Sputtering으로 성장시킨 Cu2O,ZnO-TFT의 전기적 특성연구

Abstract

LCD에서 OLED로 디스플레이의 trend가 변화하는 추세에서 기존의 a-Si:H과 LTPS 의 장점들을 가진 Oxide TFT(산화물 반도체)에 대한 관 심이 높아지고 있다. 이러한 흐름에 맞춰 우리가 연구한 내용은 Cu 와 Zn를 이용한 산화물 TFT에 관한 내용이다. Cu를 이용한 산화물 반도체 를 Cu-O system이라 하는데 Cu-O system에서 산소의 함량에 따라 CuO (Cupric Oxide)와 Cu2O (Cuprous Oxide) 두 물질로 변하게 된다. Cu2O 는 값이 싸며 높은 이동도를 가진 p-type 의 산화물 반도체이다. CuO는 1.2eV의 bandgap으로 n-type과 p-type이 공존하는 물질이며 Cu2O 는 2.1eV로서 p-type의 반도체적 성격을 띠어 NMOS만 존재하는 산화물 TFT에서 CMOS의 반도체를 구현하는 대안으로 각광을 받고 있 는 것이다. 또한 direct bandgap이기 때문에 LED 분야에서도 사용가능 성이 대두되고 있다. ZnO 또한 TFT(Thin-film-transistor)의 구동회로 (driving circuit)에 를 사용하는 경우 넓은 energy bandgap 때문에 가 시광선 노출에도 그 특성이 저하되지 않아 보호막이 필요 없게 되며 가시 광선에 대해 투명하여(transparent) 좋은 광 투과성을 가지게 된다. 또한 ZnO는 현재 TFT display 장치의 구동회로에 사용되는 a-si (Amorphous Silicon)에 비하여 높은 전자 이동도(electron mobility)로 인해 동작 속도의 개선을 기대할 수 있다. ZnO는 이런 장점을 가짐에도 불구하고 산소부족(Oxygen deficiency)에 기인한 Zni(Zinc interstitials) 과 Vo(Oxygen vacancies)의 자연적인 결함에 의해 외부에서 불순물이 도핑 되지 않은 상태에서도 높은 전자 농도(electron concentration)를 나타낸다. 본 논문에서는 Sputtering을 이용하여 Cu2O와 ZnO의 제작과 함께 전기적인 특성을 보고자 하였다. XRD를 통해 Cu2O성장을 확인하였고 산소분압에 따른 Cu2O와 ZnO 박막의 변화를 관찰하였다. 또 논문에 서는 MOCVD방법을 통하여 SiO2 위에 성장시킨 ZnO박막의 C-V(capacitance-voltage)특성을 연구하고, 측정 결과를 SiO2 와 ZnO박 막 경계면에 p-type ZnO층이 생긴 것으로 설명하였다.