RF 마그네트론 스퍼터링법으로 합성된 Ga-doped ZnO 박막의 특성평가
Characterization of Ga-doped ZnO thin films prepared by RF magnetron sputtering method
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초록
RF 마그네트론 스퍼터링 공정에 의해 Ga-doped ZnO 박막이 O2 및 Ar 분위기 하에서 증착 조건에 따라 합성되었으며, N2 분위기에서, 600℃에서 급속열처리 (RTA)를 실시하였다. 증착된 ZnO:Ga 박막에 대해 두께를 측정하였고, XRD 패턴 분석에 의해 결정상을 조사하였으며, FE-SEM, AFM 이미지에 의해 박막의 미세구조를 관찰하였다. O2 및 Ar 분위기 기체 종류별로 형성된 박막들의 증착 조건에 따라 X-선 회절 패턴의 (002)면의 세기는 상당한 차이를 나타냈다. O2 조건에서는 Ga doping이 이루어진 단일 박막의 경우에서는 강한 세기의 회절피크가 관찰되었다. O2 및 Ar 조건 에서는 Ga doping이 이루어진 다층박막의 경우에서는 다소 약한 세기의 (002) 면의 피크만을 나타내었다. FE-SEM image에서는 박막의 표면 입자의 크기는 두께가 증가함에 따라 입자크기가 다소 증가하는 것으로 관찰되었다. O2 및 Ar 분위기 조건 하에서, Ga doping이 이루어진 다층박막의 경우에서는, 비저항은 6.4×10-4 Ω·cm을 나타냈고, O2 분위기 조건하에서, Ga doping이 이루어진 단일 박막의 경우에서는 저항값이 감소하였고, Ga-doped ZnO 박막의 두께가 2μm로 증가하면서 저항이 감소하였으며, 1.0×10-3 Ω·cm의 비교적 낮은 비저항 값을 나타내었다.
Abstract
Ga-doped ZnO thin films by RF magnetron sputtering process were synthesized according to the deposition conditions of O2 and Ar atmosphere gases, and rapid heat treatment (RTA) was performed at 600°C in an N2 atmosphere. The thickness of the deposited ZnO : Ga thin film was measured, the crystal phase was investigated by XRD pattern analysis, and the microstructure of the thin film was observed by FE-SEM and AFM images. The intensity of the (002)plane of the X-ray diffraction pattern showed a significant difference depending on the deposition conditions of the thin films formed by O2 and Ar atmosphere gas types. In the case of a single thin f ilm doped with Ga under O2 conditions, a strong diffraction peak was observed. Under O2 and Ar conditions, in the case of a multilayer thin film with Ga doping,only a peak on the (002) plane with a somewhat weak intensity was shown. In the FE-SEM image, it was observed that the grain size of the surface of the thin film slightly increased as the thickness increased. In the case of a multilayer thin film with Ga doping under O2 and Ar atmosphere conditions, the specific resistance was 6.4×10-4 Ω·cm. In the case of a single thin film with Ga doping under O2 atmosphere conditions, the resistance of the thin film decreased. The resistance decreased as the thickness of the Ga-doped ZnO thin film increased to 2μm, showing relatively a low specific resistance of 1.0×10-3 Ω·cm
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