• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.102-102
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• 2011

ZnO는 우수한 전기적, 광학적 특성으로 LED, solar cell 등과 같은 광전자소자의 응용을 목적으로 많은 연구가 진행되고 있다. 최근에는 ZnO 동종접합을 만들고자 많은 연구가 진행되고 있으나 p형 ZnO의 낮은 용해성과 높은 불순물에 따른 제조의 어려움으로 현재까지는 n형 ZnO만이 전도성 기판 위에 성장되어 응용되고 있다. 전도성 기판으로서 Si의 경우 낮은 가격, 공정의 용이함 등으로 GaN, SiC 등의 기판에 비하여 많은 응용이 가능하다. 따라서 본 연구에서는 전기화학증착법을 이용하여 p-n 접합을 형성하기 위하여 p형 Si 기판 위에 n형 ZnO 나노구조를 성장하고 그 특성을 분석하였다. 전기화학증착법은 낮은 온도 및 간단한 공정과정으로 빠른 성장 속도를 가지고 나노구조를 효과적으로 성장할 수 있는 방식이다. Seed 층 및 열처리에 따른 n형 ZnO 나노구조의 성장 특성 분석을 위하여 radio frequency (RF) magnetron 스퍼터를 사용하여 ZnO 및 Al doped ZnO (AZO) seed 층을 p형 Si 기판 위에 증착 후 다양한 온도로 열처리를 수행하였다. 질산아연(zinc nitrate)과 HMT가 희석된 용액에 KCl 촉매를 일정량 첨가한 후 다양한 공정 온도, 공정시간 및 질산아연의 몰농도를 변화시켜 n형 ZnO 나노구조를 성장하였다. 성장된 나노구조의 특성은 field emission scanning microscopy (FE-SEM), energy dispersive X-ray (EDX), photoluminescence (PL) 등의 장비를 사용하여 구조적, 광학적 특성을 분석하였다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.18 no.5
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• pp.384-389
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• 2009

ZnO, a wurtzite lattice structure, has attracted much attention as a promising material for light-emitting diodes (LEDs) due to highly efficient UV emission resulting from its large band gap of 3.37 eV, large exciton binding energy of 60 meV, and low power threshold for optical pumping at room temperature. For the realization of LEDs, both n-type ZnO and p-type ZnO are required. Now, n-type ZnO for practical applications is available; however, p-type ZnO still has many drawbacks. In this study, ZnO films were grown on glass substrates by using atomic layer deposition (ALD) and the ZnO films were irradiated by nitrogen ion beams (20 keV, $10^{13}{\sim}10^{15}ions/cm^2$). The effects of nitrogen-beam irradiation on the ZnO structure as well as the electrical property were investigated by using fieldemission scanning electron microscopy (FESEM) and Hall-effect measurement.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.14 no.6
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• pp.277-280
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• 2004

p-ZnO films have been grown on (0001) sapphire substrates by RF-DC magnetron co-sputtering. The p-ZnO single crystalline thin films of the thickness about 120 nm were grown successfully. The dopant (Aluminum) was sputtered simultaneously from Al metal target by DC sputtering during rf-magnetron sputtering of ZnO at the substrate temperatures of $400^{\circ}C$ and $600^{\circ}C$ respectively. The crystallinity and optical properties of as-grown P-ZnO films have been characterized.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2003.11a
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• pp.59-59
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• 2003

ZnO는 상온에서 3.37 eV의 넓은 밴드갭을 가지는 직접천이형 반도체이다. 상온에서 60 meV의 큰 엑시톤 결합에너지를 가짐으로 인해 엑시톤 재결합에 의한 강한 UV 레이저 발진효과를 기대할 수 있다. 이러한 장점을 갖는 ZnO 박막을 이용하여 광소자 등에 응용하기 위하여 양질의 ZnO 박막성장이 필수적이며, 이를 위해 MBE, MOCVD, PLD, rf magnetron sputtering 등 다양한 증착방법을 통한 연구결과가 보고되고 있다. 또한 p형 불순물인 As과 N 도핑 및 Ga과 N의 co-doping 방법 등을 통하여 p형 ZnO 박막을 제조하였음이 보고되고 있으나 재현성 문제 등으로 인해 계속적인 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 MOCVD를 이용하여 A1$_2$O$_3$(0001) 기판 위에 ZnO 박막을 성장시켰다. Zn 전구체로 DEZn을 사용하였으며, 산소 source로 $O_2$를 사용하였다. 증착온도, Ⅵ/II 비율, 반응기 압력 등 MOCVD의 중요한 공정변수들의 체계적인 변화에 따른 박막성장 양상을 조사하였다. 증착 조건에 따라 ZnO 입자의 모양이 주상(column), nano-rod, nano-needle, nano-wire 등으로 급격하게 변화됨을 확인하였으며, 이러한 입자의 모양과 결정성장 방향 및 광학적 특성과의 상관관계의 해석을 시도하였다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2003.11a
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• pp.175-175
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• 2003

ZnO 박막은 그 동안 어려운 문제로 여겨진 p형 도핑방법이 점차 알려 지면서 발광소자 적용 가능성이 주목받고 있다. ZnO는 발광 스펙트럼(PL) 피크의 날카로움, 높은 exciton 결합에너지, 습식식각의 가능, 벽개면 형성의 용이함 및 동종 기판 적용 가능 등의 본질적인 장점을 지니고 있어 재현성있는 p형 도핑방법 기술이 확립된다면 이를 이용한 발광소자 적용 시 기존의 질화물계에 비하여 우수한 소자 제조 가능성이 있다. 이에 따라 국내외에서 ZnO 박막제조에 관련된 많은 연구들이 진행되고 있다. 특히 ZnO 박막을 발광소자로 적용하기 위해서는 고품질의 에피탁시 박막을 성장시켜야 하며 이를 위하여 MBE, MOCVD, PLD법 등 다양한 에피탁시 박막증착이 시도되고 있다. 또한 보다 양질의 ZnO 박막을 성장시키기 위해 적절한 단결정 기판 및 버퍼층의 탐색과 각 기판에 따른 ZnO 박막의 물성평가 작업도 국내외의 여러 연구그룹에서 진행되고 있다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.407-407
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• 2012

본 연구에서는 p형 전도 특성을 갖는 ZnO 박막 연구를 위해 RF 마그네트론 스퍼터 법으로 Li이 1 at.% 첨가된 ZnO target을 이용하여 ZnLiO 박막을 제작하였다. ZnLiO 박막은 $500{\sim}650^{\circ}C$의 온도 구간에서 $50^{\circ}C$ 단계로 아르곤 가스와 산소의 가스 분압비를 조절하여 성장하였으며, 급속 열처리 법으로 산소분위기에서 3분간 열처리 하였다. 성장된 박막은 전자주사현미경과 x-ray 회절 분광법을 이용하여 구조적 특성을 분석하였고, Hall 효과 측정을 통하여 전기적 특성을 분석하였다. Photoluminescence (PL)법을 통하여 박막의 광학적 특성을 분석하였다. 초기 제작된 ZnLiO 박막은 산소 분위기에서의 급속 열처리과정을 통하여 결정성과 p형 전도 특성이 향상됨을 확인하였다. 이는 열처리 과정을 통해 격자 내 치환되지 못한 Li 원자가 Zn 자리로 치환됨에 따라 격자가 안정화 되며, 억셉터 농도의 증가를 통하여 p-type 전도 특성이 개선된 것으로 보여진다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.49 no.3
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• pp.357-360
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• 2011

N-doped ZnO nanofilms were prepared by plasma enhanced atomic layer deposition method. $Zn(C_{2}H_{5})_{2}$, $O_{2}$ and $N_{2}$ were used as Zn, O and N sources, respectively, for N-doped ZnO films under variation of radio frequency (rf) power from 50-300W. Structural, optical and electrical properties of as-grown ZnO films were investigated with Xray diffraction(XRD), photoluminescence(PL) and Hall-effect measurements, respectively. Nitrogen content and p-type conductivity in ZnO nanofilms increased with the rf power.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.06a
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• pp.367-368
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• 2007

To investigate the 2nO thin films which are interested in the next generation of short wavelength LEDs and Lasers and UV photodetector with p-type inversion layer, the ZnO thin films were deposited by RF sputtering system. Gas ratios and work pressure is Ar : $O_2$ = 4 : 1 and 15 mTorr, respectively, and the purity of ZnO target is 5N. The ZnO thin films were deposited at 300, 450, and $650^{\circ}C$. The current-voltage, responsivity and quantum efficiency of devices were studied and compared with each devices.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.326-326
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• 2012

ZnO와 GaN는 비슷한 특성을 가지고 있다. 즉, 상온에서 ZnO의 밴드갭은 3.36 eV이며 GaN은 3.39 eV이고, 두 물질 모두 Wurzite 구조이며, 격자상수 또한 비슷하다. 밴드갭 에너지가 매우 큰 GaN와 ZnO는 청색 또는 자외선 영역의 발광 또는 수광 소자의 응용성을 가지고 있다. 특히, ZnO는 exciton binding energy가 상온에서 60 meV로 매우 큰 편이기 때문에 상온에서 발광소자로서 안정성을 보장할 수 있어서 발광소자나 광측정 장치 등에 응용이 기대되고 있다. 이러한 장점에도 불구하고 n-ZnO/p-GaN 이종접합 구조에 대한 연구가 아직까지 미미한 상태이다. 본 연구에서는 UHV 스퍼터링 장치로 상온에서 형성한 n-ZnO/p-GaN 이종접합 다이오드 구조에 대한 전기적 및 광학적 물성을 분석하였다. 먼저 p형 GaN 기판 위에 ZnO 박막을 증착한 후에, ZnO 박막의 결정성을 개선시키기 위해 rapid thermal annealing 시스템을 이용하여400, 500, $600^{\circ}C$에서 각각 1분 동안 후 열처리를 실시하였다. 이때 $600^{\circ}C$에서 후 열처리한 ZnO박막은 $5{\times}10^{16}cm^{-3}$인 n형으로 나타났다. n-ZnO/p-GaN 이종접합 다이오드구조에 대한 I-V 및 photoluminescence 측정 등을 통해 전기적 및 광학적 특성을 분석하였다.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.25 no.2
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• pp.91-95
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• 2012

ZnO thin films were deposited on p-type 4H-SiC substrate by pulsed laser deposition. ZnO nanowires were formed on p-type 4H-SiC substrate by furnace. Ti/Au electrodes were deposited on ZnO thin film/SiC and ZnO nanowire/SiC structures, respectively. Structural and crystallographical properties of the fabricated ZnO thin film/SiC and ZnO nanowire/SiC structures were investigated by field emission scanning electron microscope and X-ray diffraction. In this work, resistance and sensitivity of ZnO thin film/SiC gas sensor and ZnO nanowire/SiC gas sensor were measured at $300^{\circ}C$ with various CO gas concentrations (0%, 90%, 70%, and 50%). Resistance of gas sensor decreases at CO gas atmosphere. Sensitivity of ZnO nanowire/SiC gas sensor is twice as big as sensitivity of ZnO thin film/SiC gas sensor.