ZnO thin films with preferred orientation along the (0 0 2) plane were fabricated by a sol-gel method. The effects of the annealing temperature, time, and thickness were studied by investigating UV-visible spectra, FT-IR spectra, and XRD of ZnO films. The films were dried and annealed ed at $10...
ZnO thin films with preferred orientation along the (0 0 2) plane were fabricated by a sol-gel method. The effects of the annealing temperature, time, and thickness were studied by investigating UV-visible spectra, FT-IR spectra, and XRD of ZnO films. The films were dried and annealed ed at $100^{\circ}C,\;200^{\circ}C$, and $300^{\circ}C$ for 1hr, 2hrs, and 3hrs, respectively. The film showed the preferred (0 0 2) orientation and high transmittance near 90% in the visible range. Also, SEM images of the films exhibited very smooth surfaces without holes and cracks. Schottky diodes were fabricated by using ZnO sol-gel material. Au and Al were used as electrodes to make Ohmic and Schottky contacts, respectively. The annealing temperature, time and the thickness dependent I-V characteristics were presented in this article.
ZnO thin films with preferred orientation along the (0 0 2) plane were fabricated by a sol-gel method. The effects of the annealing temperature, time, and thickness were studied by investigating UV-visible spectra, FT-IR spectra, and XRD of ZnO films. The films were dried and annealed ed at $100^{\circ}C,\;200^{\circ}C$, and $300^{\circ}C$ for 1hr, 2hrs, and 3hrs, respectively. The film showed the preferred (0 0 2) orientation and high transmittance near 90% in the visible range. Also, SEM images of the films exhibited very smooth surfaces without holes and cracks. Schottky diodes were fabricated by using ZnO sol-gel material. Au and Al were used as electrodes to make Ohmic and Schottky contacts, respectively. The annealing temperature, time and the thickness dependent I-V characteristics were presented in this article.
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문제 정의
본 논문에서는 300 ℃ 이하의 온도에서 제작된 ZnO 박막과 쇼트키 다이오드를 소개하였다.
본 연구에서는 sol-gel 방법으로 제조된 ZnO 박막의 반도성을 이용하여 쇼트키 다이오드를 제작하고 그 특성을 조사하였다.
본 연구에서는 sol-gel 법으로 제조한 ZnO 박막의 전기적, 광학적 특성을 조사하였으며, ZnO 박막을 이용하여 쇼트키 다이오드를 제조하여 그 특성을 파악하였다.
제안 방법
ZnO sol 을 glass 기판 위에 적정량을 떨어뜨려 2000rpm 에서 30 초 동안 회전시킨 후 ZnO sol 에 포함된 유기물을 모두 제거하기 위해 300℃ 의 hot plate 위에서 10 분동안 건조하였다. (3) 상기 과정은 박막두께의 영향을 조사하기 위해 각각 1, 3, 5 번 반복되었으며, 이 후 annealing 온도와 시간의 영향을 알기 위해 100 ℃ , 200 ℃ , 300 ℃ 에서 1 시간, 2 시간, 3 시간 동안 hot plate 위에서 시편들을 각각 annealing 하였다.
3 와 같은 구조로 제작되었다. ZnO 는 약 4.5eV 의 일함수를 가지고 있기 때문에, ZnO 와 Ohmic 접촉을 만들기 위해, 4.3eV 의 일함수를 가지는 Aluminum 을 배면전극으로 선택하였고, 쇼트키 접촉을 만들기 위해 5.1eV 의 일함수를 가지는 Gold 를 반대면의 전극으로 선택하였다. Fig.
(6)(7) Al 과 Au 사이의 직접접촉을 피한 적정 두께를 확보 하기 위해 ZnO sol 을 5 번 반복코팅된 후 hot plate 위에서 annealing 하였다. annealing 온도에 따른 다이오드 특성을 조사하기 위해 100 ℃ , 200 ℃ , 300 ℃ 에서 각각 제조하여 특성을 평가하였다.
1 (a)는 sol-gel spin coating 방법에 의한 ZnO 박막 제조 공정을 보여준다. 출발 물질로는 zinc acetate dihydrate (Zn(CH3COO)22H2O)와 2-methoxyethanol(CH3OCH2CH2OH)을 사용하였고, sol stabilizer 로서 monoethanolamine(MEA, C2H7NO)을 zinc acetate 와의 몰비가 1:1 이 되도록 첨가하였다.(3)(4) 먼저 상온에서 2-methoxyethanol 용액에 zinc acetate 를 0.
대상 데이터
ZnO 쇼트키 다이오드를 제작하기 위해 Aluminum 이 코팅된 glass 위에 2.2 절에 제시된 공정을 따라 ZnO 박막이 제조되었다. 이 후 제조된 ZnO 박막위에 Gold 전극을 도금함으로써 ZnO 쇼트키 다이오드를 완성하였다.
Al-ZnO-Au 의 구조로 ZnO sol-gel 법을 이용하여 쇼트키 다이오드를 제작하였다. 두 전극사이의 직접 접촉을 피하고, 최적의 성능을 내기 위해 약 120nm 의 ZnO 박막이 이용되었다.
이론/모형
3. Al-ZnO-Au 의 구조로 ZnO sol-gel 법을 이용하여 쇼트키 다이오드를 제작하였다. 두 전극사이의 직접 접촉을 피하고, 최적의 성능을 내기 위해 약 120nm 의 ZnO 박막이 이용되었다.
Fig 1 (b)는 ZnO 박막을 제조하기 위한 공정도이다. ZnO 박막은 spin coating 방법을 이용하여 제조하였다. ZnO sol 을 glass 기판 위에 적정량을 떨어뜨려 2000rpm 에서 30 초 동안 회전시킨 후 ZnO sol 에 포함된 유기물을 모두 제거하기 위해 300℃ 의 hot plate 위에서 10 분동안 건조하였다.
성능/효과
1. zinc acetate dihydrate 를 출발물질로하여, 2- methoxyethanol 을 용매로 사용하고, 안정제로서 monoethanolamine 을 사용함으로써 상온에서 안정한 ZnO sol 을 형성할 수 있었고 , spin coating 법을 이용하여 코팅횟수에 따라 30~120nm 의 ZnO 박막을 제조할 수 있었다.
2. XRD 분석결과 두께가 증가하고, annealing 온도가 증가할수록 결정화도 증가함을 알 수 있었고, UV-visible spectra 는 오직 두께에 의해 영향받음을 또한 알 수 있었다.
4. ZnO 쇼트키 다이오드는 annealing 온도의 영향을 크게 받았으며, 온도의 증가에 따라 electron mobility 가 증가하여, 전류의 흐름이 원활해지고, turn on 전압이 작아지는 효과를 나타내었다.
이 결과로부터, annealing 온도와 시간은 박막의 투과율에 큰 영향을 미치지 못함을 알 수 있다. 투과율에 가장 큰 영향을 미치는 변수는 박막두께로서 400~600nm 영역대에서는 5 번 코팅한 경우가 오히려 3 번 코팅한 경우보다 높은 투과율을 보여주었다. 이는 XRD 결과에서도 볼 수 있듯이 더 두꺼운 박막의 결정성장 정도가 더 크기 때문으로 추측된다.
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