성을 가지면서 비정질 구조를 가진다. 이와 같이 비정질 구조를 가지는 박막 열전 재료는 격자에 의한 열 전도도가 낮기 때문에 결정질 구조에 비해 전체 열 전도도 값이 낮을 것으로 기대된다. 따라서 높은 전기 전도도를 가지면서 동시에 낮은 열 전도도를 가지게 되어 우수한 열전 특성을 가질 것이라 예상된다. 이러한 특성을 바탕으로 본 연구에서는 비정질 구조를 갖는 Zn와 미량의 Sn을 동시에 첨가한 In2O3박막의 전기적 특성및 열전 특성을 관찰하고자 한다. 본 연구에서는 magnetron sputtering법으로 IZO:Sn(Zn 10 wt.%, Sn 800 ppm) 타깃을 이용하여 기판 가열없이 DC Power 70 W, 작업 압력 0.7 Pa으로 SiO2 기판 위에 $400{\pm}20nm$ 두께의 박막을 증착하였다. 이러한 공정으로 만들어진 박막은 대기 중 후 열처리를 각각의 200, 300, 400, 500, $600^{\circ}C$ 온도에서 진행하였다. 박막의 미세 구조는 XRD를 통해 관찰하였다. 그리고 박막의 전기적 특성은 Hall effect measurement을 통해 측정하였고, 열전 특성은 Seebeck 상수의 측정을 통하여 평가하였다. XRD 확인 결과 RT에서 증착한 박막과 후 열처리 200, 300, 400, $500^{\circ}C$ 결과 비정질 구조를 보였고, 후열처리 $600^{\circ}C$에서는 결정의 회절 피크를 보였다. 전기적 특성의 경우, 후 열처리 온도가 증가함에 따라 전기 전도도는 감소한다. 이는 공기중의 산소가 박막에 침투하여 oxygen vacancy를 막아 캐리어 밀도가 감소한것에 기인 된 것으로 판단된다. 열전 특성의 경우 제백상수는 후 열처리 $600^{\circ}C$에서 가장 높은 제백상수를 나타낸다. 제백 상수는 수식에 따라 캐리어 밀도의 -2/3승에 비례하게 된다. 수식에 따라 후 열처리 $600^{\circ}C$에서 가장 낮은 캐리어 밀도를 가지기 때문에 가장 높은 제백 상수를 가지게 된다. 열전 성능 척도인 Power factor는 제백 상수의 제곱과 전기전도도의 곱으로 나타내는데, 후 열처리 $200^{\circ}C$에서 가장 높은 Power factor를 보인다. 이는 캐리어 밀도 감소에 따라 전기 전도도는 감소하였지만 이로 인해 제백상수는 증가하였고, 또한 캐리어 밀도 감소에 따라 이온화 불순물 산란의 감소에 의해 이동도의 증가에 의한 것으로 판단된다. 박막의 경우 기판의 영향으로 인해 열 전도도 측정이 어려워 열전 성능 지수(ZT)를 계산을 할 수 없지만, 마그네트론 스퍼터링법으로 증착한 IZO:Sn 박막은 비정질 구조를 가지므로 격자진동에 의한 열 전도도가 낮아 전체 열 전도도가 결정질에 비해 낮을 것이며 이는 높은 열전 성능 지수를 가질 것으로 예상된다.