본 연구에서는 유리 기판과 Si 기판에 Ag-doped ZnO 나노로드를 수열합성법을 이용하여 성장하였다. ZnO는 UV 영역에서 exciton 발광을 하며, 가시광선에서도 발광을 하는 것으로 알려져 있다. 그리고 Ag 금속은 입자형태로 ZnO 박막에 도포되었을 때 UV영역의 발광 세기를 강화시킨다는 사실이 알려져 있다. 이러한 내용을 바탕으로 ZnO 나노로드 합성 용액에 Ag powder의 양을 변화시켜 첨가하고, 유리와 Si기판을 넣고 80도에서 30분간 성장하였다. XRD, XPS를 통해 구조적 특성 변화를 보았고 SEM을 통해 나노로드의 형태를 확인하였다. 또한 PL, 투과도 측정을 통해 Ag 도핑에 따른 광학적 특성 변화를 확인하였다. SEM 측정으로 샘플의 단면을 확인한 결과 Ag 도핑 농도에 따른 차이가 거의 없음을 알았다. ZnO 나노로드가 성장된 유리 기판은 본래의 유리기판보다 투과도가 높았으며, Ag를 많이 첨가할수록 투과도가 낮아졌다.
Transparent ZnO thin films were prepared by KrF pulsed laser deposition (PLD) technique and applied to a bottom-gate type thin film transistor device as an active channel layer. A high conductive crystalline Si substrate was used as an metal-like bottom gate and SiN insulating layer was then deposited by LPCVD(low pressure chemical vapour deposition). An aluminum layer was then vacuum evaporated and patterned to form a source/drain metal contact. Oxygen partial pressure and substrate temperature were varied during the ZnO PLD deposition process and their influence on the thin film properties were investigated by X-ray diffraction(XRD) and Hall-van der Pauw method. Optical transparency of the ZnO thin film was analyzed by UV-visible phometer. The resulting ZnO-TFT devices showed an on-off ration of $10^6$ and field effect mobility of 2.4-6.1 $cm^2/V{\cdot}s$.
ZnO 박막이 성장된 Si기판을 이용하여 Thermal evaporation을 사용하여 온도에 따라 합성된 1-D의 구조의 ZnO nanorods의 형상과 특성에 대하여 연구를 하였다. 합성온도는 $700^{\circ}C{\sim}900^{\circ}C$를 사용하였고 온도가 낮아짐에 따라 Vertical한 1-D ZnO가 합성이 되는 것을 알 수 있었다. 특히, $700^{\circ}C$에서 합성된 1-D ZnO는 ~100nm의 폭을 가지고 800nm의 길이의 Nanorods로 성장이 되는 것을 알 수 있었고, 상온 PL측정을 통해 온도가 증가함에 따라 O 결핍 또는 Zn의 과잉에 의한 Deep level emission이 증가하는 것을 알 수 있었다.
Si (111) 기판 상에 전자빔 증착법으로 Ni, Cr 금속 패턴을 형성시킨 후, 그 금속 패턴 위에 대기 중에서 열 증착법으로 Zn powder를 사용하여 ZnO 나노 구조를 형성시켰다. 형성 시 기판의 온도는 500 ${\sim}$ 700 $^{\circ}$C의 범위에서 설정하였다. 금속 촉매 상에 형성된 ZnO 나노 구조와, Si 기판 상에 형성된 ZnO 나노 구조에서 각각의 형성된 나노 구조의 형상과 이에 따른 나노 구조의 특성 변화를 관찰하였다. 형성된 시료의 발광 특성은 실온에서 He-Cd laser (325 nm)를 이용하여 조사하였고, 금속 패턴 상에 형성된 나노 구조와 Si 기판 상에 형성된 나노 구조의 형상 차이를 광학 현미경과 Scanning Electron Microscope (SEM)을 이용하여 관찰하였다. 그 결과 기판의 온도가 비교적 저온일 때에는 촉매에 의한 영향을 관찰할 수 없었으나 성장 온도가 700 $^{\circ}$ 이상의 고온에서는 금속 촉매가 발광 특성 및 나노 구조의 형상에 영향을 주는 것을 알 수 있었다.
한국정보디스플레이학회 2007년도 7th International Meeting on Information Display 제7권2호
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pp.1298-1300
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2007
The interface between SiNx and ZnO was investigated with Near Edge X-ray Absorption Fine Structure (NEXAFS) for ZnO based thin film transistor (TFT) applications. Impurity species were interstitial $N_2$ molecules at the SiNx / ZnO interface. The evolution of $N_2$ is decreased with increasing of anneal temperature.
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.
고체내의 결함을 분석하기 위한 장비로는 대표적으로 DLTS (deep level transient spectroscopy)를 이용하여 깊은 준위 결함의 활성화에너지를 구하는 분석법, 투과전자현미경을 이용한 박막의 결정살창 분석법, photoluminescence나 electroluminescence를 이용하여 광학적인 방법으로 결함을 분석하는 방법, 마지막으로 광전류 측정을 통하여 결함을 분석하는 방법 등이 있다. 이 중에서도 빛에 의해서 증가되는 광전류를 이용한 결함 분석 방법은 과거에는 종종 시행되어 왔으나 최근에는 거의 연구되어지고 있지 않고 있다. 고체 내의 많은 결함들이 빛에만 반응하는 결함도 있으며 전기적인 측정을 통해서만 발견되는 결함이 존재하기 때문에 모든 부분을 다 만족시키는 방법은 찾기가 힘들다고 알려져 있다. 한편, ZnO는 octahedral 구조로 공간이 비어있기 때문에 여러 가지 결함이 존재하는데, 그 중에서 valence band 바로 위 0.3~0.5 eV에 존재하는 결함 준위는 Zn 빈자리에 의한 결함으로 이론적으로만 밝혀졌을 뿐 실험적으로는 현재까지 발견되어지고 있지 않다. 본 연구에서는 광전류를 이용하여 n-ZnO/p-Si과 n-ZnO/p-GaN p-n 접합 다이오드 내의 결함에 대한 연구를 진행하였다. ZnO를 UHV 스퍼터링 방법으로 성장하였으며 ZnO의 결함의 양을 조절하기 위해 박막의 두께와 증착할 때의 기판 속도 등을 조절하였다. 이렇게 성장된 ZnO 기반의 다이오드를 광전류 측정을 이용하여 결함을 분석하였다. 실험결과 420 nm 파장의 빛을 다이오드에 주사하였을 때 광전류가 크게 증가하는 것을 확인하였으며 이것은 이론적으로만 주장되어져 왔던 Zn 빈자리 결함에 의한 것으로 판단되었다.
Kim, Hyun-Su;Jin, Chang-Hyun;A,, So-Yeon;Lee, Chong-Mu
Bulletin of the Korean Chemical Society
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제33권2호
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pp.398-402
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2012
ZnSe/$SiO_2$ coaxial nanowires were synthesized by a two-step process: thermal evaporation of ZnSe powders and sputter-deposition of $SiO_2$. Two different types of nanowires are observed: thin rod-like ones with a few to a few tens of nanometers in diameter and up to a few hundred of micrometers in length and wide belt-like ones with a few micrometers in width. Room-temperature photoluminescence (PL) measurement showed that ZnSe/$SiO_2$ coaxial nanowires had an orange emission band centered at approximately 610 nm. The intensity of the orange emission from the $SiO_2$-sheathed ZnSe nanowires was enhanced significantly by annealing in a reducing atmosphere whereas it was degraded by annealing in an oxidizing atmosphere. The origins of the PL changes by annealing are discussed based on the energy-dispersive X-ray spectroscopy analysis results.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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