졸-겔법으로 성장시킨 Mg0.3Zn0.7O 박막의 Mg 전구체의 종류에 따른 광학적⋅구조적 특성에 관한 연구 (The Effect of Mg Precursors on Optical and Structural Characteristics of Sol-Gel Processed Mg0.3Zn0.7O Thin Films)

서지정보

· 발행기관 : 한국전기전자재료학회
· 수록지 정보 : 전기전자재료학회논문지 / 33권 / 3호 / 214 ~ 218페이지
· 저자명 : 염아람, 김홍승, 장낙원, 윤영, 안형수

초록

본 연구에서는 UV-LED와 같은 발광소자의 활성층에 적용할 뿐만 아니라 태양전지, 고이동도 전계효과 트랜지스터, 그리고 전력 반도체 소자까지 다양한 분야에 활용할 수 있는 MgxZn1-xO 박막을 졸-겔법을 사용하여 제작하였다. 박막은 졸-겔 법으로 합성한 ZnO 용액과 Mg0.3Zn0.7O 용액을 Si (100) 기판과 사파이어 기판에 스핀 코팅을 진행하여 성장시켰다. 용액 합성 시에는 Zn 전구체로 Zinc acetate dihydrate를 사용하였고, Mg acetate tetrahydrate와 Mg nitrate hexahydrate 두 종류의 Mg 전구체를 각각 사용하였다. 그리고 제작한 박막들의 광학적, 구조적 특성을 비교하였다. 용매에 대한 Zn 전구체의 몰농도는 0.3M 으로 고정하였고 Mg 전구체의 양은 Mg2+ / Zn2+의 비율이 30%가 되도록 하였다. 광학적 특성은 자외선-가시광 분광광도계(UV-vis spectrophotometer)를 통해 파장대별 투과율을 측정 하였고, 구조적 특성은 엑스선 회절법(x-ray diffraction, XRD)과 투과전자현미경(transmission electron microscope, TEM)을 사용하여 측정하였다. 조성분석은 에너지 분산 엑스선 분광계(energy dispersive X-ray spectrometer, EDS)를 사용하여 분석하였다. Mg0.3Zn0.7O 박막은 Mg 전구체의 종류와 무관하게 첨가한 Mg 전구체의 비율대로 잘 형성되었고, 또한 박막의 c-축이 감소하였으며 밴드갭은 3.56 eV 까지 증가하였다.

영어초록

In this study, MgxZn1-xO thin films, which can be applied not only to active layers of light-emitting devices (LEDs), such as UV-LEDs, but also to solar cells, high mobility field-effect transistors, and power semiconductor devices, are fabricated using the sol-gel method. ZnO and Mg0.3Zn0.7O solution synthesized by the sol-gel method and the thin film were grown by spin coating on a Si (100) substrate and sapphire substrate. The solutions are synthesized by dissolving precursor materials in 2-methoxyethanol (2-ME) solvent, and then monoethanolamine (MEA) was added to the mixed solution as a sol stabilizer. Zinc acetate dihydrate is used as a ZnO precursor, while Mg nitrate hexahydrate and Mg acetate tetrahydrate are used as an MgO precursor. Then, the optical and structural characteristics of the fabricated thin films are compared. The molar concentration of the Zn precursor in the solvent is fixed at 0.3 M, and the amount of the Mg precursor is 30% of Mg2+/Zn2+. The optical characteristics are measured using an UV-vis spectrophotometer, and the transmittance of each wavelength is measured. Structural characteristics are measured using X-ray diffraction (XRD) and transmission electron microscopy (TEM). Composition analyses are performed using energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS). The Mg0.3Zn0.7O thin film was well formed at the ratio of the Mg precursor added regardless of the type of Mg precursor, and the c-axis of the thin film was decreased, while the band gap was increased to 3.56 eV.

참고자료

· 없음