• Bulletin of the Korean Chemical Society
• /
• v.31 no.11
• /
• pp.3093-3098
• /
• 2010

The core-shell $SnO_2$@AO (A=Ni, Cu, Zn and Mg) films were prepared and the effects of coatings on photovoltaic properties were investigated. Studies on X-ray photoelectron spectroscopy, energy dispersive X-ray analysis and transmission electron microscopy showed the formation of divalent oxides on the surface of $SnO_2$ nanoparticles. It was commonly observed that all the dye-sensitized core-shell films exhibited higher photovoltage than the bare $SnO_2$ film. Transient photovoltage measurements confirmed that the improved photovoltages were related to the decreased time constants for electron recombination.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2011.02a
• /
• pp.251-251
• /
• 2011

본 연구에서는 Zr이 도핑 된 ZnSnO (ZZTO) 기반의 물질을 액상공정을 이용하여 합성하고, 박막트랜지스터를 제작하였다. 출발 물질로써 지르코늄 클로라이드 (ZrCl4), 아연 아세테이트 디하이드레이트 ($Zn(CH_3COO)_2{\cdot}2H_3O$), 틴 클로라이드 ($SnCl_2$)를 아연과 주석 프리커서의 비율을 4:7로 고정하고, 지르코늄 프리커서의 몰비를 변형시켜 제작하였다. 제작된 솔루션은 0.25몰의 몰 농도로 고정하였다. 솔벤트로는 2-메톡시에탄올 (2-methoxyethanol)을 사용하였으며, 준비된 솔루션은 $0.2{\mu}m$ 필터를 이용하여 필터링을 실시하였다. Heavily doped p+ Si 기판에 열적 산화법을 이용하여 120 nm 두께의 $SiO_2$를 성장시킨 것을 게이트 및 게이트 절연막으로 이용하였으며, 스핀코팅을 이용하여 ZZTO 박막을 코팅하였다. 코팅 된 기판은 $300^{\circ}C$에서 $500^{\circ}C$ 사이로 2시간 열처리를 실시하였으며, 마지막으로 소오스/드레인을 스퍼터링법으로 Al을 증착하였다. Zr 함량비, 열처리 온도, 제작된 솔루션의 온도에 따른 박막단계를 파악하기 위해 X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), thermogravimetry differential thermal analyzer (TG-DTA), X-ray diffractometer (XRD), high-resolution transmission electron microscopy (HR-TEM), Hall-effect measurement, UV-Vis spectroscopy 분석을 실시하였으며, 제작된 소자는 semiconductor analyzer (HP4156C)를 이용하여 측정하였다.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
• /
• v.16 no.2
• /
• pp.62-64
• /
• 2015

We have investigated zinc tin oxide (ZTO) thin films under various silicon ratios. ZTO TFTs were fabricated by solution processing with the bottom gate structure. Furthermore, annealing process was performed at different temperatures in various annealing conditions, such as air, vacuum and wet ambient. Completed fabrication of ZTO TFT, and the performance of TFT has been compared depending on the annealing conditions by measuring the transfer curve. In addition, structure in ZTO thin films has been investigated by X-ray diffraction spectroscopy (XRD) and Scanning electron microscope (SEM). It is confirmed that the electrical performance of ZTO TFTs are improved by adopting optimized annealing conditions. Optimized annealing condition has been found for obtaining high mobility.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
• /
• v.18 no.3
• /
• pp.141-143
• /
• 2017

Novel structured thin film transistors (TFTs) of amorphous silicon zinc tin oxide (a-SZTO) were designed and fabricated with a thin metal layer between the source and drain electrodes. A SZTO channel was annealed at $500^{\circ}C$. A Ti/Au electrode was used on the SZTO channel. Metals are deposited between the source and drain in this novel structured TFTs. The mobility of the was improved from $14.77cm^2/Vs$ to $35.59cm^2/Vs$ simply by adopting the novel structure without changing any other processing parameters, such as annealing condition, sputtering power or processing pressure. In addition, stability was improved under the positive bias thermal stress and negative bias thermal stress applied to the novel structured TFTs. Finally, this novel structured TFT was observed to be less affected by back-channel effect.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2014.02a
• /
• pp.335-335
• /
• 2014

Over the past several years, transparent conducting oxides have been extensively studied in order to replace indium tin oxide (ITO). Here we report on fluorine doped zinc tin oxide (FZTO) films deposited on glass substrates by radio-frequency (RF) magnetron sputtering using a 30 wt% ZnO with 70 wt% SnO2 ceramic targets. The F-doping was carried out by introducing a mixed gas of pure Ar, CF4, and O2 forming gas into the sputtering chamber while sputtering ZTO target. Annealing temperature affects the structural, electrical and optical properties of FZTO thin films. All the as-deposited FZTO films grown at room temperature are found to be amorphous because of the immiscibility of SnO2 and ZnO. Even after the as-deposited FZTO films were annealed from $300{\sim}500^{\circ}C$, there were no significant changes. However, when the sample is annealed temperature up to $600^{\circ}C$, two distinct diffraction peaks appear in XRD spectra at $2{\Theta}=34.0^{\circ}$ and $52.02^{\circ}$, respectively, which correspond to the (101) and (211) planes of rutile phase SnO2. FZTO thin film annealed at $600^{\circ}C$ resulted in decrease of resistivity $5.47{\times}10^{-3}{\Omega}cm$, carrier concentration ~1019 cm-3, mobility~20 cm2 V-1s-1 and increase of optical band gap from 3.41 to 3.60 eV with increasing the annealing temperatures and well explained by Burstein-Moss effect. Change of work function with the annealing temperature was obtained by ultraviolet photoemission spectroscopy. The increase of annealing temperature leads to increase of work function from ${\phi}=3.80eV$ (as-deposited FZTO) to ${\phi}=4.10eV$ ($600^{\circ}C$ annealed FZTO) which are quite smaller than 4.62 eV for Al-ZnO and 4.74 eV for SnO2. Through X-ray photoelectron spectroscopy, incorporation of F atoms was found at around the binding energy of 684.28 eV in the as-deposited and annealed FZTO up to 400oC, but can't be observed in the annealed FZTO at 500oC. This result indicates that F atoms in FZTO films are loosely bound or probably located in the interstitial sites instead of substitutional sites and thus easily diffused into the vacuum from the films by thermal annealing. The optical transmittance of FZTO films was higher than 80% in all specimens and 2-3% higher than ZTO films. FZTO is a possible potential transparent conducting oxide (TCO) alternative for application in optoelectronics.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2011.08a
• /
• pp.127-127
• /
• 2011

We investigate the transparent TFTs using a transparent ZnSnO3 (ZTO)/Ag/ZTO multilayer electrode as S/D electrodes with low resistivity of $3.24{\times}10^{-5}$ ohm-cm, and high transparency of 86.29% in ZTO based TFTs. The Transparent TFTs (TTFTs) are prepared on glass substrate coated 100 nm of ITO thin film. On atomic layer deposited $Al_2\;O_3$, 50 nm ZTO layer is deposited by RF magnetron sputtering through a shadow mask for channel layer using ZTO target with 1 : 1 molar ratio of ZnO : $SnO_2$. The power of 100W, the working pressure of 2mTorr, and the gas flow of Ar 20 sccm during the ZTO deposition. After channel layer deposition, a ZTO (35 nm)/Ag (12 nm)/ZTO(35 nm) multilayer is deposited by DC/RF magnetron sputtering to form transparent S/D electrodes which are patterned through the shadow mask. Devices are annealed in air at 300$^{\circ}C$ for 30 min following ZTO deposition. Using UV/Visible spectrometer, the optical transmittances of the TTFT using ZTO/Ag/ ZTO multilayer electrodes are compared with TFT using Mo electrode. The structural properties of ZTO based TTFT with ZTO/Ag/ZTO multilayer electrodes are analyzed by high resolution transmission electron microscopy (HREM) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The transfer and output characterization of ZTO TTFTs are examined by a customized probe station with HP4145B system in are.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2014.02a
• /
• pp.348-348
• /
• 2014

차세대 디스플레이 구동 회로 소자를 위한 재료로서, Amorphous Oxide Semiconductor (AOS)가 주목받고 있다. AOS는 기존의 Amorphous Silicon과 비교하여 뛰어난 이동도를 가지고 있으며, 넓은 밴드 갭에 의한 투명한 광학적 특성을 가지고 있다. 이러한 장점을 이용하여, AOS 박막은 thin film transistor (TFT)의 active channel로 이용 되고 있다. 하지만, AOS를 이용한 TFT의 경우, 시간이 경과함에 따라 $O_2$ 및 $H_2O$ 흡착에 의해 전기적 특성이 변하는 현상이 있다. 이러한 현상은 소자의 신뢰성에 있어 중요한 문제가 된다. 이러한 문제를 연구하기 위해 본 논문에서는, AOS 박막을 이용하여 bottom 게이트형 TFT를 제작하였다. 이를 위해 먼저, p-type Si 위에 건식산화방식으로 $SiO_2$(100 nm)를 성장시켜 게이트 산화막으로 이용하였다. 그리고 Zn과 Sn이 1: 2의 조성비를 가진 ZnSnO (ZTO) 용액을 제조한 후, 게이트 산화막 위에 spin coating 하였다. Splin coating된 용액에 남아 있는 솔벤트를 제거하기 위해 10분 동안 $230^{\circ}C$로 열처리를 한 후, 포토리소그래피와 에칭 공정을 이용하여 ZTO active channel을 형성하였다. 그 후, 박막 내에 남아 있는 불순물을 제거하고 ZTO TFT의 전기적인 특성을 향상시키기 위하여, $600^{\circ}C$의 열처리를 30분 동안 진행 하여 junctionless형 TFT 제작을 완료 하였다. 제작된 소자의 시간 경과에 따른 열화를 확인하기 위하여, 대기 중에서 2시간마다 HP-4156B 장비를 이용하여 전기적인 특성을 확인 하였으며, 이러한 열화는 후처리 공정을 통하여 회복시킬 수 있었다. 열화의 회복을 위한 후처리 공정으로, 퍼니스를 이용한 고온에서의 열처리와 microwave를 이용하여 저온 처리를 이용하였다. 결과적으로, TFT는 소자가 제작된 이후, 시간에 경과함에 따라서 on/off ratio가 감소하여 열화되는 경향을 보여 주었다. 이러한 현상은, TFT 소자의 ZTO back-channel에 대기 중에 있는 $O_2$ 및 $H_2O$의 분자의 물리적인 흡착으로 인한 것으로 보인다. 그리고 추가적인 후처리 공정들에 통해서, 다시 on/off ratio가 회복 되는 현상을 확인 하였다. 이러한 추가적인 후처리 공정은, 열화된 소자에 퍼니스에 의한 고온에서의 장시간 열처리, microwave를 이용한 저온에서 장시간 열처리, 그리고 microwave를 이용한 저온에서의 단 시간 처리를 수행 하였으며, 모든 소자에서 성공적으로 열화 되었던 전기적 특성이 회복됨을 확인 할 수 있었다. 이러한 결과는, 저온임에도 불구하고, microwave를 이용함으로 인하여, 물리적으로 흡착된 $O_2$ 및 $H_2O$가 짧은 시간 안에 ZTO TFT의 back-channel로부터 탈착이 가능함과 동시에 소자의 특성을 회복 가능 함 의미한다.

• Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
• /
• v.18 no.2
• /
• pp.394-400
• /
• 2014

In this study, we fabricated ITZO thin films on glass substrates with various RF power from 30 to 60W and investigated the electrical, optical and structural properties. ITZO thin film deposited at 50W exhibited the largest figure of merit ($10.52{\times}10^{-3}{\Omega}^{-1}$) and then its resistivity and sheet resistance were $3.08{\times}10^{-4}{\Omega}-cm$ and $11.41{\Omega}/sq.$, respectively. As results of optical characterization, average transmittance of all ITZO thin films were over 80%. ITZO thin films had amorphous structure regardless of the RF power. The FESEM and AFM results showed that all ITZO thin films have a very smooth surface having no cracks and defects and the film deposited at 50W exhibit the smallest surface roughness of 0.254nm. We found that a amorphous ITZO thin film is a very promising material for replacing ITO in the next display device such as OLED.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2010.08a
• /
• pp.110-110
• /
• 2010

현재 박막 트랜지스터는 비정질 실리콘 기반의 개발이 주를 이루고 있으며, 이 비정질 실리콘은 성막공정이 간단하고 대면적에 용이하지만 전기적인 특성이 우수하지 않기 때문에 디스플레이의 적용에 어려움을 겪고 있다. 이에 따라 poly-Si을 이용한 박막 트랜지스터의 연구가 진행되고 있는데, 이는 공정온도가 높고, 대면적에의 응용이 어렵다. 따라서 앞으로 저온 공정이 가능하며 대면적 응용이 용이한 박막 트랜지스터의 연구가 필수적이다. 한편 최근 박막 트랜지스터의 채널층으로 사용되는 물질에는 oxide 기반의 ZnO, SnO2, In2O3 등이 주로 사용되고 있고, 보다 적합한 채널층을 찾기 위한 연구가 많이 진행되어 왔다. 최근 Hosono 연구팀에서 IGZO를 채널층으로 사용하여 high mobility, 우수한 on/off ratio의 특성을 가진 소자 제작에 성공함으로써 이를 시작으로 IGZO의 연구 또한 세계적으로 활발한 연구가 이루어지고 있다. 특히, ZnO는 wide band gap (3.37eV)을 가지고 있어 적외선 및 가시광선의 투과율이 좋고, 전기 전도성과 플라즈마에 대한 내구성이 우수하며, 낮은 온도에서도 성막이 가능하다는 특징을 가지고 있다. 그러나 intrinsic ZnO 박막은 bias stress 같은 외부 환경이 변했을 경우 전기적인 성질의 변화를 가져올 뿐만 아니라 고온에서의 공정이 불안정하다는 요인을 가지고 있다. ZnO의 전기적인 특성을 개선하기 위해 본 연구에서는 hafnium을 doping한 ZnO을 channel layer로 소자를 제작하고 전기적 특성을 평가하였다. 이를 위해 DC magnetron sputtering을 이용하여 ZnO 기반의 박막 트랜지스터를 제작하였다. Staggered bottom gate 구조로 ITO 물질을 전극으로 사용하였으며, 제작된 소자는 semiconductor analyzer를 이용하여 출력특성과 전이 특성을 평가하였으며, ZnO channel layer 증착시 hafnium이 도핑 되는 양을 조절하여 소자를 제작한 후 intrinsic ZnO의 소자 특성과 비교 분석하였다. 그 결과 hafnium을 doping 시킨 소자의 field effect mobility가 $6.42cm^2/Vs$에서 $3.59cm^2/Vs$로 낮아졌지만, subthreshold swing 측면에서는 1.464V/decade에서 0.581V/decade로 intrinsic ZnO 보다 좋은 특성을 나타냄을 알 수 있었다. 그리고 intrinsic ZnO의 경우 외부환경에 대한 안정성 문제가 대두되고 있는데, hafnium을 도핑한 ZnO의 경우 temperature, bias temperature stability, 경시변화 등의 다양한 조건에서의 안정성이 확보된다면 intrinsic ZnO 박막트랜지스터의 문제점을 해결할 수 있는 물질로 될 것이라고 기대된다.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
• /
• v.22 no.11
• /
• pp.961-968
• /
• 2009

In this work, transparent conductive oxide(TCO) films such as $In_2O_3-SnO_2$(ITO) and $In_2O_3-ZnO$(IZO) were prepared on polyethylene naphthalene(PEN) and glass substrates by using rf-magnetron sputtering system. The TCO films deposited on PEN substrate show very poor conductivity as compared to that of the TCO films deposited on glass substrates. From the results of the residual gas analysis(RGA) test, this poor stability of plastic substrate is presumed to be caused by the deteriorated adhesion between the TCO films and the plastic substrate due to outgassing from the plastic substrate during deposition of TCO films. From our experiment, it is found that the vaporization of some defects in the plastic substrates deteriorate the adhesion of the TCO films to the plastic substrate, because the most plastic substrates containing the water vapor and/or other adsorbed particles such as organic solvents. Mixing of these gases vaporized in the sputtering process will also affect the electrical property of the deposited TCO films. Inorganic thin composite $(SiO_2)_{40}(ZnO)_{60}$ film as a gas barrier layer is coated on the PEN substrate to protecting the diffusion of vapors from the substrate, so that the TCO films with an improved quality can be obtained.