현재 대부분의 백색 광원은 GaN을 기반으로 제조됩니다. GaN 기반 LED는 제조 방법과 공정이 모두 특정 국가 기업이 보유한 원천 특허와 연결돼 있어 결국 이러한 문제를 해결하는 데 큰 난제에 직면하게 된다.
ZnO 박막의 광학적 특성
한편, 전자 상자성 공명으로 측정한 VO는 깊은 공여체 준위라고도 알려져 있습니다[5]. ZnO의 녹색 및 주황색 방출은 각각 산소 결손 및 격자간 아연 공여체 수준에서 수용체 수준으로의 공여체-수용체 전이로 인해 발생하는 것으로 알려져 있습니다.
Conduction band
Valence band
ZnO 박막의 전기적 특성
위의 방정식에서 볼 수 있듯이 산소 결손은 이온화되어 전자를 방출하여 공여체 역할을 합니다. 이 경우 산소 결손과 마찬가지로 공여체 역할을 하여 전자를 제공하여 n형 반도체의 특성을 나타냅니다.
- 열처리 방법
- 물성 분석
GaAs 단결정 위에 PLD를 이용하여 ZnO를 증착하고 온도를 조절한 후 As의 열확산을 통해 p형 ZnO를 생성하였다. 또한, 전송선법(TLM) 패턴을 이용하여 전기적 특성을 평가하였다.
- 열처리 방법
- 물성 분석
- XRD (X-ray diffraction)
- AFM (atomic force microscopy)
- PL (photoluminescence)
- AES (auger electron spectroscopy)
- SIMS (secondary ion mass spectrometry)
- Hall-effect measurement
- TLM (transmission line method)
이 탐침이 시료 표면에 접근하면 탐침 끝에 있는 원자와 표적 표면에 있는 원자 사이의 거리에 따라 인력 또는 척력이 발생합니다. 샘플 표면에 접근하면 원자 사이의 인력으로 인해 고유 주파수가 변경되어 진폭과 위상이 변경되고 그 변화는 잠금 증폭기에 의해 측정됩니다. 원자 사이에 상호 작용하는 힘은 시료의 전기적 특성에 관계없이 항상 존재하므로 도체와 절연체 모두 고해상도로 관찰할 수 있습니다.
접촉 모드 AFM에서 프로브가 시료 표면에 접촉하면 캔틸레버가 받는 힘은 시료 표면에 수직인 척력입니다. 그러나 접촉 모드에서는 프로브가 샘플 표면에 양의 전압을 적용합니다. 그러면 캔틸레버의 굽힘 정도의 변화는 전적으로 표면 곡률의 변화에 따른 것이라고 말할 수 있습니다.
접촉 모드에서 무시할 수 없는 힘은 프로브가 샘플에 가하는 측면 힘이기도 합니다. 이 수평력은 프로브가 샘플에 적용하는 수직력과 프로브가 스캔하는 속도와 관련이 있습니다. 따라서 시편에 가해지는 힘을 최대한 줄이기 위해 접촉 모드의 캔틸레버 스프링 상수를 1N/m 이하로 설정하는 것이 좋습니다.
결과적으로 왼쪽의 전위는 오른쪽의 전위보다 낮아집니다. 정상 상태에서 - y축 방향으로 작용하는 전기장의 세기입니다.
2 theta [deg.]
Annealing Time [hr]
Sample ID
Energy [eV]
이는 공기 분위기에서 열처리할 때 박막의 광학적 특성이 더 좋아진다는 것을 의미한다. 열처리에 따른 박막 내 산소농도의 변화를 atm으로 구하는 것. 이는 ZnO가 구조적 결함이 있는 산소 결핍 산화물이기 때문에 박막 내에 산소 결손(VO)이 많다는 것을 의미한다.
반면, 공기 분위기에서 열처리된 ZnO 박막의 경우, 대기 중에 함유된 산소로 인해 박막 내 산소 농도가 증가하여 산소와 아연의 농도가 거의 1:1이 되었다. 여기서 [VO]와 [VZn]은 각각 결합된 산소와 아연 공극의 농도이다. 따라서 산소 분위기에서 열처리하면 VO와 Zni의 농도가 감소합니다.
이제부터 박막 내 산소 농도에 따른 ZnO 박막의 전기적 특성에 대해 알아보겠습니다. AES 결과와 비교하면, ZnO 박막 내 산소 농도가 증가할 경우, 박막 내 산소 확산으로 인해 자유 전자를 생성하는 산소 결손이 감소하여 전자 농도가 감소하고 비저항이 증가함을 알 수 있다. 이후 산소 분위기에서 열처리를 통해 산소 농도를 변화시키면 전기적 특성을 조절할 수 있을 것으로 생각된다.
Carrier concentration [/cm3]
Annealing time [hr]
Carrier concentration [/cm 3 ]
NH3 분위기에서 열처리된 ZnO 박막과 ZnO 박막의 θ - 2θ XRD 스펙트럼입니다. 이는 공기와 N2분위기뿐만 아니라 NH3분위기에서의 후열처리에 의해서도 박막의 결정성이 향상됨을 의미한다. ZnO 박막을 NH3 분위기에서 열처리한 경우에도 여전히 n형 전도성을 보였다.
이러한 현상은 ZnO박막에 질소가 결합되어 발생하는 것으로 추정된다. UV 방출 피크의 위치는 거의 변하지 않았지만, 열처리로 인해 UV 피크의 강도가 강해졌습니다. NH3분위기에서 열처리하여 고품질의 ZnO박막을 얻은 것으로 판단된다.
PL Intensity [arb. units] He-Cd laser77 K
본 논문에서는 후속 열처리에 따른 ZnO 박막의 전기적 특성을 연구하였다. ZnO박막의 산소농도에 따른 전기적 성질의 변화. 산소 농도를 조절하기 위해 N2와 공기 분위기에서 후속 열처리를 실시하였고, 각 분위기에서 후속 열처리를 통해 박막 내 산소 농도를 변화시켰다.
ZnO와 N2분위기에서 열처리된 ZnO박막은 여전히 산소부족 상태를 유지하며 안정적인 n형 전도성을 보였다. NH3 분위기에서 후속 열처리에 의한 ZnO 박막의 특성 분석. NH3 분위기에서 열처리하여 p형 ZnO 박막의 형성을 연구하였다.
이는 NH3 분위기에서 열처리를 통해 수행됩니다. ZnO박층 내에 결합되어 있음을 보여준다. 전도도 반전이 일어나지 않은 ZnO 박막은 N2 분위기에서 800℃의 활성화 열 어닐링을 통해 p형으로 반전되었다.
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