Journal of the Korean Vacuum Society (한국진공학회지)

The Korean Vacuum Society (한국진공학회)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

Effects of Rapid Thermal Annealing on the Properties of AZO Thin Films Grown by Radio-frequency Magnetron Sputtering

라디오파 마그네트론 스퍼터링으로 증착된 AZO 박막의 특성에 대한 급속 열처리 효과

  • Cho, Shin-Ho (Department of Electronic Materials Engineering, Silla University)
  • 조신호 (신라대학교 공과대학 전자재료공학과)
  • Published : 2009.09.30
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

Aluminum-doped zinc oxide (AZO) thin films were deposited on sapphire substrate by using radio-frequency magnetron sputtering and were performed in the temperature range of $600-900^{\circ}C$ by rapid thermal annealing (RTA). The crystallographic structure and the surface morphology were investigated by using X-ray diffraction and scanning electron microscopy, respectively. The crystallinity of the films was improved with increasing the annealing temperature and the average size of crystalline grains was found to be 50 nm. All the thin films showed an average transmittance of 92% in the wavelength range of 400-1100 nm. As the annealing temperature was increased, the bandgap energy was decreased and the violet photoluminescence (PL) signal at 400 nm replaced the ultraviolet PL signal. The electrical properties of the thin films showed a significant dependence on the annealing temperature.

라디오파 마그네트론 스퍼터링 방법을 사용하여 사파이어 기판 위에 Al 도핑된 ZnO (AZO) 박막을 성장시킨 후에 온도 범위 $600-900^{\circ}C$에서 급속 열처리를 수행하였다. 박막의 결정 구조와 표면 형상은 각각 X-선 회절법과 주사전자현미경으로 조사하였다. 급속 열처리 온도가 증가함에 따라 박막의 결정성은 향상되었고, 평균 50 nm의 크기를 갖는 육각형 형태의 결정 입자가 관측되었다. 증착된 모든 박막은 파장 영역 400-1100 nm에서 92%의 평균 투과율을 나타내었다. 열처리 온도가 증가함에 따라 박막의 밴드갭 에너지는 감소하였고, 광여기 발광 신호의 경우에 자외선 발광 신호의 세기가 감소하면서 400 nm에 중심을 둔 보라색 발광 신호가 주된 피크를 형성하였다. 박막의 전기적 특성은 열처리 온도에 현저한 의존성을 보였다.

Keywords

References

  1. A. A. Ibrahim and A. Ashour, J. Mater. Sci: Mater. Electron. 17, 835 (2006) https://doi.org/10.1007/s10854-006-0031-2
  2. M. Abouzaid, P. Tailpied, P. Ruterana, C. Liu, B. Xiao, S. J. Cho, Y. T. Moon, and H. Morkoc, Superlattices & Microstructures, 39, 387 (2005) https://doi.org/10.1016/j.spmi.2005.08.064
  3. S. Cho, S. I. Kim, Y. H. Kim, J. Mickevicius, G. Tamulaitis, and M. S. Shur, Phys. Stat. Sol. (a), 203, 3699 (2006) https://doi.org/10.1002/pssa.200622129
  4. A. V. Singh, R. M. Mehra, A. Yoshida, and A. Wakahara, J. Appl. Phys. 95, 3640 (2004) https://doi.org/10.1063/1.1667259
  5. Z. Y. Xue, D. H. Zhang, Q. P. Wang, and J. H. Wang, Appl. Surface Sci. 195, 126 (2002) https://doi.org/10.1016/S0169-4332(02)00547-0
  6. 강만일, 김문원, 김용기, 류지욱, 장한오, 한국진공학회지, 17, 204 (2008) https://doi.org/10.5757/JKVS.2008.17.3.204
  7. B. Guo, Z. Ye, and K. S. Wong, J. Cryst. Growth, 253, 252 (2003) https://doi.org/10.1016/S0022-0248(03)01006-6
  8. H. Chen, H. J. Jin, C. B. Park, and G. C. Hoang, Trans. Electric. Electronic Mater. 10, 93 (2009) https://doi.org/10.4313/TEEM.2009.10.3.093
  9. 박이섭, 이승호, 송풍근, 한국표면공학회지, 40, 107 (2007) https://doi.org/10.5695/JKISE.2007.40.3.107
  10. 손영국, 황동현, 조신호, 한국진공학회지, 16, 267 (2007) https://doi.org/10.5757/JKVS.2007.16.4.267
  11. R. Ondo-Ndong, F. Pascal-Delannoy, A. Boyer, A. Giani, and A. Foucaran, Mater. Sci. Eng. B, 97, 68 (2003) https://doi.org/10.1016/S0921-5107(02)00406-3
  12. M. L. Tu, Y. K. Su, and C. Y. Ma, J. Appl. Phys. 100, 053705 (2006) https://doi.org/10.1063/1.2337766
  13. F. Yakuphanoglu, M. Sekerci, and O. F. Ozturk, Opt. Comm. 239, 275 (2004) https://doi.org/10.1016/j.optcom.2004.05.038
  14. B. E. Sernelius, K. F. Berggren, Z. C. Jin, I. Hamberg, and C. G. Granqvist, Phys. Rev. B, 37, 10244 (1988) https://doi.org/10.1103/PhysRevB.37.10244
  15. Y. Chen, F. Jiang, L. Wang, C. Zheng, J. Dai, Y. Pu, and W. Fang, J. Cryst. Growth 219, 419 (2000) https://doi.org/10.1016/S0022-0248(00)00731-4
  16. Y. Liu and J. Lian, Appl. Surf. Sci. 253, 3727 (2007) https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2006.08.012

Cited by

  1. Properties of ZnO:Al Thin Films Deposited by RF Magnetron Sputtering with Various Base Pressure vol.20, pp.2, 2011, https://doi.org/10.5757/JKVS.2011.20.2.141