1*1014cm-2 1*1016cm-2 as-deposited
Fig.22.Variationofworkfunctionaccordingtoionenergy
555...이이이온온온주주주입입입에에에 따따따른른른 dddeeepppttthhhppprrrooofffiiillleee
AZO 박막내의 주입된 B+이온의 분포확인을 위해 SIMS 측정을 하였고 그 결과를 Fig.23～ 28에 나타내었다.전 영역에서 boron 이온이 관찰되었는데 이는 후속 열 공정에 의해서 boron이 glasssubstrate까지 확산된 것으로 보인 다.
Fig.23～ 25에서 보는 것처럼 낮은 이온 에너지(5keV)조건에서는 표면의 서 B+ 이온 농도가 높았다.그리고 상대적으로 Rp(Projected range,표면에서 직각 방향으로 이온이 멈춘 곳까지의 거리)가 큰 높은 이온 에너지(20keV)조 건에서는 박막 중간에서 B+이온 농도가 높았다.
Fig.26～ 28은 B+이온 주입량에 따른 depth profile로서 전체적으로 높은 이온 주입량에서 B+이온 농도가 높게 나타났다.특히 일함수 측정부근과 관련 있는 박막의 표면(～ 5 nm)에서의 B+ 이온 농도는 5 keV의 이온 에너지와 1×1016/cm2의 주입량 조건에서 1×1021atom/cc의 농도로 가장 높게 나타났 다.이러한 결과는 같은 이온 주입 조건(5keV,1× 1016/cm2)에서 일함수 값 이 가장 높았던 것과 일치한다.따라서 표면에서 B+이온 농도가 높고 이온 에 너지가 낮을수록 표면에 존재하는 oxygen vacancy를 B+이온이 채워줌으로써 donorlevel이 상쇄되고 Fermilevel은 낮아져 일함수는 증가하게 되는 것으로 판단된다.
0 300 600 900 1200 1500 1015
1016 1017 1018 1019 1020 1021 1022
Ion dose : 2*1012 cm-2
Boron concentration (atoms/cc)
Depth ((((angstrom))))
5 keV 10 keV 20 keV
Fig.23.Depthprofilesofboronionaccordingtoionenergyat1×1012cm-2 iondose
0 300 600 900 1200 1500 1015
1016 1017 1018 1019 1020 1021 1022
Ion dose : 1 * 1014 cm-2
Boron concentration (atoms/cc)
Depth (angstrom)
5 keV 10 keV 20 keV
Fig.24.Depthprofilesofboronionaccordingtoionenergyat1×1014cm-2 iondose
0 300 600 900 1200 1500 1015
1016 1017 1018 1019 1020 1021 1022
Ion dose : 1 * 1016cm-2
Boron concentration (atoms/cc)
Depth (angstrom)
5 keV 10 keV 20 keV
Fig.25.Depthprofilesofboronionaccordingtoionenergyat1×1016cm-2 iondose
0 300 600 900 1200 1500 1015
1016 1017 1018 1019 1020 1021 1022
Ion energy : 5 keV
Boron concentration (atoms/cc)
Depth (angstrom)
2*1012 cm-2 1*1014 cm-2 1*1016 cm-2
Fig.26.Depthprofilesofboronionaccordingtoiondoseat5keV ion energy
0 300 600 900 1200 1500 1015
1016 1017 1018 1019 1020 1021 1022
2*1012 cm-2 1*1014 cm-2 1*1016 cm-2 Ion energy : 10 keV
Boron concentration (atoms/cc)
Depth (angstrom)
Fig.27.Depthprofilesofboronionaccordingtoiondoseat10keV ion energy
0 300 600 900 1200 1500 1015
1016 1017 1018 1019 1020 1021 1022
2*1012 cm-2 1*1014 cm-2 1*1016 cm-2 Ion energy : 20 keV
Boron concentration (atoms/cc)
Depth (angstrom)
Fig.28.Depthprofilesofboronionaccordingtoiondoseat20keV ion energy
제 제
제 5 5 5장 장 장 결 결 결론 론 론
B+이온을 implantor를 이용하여 AZO 박막의 표면에 주입한 경우 박막의 일 함수는 0.3eV까지 증가하였다.한편,면저항은 증가하였고 carrier농도는 낮아 졌다.이온 주입 전후의 투과도는 큰 변화를 보이지 않았다.이러한 실험결과는 B+ 이온이 AZO 박막에 존재하는 oxygen vacancy를 채워서 밴드갭 내의 donor준위를 없애는 효과가 있기 때문이라고 판단된다.밴드갭 내에서 donor 준위가 줄어들면 페르미 준위가 내려가는 효과가 있기 때문에 결과적으로 일함 수는 증가하게 된다.
B+이온의 주입량이 증가하거나 주입 에너지가 증가하면 면저항이나 carrier 농도가 증가하는 경향을 보였다.이러한 결과는 B+이온의 숫자가 증가하게 되 면 oxygen vacancy를 모두 채우고 남는 B+이온이 또 다른 donor준위를 형 성하기 때문이라고 판단된다.이러한 실험결과는 hole측정과 SIMS 분석에서 간접적으로 확인할 수 있었다.
본 연구에서 사용한 implantation은 전체 박막의 두께보다는 표면의 특성만을 제어할 수 있다는 장점을 가진다.따라서 전체 박막의 투과도나 전기저항 등의 특성변화는 최소화하면서 원하는 일함수를 얻을 수 있다.면저항 값이 B+이온 이 첨가되지 않은 박막에 비해서 조금 높은 값을 가지지만 추후 열처리나 실험 변수를 조절하면 이온 주입 전의 값에 근접한 값을 가질 수 있다는 가능성도 보여주었다.
본 연구를 통하여 얻어진 결론을 좀 더 명확히 하고 실용 가능성을 높이기 위해서는 ZnO 박막에 P,N,As등의 다양한 dopants를 주입해서 그 효과를 해 석하는 것이 필요하다고 판단된다.본 실험에서 사용한 implantation방법은 고 가의 공정이므로 실제 제품 생산에 적용하기 어렵다는 단점이 작용한다.이러 한 단점을 방지하면서 본 연구의 결과를 실용화하기 위해서는 co-sputtering을
통하여 기능성 경사 재료를 만든다면 저항,투과도,일함수 등이 최적화된 투명 전극 제조가 가능하리라고 판단된다.
참 참 참고 고 고 문 문 문헌 헌 헌
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