• 제목/요약/키워드: Sol-gel ZnO

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Effects of Al Concentration on Structural and Optical Properties of Al-doped ZnO Thin Films

  • Kim, Min-Su;Yim, Kwang-Gug;Son, Jeong-Sik;Leem, Jae-Young
    • Bulletin of the Korean Chemical Society
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    • 제33권4호
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    • pp.1235-1241
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    • 2012
  • Aluminium (Al)-doped zinc oxide (AZO) thin films with different Al concentrations were prepared by the solgel spin-coating method. Optical parameters such as the optical band gap, absorption coefficient, refractive index, dispersion parameter, and optical conductivity were studied in order to investigate the effects of the Al concentration on the optical properties of AZO thin films. The dispersion energy, single-oscillator energy, average oscillator wavelength, average oscillator strength, and refractive index at infinite wavelength of the AZO thin films were found to be affected by Al incorporation. The optical conductivity of the AZO thin films also increases with increasing photon energy.

이종 타겟을 지닌 대향 타겟 스퍼터링 방법으로 제작된 AZO 박막의 광학적·전기적 특성에 관한 연구

  • 야오리타오;서성보;배강;김동영;최명규;김화민
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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    • pp.337-337
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    • 2014
  • 투명 전도성 산화물(transparent conductive oxide: TCO) 박막은 높은 투과율과 낮은 비저항 덕분에 LCD (liquid crystal display), PDP (plasma display panel), OLED (organic light emitting display) 등 평판 디스플레이에 널리 사용되고 있다. 현재 양산되고 있는 ITO (indium tin oxide)는 90% 이상의 높은 투과율과 우수한 전도성으로 인해 TCO 박막 가운데서 디스플레이 산업에서 가장 널리 쓰이고 있다. 그런데, ITO의 인듐산화물에 의한 간질성 폐렴(interstitial pneumonia)의 유발 위험이 있다든가, 인듐의 매장량이 적어 원자재 가격이 비싼 단점도 가지고 있다. 이에 최근 ITO를 대체할 수 있는 TCO물질로 많은 연구가 이루어지고 있는데, 특히 AZO (aluminum-doped zinc oxide)는 그 중 대표적인 대체물질로서 독성이 없고 가격도 저렴하여 많은 관심이 증폭되고 있다. 현재 AZO는 sol-gel 방법이나 CVD (chemical vapor deposition) 또는 스퍼터링 방법 등으로 증착되고 있다. 본 연구에서는 두 개의 이종타겟(hetero target)을 장착한 대향 타겟 스퍼터링(facing target sputtering: FTS) 장치를 사용하여 AZO 박막을 제작한다. 기존의 여러 증착법과 달리, FTS 장치는 두 타겟 사이에 형성되는 플라즈마 내의 ${\gamma}$-전자를 구속하게 되며, 낮은 가스 압력에서 고밀도 플라즈마가 생성되어 빠른 증착 속도와 안정적인 방전을 유지한 상태에서 박막을 증착할 수가 있다. 또한 기판과 플라즈마가 이격되어 있어 높은 에너지를 갖는 입자들의 기판 충돌을 억제할 수 있는 장점들을 갖는다. 이종 타겟인 ZnO와 Al2O3를 사용하고 각 타겟에 인가되는 파워 변화를 통해 AZO 박막 내 Al2O3의 성분비를 조절하였다. ZnO 타겟의 증착 파워를 100 W로 고정할 경우, Al2O3 타겟의 증착 파워가 (50~90) W으로 실험을 하였으며, Al2O3 타겟의 증착 파워가 70 W일 때 AZO 박막의 Al2O3 성분비는 2.02 wt.%이며 박막의 비저항 값은 $5{\times}10^{-4}{\Omega}{\cdot}cm$로 최소값을 보였다. 이러한 비저항의 변화는 파워에 따른 AZO 박막의 캐리어 이동도(Hall mobility)와 캐리어의 농도(Carrier Concentration)의 변화와 밀접한 관계가 있음을 보여주며, 특히 AZO 박막의 캐리어 농도와 캐리어 이동도는 AZO 박막을 형성하고 있는 결정립의 크기에 의존하는 것이 X-선 회절 패턴과 SEM으로부터 확인되었다. 특히, 본 연구에서는 두 개의 이종 타겟(hetero target) Al2O3와 ZnO를 장착하고 각각의 파워를 변화시켜 도핑 량을 조절할 수는 대향 타겟 스퍼터링(FTS: facing-target sputtering) 방법을 이용하여 제작된 AZO 박막에 대해 전기적, 광학적 및 구조적 특성을 분석하고 ITO의 대체물로서의 가능성을 검토하고자 한다.

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용액법으로 제작된 ZnSnO 박막트랜지스터의 전극 물질에 따른 계면 접촉특성 연구 (Metal-Semiconductor Contact Behavior of Solution-Processed ZnSnO Thin Film Transistors)

  • 정영민;송근규;우규희;전태환;정양호;문주호
    • 한국재료학회지
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    • 제20권8호
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    • pp.401-407
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    • 2010
  • We studied the influence of different types of metal electrodes on the performance of solution-processed zinc tin oxide (ZTO) thin-film transistors. The ZTO thin-film was obtained by spin-coating the sol-gel solution made from zinc acetate and tin acetate dissolved in 2-methoxyethanol. Various metals, Al, Au, Ag and Cu, were used to make contacts with the solution-deposited ZTO layers by selective deposition through a metal shadow mask. Contact resistance between the metal electrode and the semiconductor was obtained by a transmission line method (TLM). The device based on an Al electrode exhibited superior performance as compared to those based on other metals. Kelvin probe force microscopy (KPFM) allowed us to measure the work function of the oxide semiconductor to understand the variation of the device performance as a function of the types metal electrode. The solution-processed ZTO contained nanopores that resulted from the burnout of the organic species during the annealing. This different surface structure associated with the solution-processed ZTO gave a rise to a different work function value as compared to the vacuum-deposited counterpart. More oxygen could be adsorbed on the nanoporous solution-processed ZTO with large accessible surface areas, which increased its work function. This observation explained why the solution-processed ZTO makes an ohmic contact with the Al electrode.

IZO 박막 트랜지스터의 UV를 이용한 후열처리 조사 시간에 따른 전기적 특성 평가 (Evaluation of Electrical Properties of IZO Thin-Film with UV Post-Annealing Treatment Time)

  • 이재윤;김한상;김성진
    • 한국전기전자재료학회논문지
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    • 제33권2호
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    • pp.93-98
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    • 2020
  • We investigated the effect of a post-annealing process using ultraviolet (UV) light on the electrical properties of solution-processed InZnO (IZO) thin-film transistors (TFTs). UV light was irradiated on IZO TFTs for different time periods of 0s, 30s, and 90s. We measured transfer and retention stability curves to evaluate the performance of the fabricated TFTs. In addition, we measured height, amplitude, and phase AFM images to analyze changes in the surface and morphology of the devices. AFM measurements were performed by setting the drive amplitude of the cantilever tip to 47.9 mV in tapping mode, then dividing the device surface into 500 nm × 500 nm. In the case of IZO TFT irradiated with UV for 30s, the electron mobility and Ion/Ioff ratio were improved, the threshold voltage was reduced by approximately 2 V, and the subthreshold swing also decreased form 1.34 V/dec to 1.11 V/dec.

A comprehensive study of spin coating as a thin film deposition technique and spin coating equipment

  • Tyona, M.D.
    • Advances in materials Research
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    • 제2권4호
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    • pp.181-193
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    • 2013
  • Description and theory of spin coating technique has been elaborately outlined and a spin coating machine designed and fabricated using affordable components. The system was easily built with interdisciplinary knowledge of mechanics, fluid mechanics and electronics. This equipment employs majorly three basic components and two circuit units in its operation. These include a high speed dc motor, a proximity sensor mounted at a distance of about 15 mm from a reflective metal attached to the spindle of the motor to detect every passage of the reflective metal at its front and generate pulses. The pulses are transmitted to a micro-controller which process them into rotational speed (revolution per minute) and displays it on a lead crystal display (LCD) which is also a component of the micro-controller. The circuit units are a dc power supply unit and a PWM motor speed controlling unit. The various components and circuit units of this equipment are housed in a metal casing made of an 18 gauge black metal sheet designed with a total area of 1, $529.2cm^2$. To illustrate the use of the spin-coating system, ZnO sol-gel films were prepared and characterized using SEM, XRD, UV-vis, FT-IR and RBS and the result agrees well with that obtained from standard equipment and a speed of up to 9000 RPM has been achieved.