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ITO/AZO 투명전극을 이용한 Si 기반의 광전소자
Si Based Photoelectric Device with ITO/AZO Double Layer 원문보기

전기전자재료학회논문지 = Journal of the Korean institute of electronic material engineers, v.31 no.2, 2018년, pp.85 - 89  

장희준 (인천대학교 전기공학과) ,  윤한준 (인천대학교 전기공학과) ,  이경남 (인천대학교 전기공학과) ,  김준동 (인천대학교 전기공학과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, functional transparent conducting layers were investigated for Si-based photoelectric applications. Double transparent conductive oxide (TCO) films were deposited on a Si substrate in the sequence of indium tin oxide (ITO) followed by aluminum-doped zinc oxide (AZO). First, we observe...

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

  •  그리고 ultrasonic cleaner를 이용하여 아세톤, 메탄올, 증류수 순서로 세정을 하였으며, 건조 작업으로 nitrogen blowing을 하였다.
  • 그 위 같은 조건에서 DC 스퍼터링 방식을 이용하여 ITO 필름을 증착한 후 550℃에서 RTP 열처리 과정을 10 min 간 진행하였 다. Al을 DC 스퍼터링을 이용하여 증착한 후 마지막으로 RTP 열처리 과정을 함으로써 투명전극의 저항 값을 낮추고 투과성을 증가시켰다. 일반적으로 TCO 물질은 후열처리를 통해 투과성과 전도도를 개선시킬 수있다.
  • 3 Device를 만들었다. ITO/AZO를 결합한 3가지 전극들을 실험함으로써 물질의 투명전극 효율성 및 전기적/ 광학적 특성을 비교 분석하였다.
  • 실험의 공정 순서는 그림 1에 나타내었다. n-Si의 기판 위에 RF 스퍼터링 방식을 이용하여 working pressure을 5 mtorr, RF 300 W으로 AZO 필름을 증착하였다. 그 위 같은 조건에서 DC 스퍼터링 방식을 이용하여 ITO 필름을 증착한 후 550℃에서 RTP 열처리 과정을 10 min 간 진행하였 다.
  • 이번 실험의 반도체 소자 구조를 관찰하기 위해서 전계 방출형 주사 현미경(FE-SEM)을 사용하였고, 3개의 반도체 소자의 전기적/광학적 특성을 비교 및 분석 하기 위해 UV-vis spectro photometer를 사용하여 투과율, 흡수율 그리고 반사율을 측정하였다. 마지막으로 광 응답 비를 구하기 위해, 광 응답 장비(WonA, ZIVE SP1)을 사용하였다.
  • 본 실험에서는 Al (aluminium)과 N-type 실리콘이 결합된 기판 위에 ITO를 3분, 5분, 7분 동안 증착시킨 다음, ITO 기판 위에 AZO를 10분, 7분, 4분 동안 증착한 AZO 기판을 결합하였다. 이렇게 본 실험에 사용할 전극 모델로 ITO/AZO 기판의 두께가 30 nm/70 nm인 No.
  • 본 연구에서는 스퍼터링을 이용해 ITO/AZO를 n-Si 기판에 각기 다른 두께로 증착시켜 세 가지의 광 검출기 소자를 제작하였다. 이를 토대로 전기적/광학적 특성을 비교 분석하여, 투명전극으로서의 활용성에 대해 실험 및 분석을 하였다.
  • 본 연구에서는 스퍼터링을 이용해 ITO/AZO를 n-Si 기판에 각기 다른 두께로 증착시켜 세 가지의 광 검출기 소자를 제작하였다. 이를 토대로 전기적/광학적 특성을 비교 분석하여, 투명전극으로서의 활용성에 대해 실험 및 분석을 하였다. 세 가지 device는 모두 다른 sheet resistance (68.
  • 접합소자의 성능을 알아보기 위해 photocurrent 값을 측정하였다. 그림 5는 각 소자의 광 응답을 나타내고 있으며 광전류는 표 2에 나타내었다.

대상 데이터

  • 본 실험에서는 n-Si 기판을 사용해 차례로 100 nm 두께의 AZO와 50 nm 두께의 ITO를 sputtering을 하 였고 기판을 뒤집어 Al을 후면 전극으로 사용하였다. 그리고 ultrasonic cleaner를 이용하여 아세톤, 메탄올, 증류수 순서로 세정을 하였으며, 건조 작업으로 nitrogen blowing을 하였다.

데이터처리

  • 이번 실험의 반도체 소자 구조를 관찰하기 위해서 전계 방출형 주사 현미경(FE-SEM)을 사용하였고, 3개의 반도체 소자의 전기적/광학적 특성을 비교 및 분석 하기 위해 UV-vis spectro photometer를 사용하여 투과율, 흡수율 그리고 반사율을 측정하였다. 마지막으로 광 응답 비를 구하기 위해, 광 응답 장비(WonA, ZIVE SP1)을 사용하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
투명전극이 되기 위한 광 투과율과 전기 전도성 기준은? 디스플레이에 사용할 수 있는 투명전극을 판단하는 기준은 광 투과율과 전기 전도성이다. 400~800 nm의 가시광선 영역에서 투과율이 80% 이상이어야 하고 비저항이 10 Ω cm 이하여야 한다. 지금까지 이에 가장 적합하다고 판단되는 산화물이 ITO (indium tin oxide)와 AZO (aluminum zinc oxide)이다 [1,2].
ITO의 특징은? ITO는 3.5~4.3 eV의 큰 밴드 갭을 갖는 N-type 전도성물질로서 가시광선 영역의 빛 파장을 통과시켜 광학적 투명성, 높은 전기 전도도를 가지고 있는 것이 특징이다 [3]. 그러나 ITO는 저온에서 증착을 하는 데어려움이 있고, 산소나 수소의 플라즈마를 이용해 ITO 를 스퍼터링(sputtering) [4-6] 할 때 음이온들 간의 충격으로 인해 ITO의 박막에 손상이 일어나 전기적 특성이 감소하게 된다.
AZO의 장점은? 동시에 저항이 증가하게 되면서 투명전극의 효율이 떨어지게 된다는 문제점을 안고 있다 [7]. AZO는 에너지 밴드 갭이 3.37 eV인 TCO 물질로써 낮은 비저항을 가지고 ITO와 마찬가지로 가시 광선을 잘 통과시킨다. 높은 광학적 특성과 전기 전도도를 가지고 있는 N-type 투명전극과 결합해 높은 효율을 보일 가능성이 매우 큰 우수한 물질이다.
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