Transparent and conductive Al-doped zinc oxide (AZO) thin films were prepared on glass substrate at deposition temperature in the range of room temperature (R.T) ~ 500℃ by RF magnetron sputtering method. Effect of deposition temperature on the structural, electrical and optical properties of the films has been investigated. The substrate temperature efficiently affects the structure characteristics, and electrical and optical properties of ZnO:Al films. The crystallinity and c-axis orientation were improved as the deposition temperature increased. The resistivity decreased with the increase of substrate temperature to 2.28×10-3 Ωcm at 500℃. The conductivity of films was closely related to the crystallinity and the density, which were dependent on the substrate temperature. The average transmission in the visible range (400~700nm) was over 89%. The band gap determined by optical absorption increased with increasing deposition temperature. This band gap shift is related to an increase in free carrier concentration in the films. The films were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscope (SEM), atomic force microscope (AFM), X-ray reflectrometry (XRR), transmission electron microscope (TEM), Hall measurement and UV/VIS spectrometer.
현재 투명전극으로 Al 이 도핑된 ZnO (Zinc Oxide) 는 ITO (Indium Tin Oxide) 와 비슷한 전기전도도와 광학적 특성을 보이며, Zn의 저렴한 가격과 수소 플라즈마 내에서의 안정성 등으로 인해 ITO 의 대체물질로 널리 연구되고 있다. 그러나 일반적인 glass 기판의 유리전이온도(glass transition temperature)가 400℃를 넘지 않기 때문에 증착온도에 대한 연구의 범위가 300℃ 정도로 제한되어 왔다. 본 연구에서는 증착온도 범위를 확장시켜서 증착온도가 박막의 전기적, 광학적 특성에 미치는 영향에 대해 막의 구조적인 측면에서 고찰하였다. 이를 위해 663℃의 융점을 갖는 corning Eagle2000 glass를 사용하여 상온으로부터 500℃까지 증착온도를 변화시키며 RF magnetron sputtering으로 증착하였다. 증착한 투명전도막의 전기적 특성 변화를 확인하기 위해 Hall measurement를 사용하였고 막의 미세 구조와 결정성 분석을 위해 SEM, XRD, AFM, XRR, TEM, AES 를 사용하여 측정하였다. 또한 광학적 특성의 분석을 위해 UV-VIS spectroscopy를 사용하여 가시광선 영역대에서의 투과도를 측정하였다. 증착온도의 증가에 따라 결정성과 c 축 배향성의 향상을 확인하였고 막의 미세구조와 밀도가 변함에 따라서 전기적 특성과 광학적 특성의 변화가 있음을 발견하였다.
