초록 close

Ge와 Ga가 함께 도핑 된 ZnO (GGZO)을 유리기판 위에 RF 스퍼터링(sputtering) 시스템으로 증착시켜 다양한 온도조건 하에서 박막의 구조적, 형태학적, 광학적 특성을 연구하였다. 박막을 증착시키는데 사용된 타겟의 원소들의 비율은 97 wt% ZnO, 2.5 wt% Ga and 0.5 wt% Ge로써 각각은 99.99%의 높은 순도를 갖는다. 구조적 특성은 일정한 200 W의 일정한 RF출력 조건하에서 기판 온도의 변화에 따라 증착된 박막에 대해 FE-SEM 이미지와 XRD 분석으로 해석 하였다. 특히 XRD 분석을 통해 박막이 각각의 조건하에서 생성되는 박막의 성장 방향을 확인 할 수 있었다. 결정립 크기와 더불어 박막의 표면 거칠기는 AFM 이미지를 통해 SEM의 영상 이미지보다 더욱 분명하게 나타났다. 그리고 광학적 분석에서 일정 온도에서 다양한 RF 출력 변화에 따른 상관관계를 증명하였다. 전기적 특성 분석을 위하여 UV-ViS 분광계(spectrometer)를 이용하여 투과도를 측정하고, 함께 측정되는 흡광도를 이용하여 벤디갭 에너지(band gap energy)를 계산하였다. 온도의 변화는 밴드갭 에너지와 밀접한 연관을 가지며 온도가 낮을수록 밴드갭 에너지는 큰 값을 갖는다. 결과적으로 250℃에서 이동도 11.5[cm/V-s],저항 약 0.5[10ohm-cm}, 캐리어 농도가 약 3.4 [10/cm]으로 가장 최적의 값을 얻을 수 있었다.이로써 기판에 가해지는 온도의 변화가 박막의 표면이나 구조뿐만 아니라 광학적 성질에도 지대한 영향을 미친다는 것을 확인할 수 있었다.


The ZnO thin films doped with Ga and Ge (GZO:Ge) were prepared on glass substrate using RF sputtering system. Structural, morphological and optical properties of the films deposited in different temperatures were studied. Proportion of the element of using target was 97 wt% ZnO, 2.5 wt% Ga and 0.5 wt% Ge with 99.99% highly purity. Structural properties of the samples deposited in different temperatures with 200 w RF power were investigated by field emission scanning electron microscopy,FE-SEM images and x-ray diffraction XRD analysis. Atomic force microscopy, AFM images were able to show the grain scales and surface roughness of each film rather clearly than SEM images. it was showed that increasing temperature have better surface smoothness by FE-SEM and AFM images. Transmittance study using UV-Vis spectrometer showed that all the samples have highly transparent in visible region (300∼800 nm). In addition, it can be able to calculate bandgap energy from absorbance data obtained with transmittance. The hall resistivity, mobility, and optical band gap energy are influenced by the temperature.