Ga-Doped ZnO 박막의 전자의 이동과 캐리어 농도

Abstract

투명하고 높은 전기 전도성을 가지는 Ga-doped ZnO 박막의 구조적, 광학적, 그리고 전자적 특성에 후열처리 과정이 미치는 영향을 살펴보았다. 550°C의 후열처리 온도에서 ZnO:Ga 박막은 가장 낮은 비저항 값을 나타내었지만, 캐리어의 농도와 전자의 이동도 값의 최적 온도가 다름을 확인할 수 있었다. 전자의 경우, 증착 시에 자신의 자리를 찾아가지 못하고 있던 Ga 도펀트 (dopant) 들이 후열처리 과정에서 Zn 자리에 치환되며 도너(donor)로 작용할 수 있었다고 생각이 되며, 후자의 경우 ZnO의 결정성 향상에 따른 관련이 있다. XPS 스펙트럼 데이터를 통해 얻은 페르미 레벨의 변화는 가장 높은 캐리어 농도 2.0 ´ 1020 cm-3 에서 ~0.4 eV 정도였다. 이 때 Ga-doped ZnO 박막의 광학적 밴드갭은 3.2 eV 에서 3.5 eV 로 증가하였는데, 이는 박막 전도대의 캐리어 농도가 높아짐에 따라 나타나는 현상이라고 할 수 있다.