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제안 방법
- 증착시 기판의 온도는 시편 고정대 뒤에 장착되어 있는 할로겐 램프를 사용하여 400 °C 로 유지하였고, 균일한 박막을 합성하기 위하여 모터를 사용하여 시편 고정대를 15 rpm 속도로 회전시켰다. 30분 동안 예비 스퍼터링을 수행하여 타겟표면의 이물질을 제거한 후에 박막 합성을 위한 스퍼터링을 수행하였다.
- 브f막의 두께는 표면 측정기 (Dektak 3030 Surface Profiler)를 사용하여 측정하였는데, 모든 시편의 두께는 약 400 nm 이었다. ZnO 박막의 광학 특성은 자외선-가시광 분광계 (UV-VIS spectrophoto- meter)를 사용하여 파장 300-1100 nm 영역에서 광학 흡수율을 측정하였고, 이 측정 결과를 사용하여 광학 투과율, 흡수 계수, 광학 밴드갭 에너지를 계산하였다. 박막의 전하 운반자 농도, 흘 이동도 와 비저항은 van der Pauw 방법을 이용하여 측정하였다.
- rf 마그네트론 스퍼터링 방법으로 박막 증착 시 스퍼터링 가스로 사용하는 산소와 아르곤의 혼합가스에서 산소 유량비를 각각 0 %, 10 %, 30 %, 50 %로 변화시키면서 유리 기판 위에 ZnO 박막을 성장 시켜 그것의 구조, 광학, 전기적 특성을 조사하였다. 산소 유량비를 0 %에서 50 %로 증가시킴에 따라 (002)면 회절 피크의 상대적인 세기가 증가하면서 c-축 방향으로 결정성이 향상되었고, 나노 크기의 분포를 갖는 작은 육각형 형태의 결정 낟알들이 균일하게 성장됨을 관측할 수 있었다.
- 본 연구에서는 rf 마그네트론 스퍼터링 방법을 사용하여 유리 기판 위에 ZnO 박막을 성장시켰다. 이때, 양질의 박막을 성장시키기 위하여 증착 변수로 챔버 압력을 3.
- 그림 7. 산소 유량비 함수로 측정한 ZnO 박막의 전하 운반자 농도, 홀 이동도, 전기 비저항.
- 5X10-2 Torr로 고정한 상태에서 스퍼터링 가스로 사용하는 산소 (02)와 아르곤 (Ar)의 혼합 가스에서 산소의 유량비, O2/(Ar+O2) 를 채택하였다. 산소 유량비를 각각 0 %, 10 %, 30 %, 50 %로 변화시키면서 성장된 ZnO 박막의 구조, 광학, 전기적 특성을 분석하였다. 특히, 산소유량비 변화에 따른 광학 흡수율, 투과율, 흡수 계수, 광학 밴드갭 에너지, 전하 운반자의 농도, 홀이동도와 비저항 값을 조사하였다.
- 성장시켰다. 유리 기판은 시편 고정대의 크기에 맞게 두께 0.5 mm와 넓이 10 mm x 10 mm의 크기로 절단하였고, 아세톤, 메탄올, 증류수의 순서대로 각각 10분 동안 초음파 세척을 한 다음에, 질소 가스로 습기를 제거하고 스퍼터링 챔버에 장입하였다. 스퍼터링 타겟으로는 상업적으로 이용 가능한 직경 2”, 두께 0.
- 성장시켰다. 이때, 양질의 박막을 성장시키기 위하여 증착 변수로 챔버 압력을 3.5X10-2 Torr로 고정한 상태에서 스퍼터링 가스로 사용하는 산소 (02)와 아르곤 (Ar)의 혼합 가스에서 산소의 유량비, O2/(Ar+O2) 를 채택하였다. 산소 유량비를 각각 0 %, 10 %, 30 %, 50 %로 변화시키면서 성장된 ZnO 박막의 구조, 광학, 전기적 특성을 분석하였다.
- 챔버의 초기 진공도는 터보 펌프를 사용하여 4X10* Torr 이하로 배기하였으며, 스퍼터링 가스로는。2와 Ar의 혼합 가스를 적당한 비율로 공급하였다. 특호], 혼합 가스 중에서 산소의 유량비, O2/(Ar+O2)가 ZnO 박막의 결정성, 광학 및 전기적 특성에 미치는 영향을 조사하기 위하여, 가스 투입 후에 챔버의 진공도를 3.5 X10-2 Torr로 고정하고, 산소 유량비를 0 %, 10 %, 30 %, 50 %로 변화시켜 ZnO 박막을 각각 성장시켰다. 증착시 기판의 온도는 시편 고정대 뒤에 장착되어 있는 할로겐 램프를 사용하여 400 °C 로 유지하였고, 균일한 박막을 합성하기 위하여 모터를 사용하여 시편 고정대를 15 rpm 속도로 회전시켰다.
- 산소 유량비를 각각 0 %, 10 %, 30 %, 50 %로 변화시키면서 성장된 ZnO 박막의 구조, 광학, 전기적 특성을 분석하였다. 특히, 산소유량비 변화에 따른 광학 흡수율, 투과율, 흡수 계수, 광학 밴드갭 에너지, 전하 운반자의 농도, 홀이동도와 비저항 값을 조사하였다.
대상 데이터
- 본 연구에 사용된 ZnO 박막은 rf 마그네트론 스퍼터링 장치를 사용하여 유리 기판<Corning 7059) 위에 성장시켰다. 유리 기판은 시편 고정대의 크기에 맞게 두께 0.
- 으로 표현된다. 본 연구에 사용된 모든 ZnO 박막의 두께 d는 400 nm 이다. 한편, 박막의 광학 밴드 갭 에너지는 Tauc 모델을 사용하여 높은 흡수영역에서 결정할 수 있다[15]:
- 154 nm를 갖는 Cu-Ka 복사선을 사용하여 X-선 회절법 (X-ray diffraction: XRD)으로 조사하였으며, 박막의 미세표면 상태는 원자 주사 현미경 (atomic force microscope'- AFM)을 사용하여 관찰하였다. 브f막의 두께는 표면 측정기 (Dektak 3030 Surface Profiler)를 사용하여 측정하였는데, 모든 시편의 두께는 약 400 nm 이었다. ZnO 박막의 광학 특성은 자외선-가시광 분광계 (UV-VIS spectrophoto- meter)를 사용하여 파장 300-1100 nm 영역에서 광학 흡수율을 측정하였고, 이 측정 결과를 사용하여 광학 투과율, 흡수 계수, 광학 밴드갭 에너지를 계산하였다.
- 5 mm와 넓이 10 mm x 10 mm의 크기로 절단하였고, 아세톤, 메탄올, 증류수의 순서대로 각각 10분 동안 초음파 세척을 한 다음에, 질소 가스로 습기를 제거하고 스퍼터링 챔버에 장입하였다. 스퍼터링 타겟으로는 상업적으로 이용 가능한 직경 2”, 두께 0.25”를 갖는 ZnO (순도 99.99 %)를 사용하였으며, 타겟과 기판 사이의 간격은 4 cm로 고정하였다. 챔버의 초기 진공도는 터보 펌프를 사용하여 4X10* Torr 이하로 배기하였으며, 스퍼터링 가스로는。2와 Ar의 혼합 가스를 적당한 비율로 공급하였다.
이론/모형
- ZnO 박막의 광학 특성은 자외선-가시광 분광계 (UV-VIS spectrophoto- meter)를 사용하여 파장 300-1100 nm 영역에서 광학 흡수율을 측정하였고, 이 측정 결과를 사용하여 광학 투과율, 흡수 계수, 광학 밴드갭 에너지를 계산하였다. 박막의 전하 운반자 농도, 흘 이동도 와 비저항은 van der Pauw 방법을 이용하여 측정하였다.
- 증착된 박막의 결정 구조는 파장 0.154 nm를 갖는 Cu-Ka 복사선을 사용하여 X-선 회절법 (X-ray diffraction: XRD)으로 조사하였으며, 박막의 미세표면 상태는 원자 주사 현미경 (atomic force microscope'- AFM)을 사용하여 관찰하였다. 브f막의 두께는 표면 측정기 (Dektak 3030 Surface Profiler)를 사용하여 측정하였는데, 모든 시편의 두께는 약 400 nm 이었다.
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