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https://www.krm.or.kr/krmts/link.html?dbGubun=SD&m201_id=10005321&local_id=10010533
ECR-CVD법에 의한 고품위 투명전극 박막의 특성 및 플라즈마 진단에 관한 연구
Reports NRF is supported by Research Projects( ECR-CVD법에 의한 고품위 투명전극 박막의 특성 및 플라즈마 진단에 관한 연구 | 2004 Year | 최세영(연세대학교) ) data is submitted to the NRF Project Results
Researcher who has been awarded a research grant by Humanities and Social Studies Support Program of NRF has to submit an end product within 6 months(* depend on the form of business)
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  • Researchers have entered the information directly to the NRF of Korea research support system
Project Number D00014
Year(selected) 2004 Year
the present condition of Project 종료
State of proposition 재단승인
Completion Date 2005년 10월 19일
Year type 결과보고
Year(final report) 2005년
Research Summary
  • Korean
  • ZnO는 그 전기적?#44305;학적 특성에 기인하여 투명전도체, 압전 변환기, 기체 센서, 표면탄성파 소자 등 여러 분야로 응용되고 있다. 본 연구에서는 투명전극 박막을 제조하기 위하여 ECR-PECVD법으로 ZnO박막을 제조하였으며, 공정변수에 따른 박막의 전기적?#44305;학적?#44396;조적 특성 변화 및 플라즈마 진단을 수행하여 ZnO제조공정을 최적화하였다. ZnO박막은 증착조건에 상관없이 (002)면으로 c축으로 우선배향하고 있으며, O2/DEZ가 5인 경우 광투과율은 80%이상으로 우수하나 면저항이 40M?��로 컸다. 600V의 bias전압을 인가하면서 증착된 ZnO박막의 경우 광투과율이 거의 저하되지 않으면서 면저항은 104?��이상 감소되어 6.69k?��의 면저항을 나타내었다. 이러한 면저항의 감소는 bias전압에 의해 Zn이 ZnO박막 내에 침입형 결함을 생성해 carrier 농도를 증가시키기 때문이다. 또한, OES측정을 통해 증착시 산소 결핍?#44284;잉 조건을 결정할 수 있었으며, 증착챔버의 상태를 monitoring 할 수 있음을 확인하였다.
  • English
  • The electrical and optical properties of ZnO make it highly suitable for many applications, such as transparent conductors, piezoelectric transducers, gas sensors and surface acoustic wave devices. In this study, ZnO film was prepared by ECR-PECVD method to fabricate high quality transparent conducting electrode. Electrical?ptical?tructural properties and plasma diagnostics were conducted to optimize the preparation conditions of ZnO film. All films were strongly textured along c-axis regardless of deposition conditions. When O2/DEZ was 5, optical transmittance was above 80% but sheet resistance was 40M?��. Sheet resistance decreased in the order of 104?�� by applying 600V bias voltage and became 6.69k?��. The reduction of sheet resistance was due to the generation of Zn interstitial defect in ZnO film which leads to increase in carrier concentration. Furthermore, oxygen deficient/excess condition and status of the chamber could be monitored by using OES.
Research result report
  • Abstract
  • ZnO는 그 전기적·광학적 특성에 기인하여 투명전도체, 압전 소자, 기체 센서, 표면탄성파 소자 등 여러 분야로 응용되고 있다. 본 연구에서는 투명전극 박막을 제조하기 위하여 ECR-PECVD법으로 ZnO박막을 제조하였으며, 공정변수에 따른 박막의 전기적·광학적·구조적 특성 변화 및 플라즈마 진단을 수행하여 ZnO 제조공정을 최적화하였다. ZnO박막은 증착조건에 상관없이 (002)면으로 c축으로 우선배향하고 있으며, O2/DEZ가 5인 경우 광투과율은 80%이상으로 우수하나 면저항이 40MΩ/󰋪로 컸다. 600V의 bias전압을 인가하면서 증착된 ZnO박막의 경우 광투과율이 거의 저하되지 않으면서 면저항은 104Ω/󰋪이상 감소되어 6.69kΩ/󰋪의 면저항을 나타내었다. 이러한 면저항의 감소는 bias전압에 의해 Zn이 ZnO박막 내에 침입형 결함을 생성해 carrier 농도를 증가시키기 때문이다. 또한, OES측정을 통해 증착시 산소 결핍·과잉 조건을 결정할 수 있었으며, 증착챔버의 상태를 monitoring 할 수 있음을 확인하였다.
  • Research result and Utilization method
  • -연구결과
    O2/DEZ(diethylzinc)를 5로 고정하고 600V의 bias전압을 인가하면서 박막을 증착한 결과 높은 광투과율(80% 이상)을 유지하면서 낮은 전기저항(6.99kΩ/󰋪)을 갖는 ZnO박막을 제조할 수 있었다. ECR-PECVD(electron cyclotron resonance- plasma enhanced chemical vapor deposition) 공정 중 bias전압을 인가하면 Zn이 침입형 결함을 형성하여 carrier 농도를 증가시켜 전기전도도를 향상시킴을 Van der Pauw법, UV- VIS spectrophotometer, VASE(variable angle spectroscopic ellipsometry) 및 XRD(x-ray diffraction)로 확인하였다. 또한 TEA(triethylaluminium)를 이용하여 ZnO박막에 Al을 첨가한 경우 Al2O3 함량이 2.1 at.%일 때 면저항이 3.2kΩ/󰋪로 최저값을 나타내었다. OES 측정결과 O2유량이 50sccm일 때 peak 강동가 최대값을 나타냈으며, 마이크로파 출력 또는 bias 전압을 증가시킨 경우 높은 에너지에 의한 O2 분자의 분해 및 이온화 효과 증대에 기인하여 peak 강도가 증가하였다. 또한, OES측정에서 Zn 이온 peak의 존재 유·무로 증착시 산소 결핍·과잉 조건을 결정할 수 있었으며, 증착챔버의 상태를 monitoring할 수 있음을 확인하였다.
    -활용방안
    ECR-CVD를 이용하여 ZnO박막 제조 공정을 확립함으로써 생산단가가 높은 ITO(indium-tin-oxide)를 대체하여 대량생산체제 유지시 경제적 부담을 줄일 수 있을 것으로 판단되며, ITO보다 안정한 ZnO박막을 제조함으로써 공정의 안정성확보에 의한 가격경쟁력 확보가 가능할 것이다. 또한 ZnO박막은 투명전극 이외에도 압전 소자, 표면탄성파 소자, 광도파로, 기체 센서 등 다양한 분야에 광범위하게 응용될 수 있어 플라즈마 진단을 통한 증착 기구의 규명을 통하여 타 분야로의 활용이 매우 기대된다.
  • Index terms
  • ZnO, thin film, ECR-PECVD, Electrical properties, Optical properties, Structural analysis, Microstructure, Plasma diagnostic, Bias voltage
  • List of digital content of this reports
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