광전자 소자 응용을 위한 Ti 가 도핑된 GZO 투명 전도막의 전기적 및 광학적 특성

Electrical and Optical Properties of Ti-doped GZO Thin Films for Optoelectronic Devices Applications

본 연구에서는 고주파 마그네트론 스퍼터링 법으로 기판온도에 따른 GTZO (Ti-doped GZO)박막을 제작하여, 구조적 특성과 전기적 및 광학적 특성을 조사하였다. XRD측정을 통해 기판온도에 상관없이 모든 GTZO박막이 c-축 배향성을 나타냄을 확인할 수 있었고, 300℃에서 제작한 GTZO박막의 반가폭이 0.40° 로 가장 우수한 결정성을 나타내었다. 가시광 영역(400∼800nm)에서의 평균 투과도는 모든 GTZO박막에서 약 80% 이상의 값을 나타내었다. 캐리어 농도에 비례하는 에너지 밴드갭의 변화를 나타내는 Burstein-Moss효과도 관찰할 수 있었다. 기판온도 300℃에서 증착한 GTZO박막의 비저항과 재료평가지수는 각각 7.38×10-4Ω·cm 과 6.18×103Ω-1·cm-1 로 가장 우수한 값을 나타내었다.

In this study, GTZO (Ti-doped GZO) thin films were fabricated by a RF magnetron sputtering method according to the substrate temperature, and their structural, electrical, and optical properties were investigated. XRD measurements showed that all GTZO films exhibited c-axis orientation regardless of the substrate temperature, and the GTZO films deposited at 300°C showed the best crystallinity with a full width at half maximum (FWHM) of 0.40°. The average transmittance in the visible light range (400–800nm) was about 80% or higher in all GTZO films. The Burstein–Moss effect, which indicates a change in energy band gap proportional to the carrier concentration, was also observed. The resistivity and figure of merit (FOM) of the GTZO film deposited at a substrate temperature of 300°C were 7.38×10-4Ω ·cm and 6.18×103Ω-1·cm-1, respectively, which were the best values.