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ZTO 박막의 열처리온도에 따른 결정성과 전기적인 특성 연구
Study on Electrical Properties and Structures of ZTO Thin Films Depending on the Annealing Temperature 원문보기

Industry promotion research = 산업진흥연구, v.1 no.2, 2016년, pp.13 - 17  

조윤정 (청주대학교 반도체공학과) ,  채홍주 (청주대학교 반도체공학과) ,  오데레사 (청주대학교 반도체공학과)

초록
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ZTO의 결정성의 변화에 따른 전기적인 특성을 조사하기 위해서 진공 중에서 열처리를 하여, 전류전압 특성을 조사하였다. ZTO 박막은 진공 중에서 열처리를 하면 계면에서 접합효과에 의해 많은 결함들이 생기고 이온화에 의해 공핍층이 생성된다. 결함과 공핍층의 형성은 열처리 온도에 따라서 달라지며, 결정성, 결합에너지는 물론 결과적으로 전하량의 변화에 의해 전기적인 특성이 변화하는 것을 알 수 있었다. ZTO 박막은 열처리하면서 결정성이 높아졌으며, 150도 열처리한 ZTO 박막에서 전기적으로 많은 전류가 형성되는 것을 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

ZTO films were annealed in a vaccum atmosphere conditions to research the temperature dependency of current-voltage characteristics. The ZTO film annealed in a vacuum became an amorphous structure but films annealed in an atmosphere condition had a crystal structure. The defects or depletion layer w...

주제어

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문제 정의

  • ZTO 박막은 ZnO:SnO2=1:1의 비율로 파우터 형태를 소결시켜서 만들어지는 타겟이다. 따라서 ZnO와 SnO2 물질의 특성을 모두 갖고 있으면서 ZTO 박막의 물리적 특성와 전기적인 특성이 어떤 영향을 받는지를 조사하기 위해서 XRD 분석, XPS과 I-V 특성을 측정하였다.
  • 본 논문에서는 ITO 유기 기판위에 ZTO 박막을 증착하여, 열처리온도에 따른 결정성, 산소관련 결합에너지의 변화로부터 전기적인 특성이 어떻게 변화하는가를 관찰하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
기존의 Si반도체가 갖고 있는 단점은 무엇인가? 이러한 장점때문에 AMOLED 와flexible 디스플레이와 같은 차세대 디스플레이 소자로의 활용성이 높다[4-7]. 기존의 Si반도체는 Valence band의 전자가 Conduction band로 여기 되는 현상으로 인해 대부분의 빛 에너지가 흡수되어 투과도가 떨어지는 문제가 있는 반면에 산화물 반도체는 3eV이상의 넓은 밴드 갭을 가지기 때문에 가시광선의 흡수가 거의 일어나지 않아 투명 소자 제작이 가능하다.[8-13]
산화물반도체의 높은 결정화 온도와 연관이 있는 것은 무엇인가? Zinc tin oxide(ZTO)는 넓은 밴드 갭을 특징으로 하는 산화물 반도체 중 하나이다. ZTO를 비롯한 산화물반도체의 높은 결정화 온도는 반도체계면효과에 의한 공핍층의 형성과 연관이 있다. ZTO는 화학적으로 안정하여 쉽게 산화하거나 부식되지 않으며, 물리적인 특성도 우수하여 흠집에 대해 강한 내성을 가지고 있다[1-3].
차세대 디스플레이 소자로서 ZnO기반의 TFT의 활용성이 높은 이유는 무엇인가? 1907년 Bädeker에 의해 CdO박막이 처음으로 만들어진 이래로 ZnO계, SnO2계,In2O3계 혼합물이 투명전도체 박막으로 알려졌으며, 이러한 산화 물들의 첨가는 광 투과도 와 전기 전도성을 향상시켰다. TCO의 대표적인 물질 중 하나인 Zinc Oxid e(ZnO) 기반 TFT는 a-si에 비해 높은 Mobi lity를 가지고 고속 회로 구동이 가능하며 저온 진공공정에서의 제작이 가능한 특징이 있다. 또한 상대적으로 넓은 밴드 갭(Wide band gap, 3.3eV)을 갖고 있으며 높은 Binding energy를 갖는다. 이러한 장점때문에 AMOLED 와flexible 디스플레이와 같은 차세대 디스플레이 소자로의 활용성이 높다[4-7].
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참고문헌 (13)

  1. Sung Hoon Oh, Sae Won Kang, Gun Hwan Lee, Woo Seok Jung, Pung Keun Song,"Effect of Annealing on the Electrical Property and Water Permeability of ZTO/GZO Double-layered TCO Films deposited by DC, RF Magnetron Co-sputtering", The Korean Institute of Surface Engineering, Vol. 45, pp 34-45, 2012. 

  2. H. M. Kim and J. J. kim, "Heat Treatment Effects on the Electrical Properties of In2O3-ZnO Films Prepared by RF-Magnetron Sputtering Method," J. Korean Vacuum Society, Vol. 14, pp. 238-244, 2005. 

  3. Teresa Oh "Analysis of Electrical Characteristics of Oxide Semiconductor of ZnO, SnO2 and ZTO" Korean Journal of Materials Research, Vol. 25 pp. 347-349, 2016. 

  4. Young Deuk Ann, Jae Ho Yeon and Teresa Oh, "Comparison between the Electrical Properties and Structures after Atmosphere Annealing and Vaccum Annealing of IGZO Thin Films," Industry Promotion Research, Vol. 1, pp. 1-6, 2016. 

  5. Meng Yu and Jungyol Jo, "Sputtering Growth of ZnO Thin-Film Transistor Using Zn Target", The Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers, September Vol. 13, pp. 35-38, 2014. 

  6. Kyoungjin Kim and Joong-Youn Park, "Effects of Forced Self Driving Function in Silicon Wafer Polishing Head on the Planarization of Polished Wafer Surfaces", The Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers, March 2014. Vol. 13, No. 1, pp 13-17. 

  7. Dukyean Yoo, Hyoungju Kim, Junyeong Kim and Jungyol Jo, "Current Variation in ZnO Thin-Film Transistor under Different Annealing Conditions", Journal of the Semiconductor & Display Technology, Vol. 13, pp. 63-66, 2014. 

  8. Chu, M.C., Meena, J.S., Liu, P.T., Shieh, H.D., You, H.C., Tu, Y.W., Chang, F.C., and Ko, F.H., "Oxygen Plasma Functioning of Charge Carrier Density in Zinc Oxide Thin-Film Transistors," Applied Physics Express, Vol. 6, 076501, 2013. 

  9. Young Ho So, Jung Ho Song, Dong Myung Seo and Teresa Oh, "A Study on the Chemical Properties of AZO with Crystral Structure and IGZO of Amorphous Structure due to the Annealing Temperature," Industry Promotion Research, Vol. 1, pp. 1-6, 2016. 

  10. D. H. Hwang, H. H. Ahn, K. N. Hui, K. S. Hui, and Y. G. Son, "Effect of Oxygen Partial Pressure Contents on the Properties of Al-doped ZnO Thin Films Prepared by Radio Frequency Sputtering," J. Ceram. Proc. Res., Vol. 12, pp. 150-154, 2011. 

  11. Chu, M. C., Meena, J.S., Liu, P.T., Shieh, H.D., You, H.C., Tu, Y.W., Chang, F.C., and Ko, F.H., "Oxygen Plasma Functioning of Charge Carrier Density in Zinc Oxide Thin-Film Transistors," Applied Physics Express, Vol. 6, 076501, 2013. 

  12. B. K. Lee and K. M. Lee, "Structural and Electrical Characteristics of IZO Thin Films Deposited on Flexible Substrate", The Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers, Vol. 10, pp. 39-44, 2011. 

  13. D. H. Hwang, H. H. Ahn, K. N. Hui, K. S. Hui, and Y. G. Son, "Effect of Oxygen Partial Pressure Contents on the Properties of Al-doped ZnO Thin Films Prepared by Radio Frequency sputtering," J. Ceram. Proc. Res., Vol. 12, pp. 150-154, 2011. 

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