ZnO, Al 도핑한 ZnO 박막의 홀 계수 측정과 분석

소개글

ZnO박막과 ZnO박막에 Al을 각각 5, 10 at% 도핑한 박막의 홀 계수를 측정하여 분석하였다. 캐리어의 농도, 전도도, 모빌리티와 도핑에 따라 생기는 전기적 물성의 변화를 평가하였음.

목차

1.소개
2.실험
3.측정 및 분석
4. 참고문헌

본문내용

1. 소개
순수한 ZnO 박막은 n-type 반도체 물질로 Zn과 내부에 다양한 결함들이 존재한다. ZnO 박막의 결함 종류로는 Zn과 O의 공공과 침입형 불순물 자리에 위치하는 Zn과 O등이 있다.
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2. 실험
본 실험에서는 Al의 도핑 농도 변화가 ZnO 및 AZO 박막에 미치는 전기적 특성을 알아보기 위해 홀 계수 측정을 하였다.
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3. 측정 및 분석
홀 효과는 전류와 자기장에 의해 반도체 물질에 나타나는 효과이다. 시료에 인가된 전계(Ex)에 수직한 방향으로 자기장(Bx)을 인가하면, 자기장의 방향에 수직하게 걸리는 전압을 홀 전압(VH)이라 하며, 이 효과를 홀 효과라 한다.

electrical resistivity와 홀 계수는 Van der pauw method를 이용해 측정된다. 캐리어 농도 N과 홀 모빌리티 는 electrical resistivity와 홀 계수로부터 다음 관계를 이용하여 계산할 수 있다.
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얻어진 모빌리티를 이용하여 전도도를 구해본 결과 실제 측정값(sigma)과 동일한 값으로 나오는 것을 확인함.
캐리어 농도 비교 : B 모빌리티 비교 : C 전도도 비교 : B 비저항 비교 : A table.2에 캐리어의 농도와 전도도를 각각 비교하여 나타내었다. 도입부에서 언급한 대로 ZnO 박막에 Al을 도핑하면 밴드갭 증가와 함께 캐리어의 농도가 증가한다. 캐리어 농도가 가장 낮은 B 시편을 도핑하지 않은 ZnO 시편으로 볼 수 있다. 도핑농도가 높아짐에 따라 캐리어 농도가 높아지기 때문에 캐리어수가 가장 많은 A시편을 AZO 10at% 시편으로 볼 수 있다. 도핑농도에 따른 캐리어 수 변화가 선형적인 것을 확인하였다.
eq.3)
eq.3) 의 식에 따라, 캐리어의

참고 자료

전자재료물성 및 소자공학 | 박정호 외 | Mc Graw Hill
PL(광발광, photoluminescence) 분광기 | 귀금속과 시계 연재 | 김영출
RF마그네트론 스퍼터 방법으로 제조한 Al 도핑된 ZnO 박막의 구조 및 광학적 특성에 미치는 산소 분압비의 영향 | 신승욱 외 | 대한금속재료학회지
Optical constants and band edge of amorphous zinc oxide thin films | Jebreel M. Khoshman 외 |
Influence of Al-doping on the structure and optical properties of ZnO films | J.J. Ding 외 |
Electrical properties of ZnO thin films grown by MOCVD |
Optical and electrical properties of aluminum-doped ZnO thin films grown by pulsed laser deposition | Yaodong Liu 외
Extraction of optical constants of ZnO thin films by ellipsometry with various models | Y.C. liu 외
Effect of alumina doping on structural, electrical, and optical properties of sputtered ZnO thin films | S.N. Bai 외