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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 김정주
- 발행연도
- 2016
- 저작권
- 경북대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수4
이 논문의 연구 히스토리 (3)
2016
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투명 전도 산화물(Transparent Conducting Oxides:TCOs) 중 널리 사용되는 ITO(Indium Tin Oxide)를 대체할 소재로 ZnO가 주목받고 있다. ZnO는 넓은 bandgap(3.37eV)과 큰 excition binding energy(60meV)를 가지고 있어 차세대 TCOs, LED(Light Emitting Diode)와 LD(Laser Diode) 소재로 각광받고 있다.
Intrinsic defect인 VO와 Zni에 의해 ZnO는 기본적으로 n-type 특성을 가지는 것으로 알려져 있다. 이에 3족 원소(Al, Ga, In, etc)를 도핑하여 n-type 특성을 개선하려는 연구가 많이 진행되고 있다.
p-type ZnO는 1족 원소(Li, Na, K, etc)를 도핑하거나, 5족 원소(N, P, Sb, etc)를 도핑하여 제작한다. 하지만 acceptor dopant의 고용량이 낮고, VO와 Zni 같은 native defect에 의해 electron-hole pair가 일어나 p-type ZnO의 제작에 어려움이 있다. 특히 ZnO를 이용한 LED를 만들기 위해서는 p-type ZnO 제작이 선행되어야 하는데 이러한 문제점을 해결하기 위해 여러 가지 연구들이 보고되고 있다. 발표된 연구들은 첨가된 dopant의 종류로 나누어 볼 수 있다.
이렇게 단일 원소의 도핑 뿐 아니라 acceptor의 고용량을 증가시키기 위하여 donor와 acceptor를 co-doping하는 방법이 있다. 이러한 co-doping은 strain energy와 electrostatic energy를 감소시켜 dopant의 고용한계를 증가시키고, acceptor-donor-acceptor 형태의 cluster를 형성시켜 deep level에 있는 VZn level을 shallow하게 낮추는 역할을 하게 된다.
또한 기판과 박막사이의 strain을 줄이기 위하여 buffer layer를 사용하는 방법 또한 제시되고 있다. Buffer layer를 사용하게 되면 박막의 roughness가 줄어들고 투과도와 carrier concentration이 증가 한다고 보고되고 있으며 buffer layer의 결정성이 doped-ZnO에 영향을 준다는 연구가 보고되었다.
본 연구는 ZnO buffer layer의 증착온도를 변화시켰을 때 p-type ZnO:Al,P 박막의 구조적, 전기적 특성에 관한 실험과, acceptor dopant의 양을 ZnO:Al0.01P0.02와 ZnO:Al0.01P0.04로 변화시킨 두 가지 실험을 진행하였다. 또한 이를 기반으로 p-n junction에 대해 연구하였다.
Intrinsic defect인 VO와 Zni에 의해 ZnO는 기본적으로 n-type 특성을 가지는 것으로 알려져 있다. 이에 3족 원소(Al, Ga, In, etc)를 도핑하여 n-type 특성을 개선하려는 연구가 많이 진행되고 있다.
p-type ZnO는 1족 원소(Li, Na, K, etc)를 도핑하거나, 5족 원소(N, P, Sb, etc)를 도핑하여 제작한다. 하지만 acceptor dopant의 고용량이 낮고, VO와 Zni 같은 native defect에 의해 electron-hole pair가 일어나 p-type ZnO의 제작에 어려움이 있다. 특히 ZnO를 이용한 LED를 만들기 위해서는 p-type ZnO 제작이 선행되어야 하는데 이러한 문제점을 해결하기 위해 여러 가지 연구들이 보고되고 있다. 발표된 연구들은 첨가된 dopant의 종류로 나누어 볼 수 있다.
이렇게 단일 원소의 도핑 뿐 아니라 acceptor의 고용량을 증가시키기 위하여 donor와 acceptor를 co-doping하는 방법이 있다. 이러한 co-doping은 strain energy와 electrostatic energy를 감소시켜 dopant의 고용한계를 증가시키고, acceptor-donor-acceptor 형태의 cluster를 형성시켜 deep level에 있는 VZn level을 shallow하게 낮추는 역할을 하게 된다.
또한 기판과 박막사이의 strain을 줄이기 위하여 buffer layer를 사용하는 방법 또한 제시되고 있다. Buffer layer를 사용하게 되면 박막의 roughness가 줄어들고 투과도와 carrier concentration이 증가 한다고 보고되고 있으며 buffer layer의 결정성이 doped-ZnO에 영향을 준다는 연구가 보고되었다.
본 연구는 ZnO buffer layer의 증착온도를 변화시켰을 때 p-type ZnO:Al,P 박막의 구조적, 전기적 특성에 관한 실험과, acceptor dopant의 양을 ZnO:Al0.01P0.02와 ZnO:Al0.01P0.04로 변화시킨 두 가지 실험을 진행하였다. 또한 이를 기반으로 p-n junction에 대해 연구하였다.
목차
Ⅰ. 서 론 1Ⅱ. 이 론 적 배 경1. Zinc Oxide(ZnO)1. 1 구조적 특성 31. 2 결함식과 전기적 특성 52. Co-doping effect 113. Sapphire/ZnO domain 134. Buffer layer 15Ⅲ. 실 험 방 법1. 타겟 제작 162. 박막 증착 및 분석 18Ⅳ. 결과 및 고찰1. ZnO buffer layer 증착온도 변화에 따른 ZnO:Al,P 박막의 특성1. 1 ZnO 박막의 증착온도에 따른 특성 분석 221. 2 ZnO buffer layer를 사용한 ZnO:Al,P의 특성 분석 392. ZnO:Al,P 박막의 조성과 두께변화에 따른 특성 분석 53Ⅴ. 요 약 68Ⅵ. 참 고 문 헌 70Ⅶ. 영 문 초 록 76
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