직류 마그네트론 스퍼터링 방법에 의한 투명 전도성 Ga-doped ZnO 박막 제작 및 최적화

Abstract

Ga이 도우핑된 양질의 투명 전도성 ZnO (GZO) 박막을 제작하기 위하여 (1-x)ZnO-xGa$_2$O$_3$ (x = 4.0, 5.3, 7.0 wt\%) 조성의 스퍼터링 타겟을 제작하고 이를 이용하여 GZO 박막을 직류 스퍼터링 방법으로 제작하였다. 모든 Ga$_2$O$_3$ 함량에 대하여 기판 온도 250 $^\circ$C에서 ZnO (200) XRD 피크 세기가 가장 크며, 전기비저항이 가장 작은 GZO 박막을 얻었으며, 이 중에 x가 5.3 wt\%인 GZO 박막의 경우 전기비저항이 3 $\times$ 10$^{-4}$ $\Omega\cdot$cm 및 가시광선 영역의 광투과도가 80 \% 이상의 우수한 특성을 나타내었다. 이러한 낮은 전기비저항 값은 높은 Hall 이동도 및 나르게 농도에 기인한다. XPS 스펙트럼의 분석 결과 GZO 박막에서 O/Zn 조성비가 100 \% 즉, ZnO 결합 및 구조가 변하지 않는 상태에서 불순물 Ga가 첨가될 경우 최적의 GZO 박막을 얻을 수 있으며, O/Zn 조성비가 최적화에 중요한 변수임을 알 수 있었다.