RF 스퍼터링으로 성장된 ZnO:Ga 박막의 열처리 온도에 따른 특성 = Characteristics of Ga-doped ZnO Thin Films Annealed at Various Temperatures and Prepared by Using the RF Magnetron Sputtering Method

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this study, 2 wt. % Ga_2O_3 doped ZnO(GZO) thin films were deposited by RF magnetron sputtering on soda-lime glass substrates at room temperature, and the effects of annealing on the structural,electrical, and optical properties of GZO were investigated. The GZO films were grown along the [001] direction preferentially, and the lattice constants of the films increased progressively with increasing temperature at temperatures below an annealing temperature of 200 ℃, and decreased at temperatures above an annealing temperature of 200 ℃. The resistivity of the films decreased with increasing annealing temperature while the carrier concentration and Hall mobility increased. The resistivity, carrier concentration, and Hall mobility were 1.3 × 10^(-3)Ω·cm, 5.6 times 10^(20) cm^(-3), and 8.6cm^2/Vcdots at 350℃, respectively. The optical transmittance of the GZO thin films was larger than 84 % in the visible region, and the optical band gap was in the range from 3.272to 3.543 eV. Moreover, the band gap increased with increasing carrier concentration, which was well explained by using the Burstein-Moss effect.

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 Ga_2O_3가 2 wt. % 첨가된 ZnO(GZO)를 RF 마그네트론스퍼터링 방법으로 상온에서 유리기판 위에 성장시켰으며, 열처리 온도변화에 따른 GZO 박막의 구조적, 전기적 및 광학적 특성을 조사하였다.
X-선 회절 분석으로부터 GZO 박막은 [001] 방향으로 우선 성장하였으며,격자 상수는 200 ℃까지 증가한 후 감소하는 것을 확인하였다.
Hall 효과 실험으로부터 측정한 350 ℃에서 열처리한 GZO 박막의비저항은 1.3 × 10^(-3)Ω·cm로 감소하였으며, 전하운반자 농도와 Hall 이동도는 각각 5.6 × 10^(20) cm^(-3),8.6 ㎠/V-s로 증가하였다. UV-Vis 광 투과 측정에서 GZO 박막의 투과율은 가시광선 영역에서 84% 이상의 평균 투과율을보였으며, 투과율을 이용한 밴드갭 에너지는 350 ℃에서 3.543eV임을 확인하였다. 또한, 전하 운반자 농도가 증가하였을 때 밴드갭에너지가 증가하였으며, Burstein-Moss 효과와 일치함을 보였다.

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