• Journal of IKEEE
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• v.17 no.2
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• pp.182-188
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• 2013

Using a ceramic target ZnO:In with In doping concentration of 2%, hetero-junctions of n-ZnO:In/p-Si and p-ZnO:(In, N)/n-Si were fabricated by depositing Indium doped n - type ZnO (ZnO:In or IZO) and Indium-nitrogen co-doped p - type ZnO (ZnO:(In, N)) films on wafers of p-Si (100) and n-Si (100) by DC magnetron sputtering, respectively. These films with the best electrical and optical properties were then obtained. The micro-structural, optical and electrical properties of the n-type and p-type semiconductor thinfilms were characterized by X-ray diffraction (XRD), RBS, UV-vis; four-point probe resistance and room-temperature Hall effect measurements, respectively. Typical rectifying behaviors of p-n junction were observed by the current-voltage (I-V) measurement. It shows fairly good rectifying behavior with the fact that the ideality factor and the saturation current of diode are n=11.5, Is=1.5108.10-7 (A) for n-ZnO:In/p-Si hetero-jucntion; n=10.14, Is=3.2689.10-5 (A) for p-ZnO:(In, N)/n-Si, respectively. These results demonstrated the formation of a diode between n-type thin film and p-Si, as well as between p-type thin film and n-Si..

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.04a
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• pp.65-66
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• 2008

The realization and origin of p-type ZnO are main issue for photoelectronic devices based on ZnO material. N-doped and nominally undoped p-type ZnO films were achieved on silicon (100) and homo-buffer layers by RF magnetron sputtering and post in-situ annealing. The undoped film shows high hole mobility of 1201 $cm^2V^{-1}s^{-1}$ and low resistivity of $0.0454\Omega{\cdot}cm$ with hole concentration of $1.145\times10^{17}cm^{-3}$. The photoluminescence(PL) spectra show the emissions related to FE, DAP and defects of $V_{Zn}$, $V_O$, $Zn_O$, $O_i$ and $O_{Zn}$.

• 전자공학회논문지 IE
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• v.43 no.4
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• pp.8-12
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• 2006

In this paper, reflectance and the dielectric characteristics for $P_2O_5$-ZnO-BaO system and $SiO_2-ZnO-B_2O_3$ system have been investigated as a function of contents of $TiO_2$. The reflectance was decreased with increasing the contents of $TiO_2$ contents, and the reflectance of $P_2O_5$-ZnO-BaO system was lowered than that of $SiO_2-ZnO-B_2O_3$ system. The dielectric constant of $P_2O_5$-ZnO-BaO system was higher than $SiO_2-ZnO-B_2O_3$ system, and the dielectric constant in the both system was increased with increasing of $TiO_2$ contents. This can explained as the space charge effects. These results are could be applied to the lower dielectrics layer of PDP required high reflective ratio and breakdown strength.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.06a
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• pp.405-405
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• 2007

ZnO는 상온에서 3.38eV의 넓은 밴드갭을 가지는 직접천이형 반도체이며, 60meV의 큰 엑시톤 결합에너지를 가지는 UV 영역의 광소자로 응용할 수 있는 물질이다. 특히 ZnO를 이용한 LED에 대한 연구가 최근 활발히 이루어지고 있다. 그러나 n-ZnO/p-ZnO 동종접합 다이오드는 p-ZnO의 재현성이 없고, 낮은 정공농도를 보이기 때문에 n-ZnO를 기반으로 한 이종접합 다이오드의 개발이 필요하게 되었다. 특히 n-ZnO/p-Si 이종접합 다이오드는 낮은 구동전압과 제조단가가 저렴하다는 장점이 있다 또한 n-ZnO를 스퍼터링을 이용하여 증착할 경우 고온에서 성장함에도 불구하고 케리어 농도 및 이동도가 매우 낮다. 반면 MOCVD 법은 대면적 증착이 가능하고 비교적 낮은 온도에서 박막을 성장할 수 있고 전기적 특성 또한 매우 우수하다. 본 연구에서는 p-Si 기판위에 MOCVD 를 이용하여 n-ZnO를 증착하고, 이를 열처리하여 n-ZnO/p-Si 이종접합 다이오드의 특성 변화를 관찰하고자 하였다. n-ZnO/p-Si 시편을 $N_2$ 및 $O_2$ 가스 분위기에서 열처리한 후 소자의 광학적, 전기적 특성을 관찰하였다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2003.10a
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• pp.72-74
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• 2003

Rf magnetron sputtering을 이용하여 InP, GaAs 기판위에 ZnO 박막을 증착시켰다. 진공 ampul 및 $Zn_3P_2$ 분위기 하에서 열처리 과정을 통해 P와 As을 ZnO 박막내에 도핑하였으며, 박막의 전기적 특성 측정 결과 정공의 농도가 $10^{16}cm^{-3}-10^{19}cm^{-3}$ 으로서 p-형 전기전도도를 나타내었다. XRD 측정을 통하여 ZnO 박막의 내부에 이상이 존재하지 않는다는 것을 확인하였다. 또한 FESEM을 이용하여 p-형 ZnO 박막의 표면을 관찰하였으며 그 위에 n-형 ZnO 박막을 sputtering을 이용하여 증착시켜 I-V 특성을 관찰하였다. 본 실험을 통해 P 및 As의 확산을 통한 p-형 ZnO 박막의 성장이 가능하였으며, I-V 특성으로부터 ZnO의 발광소자 및 자외선 검출기로의 응용이 가능함을 확인하였다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.8 no.3
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• pp.472-476
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• 2007

In this study, we investigated methods for p-type ZnO deposition as well as stability enhancement of its properties. The film was prepared by co-depositing AlAs and ZnO in a RF magnetron sputtering system. Property variation was monitored with photoluminescence and Hall measurements by stressing the films at $250^{\circ}C$ for various duration upto 144 hours. Results indicated that co-deposition is a useful method for p-type ZnO preparation. In particular, pre-treatment in 30% $H_2O_2$ for 1min was observed to be effective in reducing the property variation taking place during the subsequent high temperature processes.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.38 no.12
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• pp.1093-1096
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• 2001

The Solid solution of A $l_2$ $O_3$ into ZnO can be defined by the substitution reaction of Al$\^$3+/ ions into the Zn$\^$2+/ sites of ZnO crystal lattice, the tetrahedral interstices composed of four neighbor oxygen ions in the wurtzite structure. Since the reaction either creates new zinc vacancies or consumes the oxygen vacancies, it should be in equilibrium with ZnO nonstoichiometry and disorder reactions. The relationships make oxygen partial pressure P$\sub$o2/ control the concentrations of the vacancies and consequently limit the Al solubility in ZnO, [Al$\sub$zn/]$\sub$max/. This paper firstly reports with a refined model for defect quilibria in ZnO that the solubility decrease with the increase of P$\sub$o2/, [Al$\sub$zn/]$\sub$max/ P$\sub$o2/$\^$-1/4/.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.23 no.3
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• pp.161-167
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• 2013

The ZnO thin films were grown on GaN template substrates by RF magnetron sputtering at different RF powers and n-ZnO/p-GaN heterojunction LEDs were fabricated to investigate the effect of the RF power on the characteristics of the n-ZnO/p-GaN LEDs. For the growth of the ZnO thin films, the substrate temperature was kept constant at $200^{\circ}C$ and the RF power was varied within the range of 200 to 500W at different growth times to deposit films of 100 nm thick. The electrical, optical and structural properties of ZnO thin films were investigated by ellipsometry, X-ray diffraction (XRD), atomic force microscopy (AFM), photoluminescence (PL) and by assessing the Hall effect. The characteristics of the n-ZnO/p-GaN LEDs were evaluated by current-voltage (I-V) and electroluminescence (EL) measurements. ZnO thin films were grown with a preferred c-axis orientation along the (0002) plane. The XRD peaks shifted to low angles and the surface roughness became non-uniform with an increase in the RF power. Also, the PL emission peak was red-shifted. The carrier density and the mobility decreased with the RF power. For the n-ZnO/p-GaN LED, the forward current at 20 V decreased and the threshold voltage increased with the RF power. The EL emission peak was observed at approximately 435 nm and the luminescence intensity decreased. Consequently, the crystallinity of the ZnO thin films grown with RF sputtering powers were improved. However, excess Zn affected the structural, electrical and optical properties of the ZnO thin films when the optimal RF power was exceeded. This excess RF power will degrade the characteristics of light emitting devices.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.28 no.9
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• pp.683-688
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• 1991

ZnO-P2O5 system glass containing 45 to 60 mol% ZnO has been melted at 120$0^{\circ}C$ and crystallized through heat treatment. Each condition of crystallization was determined by measurement of dilatometric softening point and DTA. The principal crystalline phase was identified as zinc metaphosphate [Zn(PO3)2] in the glasses containing 45~55 mol% ZnO and zinc pyrophosphate (Zn2P2O7) in the sample of 60 mol% ZnO with X-ray diffraction patterns. The crystalline mechanism was investigated by XRD and SEM. As the results, the specimens containing 50~60% ZnO showed the existence of oriented structure due to one-dimensional crystal growth.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.310-310
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• 2014

ZnO박막은 넓은 밴드갭 (3.37 eV), 높은 여기 결합 에너지 (60 meV)를 가지는 육방정계 우르자이트(hexagonal wurtzite) 결정구조를 가지는 II-VI족 화합물 반도체로, 가시광선 영역에서의 높은 광학적 투과도 특성과 자외선 파장에서 발광이 가능한 장점을 가진다. 최근, ZnO박막 성장 기술이 상당히 발전하였지만, 아직까지도 p-형 ZnO박막 성장 기술은 충분히 발전하지 못하여 ZnO의 동종접합 LED는 아직 상용화되지 않고 있는 실정이다. 따라서, 많은 연구 그룹에서 p-GaN, p-SiC, p-diamond, p-Si 등과 같은 p-type 물질 위에 n-type ZnO를 성장시킨 이종접합 다이오드가 연구되고 있다. 특히, p-GaN의 경우 ZnO와의 격자 불일치 정도가 1.8 % 정도로 작다는 장점이 있어 많은 연구가 이루어 지고 있다. 일반적으로 c-축을 기반으로 한 극성ZnO 발광다이오드에서는 자발 분극과 압전 분극 현상에 의해 밴드 휨 현상이 발생하고, 이로 인해 전자와 정공의 공간적 분리가 발생하게 되어 발광 재결합 효율이 제한되고 있다는 문제가 발생한다. 따라서, 본 연구에서는 극성 (0001) 및 비극성 (10-10) n-ZnO/p-GaN 발광다이오드의 성장 및 발광 소자의 전기 및 광학적 특성에 대한 비교 연구를 진행하였다. 금속유기 화학증착법을 이용하여 c-면과 m-면 위에 각각 극성 (0001) 및 반극성 (11-22) GaN박막을 $2.0{\mu}m$ 성장시킨 후 Mg 도핑을 한 p-GaN을 $0.4{\mu}m$ 성장시켜 각각 극성 (0001) 및 반극성 (11-22) p-GaN템플릿을 준비하였다. 이후, N2분위기 $700^{\circ}C$에서 3분동안 열처리를 통하여 Mg 도펀트를 활성화시킨 후 원자층 증착법을 이용하여 동시에 극성 및 반극성 p-GaN의 위에 n-ZnO를 $0.11{\mu}m$ 성장시켜 이종접합구조의 발광소자를 형성하였다. 이때, 극성 (0001) p-GaN 위에는 극성의 n-ZnO 박막이 성장되는 반면, 반극성 (11-22) p-GaN 위에는 비극성 (10-10) n-ZnO 박막이 성장됨을 HR-XRD로 확인하였다. 극성 (0001) n-ZnO/p-GaN이종접합 발광다이오드의 전계 발광 스펙트럼에서는 430 nm 와 550 nm의 두 피크가 동시에 관찰되었다. 430 nm 대역의 파장은 p-GaN의 깊은 준위에서 발광하는 것으로 판단되며, 550 nm 피크 영역은 ZnO의 깊은 준위에서 발광되는 것으로 판단된다. 특히, 10 mA 이하의 저전류 주입시 550 nm의 피크는 430 nm 영역보다 더 큰 발광세기를 나타내고 있다. 하지만, 10 mA 이상의 전류주입 하에서는 550 nm의 영역보다 430 nm의 발광세기가 더욱 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 이것은 ZnO의 밴드갭이 3.37 eV로 GaN의 밴드갭인 3.4 eV다 작기 때문에 우선적으로 ZnO의 깊은 준위에서 발광하는 550 nm가 더욱 우세하지만, 지속적으로 전류주입 증가에 따른 캐리어 증가시 n-ZnO에서 p-GaN로 전자가 넘어가며 p-GaN의 깊은 준위인 430 nm에서의 피크가 우세해지는 것으로 판단된다. 반면에, 비극성 (10-10) n-ZnO/반극성 (11-22) p-GaN 구조의 이종접합 발광다이오드로 전계 발광 스펙트럼에서는 극성 (0001) n-ZnO/p-GaN에 비하여 매우 낮은 전계 발광 세기를 나타내고 있다. 이는, 극성 n-ZnO/p-GaN에 비하여 비극성 n-ZnO/반극성 p-GaN의 결정성이 상대적으로 낮기 때문으로 판단된다. 또한, 20 mA 영역에서도 510 nm의 깊은 준위와 430 nm의 발광이 관찰되었다. 동일한 20 mA하에서 두 피크의 발광세기를 비교하면 430 nm의 영역은 극성 n-ZnO/p-GaN에 비하여 매우 낮은 값을 나타내고 있다. 이는 반극성 (11-22) p-GaN의 경우 극성 (0001) p-GaN에 비하여 우수한 p-형 특성에 기인한 것으로 판단된다.