The effect of oxygen in the synthesis of oxide nanowires by using carbothermal reduction process have been studied thermodynamically and kinetically. By using laboratory air, ZnO nanowires could be fabricated in the carbothermal reduction process and a metal oxidation process. As the processing pressure decreases, the diameter of the nanowires decreases and the oxygen vacancy increases. As the processing pressure increases, the oxygen vacancy decreases and the shape of the ZnO becomes plate-like.
The ZnSe epilayers were grown on the GaAs substrate by hot wall epitaxy. After the ZnSe epilayers treated in the vacuum-, Zn-, and Se-atmosphere, respectively, the defects of the epilayer were investigated by means of the low-temperature photoluminescence measurement. The dominant peaks at 2.7988 eV and 2.7937 eV obtained from the PL spectrum of the as-grown ZnSe epilayer were found to be consistent with the upper and the lower polariton peak of the exciton, I$_2$ (D$^{\circ}$, X), bounded to the neutral donor associated with the Se-vacancy. This donor-impurity binding energy was calculated to be 25.3meV The exciton peak, lid, at 2.7812 eV was confirmed to be bound to the neutral acceptor corresponded with the Zn-vacancy. The I$_1$$\^$d/ peak was dominantly observed in the ZnSe/GaAs:Se epilayer treated in the Se-atmosphere. This Se-atmosphere treatment may convert the ZnSe/GaAs:Se epilayer into the p-type. The SA peak was found to be related to a complex donor like a (V$\sub$se/ - V$\sub$zn/) - V$\sub$zn-/
The ZnSe epilayers were grown on the GaAs substrate by hot wall epitaxy. After the ZnSe epilayers treated in the vacuum-, Zn-, and Se-atmosphere, respectively, the defects of the epilayer were investigated by means of the low-temperature photoluminescence measurement. The dominant peaks at 2.7988 eV and 2.7937 eV obtained from the PL spectrum of the as-grown ZnSe epilayer were found to be consistent with the upper and the lower polariton peak of the exciton, $I_{2}$ ($D^{\circ}$, X), bounded to the neutral donor associated with the Se-vacancy. This donor-impurity binding energy was calculated to be 25.3 meV, The exciton peak, $I_{1}^{d}$ at 2.7812 eV was confirmed to be bound to the neutral acceptor corresponded with the Zn-vacancy. The $I_{1}^{d}$ peak was dominantly observed in the ZnSe/GaAs : Se epilayer treated in the Se-atmosphere. This Se-atmosphere treatment may convert the ZnSe/GaAs : Se epilayer into the p-type. The SA peak was found to be related to a complex donor like a $(V_{se}-V_{zn})-V_{zn}$.
ZnO-based ceramic varistors containing NiO range 0.5 mol% to 4.0 mol% were fabricated by standard ceramic techniques. The influence of NiO on the microstructure and electrical behavior of ZnO varistor was investigated. As the content of NiO additive increases, average grain size decreased from 16.5.mu.m to 13.2.mu.m, and the amount of NiO existing in the grain interior and grain boundary region was approximately equal. NiO acted as an acceptor which decreases donor concentration due to the increase of Zn vacancy in the grain, and as a driver which migrates Zn interstitial in the depletion region toward the interface of grain boundary, which resulted in the decrease of interface state density. As a result, increasing the content of NiO additive, barrier height, nonlinear exponent, and varistor voltage decreased, and leakage current increased. Wholly, the physical and electrical properties of the ZnO varistor can be said to be affected by the NiO additive.
The ZnSe epilayers were grown on the GaAs substrate by hot wall epitaxy. After the ZnSe epilayers treated in the vacuum-, Zn-, and Se-atmosphere, respectively, the defects of the epilayer were investigated by means of the low-temperature photoluminescence measurement. The dominant peaks at 2.7988 eV and 2.7937 eV obtained from the PL spectrum of the as-grown ZnSe epilayer were found to be consistent with the upper and the lower polariton peak of the exciton, $I_2$ ($D^{\circ}$, X), bounded to the neutral donor associated with the Se-vacancy. This donor-impurity binding energy was calculated to be 25.3 meV. The exciton peak, $I_1^d$, at 2.7812 eV was confirmed to be bound to the neutral acceptor corresponded with the Zn-vacancy. The $I_1^d$ peak was dominantly observed in the ZnSe/GaAs:Se epilayer treated in the Se-atmosphere. This Se-atmosphere treatment may convert the ZnSe/GaAs:Se epilayer into the p-type. The SA peak was found to be related to a complex donor like a $(V_{Se}-V_{Zn})-V_{Zn}$.
ZnO thin film was grown on a sapphire single crystal substrate by plasma assisted molecular beam epitaxy. In addition to near band edge (NBE) emissions, both blue and green luminescences are also observed together. The PL intensity of the blue luminescence (BL) range from 2.7 to 2.9 eV increased as the amount of activated oxygen increased, but green luminescence (GL) was weakly observed at about 2.4 eV without much change in intensity. This result is quite unlike previous studies in which BL and GL were regarded as the transition between shallow donor levels such as oxygen vacancy and interstitial zinc. Based on the transition level and formation energy of the ZnO intrinsic defects predicted through the first principle calculation, which employs density functional approximation (DFA) revised by local density approximation (LDA) and the LDA+U approach, the green and blue luminescence are nearly coincident with the transition from the conduction band to zinc vacancies of $V^{2-}_{Zn}$ and $V^-_{Zn}$, respectively.
We proposed that concentrations of cartier electron as well as ionized donor defects in nonstoichiometric ZnO are proportional to $P^{-1/2}_{O_2}$, whenever they ionizes singly or doubly, by employing the Fermi-Dirac (FD) statistics for ionization of the native thermal defects $Zn_i$ and $V_o$. The effect of acceptor defect, zinc vacancy $V_{Zn}$made by the Frenkel and Schottky disorder reactions, on carrier concentrations was discussed. By application of the FD statistics law to their ionization while the formation of defects is assumed governed by the mass-action law, the calculation results indicate; 1. ZnO shows n-type conductivity with $N_D>$N_A$ and majority concentration of $n{\propto}\;P^{-1/2}_{O_2}$ in a range of $P_{O_2}$, lower than a critical value. 2. As the concentration of acceptor $V_{Zn}$ increases proportional to $P^{1/2}_{O_{2}}$, ZnO made at extremely high $P_{O_{2}}$, can have p-type conductivity with majority concentration of p ${\propto}\;P^{-1/2}_{O_{2}}$. One may not, however, obtain p-type ZnO if the pressure for $N_{D}<$N_{A}$ is too high.
$ZnCe_{1+y}O_2$상에서 CO산화반응 속도가 $300{\sim}500^{\circ}C$영역에서 측정되었다. 산화반응 속도는 CO에 1차 O2에 0.5차를 나타내는 속도식에 따랐으며 격자점의 산소와 Zn 도프에 기인되어 생성된 Vo-2e' 결함이 CO 및 O2의 활성화 sites로 작용되었다. 전기전도도 데이타와 rate law로 부터 산화반응 메카니즘이 규명되었으며 율속과정이 제안되었다
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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제17권2호
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pp.104-108
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2016
To research the correlation between oxygen vacancy and the electrical characteristics of ZTO, which is made by using a target mixed ZnO:SnO2=1:1, the ZnO, SnO2 and ZTO were analyzed by PL, XPS, XRD patterns and electrical properties. It was compared with the electron orbital spectra of O 1s in accordance with the electrical characteristics of ZnO, SnO2 and ZTO. The electrical characteristics of ZTO were improved by increasing the annealing temperatures, due to the high degree of crystal structures at a high temperature, and the physical properties of ZTO was similar to that of ZnO. The amorphous structure of SnO2 was increased with increasing the temperature. The Schottky contact of oxide semiconductors was formed using the depletion region, which is increased by the electron-hole combination due to the annealing processes. ZnO showed the Ohmic contact in spite of a high annealing temperature, but SnO2 and ZTO had Schottky contact. As such, it was confirmed that the electrical properties of ZTO are affected by the molecules of SnO2.
본 연구에서는 Zr을 첨가한 용액 공정 기반 ZTO:Zr 산화물 반도체 제작 및 열처리 온도에 따른 트랜지스터의 특성 변화를 분석하였다. Zn:Sn=4:7 비율로 고정하고, Zr (0~1%) 비율에 따른 도핑과 열처리 온도($350{\sim}550^{\circ}C$)를 가변하였다. 실험 결과, Zr의 비율이 증가할수록 전류와 이동도가 감소하였고, 문턱전압이 양의 방향으로 이동하는 것을 확인하였다. Zr는 SEP (Standard Electrode Potential)가 -1.45로 Zn (-0.76), Sn (-0.13) 보다 작아 금속과 산소의 결합을 증가시키며, 또한 밴드갭이 ~7 eV로 다른 금속 보다 높아 산소와 결합력이 높다. 이러한 요인은 산화물 내의 산소 원자 결함(Oxygen vacancy)을 감소시킨다. 반대로 열처리 온도가 높아질수록 탈 수산화(Dehydroxylation)로 인한 산소 원자 결함이 증가시켜, Zr 도핑 효과와 반대 경향을 보인다. 실험 결과를 통해 Zr:Zn:Sn=0.5:4:7의 비율과 $550^{\circ}C$ 열처리 조건에서 문턱전압과 이동도, 아문턱 스윙, 전류 온오프 비(Ion/Ioff)가 각각 0.68V, $0.18cm^2/Vs$, 1.06 V/dec, $1.6{\times}10.6$의 특성을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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