• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
• /
• 2007.11a
• /
• pp.13-14
• /
• 2007

투명전극으로 사용되는 ITO는 우수한 전기적, 광학적 특성으로 인하여 널리 사용되고 있다. 하지만, ITO는 저온공정의 어려움과 ITO의 원료물질인 In의 수급이 불안정하여 원자재의 가격이 높고, 수소 플라즈마에 노출시 열화로 인한 광학적 특성의 변화가 문제점으로 지적되고 있다. 본 논문에서는 ITO 투명전극을 대체하기 위한 실험으로 Al 이 도핑된 ZnO(ZnO:Al) 박막을 상온에서 유리기판 위에 RF 마그네트론 스퍼터 법을 이용하여 제조하였다. 증착된 박막은 ITO물질을 대체하기 위한 투명전극으로의 응용을 위해 후 열처리를 실시하였다. 설정된 열처리 온도는 각각 400도와 300도로 설정하였고 열처리 시간에 따른 변화를 관찰하였다. 열처리된 시편은 각각 XRD, SEM, Hall, U/V 측정을 하여 변화를 관찰하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
• /
• 2012.05a
• /
• pp.245-246
• /
• 2012

Al 농도를 0 부터 2 at.% 까지 조절하여 도핑된 $Cd_{0.5}Zn_{0.5}O$ 박막을 석영 기판 위에 성장하였다. Al 도핑된 $Cd_{0.5}Zn_{0.5}O$ 박막의 구조적, 광학적 특성을 조사하기 위해 field-emission scanning electron microscopy, X-ray diffraction (XRD), photoluminescence (PL), 그리고 ultraviolet-visible (UV) spectroscopy을 사용하였다. 광학적 밴드갭은 Al 도핑 농도가 증가함에 따라 2.874 (0 at.%), 2.874 (0.5 at.%), 3.029 (1.0 at.%), 3.038 (1.5 at.%), 3.081 eV (2.0 at.%)로 증가하였다. Urbach energy는 도핑 농도에 따라 각각 464 (0 at.%), 585 (0.5 at.%), 571 (1.0 at.%), 600 (1.5 at.%), 470 meV (2.0 at.%)이었다. 또한, Al 농도가 증가함에 따라 $Cd_{0.5}Zn_{0.5}O$ 박막의 표면, 구조적 및 광학적 특성이 크게 변화되었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2016.02a
• /
• pp.283.2-283.2
• /
• 2016

최근 ZnO는 무독성, 저가격, 수소 플라즈마에 대한 내구성 및 열적 안정성 등의 활발히 연구되고 있으며, III족 원소(Al, Ga, In) 불순물을 도핑하여 전기적 성질의 열적 불안정성을 해결하고 전기적 성질을 향상 시키고 또한 밴드갭 에너지가 3.3 eV 이상으로 증가하여 가시광선 영역에서 광투과율이 높은 투명도 전성 재료를 제공할 수 있다. 본 연구에서는 RF Magnetron Sputtering을 이용하여 내열성과 광학적 측면에서 우수한 성능을 가지는 PES 기판에 표면 에너지를 높이고 치밀한 구조의 박막을 증착하기 위해서 $O_2$ 플라즈마 처리를 하여 ZnO계 투명 전도막을 제작함으로써 투명전극에서 요구하는 $10^{-3}{\Omega}{\cdot}cm$ 이하의 낮은 비저항과 80% 이상의 광투과율을 가지는 방안에 대하여 연구하였다. PES 기판 위에 고밀도 $O_2$ 플라즈마를 이용하여 전 처리를 실시한 후 4인치의 Al-doped ZnO(ZnO 98 wt% : $Al_2O_3$ 2 wt%), AZO의 타겟을 이용하여 상온에서 RF Magnetron Sputtering 법으로 AZO 박막을 증착하였다. PES 기판상의 AZO 박막 두께가(100~400nm) 증가함에 따라 캐리어 농도와 홀 이동도가 점차 증가하는 경향을 보였다. 이는 박막 두께가 증가할수록 면저항과 비저항은 감소하며 결정립 크기가 커지고 결정입계에서 산란이 줄어들기 때문에 전기적 특성이 개선된 것으로 판단된다. 고밀도 $O_2$ 플라즈마 표면처리 시간이 증가함에 따라 플라스틱 기판의 결합에너지와 부착력이 증가하여 AZO 박막의 결정립 크기를 증가시키며, 접촉각은 감소하였다. 또한 급속열처리 온도가 증가함에 따라 전기적 특성과 광학적 특성이 향상됨을 확인할 수 있었다. 제작된 AZO 박막은 급속열처리 시간 10분에서 온도 $200^{\circ}C$일 때, 캐리어 농도 $2.32{\times}10^{21}cm^{-3}$, 홀 이동도 $4.3cm^{-2}/V$로 가장 높은 것을 확인할 수 있었고, 가장 낮은 비저항 $1.07{\times}10^{-3}{\Omega}{\cdot}cm$과 가시광 영역(300 nm ~ 1100 nm)에서의 AZO 박막의 광 투과율은 약 86%를 얻을 수 있었다.

• Korean Journal of Crystallography
• /
• v.7 no.2
• /
• pp.175-182
• /
• 1996

ZnO thin films were deposited on Corning 7059 glass substrates to study fundamental properties of films. According to the experimental results, (002) preferred ZnO thin films were grown by purging Ar/O2 mixed gas, but not without oxygen gas. The structure and the orientation of ZnO thin films were much affected by the substrate temperature and rf power. High quality ZnO films were obtained by increasing their values. Optimum deposition parameters were : 300W rf power, 300℃ substrate temperature, Ar/O2=70/30. To characterize SAW propagation properties, IDT was fabricated by etching Al films deposited on diamond/Si wafer with RIE. Measured λ(wavelength) was 24μm and experimental results were well matched with simulation. Center frequency was 250MHz, and the calculated phase velocity of ZnO/ diamond structure was about 6000m/s.

• Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
• /
• v.23 no.1
• /
• pp.78-84
• /
• 2009

In this paper, ZnO:Al thin film was deposited on polyethylene terephthalate(PET) substrate by capacitively coupled r. f. magnetron sputtering method from a ZnO target mixed with 2wt[%] Al2O3 to investigate the possible application of ZnO:Al film as a transparent conducting electrode for film typed DSCs. The effect of substrate bias on the electrical properties and film structure were studied. The results showed that a positive bias applied to the substrate during sputtering contributed to an improvement of electrical properties of the film by attracting electrons in the plasma to bombard the growing films. These bombardments provided additional energy to the growing ZnO:Al film on the substrate, resulting in significant variations in film structure and electrical properties. Electrical resistivity of the film decreases significantly as the positive bias increases up to +30[V] However, as the positive bias increases over +30[V], the resistivity decreases. The transmittance varies little as the substrate bias is increased from 0 to +60[V], and as r. f. powers increases from 160[W] to 240[W]. The film with electrical resistivity as low as $1.8{\times}10^{-3}[{\Omega}-cm]$ and optical transmittance of about 87.8[%] were obtained for 1,012[nm] thick film deposited with a substrate bias of +30[V].

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
• /
• 2009.11a
• /
• pp.69-69
• /
• 2009

Al이 doping된 ZnO 투명전도막을 fusion 1737 기판위에 Sol- Gel법으로 제조하였다. 제조된 Sol은 48시간 이상 숙성하여 안정화 시킨 다음, 박막을 제조하여 doping한 Al의 at%에 따른 박막의 전기, 광학적 특성을 조사하였다. XRD 측정 결과 순수한 ZnO Sol로 제조된 박막의 경우보다 0.75at%의 Al을 첨가하였을 때 가장 강한 peak intensity를 얻을 수 있었으며, 또한 0.75at% 첨가 시 순수한 ZnO 투명전도막보다 3~4order 정도 낮은 비저항을 나타내었다. 광투과율은 Al의 첨가량에 관계없이 90%를 넘는 높은 값을 나타내었다.

• Proceedings of the KIEE Conference
• /
• 2002.11a
• /
• pp.79-81
• /
• 2002

ZnO 나노와이어는 ZnO 파우더를 볼밀 처리하여 열증착 방법으로 $1380^{\circ}C$에서 촉매없이 Si 기판위에서 합성되었다. 합성된 ZnO 나노와이어의 길이와 직경은 $20{\sim}30{\mu}m$와 $50{\sim}200$ nm 였다. ZnO 나노와이어 표면을 atomic layer deposition(ALD) 방법으로 $Al_2O_3$ 박막을 얇게 코팅하였다. 성장온도는 $300^{\circ}C$였고, 사용한 전구체는 Trimethlaluminum(TMA)와 distilled water($H_2O$) 이다. Transmission electron microscopy(TEM) 으로 측정한 $Al_2O_3$ 박막의 두께는 40 nm 로서 매우 균일하게 ZnO 나노와이어에 증착되었음을 알 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
• /
• 2007.11a
• /
• pp.101-102
• /
• 2007

ZnO에 Li과 Al이 codoping된 박막을 magnetron spuuter을 이용하여 사파이어 기판 위에 성장하였다. 성장시킨 박막에 대한 구조적, 전기적, 광학적 특성들을 관찰 하였으며, 증착 분위기 조절에 따라서 에피텍셜한 박막을 얻을 수 있었다. $LiAlO_2$ 도핑농도가 증가함에에 따라 전기적으로는 부도체에 가까운 특성을 나타내면서, 광학 밴드갭 에너지가 증가하는 현상을 관찰할 수 있었다.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
• /
• v.18 no.1
• /
• pp.50-55
• /
• 2008

AI-doped ZnO(AZO) thin films have been fabricated on glass substrate by sol-gel method, and the effect of Al precursors and post-annealing temperature on the characteristics of AZO thin films was investigated. The sol was prepared with zinc acetate, EtOH, MEA and Al precursors. In order to dope Al in ZnO, two types of aluminum nitrate and aluminum chloride were used as Al precursor. Zinc concentration was 0.5 mol/l and the content of Al precursor was 1 at% of Zn in the sol. The sol was spin-coated on glass substrate, and the coated films were annealed at 550ue for 2 hand were post-annealed at temperature ranges of $300{\sim}500^{\circ}C$ for 2 h in reducing atmosphere ($N_2/H_2$= 9/1). Structural, electrical and optical propertis of the fabricated AZO thin films were analyzed by XRD, FE-SEM, AFM, hall effect measurement system and UV-visible spectroscopy. Optical and electrical properties of AZO thin films prepared with aluminum nitrate as Al precursor were better than those of films prepared with aluminum chloride. The electrical resistivity and the optical transmittance of films decreased with increasing post-annealing temperatures. The minimum electrical resistivity of $2{\times}10^{-3}$ and the maximum optical transmittance of 91% were obtained for the AZO thin films post-annealed at $550^{\circ}C\;and\;300^{\circ}C$, respectively.

• Journal of the Korean Ceramic Society
• /
• v.41 no.10 s.269
• /
• pp.742-748
• /
• 2004

Isopropanol of low boiling point was used as a solvent to prepare Al-doped ZnO(AZO) thin films. A homogeneous and stable sol was made from Zn acetate a solute whose mole concentration was 0.7mol/$\iota$ and Al chloride as a dopant. Al-doped ZnO thin films were prepared by sol-gel method as a function of post-heating temperature from 500 to $700^{\circ}C$ and the optical and electrical properties were investigated. The c-axis orientation along (002) plane was enhanced with the increasing of post-heating temperature and the surface morphology of the films showed a homogeneous and nano-sized microstructure. The optical transmittance of the films post-heated below $650^{\circ}C$ was over $86\%$, but decreased at $700^{\circ}C$. The electrical resistivity of the thin films decreased from 73 to 22 $\Omega$-cm as the post-heating temperature increased up to $650^{\circ}C$, but increased greatly to 580 $\Omega$-cm at $700^{\circ}C$. XPS analysis indicated that the deterioration of electrical and optical properties was attributed to the precipitation of $Al_2O_3$ phase on the surface of AZO thin film. This result suggests that the optimum post-heating temperature to improve electrical and optical properties is $600^{\circ}C$.