GTZO 박막의 두께 변화에 따른 구조적, 전기적 및 광학적 특성 연구

Influence of Film Thickness on the Structural, Electrical, and Optical Properties of GTZO Thin Films

본 연구에서는 고주파 마그네트론 스퍼터링 법으로 유리기판위에 GTZO 박막을 제작하여, 두께에 따른 구조적 특성과 전기적 및 광학적 특성을 조사하였다. XRD 측정을 통해, GTZO박막의 두께가 증가함에 따라 박막의 결정성이 향상되고 결정립 크기가 커짐을 알 수 있었다. GTZO박막의 두께가 증가함에 따라 투과도 곡선이 장파장 쪽으로 이동하는 현상이 관찰되었고, 가시광 영역에서의 평균 투과도는 85.25에서 77.21%로 감소하는 경향을 나타내었다. Hall 측정 결과, 비저항은 GTZO박막의 두께가 증가함에 따라 9.41×10-3 에서 5.12×10-4 Ω·cm 로 감소한 반면 이동도와 캐리어 농도는 각각 3.69 에서 7.85 cm2/V·s 로, 1.80×1020 에서 1.55×1021cm-3 으로 증가하였다. 재료평가지수는 박막의 두께가 증가할수록 커지는 경향을 나타내었으며, 600nm 두께의 GTZO박막에서 8.83×10-3 Ω-1 으로 가장 큰 값을 나타내었다.

The dependence of structural, electrical, and optical properties on the thickness of GTZO thin films deposited on glass substrates by RF magnetron sputtering were investigated. From XRD measurements, it can be seen that with increasing the film thickness, the crystallinity of the films is improved, and the grain sizes become larger. As the thickness of the GTZO thin film increased, it was observed that the transmittance curve shifted toward the long wavelength, and the average transmittance in the visible light region tended to decrease from 85.25 to 77.21%. Through Hall measurement, the resistivity decreased from 9.41×10-3 to 5.12×10-4Ω·cm as the thickness of the GTZO thin film increased, while the mobility and carrier concentration increased from 3.69 to 7.85cm2/V·s and from 1.80×1020 to 1.55×1021cm-3. Figure of merit showed a tendency to increase as the thickness of the thin film increased, and the largest value was 8.83×10-3 Ω-1 in the GTZO thin film with a thickness of 600nm.