To investigate the ZnO LED which are interested in the next generation of short wavelength LEDs and Lasers, the ZnO thin films were deposited by RF magnetron sputtering system. The p-type ZnO thin film, fabricated by means of the ampoule-tube method, was used to make the ZnO p-n junction, and its characteristics was analyzed. The ampoule-tube method was used to make the p-type ZnO based on the As diffusion, and the hall measurement was used to confirm that the p-type is formed. the current-voltage characteristics of the ZnO p-n junction were measured to confirm the rectification characteristics of a typical p-n junction and the low leakage voltage characteristics. Analysis of ZnO LED V-I curve will provide a very useful technology for producing the UV ZnO LED and ZnO-based devices.
The p-type ZnO thin film, fabricated by means of the ampoule-tube method, was used to make the ZnO p-n junction, and its characteristics was analyzed. The ampoule-tube method was used to make the p-type ZnO based on the As diffusion, and the hall measurement was used to confirm that the p-type is formed. the current-voltage characteristics of the ZnO p-n junction were measured to confirm the rectification characteristics of a typical p-n junction and the low leakage voltage characteristics. Using the ampoule-tube to fabricate the p-type ZnO will provide a very useful technology for producing the UV ZnO LED and ZnO-based devices.
Dao, Anh Tuan;Phan, Thi Kieu Loan;Nguyen, Van Hieu;Le, Vu Tuan Hung
전기전자학회논문지
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제17권2호
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pp.182-188
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2013
Using a ceramic target ZnO:In with In doping concentration of 2%, hetero-junctions of n-ZnO:In/p-Si and p-ZnO:(In, N)/n-Si were fabricated by depositing Indium doped n - type ZnO (ZnO:In or IZO) and Indium-nitrogen co-doped p - type ZnO (ZnO:(In, N)) films on wafers of p-Si (100) and n-Si (100) by DC magnetron sputtering, respectively. These films with the best electrical and optical properties were then obtained. The micro-structural, optical and electrical properties of the n-type and p-type semiconductor thinfilms were characterized by X-ray diffraction (XRD), RBS, UV-vis; four-point probe resistance and room-temperature Hall effect measurements, respectively. Typical rectifying behaviors of p-n junction were observed by the current-voltage (I-V) measurement. It shows fairly good rectifying behavior with the fact that the ideality factor and the saturation current of diode are n=11.5, Is=1.5108.10-7 (A) for n-ZnO:In/p-Si hetero-jucntion; n=10.14, Is=3.2689.10-5 (A) for p-ZnO:(In, N)/n-Si, respectively. These results demonstrated the formation of a diode between n-type thin film and p-Si, as well as between p-type thin film and n-Si..
넓은 밴드갭 (3.37eV)과 높은 엑시톤 결합에너지 (60meV)를 가지는 ZnO 물질은 ultra violet light 센서 및 light emitting diode (LED)의 재료로써 많은 연구가 진행되고 있다. 특히 나노와이어 구조를 이용하여 소자를 만들 경우 양자효과와 1차원적 캐리어 수송경로 효과로 인하여 그 특성을 보다 향상 시킬 수 있다. 나노와이어를 이용한 이종접합 p-n 다이오드를 제작하기 위하여 ZnO와 격자상수가 비슷한 GaN, NiO, CoO와 같은 물질들이 나노구조 접합에 많이 쓰이고 있지만, 격자상수 차이로 인해서 접합부분 캐리어 수송효율이 떨어지는 단점을 가지고 있다. n-type과 p-type ZnO를 만들어 동종 접합을 만들 경우 이러한 문제점을 극복할 수 있지만, 도핑되지 않은 ZnO가 n-type을 특성을 나타내기 때문에 안정적인 p-type ZnO 합성에 대한 연구가 필수적이다. 본 연구에서는 안정적인 p-type ZnO 합성을 위해서 수열합성법을 이용하여 phosphorus (P) 도핑을 하였고, 나노와이어 diode 구조를 만들었다. P 도핑으로 인한 격자상수 변화는 x-ray diffraction (XRD)를 사용하여 확인하였고, x-ray photoelectron spectroscopy (XPS)를 통해 도핑 원소를 분석하였으며, 이때의 recification ratio, turn-on voltage 등의 전기적 특성을 평가하였다.
For feasible study of opto-electrical application regarding to oxide semiconductor, we implemented the N doped ZnO growth using a atomic layer deposition technique. The p-type ZnO deposition, necessary for ZnO-based optoelectronics, has considered to be very difficulty due to sufficiently deep acceptor location and self-compensating process on doping. Various sources of N such as $N_2$, $NH_3$, NO, and $NO_2$ and deposition techniques have been used to fabricate p-type ZnO. Hall measurement showed that p-type ZnO was prepared in condition with low deposition temperature and dopant concentration. From the evaluation of photoluminescence spectroscopy, we could observe defect formation formed by N dopant. In this paper, we exhibited the electrical and optical properties of N-doped ZnO thin films grown by atomic layer deposition with $NH_3OH$ doping source.
Liu, Yan-Yan;Jin, Hu-Jie;Park, Choon-Bae;Hoang, Geun C.
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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제10권1호
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pp.24-27
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2009
N-doped ZnO thin films were deposited on n-type Si(100) and homo-buffer layer, and undoped ZnO thin film was also deposited on homo-buffer layer by RF magnetron sputtering method. After deposition, all films were in-situ annealed at $800^{\circ}C$ for 5 minutes in ambient of $O_2$ with pressure of 10Torr. X -ray diffraction shows that the homo-buffer layer is beneficial to the crystalline of N-doped ZnO thin films and all films have preferable c-axis orientation. Atomic force microscopy shows that undoped ZnO thin film grown on homo-buffer layer has an evident improvement of smoothness compared with N-dope ZnO thin films. Hall-effect measurements show that all ZnO films annealed at $800^{\circ}C$ possess p-type conductivities. The undoped ZnO film has the highest carrier concentration of $1.145{\times}10^{17}cm{-3}$. The photoluminescence spectra show the emissions related to FE, DAP and many defects such as $V_{Zn}$, $Zn_O$, $O_i$ and $O_{Zn}$. The p-type defects ($O_i$, $V_{Zn}$, and $O_{Zn}$) are dominant. The undoped ZnO thin film has a better p-type conductivity compared with N-doped ZnO thin film.
The realization and origin of p-type ZnO are main issue for photoelectronic devices based on ZnO material. N-doped and nominally undoped p-type ZnO films were achieved on silicon (100) and homo-buffer layers by RF magnetron sputtering and post in-situ annealing. The undoped film shows high hole mobility of 1201 $cm^2V^{-1}s^{-1}$ and low resistivity of $0.0454\Omega{\cdot}cm$ with hole concentration of $1.145\times10^{17}cm^{-3}$. The photoluminescence(PL) spectra show the emissions related to FE, DAP and defects of $V_{Zn}$, $V_O$, $Zn_O$, $O_i$ and $O_{Zn}$.
A p-n junction was obtained by the deposition of an n-type ZnO thin film on a p-type Zn-doped InP substrate. The Zn-doped InP substrate has been made by the diffusion of Zn with sealed ampoule technique. The ZnO deposition process was performed by pulsed laser deposition (PLD). The p-n junction was formed and showed a typical I-V characteristic. We will also discuss about the realization of an ultraviolet light-emitting diode (LED). The structure of n-ZnO/p-Zn-doped InP could be a good candidate for the realization of an ultraviolet light-emitting diode or an ultraviolet laser diode.
A p-n junction was obtained by the deposition of an n-type ZnO thin film on a p-type Zn-doped InP substrate. The Zn-doped InP substrate has been made by the diffusion of Zn with sealed ampoule technique. The ZnO deposition process ws performed by pulsed laser deposition (PLD). The p-n junction was formed and showed a typical I-V characteristic. We will also discuss about the realization of an ultraviolet light-emitting diode (LED). The structure of n-ZnO/p-Zn-doped InP could be a good candidate for the realization of an ultraviolet light-emitting diode or an ultraviolet laser diode.
We report the preparation of N doped, p-type ZnO films by post-annealing in $NH_3$ ambient. The properties were examined by XRD, Hall-effect measurement, PL, and SIMS. ZnO films showed better crystallinity and electron concentration of $10^{15}-10^{17}/cm^3$ with post-annealing in $NH_3$ ambient. These films were converted to p-type ZnO by activation thermal annealing process at $800^{\circ}C$ under $N_2$ ambient. The electrical properties of the p-type ZnO showed a hole concentration of $1.06\times10^{16}/cm^3$, a mobility of $15.8cm^2/V{\cdot}s$, and a resistivity of $40.18\Omega{\cdot}cm$. The N doped ZnO films showed a strong photoluminescence peak at 3.306 eV at 13 K, which is closely related to neutral acceptor bound excitons of the p-type ZnO:N. In the SIMS spectra, the incorporation of nitrogen was confirmed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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