Sputtering 으로 성장시킨 ZnO/Cu2O 박막의 광학적, 전기적 특성 연구

Abstract

산화물 반도체 ZnO는 3.4eV의 넓은 energy bandgap을 가지는 단파장 영역의 광소자에 사용이 가능한 Wurtzeit결정 구조의 직접형 II-VI족 화합물 반도체이다. 현재 광소자 분야에서 널리 사용되는 GaN에 비해 60meV의 큰 exciton binding energy(GaN:25meV)에 의해 고효율의 발광이 가능하며 LED, LD 제조에서 주목을 받고 있다. 그러나 이런 장점에도 불구하고 ZnO의 광소자로 활용에 가장 큰 장애물은 P-type ZnO의 개발이 힘들다는 것이다. 또한 TFT(Thin-film-transistor)의 구동회로(driving circuit)에 쿠ㅒ를 사용하는 경우 넓은 energy bandgap 때문에 가시광선 노출에도 그 특성이 저하되지 않아 보호막이 필요 없게 되며 가시광선에 대해 투명하여(transparent) 좋은 광 투과성을 가지게 된다. 또한 ZnO는 현재 TFT display 장치의 구동회로에 사용되는 A-si(Amorphous Silicon)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(Dxygen vacancies)의 자연적인 결함에 의해 외부에서 불순물이 도핑 되지 않은 상태에서도 높은 전자 농도(electron concentration)를 나타낸다. 이렇게 높은 전자 농도는 negative Vth(threshold voltage)의 원인이 되며 P-type ZnO의 획득을 방해하는 가장 큰 원인이 된다. 본 논문에서는MOCVD방법을 통하여 SiO2 위에 성장시킨 ZnO박막의 C-V(capacitance-voltage)특성을 연구하고, 측정 결과를 SiO2 와 ZnO박막 경계면에 p-type ZnO층이 생긴 것으로 설명하였다. 또한 스퍼터링 방법으로 실리콘 기판위에 증착된 산화구리 반도체의 C-V 특성을 연구하여, 증착 조건에 따라 P-type, N-type 그리고 P,N층이 형성된 산화구리 반도체 박막의 형성을 관찰하였다. 마지막으로 ZnO박막의 광학적 반사 특성을 연구하여 그 두께를 유추하였다.