Preparation of ZnO Thin Films with UV Emission by Spin Coating and Low-temperature Heat-treatment

스핀코팅 및 저온열처리에 의한 자외선 발광특성을 갖는 산화아연 박막의 제조

Purpose: This research is that prepare amorphous or crystalline ZnO thin films with pure strong UV emission on soda-lime-silica glass (SLSG) substrates by low-temperature annealing. Methods: Growth characteristic and optical properties of the amorphous or nano-crystalline ZnO thin films prepared on soda - lime - silica glass substrates by chemical solution deposition at 100, 150, 200, 250 and $300^{\circ}C$ were investigated using X-ray diffraction analysis, ultraviolet - visible - near infrared spectrophotometer, and photoluminescence. Results: The films exhibited an amorphous pattern even when finally annealed at $100^{\circ}C{\sim}200^{\circ}C$ for 60 min, while crystalline ZnO was obtained by prefiring at 250 and $300^{\circ}C$. The photoluminescence spectrum of amorphous ZnO films shows a strong NBE emission, while the visible emission is nearly quenched. Conclusions: These results indicate it should be possible to cheaply and easily fabricate ZnO-based optoelectronic devices at low temperature, below $200^{\circ}C$, in the future.

목적: 본 논문은 저온열처리로 비결정 또는 결정 ZnO 박막의 UV emission 가능하다는 것이다. 방법: 화학적 용액법을 이용하여 소다-라임-실리카 유리 위에 100, 150, 200, 250 및 $300^{\circ}C$로 열처리하여 비정질 및 나노 결정질 ZnO 박막을 제조하였으며, 박막의 성장 특성 및 광학적 특성을 X-선 회절 분석법, 자외선-가시광선-근적외선 분광법 및 발광분석법을 통하여 분석하였다. 결과: $100^{\circ}C{\sim}200^{\circ}C$에서 60분간 열처리된 박막은 비정질 특성을 나타내고 있었으며, $250^{\circ}C$ 및 $300^{\circ}C$로 열처리된 박막에서는 ZnO 결정상이 나타났다. 비정질 ZnO 박막의 PL분석에 의하면 매우 강한 Near-band-edge emission이 나타났으며, Green emission은 거의 검출되지 않았다. 결론: 앞으로는 저온에서 ZnO 광전자소자를 쉽게 제조할 수 있을 것이다.