• 한국전자통신학회논문지
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• 제18권5호
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• pp.797-802
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• 2023

본 연구에서는 펄스 레이저 증착법으로 기판 온도에 따른 GZO(Ga₂O₃ : 5 wt %, ZnO : 95 wt %) 박막을 유리 기판에 증착하여 전기적 및 광학적 특성을 조사하였다. XRD측정을 통해 기판 온도에 무관하게 모든 GZO 박막이 c 축으로 우선 성장함을 확인할 수 있었고, 300℃ 에서 증착한 GZO 박막이 반가폭 0.38° 로 가장 우수한 결정성을 나타내었다. 기판 온도가 150에서 300℃ 로 증가함에 따라 GZO 박막의 비저항은 감소하는 경향을 보인 반면에 가시광 영역에서의 평균 투과도는 크게 영향을 받지 않는 것으로 조사되었다. 300℃ 에서 증착한 GZO 박막의 재료 평가 지수가 2.05×10⁴ Ω^-1·cm^-1 로 가장 우수한 값을 나타내었고, 이때 비저항과 가시광 영역에서의 평균 투과도는 각각 3.72 × 10^-4 Ω·cm 과 87.71 % 이었다. 본 연구를 통해 GZO 박막이 매우 유망한 투명 전도막 재료라는 것을 알 수 있었다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제26권4호
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• pp.289-293
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• 2013

We have studied structural, optical, and electrical properties of the Ga-doped ZnO (GZO) thin films being usable in transparent conducting oxides. The GZO thin films were deposited on the corning 1737 glass plate by the RF magnetron sputtering system. To find optimal properties of GZO for transparent conducting oxides, the Ar gas in sputtering process was varied as 40, 60, 80 and 100 sccm, respectively. As reaction gas decreased, the crystallinity of GZO thin film was increased, the optical bandgap of GZO thin film increased. The transmittance of the film was over 80% in the visible light range regardless of the changes in reaction gas. The measurement of Hall effect characterizes the whole thin film as n-type, and the electrical property was improved with decreasing reaction gas. The structural, optical, and electrical properties of the GZO thin films were affected by Ga dopant content in GZO thin film.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제19권6호
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• pp.1393-1398
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• 2015

본 연구에서는 고주파 마그네트론 스퍼터링 법으로 PES 기판 위에 공정압력을 5 에서 20 mTorr 로 변화시켜 가며 GZO (Ga-doped ZnO) 박막을 제작하여, 전기적 및 광학적 특성을 조사하였다. XRD 측정을 통해 공정압력에 무관하게 모든 GZO 박막이 c 축으로 우선 성장함을 확인할 수 있었고, 5 mTorr 에서 제작한 GZO 박막이 반가폭 0.44° 로 가장우수한 결정성을 나타내었다. AFM 관찰 결과, 표면 거칠기 값은 공정압력 5 mTorr 제작한 박막에서 가장 낮은 값인 0.20 nm 를 나타내었다. 공정압력 5 mTorr 에서 증착한 GZO 박막의 재료평가지수는 6652 로 가장 우수한 값을 나타내었고 이때 비저항과 가시광 영역에서의 평균 투과도는 각각 6.93×10^-4Ω·cm 과 81.4 % 이었다. 공정압력이 증가함에 따라 캐리어 농도가 감소하고 이로 인해 에너지 밴드갭이 좁아지는 Burstein-Moss 효과도 관찰할 수 있었다.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• 제13권4호
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• pp.185-187
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• 2012

Ga doped ZnO (GZO)/copper (Cu) bi-layered film was deposited on glass substrate by RF and DC magnetron sputtering and then the effect of the Cu bottom layer on the optical, electrical and structural properties of GZO films were considered. As-deposited 100 nm thick GZO films had an optical transmittance of 82% in the visible wavelength region and a sheet resistance of 4139 ${\Omega}/{\Box}$, while the GZO/Cu film had optical and electrical properties that were influenced by the Cu bottom layer. GZO films with 5 nm thick Cu film show the lower sheet resistance of 268 ${\Omega}/{\Box}$ and an optical transmittance of 65% due to increased optical absorption by the Cu metallic bottom layer. Based on the figure of merit, it can be concluded that the thin Cu bottom layer effectively increases the performance of GZO films as a transparent and conducting electrode without intentional substrate heating or a post deposition annealing process.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제15권7호
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• pp.1559-1563
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• 2011

본 연구에서는 고주파 마그네트론 스퍼터링 (RF magnetron sputtering) 법으로 기판 온도 ($50{\sim}200^{\circ}C$)에 따른 GZO(Ga : 5 wt%) 박막을 PES (polyethersulfon) 플라스틱 기판위에 제작하여, 광학적 및 전기적 특성을 조사하였다. XRD 측정을 통해 공정 조건에 관계없이 모든 GZO 박막이 c축으로 우선 성장함을 확인할 수 있었다. 박막의 표면을 AFM 으로 조사한 결과, 표면 거칠기 값은 기판 온도 $200^{\circ}C$ 에서 제작한 박막에서 가장 낮은 값 (0.196 nm) 을 나타내었다. 투과도 측정 결과, GZO 박막은 약 80% 이상의 투과율을 보였고, 기판 온도가 증가할수록 에너지 밴드 갭이 증가하는 Burstein-Moss 효과를 관찰할 수 있었다. Hall 측정 결과, 기판 온도 $200^{\circ}C$에서 제작한 GZO 박막에서 가장 낮은 비저항 $6.93{\times}10-4\;{\Omega}{\cdot}cm$ 값과 가장 높은 캐리어 농도 $7.04{\times}1020/cm^3$ 값을 나타내었다.

• 한국재료학회지
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• 제21권3호
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• pp.144-148
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• 2011

We have investigated the structural and optical properties of Ga-doped ZnO (GZO) thin films deposited by RF magnetron sputtering at various deposition temperatures from 100 to $500^{\circ}C$. All the GZO thin films are grown as a hexagonal wurtzite phase with highly c-axis preferred parameter. The structural and electrical properties are strongly related to deposition temperature. The grain size increases with the increasing deposition temperature up to $400^{\circ}C$ and then decreases at $500^{\circ}C$. The dependence of grain size on the deposition temperature results from the variation of thermal activation energy. The resistivity of GZO thin film decreases with the increasing deposition temperature up to $300^{\circ}C$ and then decreases up to $500^{\circ}C$. GZO thin film shows the lowest resistivity of $4.3{\times}10^{-4}\;{\Omega}cm$ and highest electron concentration of $1.0{\times}10^{21}\;cm^{-3}$ at $300^{\circ}C$. The mobility of GZO thin films increases with the increasing deposition temperature up to $400^{\circ}C$ and then decreases at $500^{\circ}C$. GZO thin film shows the highest resistivity of 14.1 $cm^2/Vs$. The transmittance of GZO thin films in the visible range is above 87% at all the deposition temperatures. GZO is a feasible transparent electrode for the application to the transparent electrode of thin film solar cells.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제25권2호
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• pp.121-124
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• 2012

The characteristics of Ga-doped zinc oxide (GZO) thin films deposited at different deposition temperatures (TS~250 to $550^{\circ}C$) on 4H-SiC have been investigated. Structural and electrical properties of GZO thin film on n-type 4H-SiC(0001) were investigated by using x-ray diffraction(XRD), atomic force microscopy(AFM), Hall effect measurement, barrier height from I-V curve and Auger electron spectroscopy(AES). XRD $2\theta$ scan shows GZO thin film has preferential orientation with c-axis perpendicular to SiC substrate surface. The lowest resistivity ($\sim1.9{\times}10^{-4}{\Omega}cm$) was observed for the GZO thin film deposited at $400^{\circ}C$. As deposition temperature increases, barrier height between GZO and SiC was increased. Whereas, resistivity of GZO thin films as well as barrier height between GZO and SiC were increased after annealing process in air atmosphere. It has been found that the c-axis oriented crystalline quality as well as the relative amount of activated Ga3+ ions and oxygen vacancy may affect the electrical properties of GZO films on SiC.

• 한국재료학회지
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• 제21권4호
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• pp.202-206
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• 2011

We have investigated the structural and electrical properties of Ga-doped ZnO (GZO) thin films deposited by an RF magnetron sputtering at various RF powers from 50 to 90W. All the GZO thin films are grown as a hexagonal wurtzite phase with highly c-axis preferred parameters. The structural and electrical properties are strongly related to the RF power. The grain size increases as the RF power increases since the columnar growth of GZO thin film is enhanced at an elevated RF power. This result means that the crystallinity of GZO is improved as the RF power increases. The resistivity of GZO rapidly decreases as the RF power increases up to 70 W and saturates to 90W. In contrast, the electron concentration of GZO increases as the RF power increases up to 70 W and saturates to 90W. GZO thin film shows the lowest resistivity of $2.2{\times}10^{-4}{\Omega}cm$ and the highest electron concentration of $1.7{\times}10^{21}cm^{-3}$ at 90W. The mobility of GZO increases as the RF power increases since the grain boundary scattering decreases due to the reduced density of the grain boundary at a high RF power. The transmittance of GZO thin films in the visible range is above 90%. GZO is a feasible transparent electrode for application as a transparent electrode for thin film solar cells.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제18권10호
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• pp.2497-2502
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• 2014

본 연구에서는 고주파 마그네트론 스퍼터링 법으로 RF 파워 (50~80 W) 를 변화시켜가며 PES 플라스틱 기판 위에 GZO ($Ga_2O_3$ : 5 wt %, ZnO : 95 wt %) 박막을 제작하여, 광학적 및 전기적 특성을 조사하였다. XRD 측정을 통해 공정 조건에 관계없이 모든 GZO 박막이 c 축으로 우선 성장함을 확인할 수 있었고, 70W에서 제작한 GZO 박막이 반가폭 $0.44^{\circ}$로 가장 우수한 결정성을 나타내었다. 박막의 표면을 AFM 으로 조사한 결과, 표면 거칠기 값은 RF 파워 70 W 에서 제작한 박막에서 가장 낮은 값인 0.20 nm 를 나타내었다. Hall 측정 결과, RF 파워 70 W에서 제작한 GZO 박막에서 가장 낮은 비저항 $6.93{\times}10^{-4}{\Omega}{\cdot}cm$ 값과 가장 높은 캐리어 농도 $7.04{\times}10^{20}cm^{-3}$ 및 이동도 $12.70cm^2/Vs$ 값을 나타내었다. 모든 GZO 박막은 RF 파워에 무관하게 가시광 영역에서 약 80 % 정도의 투과율을 나타냈으며, 캐리어 농도의 증가에 따라 에너지 밴드갭이 청색 편이 되는 Burstein-Moss 효과도 관찰할 수 있었다.

• 열처리공학회지
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• 제28권3호
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• pp.121-125
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• 2015

GZO single layer, Ni buffered GZO(GZO/Ni), Ni intermediated GZO (GZO/Ni/GZO) and Ni capped GZO (Ni/GZO) films were prepared on poly-carbonate (PC) substrates by RF and DC magnetron sputtering without intentional substrate heating and then the influence of the Ni (2 nm thick) thin film on the optical, electrical and structural properties of GZO films were investigated. As deposited GZO single layer films show the optical transmittance of 81.3% in the visible wavelength region and a resistivity of $1.0{\times}10^{-2}{\Omega}cm$, while GZO/Ni/GZO trilayer films show a lower resistivity of $6.4{\times}10^{-4}{\Omega}cm$ and an optical transmittance of 74.5% in this study. Based on the figure of merit, it can be concluded that the intermediated Ni thin film effectively enhances the opto-electrical performance of GZO films for use as transparent conducting oxides in flexible display applications.