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SnO2 박막의 결정에 영향을 주는 요소
Element to Change the Bonding Structures of SnO2 Thin Films 원문보기

Industry promotion research = 산업진흥연구, v.3 no.1, 2018년, pp.1 - 5  

오데레사 (청주대학교 반도체공학과)

초록
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$SnO_2$의 결정 변화에 따라서 달라지는 전기적인 특성을 조사하기 위해서 박막의 결정에 영향을 주는 열처릴 온도를 다르게 하여 $SnO_2$을 준비하였다. XRD, 커패시턴스, 전류전압 특성을 조사하여 서로 상관성을 조사하였다. $SnO_2$ 박막은 진공 중에서 열처리를 하면 접합계면에서 pn접합이 생기고 결정내부에는 많은 결함들이 생기면서 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. $SnO_2$ 박막은 열처리하면서 결정성이 높아졌으며, 150도 열처리한 $SnO_2$ 박막에서 쇼키전류가 형성되면서 증가하는 것을 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

$SnO_2$ films were annealed in a vaccum atmosphere conditions to research the temperature dependency of current-voltage characteristics in according to the bonding structures. The $SnO_2$ film annealed in a vacuum became an amorphous structure but films annealed in an atmospher...

주제어

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문제 정의

  • ZnO 계열의 산화물반도체인 경우, 증착하는 과정에서 발생하는 잠재적인 산소공공의 구조가 열처리하면서 결정질화하면서 안정된 산소공공을 형성하고 케리어로서 동작하는 특성을 나타내게 된다. SnO2 박막에서도 마찬가지로 열처리에 의해서 결정성이 되는 것을 확인하였으며, 결정성이 전도성에 미치는 효과를 조사하기 위해서 전기적인 특성을 조사하였다.
  • 본 논문에서는 p형의 실리콘 기판 기판위에 SnO2 박막을 증착하여, 열처리온도에 따른 결정성, 산소관련 결합에너지의 변화로부터 전기적인 특성이 어떻게 변화하는가를 관찰하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
150도에서 열처리한 SnO2 박막의 전기적 특성은? SnO2 박막은 150도 진공열처리 공정에서 양방향성의 전기적인 특성이 나타나는 것을 확인하였다. 150도 열처리하는 과정에서 반도체접합계면에서 전자와 홀의 재결합이 이루어지며, 재결합하면서 전하들이 감소하지만 PN접합에 의한 극성반전이 잘 이루어지게 되면서 0V에서 커패시턴스의 급격한 변화가 뚜렷이 보여지며 -V에서 +V에 이르기까지 전압이 변화하는 전체 구간에서 I-V 특성 변화가 나타나는 양방향성 특성을 갖게 된다는 것을 확인하였다.
ZnO 기반 TFT의 특징은? 그런데 현재는 투명한 전자소자를 만들 수 있다는 장점에 의하여 다방면에서 많은 연구가 이루어지고 있다[6-8]. 투명전도성물 질의 대표적인 물질 중 하나인 ZnO 기반 TFT는 a-si에 비해 높은 이동도를 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 결합에너지를 갖는다[9-11].
열처리에 따른 SnO2 박막의 변화는? 1은 진공 중에서 열처리한 SnO2 박막의 XRD 패턴을 나타낸다. 증착한 SnO2 박막은 비정질특성을 나타내지만, 열처리 오도가 높아짐에 따라서 서서히 결정질 특성으로 변하고 있다. 21o와 32o근처에서 나타나는 XRD픽에서 비정질 특성과 결정성의 특성이 달라지는 모습을 확실히 알 수 있다.
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참고문헌 (11)

  1. Reynier I. Revilla, Xiao-Jun Li, Yan-Lian Yang, Chen Wang, Large electric field enhanced hardness effect in a $SiO_2$ film, Sci. Rep. 4, 4523, 2014. 

  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. 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. 

  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,pp13-17 No. 1. 

  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. 

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