To investigate the ZnO thin films which are interested in the next generation of short wavelength LEDs and Lasers, the ZnO thin films were deposited by RF sputtering system. At sputtering process of ZnO thin films, substrate temperature, work pressure respectively is $100^{\circ}C$ and 15 mTorr, and the purity of target is ZnO 5 N. The ZnO thin films were in-situ annealed at $600^{\circ}C$ in $O_2$ atmosphere. The thickness of ZnO thin films has implemented about $1.6{\mu}m$ at SEM analysis after in-situ annealing process. We have investigated the crystal structure of substrates, and so structural properties of ZnO thin films has estimate by using XRD, FWHM, FE-SEM and AFM. XRD and FE-SEM showed that ZnO thin films grown on substrates had a c-axis preferential orientation in the [0001] crystal direction. XPS spectra showed that ZnO thin film was showed a peak positions corresponding to the O1s and the Zn2p. As form above XPS, we showed that the atom ratio of Zn:O related 1:1.1504 on ZnO thin film, so we could obtained useful information for p-type ZnO thin film.
We prepared ZnO thin film with Facing Targets Sputtering system that can deposit thin film in plasma-free situation and change the deposition condition in wide range. And prepared thin films c-axis orientation and grain size were analyzed by XRD(x-ray dffractometer). In the results, we suggest that FTS system is very suitable to preparing high quality ZnO thin film with good c-axis orientation.
RF 마그네트론 스퍼터링 공정에 의해 Ga-doped ZnO 박막이 O2 및 Ar 분위기 하에서 증착 조건에 따라 합성되었으며, N2 분위기에서, 600℃에서 급속열처리(RTA)를 실시하였다. 증착된 ZnO : Ga 박막에 대해 두께를 측정하였고, XRD 패턴 분석에 의해 결정상을 조사하였으며, FE-SEM, AFM 이미지에 의해 박막의 미세구조를 관찰하였다. O2 및 Ar 분위기 기체 종류별로 형성된 박막들의 증착 조건에 따라 X-선 회절 패턴의 (002)면의 세기는 상당한 차이를 나타냈다. O2 조건에서는 Ga doping이 이루어진 단일 박막의 경우에서는 강한 세기의 회절피크가 관찰되었다. O2 및 Ar 조건에서는 Ga doping이 이루어진 다층박막의 경우에서는 다소 약한 세기의 (002) 면의 피크만을 나타내었다. FE-SEM image에서는 박막의 표면입자의 크기는 두께가 증가함에 따라 입자크기가 다소 증가하는 것으로 관찰되었다. O2 및 Ar 분위기 조건 하에서, Ga doping이 이루어진 다층박막의 경우에서는, 비저항은 6.4 × 10-4Ω·cm을 나타냈고, O2 분위기 조건하에서, Ga doping이 이루어진 단일 박막의 경우에서는 저항값이 감소하였고, Ga-doped ZnO 박막의 두께가 2 ㎛로 증가하면서 저항이 감소하였으며, 1.0 × 10-3 Ω·cm의 비교적 낮은 비저항 값을 나타내었다.
본 연구는 최적화된 전기발광 성능을 가진 양자점 전계 발광 다이오드 소자를 제작하기 위해 RF sputtering 기법으로 Zn0.85Mg0.15O 박막을 전자수송층으로 적용하였다. 일반적으로 양자점 전계 발광 다이오드에서 ZnO 나노입자는 적절한 에너지 준위를 가지고 있어 전자 이동도가 빠르고 용액 처리가 용이하다는 장점으로 전자 수송층으로 널리 사용되는 재료이다. 그러나, 용액형 ZnO 나노입자의 불안정성 문제는 아직 해결되지 않고 있다. 이를 해결하기 위해 본 연구에서는 ZnO에 15 % Mg을 도핑한 ZnMgO 박막을 RF sputtering법으로 제작하고 전자수송층으로 적용한 소자를 최적화하였다. 최적화된 ZnMgO 박막을 이용한 소자는 최대 휘도 15,972 cd/m2, 전류효율 7.9 cd/A를 보였다. Sputtering ZnMgO 박막 기반 양자점 전계 발광 다이오드 소자는 용액형 ZnO 나노입자의 문제를 해결하고 미래 디스플레이 소자 제작 기술의 적용 가능성을 확인하였다.
We prepared ZnO:Al thin films under various sputtering conditions by using facing targets sputtering (FTS) method. ZnO:Al thin films were deposited on polyethersulfon (PES) substrate which is the thickness of 200um at room temperature. the electrical, optical and crystallographic properties of ZnO:Al were investigated. From the results, prepared alll ZnO:Al thin films showed (002) diffraction peaks. ZnO:Al thin film with a resistivity of $8.4{\times}10^{-4}{\Omega}cm$ and a transmittance of over 80% in visible range was obtained.
In the study, the characteristics of the etched Zinc oxide (ZnO) thin films surface, the etch rate of ZnO thin film in $Cl_2/BCl_3/Ar$ plasma was investigated. The maximum ZnO etch rate of 53 nm/min was obtained for $Cl_2/BCl_3/Ar$=3:16:4 sccm gas mixture. According to the x-ray diffraction (XRD) and atomic force microscopy (AFM), the etched ZnO thin film was investigated to the chemical reaction of the ZnO surface in $Cl_2/BCl_3/Ar$ plasma. The field emission auger electron spectroscopy (FE-AES) analysis showed an elemental analysis from the etched surfaces. According to the etching time, the ZnO thin film of etched was obtained to The AES depth-profile analysis. We used to atomic force microscopy to determine the roughness of the surface. So, the root mean square of ZnO thin film was 17.02 in $Cl_2/BCl_3/Ar$ plasma. Based on these data, the ion-assisted chemical reaction was proposed as the main etch mechanism for the plasmas.
ZnO (Zinc Oxide) thin film can be applied to various devices. Recently, ZnO film has been promoted in transparent TFTs (thin film transistors) because of high transparency and low temperature process. In this paper, ZnO thin films were grown on glass with the three conditions of RF sputtering power, which are 50W, 75W, 100W. Their structural, electrical and optical properties were investigated by using XRD, UV-Visible spectrometer and 4-point probes. In the ZnO film with 50W process, good crystallinity, high transmittance, and high sheet resistance were shown. In conclusion, the ZnO film with 50W can be an optimal channel layer of TFTs.
We investigated the carbon monoxide (CO) gas-sensing properties of nanostructured Al-doped zinc oxide thin films deposited on self-assembled Au nanodots (ZnO/Au thin films). The Al-doped ZnO thin film was deposited onto the structure by rf sputtering, resulting in a gas-sensing element comprising a ZnO-based active layer with an embedded Pt/Ti electrode covered by the self-assembled Au nanodots. Prior to the growth of the active ZnO layer, the Au nanodots were formed via annealing a thin Au layer with a thickness of 2 nm at a moderate temperature of $500^{\circ}C$. It was found that the ZnO/Au nanostructured thin film gas sensors showed a high maximum sensitivity to CO gas at $250^{\circ}C$ and a low CO detection limit of 5 ppm in dry air. Furthermore, the ZnO/Au thin film CO gas sensors exhibited fast response and recovery behaviors. The observed excellent CO gas-sensing properties of the nanostructured ZnO/Au thin films can be ascribed to the Au nanodots, acting as both a nucleation layer for the formation of the ZnO nanostructure and a catalyst in the CO surface reaction. These results suggest that the ZnO thin films deposited on self-assembled Au nanodots are promising for practical high-performance CO gas sensors.
한국정보디스플레이학회 2007년도 7th International Meeting on Information Display 제7권2호
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pp.1706-1707
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2007
A possibility of work function engineering on ZnO thin film is studied by in-situ and ex-situ doping process. The work function of ZnO thin film decreases with increasing boron and phosphorus doping quantity. But, the work function of Al-doped ZnO (AZO) thin film increases as the boron doping quantity incresess. The range of work function change on ZnO thin films is 3.5 eV to 5.5 eV. This result shows that the work function of ZnO thin film is indeed engineerable by changing materials of dopants and their compositional distribution of surface. We also discuss the possible mechanism of work function engineering on ZnO thin films.
We have deposited ZnO thin films by ultraviolet (UV) enhanced atomic layer deposition using diethylznic (DEZ) and water (H2O) as precursors with UV light. The atomic layer deposition relies on alternating dose of the precursor on the surface and subsequent chemisorption of the precursors with self-limiting growth mechanism. Though ALD is useful to deposition conformal and precise thin film, the surface reactions of the atomic layer deposition are not completed at low temperature in many cases. In this experiment, we focused on the effects of UV radiation during the ALD process on the properties of the inorganic thin films. The surface reactions were found to be complementary enough to yield uniform inorganic thin films and fully react between DEZ and H2O at the low temperature by using UV irradiation. The UV light was effective to obtain conductive ZnO film. And the stability of TFT with UV-enhanced ZnO was improved than ZnO by thermal ALD method. High conductive UV-enhanced ZnO film have the potential to applicability of the transparent electrode.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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