AZO õ m Í ITOU c lT c l8 ý ø p ©° ÇÊ Ý ¤} º þ u § כ ; c 6 X ¢ mX N ËV R Ë
»é s * > · © ¼) ç 4 w H ∗
@
/½ ¨d ¦a Ë :@ / < Æ § / B N < Æõ , â í ß 712-702 (2007¸ 11 Z 4 16{ 9 ~ Ã Î6 £ §)
Al s 2 wt.% ¸i ç ) a ZnO ¿ ` ¦ 6 x # rf magnetron sputteringZ O Ü ¼ Ð corning ]7059 Ä »o l ó
ø Í 0 A\ AZO ~ Ã Ì} ` ¦ ] j % i . ] j ) a AZO ~ Ã Ì} \ @ / # l · F g < Æ& h : £ ¤$ í ` ¦ ~ Ã Ì} ¿ ºa _ < Ê Ã
º Ð ¸ % i Ü ¼ 9, ¢ ¸ô Ç _ þ v\ P (moist heat)õ Ã º è e ¦ Ý ¼ \ @ /ô Ç AZO~ Ã Ì} _ l · F g < Æ& h î ß & ñ
$ í
¢ ¸ô Ç ¸ ÷ &% 3 . _ þ v\ P \ @ /ô Ç î ß & ñ $ í É r / B N l × æ \ " f 600
◦C s _ : r ¸\ " f \ P % o Ê ê, AZO~ Ã Ì }
_ $ ½ Ó o Ð ¨ î % i Ü ¼ 9, à º è e ¦ Ý ¼ \ @ /ô Ç î ß & ñ $ í É r PE-CVDÕ þ ! Q ? /\ " f à º è e ¦ Ý
¼ % o \ ¦ H 1 l x î ß l ó ø Í : r ¸_ < ÊÃ º Ð+ ~ Ã Ì} _ F g È Òõ ¸ o Ð ¨ î % i . AZO~ Ã Ì} _ l
·F g < Æ& h î ß & ñ $ í \ @ /ô Ç õ H & ñ ITO(p-ITO)~ Ã Ì} ¢ ¸ H q & ñ | 9 ITO(a-ITO) ~ Ã Ì} _ î ß & ñ $ í õ q
§ % i . p-ITO ~ Ã Ì} \ @ /K " f F g È Òõ ¸ H Ã º è e ¦ Ý ¼ % o \ ¦ H 1 l x î ß l ó ø Í_ : r ¸ 7 £ x
½
+ É Ã º2 ¤ & ³$ > y èô Ç . : £ ¤ y p-ITO ~ Ã Ì} _ F g È Òõ ¸ H 300
◦C \ " f à º è e ¦ Ý ¼ \ 30 ì r ç ß ¸ Ø
¦ ) a Ê ê, 20 ∼ 30 % Ð b # Q| 9 ÷ r ë ß m , l ¸$ í ¢ ¸ô Ç ß ¼> y èô Ç . ì ø Í , AZO~ Ã Ì} _ â Ä º Ã
º è e ¦ Ý ¼ % o Ê ê F g È Òõ ¸ü < l ¸ ¸ < Hz ´ É r t · ú § ¤Ü ¼ 9, ¸y 9 ~ à Ì} ? /\ D ¥ ½ + Ë ) a Ã
º è\ _ K F g < Æ& h { ç ß s 7 £ x H Burstein moss ´ òõ ' a8 £ ¤ ÷ &% 3 .
PACS numbers: 81.15.Cd
Keywords: AZO, ITO, Ã º èe ¦ Ý ¼ , _ þ v\ P , È Òõ ¸
I. " e  ] Ø
þ
j H _ n Û ¼e ¦ Y Us ì r _ / å L5 Å q ô Ç µ 1 Ï Ü ¼ Ð TCO (transparent conducting oxide) ~ Ã Ì} É r OLED (Organic Light Emitting Diode), PDP (Plasma Display Panel), LCD (Liquid Crystal Display)1 p x _ ¨ î ó ø Í ³ ðr © u (Flat Panel Display) _ È Ò" î F G6 x Ü ¼ Ð ´ ú § É r ½ ¨ ' ÷ &
¦ e [1,2]. & ³F Indium Tin Oxide (ITO)~ Ã Ì} É r r F
g % ò % i \ " f Z } É r F g È Òõ ¸ü < ± ú É r q $ ½ Ó` ¦ t ¦ e
#
Q © V , o 6 x ÷ & ¦ e [3]. Õ ª Q ITO~ Ã Ì} _ $ $
½ Óõ Z } É r F g È Òõ ¸ H 250 ◦ C s © _ l ó ø Í : r ¸\ " f ] j
) a & ñ ½ ¨ ¸\ ¦ ° ú H ITO ~ Ã Ì} \ " f H ì ø Í ,
© : r \ " f $ í } ) a q & ñ | 9 ITO H @ /l × æ \ " f r ç ß s t z
\ F g È Òõ Ö ¦ õ l ¸ ¸ b # Qt H \ P o & ³
© s { 9 # Q H é ß & h s e . " f & ³F © ´ ú §s 6
x ÷ & ¦ e H TCO ~ Ã Ì} É r $ $ ½ Óõ ¦ È Òõ Ö ¦` ¦ ° ú H
& ñ ITO ~ Ã Ì} s .
Õ
ª Q þ j H $ 6 x I ª t Ð" f ´ ú § É r ' a d ` ¦ = å J ¦ e
H q & ñ | 9 Si I ª t _ È Ò" î F G Ü ¼ Ð ITO\ ¦ 6 x ½ + É
∗
E-mail: [email protected]
â
Ä º, à º è o ) a q & ñ | 9 z ´o B H (hydrgenated amophous silicon, a-Si:H) ~ à Ì} ` ¦ 7 £ x Ã Ì r silane Û ¼_ ì r K Ð µ 1 ÏÒ q t
H Ã º è e ¦ Ý ¼ \ _ ô Ç ITO ~ Ã Ì} _ ? /½ ¨$ í s B Ä º
\ P
ô Ç כ Ü ¼ Ð · ú 94 R e [4]. : £ ¤ y , micro crystalline silicon (µc-Si:H) ~ à Ì} ` ¦ 7 £ x à Ìr ~ ´ M : H q & ñ | 9 z ´o B H` ¦ 7
£
x à ̽ + É M : Ð Ã º è l ^ _ < ÊÄ »| ¾ Ós à ºz C Ð 7 £ x l
M :ë H \ Ã º è e ¦ Ý ¼ \ @ /ô Ç ? /½ ¨$ í s H TCO ~ Ã Ì} _
> hµ 1 Ï\ @ /ô Ç ½ ¨ H B Ä º ] X z ´ [4]. ¢ ¸ô Ç a-Si:H
~ Ã
Ì} _ þ j& h 7 £ x Ã Ì ¸| Ü ¼ Ð l ó ø Í : r ¸ 250 ◦ C ÷ &# Q
Ù ¼ Ð ¦ : r \ @ /ô Ç î ß & ñ $ í ¸ e # Q 9, I ª t
y n C` ¦ f ¨ Ã º # l \ -t Ð ¨ 8 H õ & ñ \ " f ´ ú §
É
r \ P s µ 1 ÏÒ q t Ù ¼ Ð _ þ v\ P (moist heat)\ @ /ô Ç ? /½ ¨$ í ¸ B
Ä º × æ כ ¹ .
: r ½ ¨\ " f H ZnO _ ¸$ í ¾ Ó © ` ¦ 0 AK Ö ¸ µ 1 Ïy
½
¨÷ & ¦ e H AZO ~ à Ì} [5–8]õ & ³F © V , o 6 x ÷ & ¦ e
H ITO ~ Ã Ì} [9–12]` ¦ rf-magnetron sputtering ~ ½ ÓZ O Ü ¼
Ð corning glass\ 7 £ x Ã Ì # , s [ þ t` ¦ _ þ v\ P õ à º è e ¦ Ý
¼ \ ¸Ø ¦ r Ê ê, F g < Æ · l · ½ ¨ ¸& h î ß & ñ $ í ` ¦ ¸
ô Ç .
-39-
II. ÷ m Ç] M ö U ê s0 n É
: r z ´+ « >\ 6 x ô Ç l ó ø Í É r corning ]7059 glass s 9, Û ¼ (
' a A6 x AZOx 9 ITO ¿ É r ¦í H ¸ o < Æ ½ ¨ è\ " f ] j
¸ ) a 99.99 % (4N) _ In 2 O 3 , SnO 2 , ZnO, Al` ¦ 6 x % i
. AZO H ZnO ü < Al_ q Ö ¦` ¦ 98 : 2 (wt%) Ð, ITO
H In 2 O 3 : SnO 2 _ q Ö ¦` ¦ 90 : 10 (wt.%) Ð y y D ¥ ½ + Ë ô
Ç Ê ê\ ^ ¦x 9 (JISCO)\ " f 1r ç ß 30ì r 1 l x î ß §ì ø Í x 9 ì r
W \ O ` ¦ z ´r % i . ì r ´ ú 5 Å q _ _ þ v l \ ¦ ] j l 0 A
#
400 ◦ C _ l Ð\ " f 1 è$ í \ O ` ¦ % i ¦, Õ ª Ê ê 2 u ½ © _ ] t o Ú ÔD ! p ] t × ¼\ ¦ ï r q # · ú Ã Ìl (Carver Press)\ ¦ 6 x # 11 : r _ · ú § 4 Ü ¼ Ð · ú Ã Ì` ¦ % i . Õ ª Ê
ê þ j7 á x& h Ü ¼ Ð ¦+ þ A o l 0 A # / B N l × æ 1000 ◦ C \ " f 2 r ç ß 1 l x î ß è % o % i . ¿ ³ ð _ Ô ¦í HÓ ü t õ í ß
o8 £ x` ¦ ] j l 0 A # Ar 25 sccm` ¦ Ä »{ 9 # \ Vq Û ¼ (
' a A \ O ` ¦ 30ì r 1 l x î ß % i Ü ¼ 9, B ~ à Ì} 7 £ x Ã Ì r 3ì r 1 l x î ß _ \ Vq Û ¼( ' a A` ¦ z ´r % i . ¢ ¸ô Ç l ó ø Í ³ ð
_ Ô ¦í HÓ ü t õ í ß o} É r ~ à Ìo , 2 ;f . Ë 1 p x _ & ³ © õ ~ à Ì} _ Â
Ò Ã Ì$ í ` ¦ $ r v H " é ¶ s ÷ &Ù ¼ Ð, l ó ø Í_ Ô ¦í HÓ ü t` ¦ ]
j l 0 A # [ j : r, B jò ø Í` ¦ í H Ü ¼ Ð í6 £ § [ j' ` ¦
% i . ~ Ã Ì} ] j r Õ þ ! Q ? /_ / B N ¸ H 10 −6 torr Ð Ä » t
ô Ç Ê ê\ Ar gas\ ¦ Ä »{ 9 r & 3.3 × 10 −3 torr _ · ú § 4 \ " f z
´r % i . ¿ õ l ó ø Íõ _ o H 35 mm, Õ ªo ¦ rf power H 20 ∼ 60 W _ # 3 0 A\ " f ÷ &% 3 . l & h : £ ¤
$ í
¸ \ ¦ 0 Aô Ç $ ½ Ó_ 8 £ ¤& ñ É r Loresta-EP © u (Mit- subishi Chemical Co.)\ ¦ s 6 x # 4-pin probeZ O Ü ¼ Ð 8 £ ¤
&
ñ % i Ü ¼ 9 [8], q $ ½ Óõ f . Ë s 1 l x ¸ H Van der Pauw ~ ½ Ó Z O
\ _ ô Ç Hall effect Ð 8 £ ¤& ñ % i [9]. Õ ªo ¦ F g È Òõ
¸ H UV-VIS. Spectrophotometer (Shimadzu Co.)\ ¦ 6
x # 200 ∼ 1000 nm © # 3 0 A\ " f 8 £ ¤& ñ % i Ü ¼ 9, $ í
© ) a ~ Ã Ì} _ ¿ ºa ü < & ñ $ í ì r$ 3 É r y y Spectra Thick 2000 Ellipsometer (K-MAC Co.), X-ray Diffractometer (Rigaku Co.)\ ¦ s 6 x % i .
ô
Ǽ # , ITOü < AZO ~ à Ì} _ _ þ v\ P õ à º è e ¦ Ý ¼ \ @ / ô
Ç ? /½ ¨$ í ¨ î H 6 £ § õ ° ú s à º' % i . $ _ þ v\ P \
@
/ô Ç ¨ î H 1 l x{ 9 ô Ç ¸| \ " f ] j ) a ITO ü < AZO ~ Ã Ì}
\
@ /K " f 600 ◦ C s _ / B N l × æ \ " f 1r ç ß 1 l x î ß \ P % o ô
Ç Ê ê q $ ½ Óõ F g È Òõ ¸\ ¦ \ P % o õ q § % i Ü ¼ 9, Ã
º è e ¦ Ý ¼ \ @ /ô Ç ¨ î H 200 nm _ ¿ ºa \ ¦ ° ú H © 6
x _ & ñ ITO(p-ITO)ü < z ´+ « >z ´\ " f ] j ô Ç AZO~ Ã Ì }
` ¦ z ´] j Ð q & ñ | 9 z ´o B H` ¦ 7 £ x à ̽ + É Ã º e H PE-CVD Õ þ
! Q ? /\ © Ã Ìô Ç 6 £ §, Ã º è e ¦ Ý ¼ \ ¦ µ 1 ÏÒ q tr ( . s M
: ¸| É r þ j& h o ) a q & ñ | 9 z ´o B H` ¦ 7 £ x Ã Ì H ¸| ` ¦ Õ
ª@ / Ð Ä »t % i . ë ß , SiH 4 Û ¼ @ / í H Ã ºô Ç Ã º èë ß
Fig. 1. The variations of sheet resistances measured a function of film thickness for AZO and ITO films de- posited on the glass at room temperature.
Fig. 2. The optical transmittances of AZO and ITO films with a thickness of 250 nm deposited at room tempera- ture.
`
¦ 6 x % i . rf power ü < Ã º è Ä »{ 9 | ¾ Ó É r 60 mW/cm 2 , 25 sccm s 9 á Ô Ð[ jÛ ¼ · ú § 4 É r 200 mTorr Ð ¦& ñ % i .
Ã
º è e ¦ Ý ¼ ¸Ø ¦ r : r ¸\ É r ~ à Ì} [ þ t _ o < Æ ì ø Í6 £ x
`
¦ · ú l 0 AK ¸Ø ¦ r ç ß ` ¦ 30ì r Ü ¼ Ð ¦& ñ ¦, r ¼ # _ : r
¸\ ¦ 100, 200, 300 ◦ C Ð o r ( .
Fig. 1 É r © : r \ " f 1 l x{ 9 ô Ç 7 £ x Ã Ì ¸| Ü ¼ Ð $ í } ) a ITO
~ Ã
Ì} õ AZO~ Ã Ì} _ $ ½ Ó` ¦ ~ Ã Ì} ¿ ºa _ < ÊÃ º Ð
· p כ s . { 9 ì ø Í& h Ü ¼ Ð ~ Ã Ì} _ $ ½ Ó É r , R s = ρ/t _ d
Ü ¼ Ð Å Ò# Q . # l " f R s , ρ Õ ªo ¦ t H y y ~ Ã Ì} _
$ ½ Ó, q $ ½ Ó Õ ªo ¦ ¿ ºa \ ¦ · p . s d \ " f · ú Ã
º e 1 p w s , $ ½ Ó É r ¿ ºa \ ì ø Íq Y V Ù ¼ Ð y ~ Ã Ì} _
$
½ Ó É r ¿ ºa 7 £ x < Ê\ y è H כ ` ¦ ^ ¦ Ã º e
. ô Ǽ # , Õ ªa Ë >\ · p z ´ õ & h É r · ú ¡_ d ` ¦ s 6 x
# : £ ¤& ñ _ q $ ½ Ó ° ú כÜ ¼ Ð Â Ò' ¿ ºa Z > $ ½ Ó` ¦ > í ß
# ½ ¨ô Ç s : r ° ú כ` ¦ z ´+ « >° ú כ\ fittingô Ç כ s 9, © { 9 u
H q $ ½ Ó ° ú כ` ¦ Õ ªa Ë >\ ? /% 3 . s ü < ° ú s s : r
&
h Ü ¼ Ð ½ ¨ô Ç q $ ½ Ó ° ú כ É r ITO ~ Ã Ì} _ â Ä º, 3.8 × 10 −4 Ω ·cm s ¦, AZO~ Ã Ì} É r 6.4 × 10 −4 Ω·cm Ü ¼ Ð" f ITO Ð
H q $ ½ Ós ç ß H כ Ü ¼ Ð z ¤ .
Fig. 2 H © : r \ " f 250 nm_ ¿ ºa Ð 1 l x{ 9 ô Ç ¸| \ " f
$ í
} ) a ITOx 9 AZO~ Ã Ì} _ F g È Òõ ¸ Û ¼& 7 à Ô! 3 s . ] j
) a ¿ º r ¼ # ¸¿ º r F g % ò % i \ " f ¨ î ç H È Òõ Ö ¦ s 80
% s © _ Ä ºÃ ºô Ç F g È Òõ ¸\ ¦ · p . { 9 ì ø Í& h Ü ¼ Ð È Ò õ
¸ / B G \ H þ j@ /ü < þ j è\ _ ô Ç x ß ¼ H ~ Ã Ì} õ
Ä »o l ó ø Í_ > \ " f ì ø Í ÷ & H F g _ ç ß [ O ´ òõ \ _ ô
Ç כ Ü ¼ Ð { 9 _ © õ ~ Ã Ì} ¿ ºa _ < ÊÃ º Ð Å Ò# Q
. Fig. 2\ " f ¿ º ~ Ã Ì} _ F g È Òõ ¸ / B G s q 5 p w ô Ç + þ AI
\
¦ Ðs H כ É r ¿ º ~ Ã Ì} _ ¿ ºa 1 l x{ 9 l M :ë H s 9, È Ò õ
¸ / B G _ x ß ¼ 0 Au ç ß _ s H כ É r s [ þ t _
Ï ã J] X Ò ¦ s \ _ ô Ç כ s . AZO~ Ã Ì} É r ZnO\ ¦ l ì
ø ÍÜ ¼ Ð ¦ e Ü ¼Ù ¼ Ð Ï ã J] X Ò ¦ s ITO (n=1.9 s ) Ð ß
¼ . ZnO H F g < Æ& h { ç ß s In 2 O 3 \ q K É r ì ø Í , F G$ í (polarizability)õ Ï ã J] X Ò ¦ (n= 2.0 s © )s H Ó ü t| 9 s
.
ITO ~ Ã Ì} s r F g % ò % i \ " f Z } É r È Òõ Ö ¦` ¦ ° ú H כ
É r In 2 O 3 3.75 eV_ V , É r { ç ß (wide band gap)` ¦
° ú
¦ e l M :ë H s . AZO ~ Ã Ì} % i r ¦ È Òõ Ö ¦ õ V , É r {
ç ß ` ¦ ° ú H כ s S X ) a . " f F g < Æ& h 8 £ ¤ \
"
f _ ITOü < q § | ¨ c à º e Ü ¼Ù ¼ Ð l ¸ ¸, \ P & h î
ß & ñ $ í 1 p x É r : £ ¤$ í \ " f > h 0 p x$ í õ © & h ` ¦ ° ú ¦ e
Ü ¼ , AZO H ¦q 6 x _ ITO\ ¦ @ /^ ½ + É Ã º e ` ¦ כ Ü ¼ Ð
Ð .
Fig. 3 É r ITO x 9 AZO~ Ã Ì} [ þ t _ _ þ v\ P (moist heat)\
@
/ô Ç l & h î ß & ñ $ í ` ¦ ¸ l 0 AK ¿ º ~ Ã Ì} _ $ ½ Ó
o\ ¦ / B N l × æ \ P % o : r ¸_ < ÊÃ º Ð · p כ s . \ P
%
o : r ¸ 7 £ x < Ê\ ITO ~ Ã Ì} _ $ ½ Ós 200
◦ C s © \ " f ß ¼> 7 £ x ô Ç . { 9 ì ø Í& h Ü ¼ Ð In 2 O 3 H í ß è
9 (oxygen deficiency)\ _ ô Ç n+ þ A ì ø Í ¸^ s . " f 300 ◦ C s © _ \ P % o \ " f H ~ Ã Ì} ³ ð \ f ¨ Ã Ì ) a í ß è
\
_ # í ß è 9 s Ð © H d \ î r ì ø Í _ 0 l x
¸ y è ¦, s כ s ³ ð $ ½ Ó` ¦ 7 £ x r v H " é ¶ Ü ¼
Ð Ò q ty ) a . s \ ì ø ÍK AZO ~ Ã Ì} É r \ P % o : r ¸ 300
◦ C t H q $ ½ Ós _ t · ú §Ü ¼ 9, 400 ◦ C s © \
"
f H $ ½ Ós ¸y 9 y èô Ç . 400 ◦ C s © _ \ P % o
Fig. 3. The variation of resistivities for ITO and AZO thin films measured as function of annealing temperature in the atmosphere.
Fig. 4. The variations of optical transmittances depend on the substrate temperatures for (a) P-ITO and (b) AZO films in H2 plasma atmosphere.
\
_ ô Ç $ ½ Ó y è H AZO ~ Ã Ì} _ & ñ $ í s 7 £ x Ù þ ¡l M
:ë H כ Ü ¼ Ð Ò q ty ) a . s õ Ð+ , AZO ~ Ã Ì} É r _ þ v
\ P
\ @ /ô Ç ? /½ ¨$ í s ITO\ q K s ` Ä ºÃ º < Ê` ¦ · ú à º e
.
Fig. 4 H y y É r : r ¸\ " f à º è e ¦ Ý ¼ \ ¸Ø ¦ r
(a)ITOü < (b)AZO~ Ã Ì} _ F g È Òõ ¸ s . Õ ªo ¦ Õ ª a Ë
>(b)_ inset\ H y È Òõ ¸ Û ¼& 7 à Ô! 3 Ü ¼ Ð Â Ò' ½ ¨ô Ç Tauc plot s . Tauc plot\ " f F g < Æ& h \ -t { ç ß É r (αhv) 2 = A(hv - E g )d ` ¦ s 6 x # > í ß % i . e ¦ Ý ¼
¸Ø ¦ r r « Ñ[ þ t _ : r ¸\ ¦ © : r, 200, 250, 300 ◦ C Ð
o r ( Ü ¼ 9, Ã º è e ¦ Ý ¼ ü <_ ì ø Í6 £ x r ç ß ` ¦ y y _
: r ¸\ @ /K " f 30 ì r Ü ¼ Ð ¦& ñ % i . ITO ~ Ã Ì} _ â Ä º, l
ó ø Í_ : r ¸ 7 £ x ½ + ÉÃ º2 ¤ F g È Òõ ¸ & ³$ > y è
H כ ` ¦ · ú à º e ¦, : £ ¤ y 300 ◦ C \ " f à º è e ¦ Ý ¼
\
¸Ø ¦ ) a ITO ~ à Ì} _ F g È Òõ ¸ H r F g % ò % i \ " f 20
∼ 30 % & ñ ¸s . à º è e ¦ Ý ¼ \ ¸Ø ¦ ) a ITO ~ à Ì} _
³
ð É r ¹ ¢ ¤ î ß Ü ¼ Ð ¸ S X ½ + É Ã º e ` ¦ & ñ ¸ Ð } 9 % 3 . s
õ H ITO Ã º èü < ì ø Í6 £ x # ~ Ã Ì} _ ³ ð ¢ ¸ H ? /Â Ò
\
" f In_ ¨ 8 " é ¶ ì ø Í6 £ x s { 9 # Q ~ Ã Ì} _ F g È Òõ ¸\ ¦ y è r
H l > r _ ½ ¨ õ ü < Ä » < Ê` ¦ · ú Ã º e % 3 .
ô
Ǽ # , Fig. 4(b)\ · p AZO~ à Ì} _ â Ä º H r F g
% ò
% i _ È Òõ ¸ H à º è e ¦ Ý ¼ ¸Ø ¦ _ È Òõ ¸ü < q
§½ + É M : _ o \ O Ü ¼ Û ¼& 7 à Ô! 3 _ f ¨ à ºé ß s é ß
© A á ¤ Ü ¼ Ð s 1 l x H blue shift & ³ © s ¦ e H כ
`
¦ Fig. 4(b) _ inset\ · p Tau plot\ " f S X ½ + É Ã º e
. s Qô Ç z ´ É r à º è_ Ä »{ 9 Ü ¼ Ð # F g < Æ& h { ç
ß s V , # Qt ¦ e 6 £ §` ¦ Ð# Å Ò ¦ e . s H ; ¤ s a % v É r
¸@ / î r ì ø Í \ _ K ~ 1 > G 0 >t l M :ë H \ { 9
#
Q H Burstein-Moss effect Ð [ O " î ÷ & H X < ½ × ¼Ì s_ 7 £ x
u ∆E H 6 £ § õ ° ú s ³ ð & ³ ) a [16].
∆E = ~ 2
2m ∗ e (3π 2 )
23N
23(1)
#
l " f ~ H planck © Ã ºs ¦, m ∗ H î r ì ø Í _ Ä »´ ò
| 9
| ¾ Ó s . d (1)\ " f · ú Ã º e 1 p w s î r ì ø Í N s 7 £ x
< Ê\ ½ × ¼Ì ss & f ` ¦ · ú à º e .
Fig. 5 H à º è e ¦ Ý ¼ ¸Ø ¦ õ l ó ø Í : r ¸ 300 ◦ C
\
" f 30ì r ç ß ¸Ø ¦ r Corning _ p-ITO ~ à Ì} _ x-
r] X J ` ¦ · p כ s . 300 ◦ C \ " f 30ì r ç ß ¸Ø ¦ ) a ITO _ & ñ ½ ¨ ¸ % 6 £ § _ & ñ ½ ¨ ¸ü < ´ ú § É r s e 6
£
§` ¦ ^ ¦ à º e . 7 £ ¤, l > r _ & ñ ½ ¨ ¸ ´ ú §s õ ÷ & ¦, InOOH © s ´ ú §s > r F < Ê` ¦ · ú à º e % 3 . ô Ǽ # , ITO~ Ã Ì }
É r 90 wt.% _ In 2 O 3 ü < 10 wt.%_ SnO 2 Ð ½ ¨$ í ÷ &Ù ¼ Ð ITO _ Å Ò$ í ì r In 2 O 3 ü < Ã º è_ 0 p x ô Ç o < Æì ø Í6 £ x` ¦ ¶ ú (
R Ð 6 £ § õ ° ú [14,15].
• In 2 O 3 + 3H 2 7→ 2 In (OH) 3 7→ 2 InOOH +H 2 O
Fig. 5. The XRD patterns of P-ITO thin film(a) before exposed and (b )after exposed to H 2 plasma atmosphere.
• In 2 O 3 +H 2 7→ 2InO+H 2 O
• In 2 O 3 + 2H 2 7→ 2In 2 O +2H 2 O
" f Fig. 5_ XRD õ H à º è e ¦ Ý ¼ \ ¸Ø ¦ ) a ITO H (1) _ ¨ 8 " é ¶ õ & ñ s © { © y ' ) a כ Ü ¼ Ð Ð# t 9, s ì ø Í6 £ x \ _ ô Ç í ß è_ 9 s ITO~ à Ì} ³ ð ¢ ¸ H
?
/Â Ò\ " f black matrix\ ¦ + þ A$ í # ^ ITO~ Ã Ì} _ F g È
Òõ ¸\ ¦ y èr v H " é ¶ s ) a ¦ Ò q ty ) a .
s
© _ õ \ " f AZO ~ à Ì} É r à º è e ¦ Ý ¼ ¸Ø ¦ r Ã
º èü <_ ì ø Í6 £ x Ü ¼ Ð í ß è 9 s µ 1 ÏÒ q t p-ITO\ q K s
Qô Ç ¨ 8 " é ¶ ì ø Í6 £ x s B Ä º Ö ¼o > ' ÷ &l M :ë H \ ~ Ã Ì} _
F g È Òõ ¸\ _ % ò ¾ Ó` ¦ Å Òt · ú § H ì ø Í , ITO_ â Ä
º, ¨ 8 " é ¶ ì ø Í6 £ x s © @ /& h Ü ¼ Ð Ø Ôl M :ë H \ í ß è 9 \ _
ô Ç ~ Ã Ì} _ ½ ¨ ¸ o\ ¦ íA ¦ Õ ª õ F g È Òõ ¸ y
è\ ¦ Á ºr ½ + É Ã º \ O > ) a .
Fig. 6 É r à º è e ¦ Ý ¼ \ 30ì r ç ß ¸Ø ¦ r ~ ´ M :, r ¼ # _
: r ¸ o\ É r AZO ü < ITO ~ Ã Ì} _ q $ ½ Ó os
. AZO ~ à Ì} _ â Ä º, à º è e ¦ Ý ¼ ¸Ø ¦ r : r ¸ 7 £ x
< Ê\ q $ ½ Ós ç ß m y è < Ê` ¦ · ú Ã º e . · ú ¡
\
" f [ O " î ô Ç ü < ° ú s l ó ø Í : r ¸ 7 £ x < Ê\ ~ Ã Ì}
?
/_ í ß èü < Å Ò{ 9 ô Ç Ã º èü <_ ì ø Í6 £ x s À 1 Ï t ¦, s \ l
ô Ç í ß è 9 É r ~ Ã Ì} ? /_ î r ì ø Í _ 0 l x ¸\ ¦ 7 £ x r
v 9, s כ É r q $ ½ Ó y è_ " é ¶ s ) a . # l " f ~ Ã Ì
}
_ î r ì ø Í H @ /Â Òì r s . ZnO H + þ A& h n-+ þ A ì ø Í ¸^ s 9, ~ Ã Ì} ? /_ ¸ H í ß è 9 \ Å Ò
Ð l ô Ç [4].
" f Fig. 5ü < d (1)` ¦ : x # È Òõ Û ¼& 7 à Ô! 3 _ blue shift & ³ © É r à º èü < ~ à Ì} ³ ð ¢ ¸ H ? / Ò\ e H í ß è_ ì
ø Í6 £ x Ü ¼ Ð ~ Ã Ì} _ í ß è 9 s d o÷ & ¦, # l " f µ 1 ÏÒ q tô Ç
#
ì r _ [ þ t s ; ¤ s a % v É r ¸@ /\ ¦ G ¹ ¡ § Ü ¼ Ð" f ~ Ã Ì} _
F g < Æ& h { ç ß s 7 £ x H Å Ò ) a " é ¶ s ÷ & H כ Ü ¼ Ð [ O
" î ½ + É Ã º e . ITO_ â Ä º H F g È Òõ ¸ y è < Ê\ ¸ Ô
¦ ½ ¨ ¦ 200 ◦ C t H q $ ½ Ó_ o _ \ O % 3 Ü ¼ 300 ◦ C \ " f & ³$ ô Ç 7 £ x z ¤ . s H ITO ~ Ã Ì} s Ã
º èü <_ ¨ 8 " é ¶ ì ø Í6 £ x Ü ¼ Ð ~ Ã Ì} ? /\ B Ä º H void\ ¦ + þ A$ í
¦, d t # Q ~ à Ì} ^ l ó ø ÍÜ ¼ РÒ' » 1 Ï Ã Ì÷ & ¦, } _
³
ð s ° ú t l M :ë H s 9, s Qô Ç & ³ © É r F g < Æ & ³p â
`
¦ : x K " f ¸ ~ 1 > ' a ¹ 1 Ͻ + É Ã º e % 3 .
s
© _ z ´+ « > õ Ð Â Ò' q & ñ | 9 Si I ª t _ È Ò" î
F G Ü ¼ Ð AZOü < ITO \ ¦ 6 x ½ + É â Ä º, Ã º è e ¦ Ý ¼ ¸ Ø
¦ \ @ /ô Ç \ P o & ³ © ` ¦ 6 £ § õ ° ú s [ O " î ½ + É Ã º e .
z
´] j q & ñ | 9 z ´o B H` ¦ 7 £ x à ̽ + É â Ä º\ H $ í © 5 Å q ¸
q
§& h Ø Ô ¦, e ¦ Ý ¼ 5 Å q _ Ã º è ª ¸ : r z ´+ « >_ â Ä
º Ð H & h l M :ë H \ F g È Òõ ¸ y è\ _ ô Ç ë H ] j H _
\ O ` ¦ כ Ü ¼ Ð l @ / ) a . Õ ª Q µc-Si` ¦ 7 £ x Ã Ì H â Ä º
\
H 6 x H Ã º è| ¾ Ó É r : r z ´+ « >_ ¸| õ q 5 p w . Õ ª
Q nucleation\ o H r ç ß , 7 £ ¤ Ã º è e ¦ Ý ¼ \ ¸ Ø
¦ ÷ & H r ç ß s : r z ´+ « > Ð H  ú ª É r Ô ¦ õ à º í\ " f à ºz
í Ô ¦ õ ½ + É כ Ü ¼ Ð \ V © ÷ & [13] ITO_ â Ä º, ¢ - a$ í ) a I
ª t _ ´ òÖ ¦` ¦ y èr ~ ´ Ã º e H 0 p x$ í ` ¦ ½ Ó © ? / í
¦ e H z ´` ¦ ç ß õ K " f H î ß | ¨ c כ s .
III. + s Ç Â ] Ø
: r ½ ¨\ " f H rf - magnetron sputtering ~ ½ ÓZ O ` ¦ 6 x
# ª ô Ç ¿ ºa \ ¦ ° ú H AZO x 9 ITO ~ Ã Ì} ` ¦ ] j
%
i Ü ¼ 9, y ~ Ã Ì} [ þ t _ ¿ ºa _ < ÊÃ º Ð 8 £ ¤& ñ ) a $ ½ ÓÜ ¼ Ð Â
Ò' Ä »Æ Ò ) a q $ ½ Ó É r ITO ~ à Ì} É r 3.8 × 10 −4 Ω · cm, AZO ~ à Ì} É r 6.4 × 10 −4 Ω · cm Ü ¼ Ð z ¤Ü ¼ 9, ¿ º ~ Ã Ì }
_ F g È Òõ Ö ¦ É r r F g % ò % i \ " f ¨ î ç H 80 % s © _ Ä º Ã
ºô Ç F g È Òõ Ö ¦` ¦ Ð# Å Ò 9, F g < Æ& h { ç ß É r ¿ º ~ Ã Ì}
¸¿ º 3.6 eV_ V , É r F g < Æ& h { ç ß ` ¦ ? /% 3 . s [
þ
t _ _ þ v\ P \ @ /ô Ç ? /½ ¨$ í ¨ î \ ¦ 0 AK z ´r ) a 600 ◦ C s
_ / B N l × æ \ P % o \ _ ô Ç l & h î ß & ñ $ í ¨ î \ " f H AZO ~ à Ì} s ITO ~ à Ì} Ð H Ä ºÃ ºô Ç כ Ü ¼ Ð z ¤ .
ô
Ǽ # , AZOü < ITO~ à Ì} ` ¦ à º è e ¦ Ý ¼ \ ¸Ø ¦ r & l ó
ø Í : r ¸\ É r l , F g < Æ, ½ ¨ ¸& h o\ ¦ ¸ ô Ç õ ,
Fig. 6. The variations of resistivities represented as a function of the substrate temperatures for AZO and ITO films exposed to H 2 plasma atmosphere.
AZO ~ à Ì} _ â Ä º Ä »{ 9 ) a à º èü < í ß è_ ì ø Í6 £ x Ü ¼ Ð ô Ç í
ß è 9 Ü ¼ Ð ¸i ç ´ òõ 7 £ x @ /÷ &# Q Burstein-Moss ´ òõ
\
¦ Ð# º ¡ § Ü ¼ Ð+ AZO~ Ã Ì} _ l ¸ ¸ 7 £ x \ ¦ íA ô
Ç ì ø Í , ITO~ à Ì} É r à º è e ¦ Ý ¼ ¸Ø ¦ \ _ K ì ø Í& h
F g È Òõ ¸ ß ¼> y è < Êõ 1 l x r \ l ¸ ¸_ d y
ô Ç $ \ ¦ íA % i . s H à º è ¸Ø ¦ \ @ /K AZO
½ ¨ ¸& h Ü ¼ Ð î ß & ñ H d` ¦ Ð ì ø Í , ITO H In _ ¢ - a ô Ç
¨ 8
" é ¶ & ³ © Ü ¼ Ð K ½ ¨ ¸ õ ÷ &% 3 l M :ë H s . ¢ ¸ô Ç s
õ H ITO ü < q & ñ | 9 Si > \ " f ¨ 8 " é ¶ \ É r F K5 Å q { 9
_ ¸% i s \ V © | ¨ c à º ¸ e . " f à º è_ Ä »{ 9 s Ã
ºì ø Í÷ & H q & ñ | 9 z ´o B H` ¦ s 6 x ô Ç I ª t ] j \ e
#
Q ITO Ð H ZnO\ ¦ l ì ø ÍÜ ¼ Ð H TCO\ ¦ 6 x H
כ
s Ð 8 î ß & ñ & h { 9 כ Ü ¼ Ð l @ / ) a . Õ ª Q ZnOü <
q
& ñ | 9 z ´o B H ~ Ã Ì} s \ " f_ > ´ òõ \ @ /ô Ç ½ ¨
p
f ¨ Ù ¼ Ð ¸$ í ¾ Ó © õ 8Ô ¦ # Q s \ @ /ô Ç t 5 Å q& h
½ ¨ 9 כ ¹ .
Y
c p w à U Ø ô
[1] Y. Yan, S. J. Pennycook, J. Dai, R. P. H. Chang, A Wang and T, J. Marks, Appl. Phys Lett. 73, 2585 (1998).
[2] S. H. Park, H. M. Kim, B. R. Rhee and E. Y. Gho, Jpn. J. Appl. Phys. 40, 1429 (2001).
[3] A. Kaijou, M. Ohyama, M. Shibata and K. Inoue,
U. S. Patent 972, 527 (1999).
[4] Won- taec Lim, You-shin Ahn, Sang-gi lee, Il-sin An and chang-hyo Lee, Jounal of Korean Vacuum Society 6, 227 (1997)
[5] KentaroIto, Jpn. J. Appl. Phys. Lett. 22, L245 (1995).
[6] T, Minami, H. Sohara, S. Takata and I. Hukuda, J.
Vac. Technol. A 13, 1053 (1995).
[7] Z. C. Jin, I. Hamberg and C. G. Graqvist, J. Appl.
Phys. 64, 5117 (1988).
[8] J. H. Yi, S. W. Ryu, D. W. Jang, J. S. Hong, B. R.
Rhee, W. P. Hong, J. J. Kim, H. M. Kim and S. H.
Park, SAEMULLI (New Phys.) 53, 590 (2006).
[9] S. W. Ryu, J. S. Hong, H. M. Kim, S. H. Park, W.
P. Hong and J. J. Kim, SAEMULLI (New Phys.) 53, 642 (2006).
[10] S. Honda, A. Tsujimoto, M. Watamori and Oura, J.
Vac. Sci. Tecnol. A 13, 1100 (1955).
[11] K. L. Chopra, S. Major and D. K. pandya, Thin Solid Films 102, 1 (1983).
[12] L. Minami, H. Nnanto and S. T. Takata, Jpn. J.
Appl. Phys. 23, 1280 (1984).
[13] M. Kiwakawa, KSIshihara, M. Ohno, T. Hirao and S.Kohiki J. Appl. Phys. 54, 3269 (1983).
[14] Georg Hass, Physics of Thin Films 9, (Academic press, New York, 1975).
[15] David, R. Lide, Handbook of Chemistry and Physics (CRC Press, New York, 1991).
[16] A. valentini, F. Quaranta, M. Penza and F. R. Rizzi, J. Appl. Phys. 73, 1143 (1993).
The Stabilities of AZO and ITO Thin Films Treated with Moist Heat and Hydrogen Plasma
Hwa-Min Kim and Sung-Won Ryu ∗ Catholic university of Daegu, Kyungsan 712-702
(Received 16 November 2007)
AZO films were fabricated on Corning]7059 glass by using the conventional rf-magnetron sputter- ing method with an Al-doped ZnO target. Their optical and electrical properties wee investigated as a functions of the film thickness. The stabilities of the optical and the electrical properties of the films treated with moist heat and hydrogen plasma were also investigated. The stability of the films treated with moist heat was evaluated as a change in the electrical resistivity of AZO film after heat treatment at temperatures below 600
◦C in air. The stability of the films treated with a hydrogen plasma was also evaluated as a change in the electrical resistivity and the optical transmittance of the AZO films as a function of substrate temperature during hydrogen plasma treatment in a Plasma Enhanced Convention Vapor deposition (PECVD) chamber. The stabilities of AZO were compared to those of a polycrystalline-ITO film (Corning Co.). For p-ITO films, the optical trnsmittance decreased significantly with increasing sample surface temperature during hydrogen plasma treatment for 30 min. The transmittance of the ITO film dropped to 20 ∼ 30%
and its conductivity was greatly decreased after exposure to a hydrogen plasma for 30 min at 300
◦
C For the AZO film, there was no optical loss, but the optical band gap increased due to hydrogen incorporation into the film, indicating a Burstein-Moss effect.
PACS numbers: 81.15.Cd
Keywords: AZO, ITO, H2-Plasma, Moist-heat, Transmittance
∗