Gallium oxide(Ga$_2$O$_3$) can be applied to wide range of applications as a semiconductor. In case of gas sensor, surface to volume ratio must be large to get higher gas sensing ability, which means thinner gallium oxide(Ga$_2$O$_3$) is needed. Also, flat panel display needs thin gallium oxide(Ga$_2$O$_3$) and for flexible flat panel display, amorphous phase gallium oxide(Ga$_2$O$_3$) is needed. In this thesis, ultrathin(sub-6 nm) amorphous gallium oxide(Ga$_2$O$_3$) film is deposited by using RF magnetron sputtering, followed by Sn doping to increase n type semiconductivity. Using this ultrathin(sub-6 nm) Sn doped amorphous gallium oxide(Ga$_2$O$_3$) film, field effect transistor is fabricated. Hydrogen annealing has been used to achieve comparable mobility with thicker gallium oxide(Ga$_2$O$_3$) films. In addition, hydrogen annealing is processed to improve mobility of the transistor. As a result, amorphous gallium oxide(Ga$_2$O$_3$) field effect transistor could achieve enhanced mobility(~ 0.6 cm$^2$/Vs).
산화갈륨(Ga$_2$O$_3$)은 반도체로서 다양한 방면에 사용될 수 있다. 그 중에서 가스 센서 같은 경우는 부피 대비 표면적이 넓을수록 가스 인지 하는 능력이 좋아지기 때문에 얇은 산화갈륨(Ga$_2$O$_3$)을 필요로 한다. 또한 디스플레이 같은 경우도 얇은 산화갈륨(Ga$_2$O$_3$)이 필요하며 유연한 디스플레이 같은 경우는 비정질의 산화갈륨(Ga$_2$O$_3$)이 필요하다. 하지만, 얇은 비정질의 산화갈륨(Ga$_2$O$_3$)을 다룬 논문들이 많지 않으며 특히 10 nm이하 두께의 산화갈륨(Ga$_2$O$_3$)을 다룬 논문은 존재하지 않는다. 이 논문에서는 초박막(6 nm이하)의 비정질 산화갈륨(Ga$_2$O$_3$)을 RF 마그네트론 스퍼터 방식을 이용하여 증착하였다. 그 이후 비정질 산화갈륨(Ga$_2$O$_3$)에 주석으로 도핑하여 n type semiconductivity를 높이는 과정을 거쳤다. 그리고 이 초박막(6 nm 이하) 주석으로 도핑된 비정질의 산화갈륨(Ga$_2$O$_3$)을 이용해서 전계 효과 트랜지스터를 제작하였다. 그리고. 수소 분위기에서 열처리를 하여 향상된 이동도를 갖게 하였다. 그 결과 초박막(6 nm이하) 주석으로 도핑된 비정질의 산화갈륨(Ga$_2$O$_3$) 전계 효과 트랜지스터는 기존 0.02 cm$^2$/Vs 에서 향상된 0.6 cm$^2$/Vs 수준의 이동도를 갖을 수 있었다.
