RF Sputtering으로 성장한 Zinc Nitride(ZnN) 특성 연구
A Study of Zinc Nitride(ZnN) grown by RF Sputtering
- 주제(키워드) Display , Sputtering , Zinc Nitride , Gas Pulsing , TFT
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 조중열
- 발행년도 2018
- 학위수여년월 2018. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 전자공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000028088
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
Zinc Nitride(ZnN)는 Ⅱ-Ⅴ족 화합물 반도체로 우수한 광학 및 전기적 특성으로 인해 광소자 및 센서 등 여러 분야의 주목을 받고 있다. 또한, 높은 이동도를 지녀 최근의 고해상도 대면적 디스플레이 구동에 있어 후면부의 차세대 스위칭 소자에 활용될 수도 있다. 뿐만 아니라 풍부하고 저렴한 재료로 성장이 가능해 산업에 적용 시 최근의 LTPS, InGaZnO4(IGZO)에 비해 공정이 간단할 뿐만 아니라 비용적인 측면에서도 큰 장점이 있다. 하지만 기존의 연구 결과 ZnN는 성장 방법 및 환경에 따라 밴드갭과 전기적 특성이 상이하게 나타났다. 이러한 이유로 이를 완벽하게 이해하기 위한 추가적인 연구가 필요하다. 본 논문에서는 RF Sputtering과 Ar/ 가스로 성장한 ZnN 박막을 Bottom gate 구조의 Thin Film-Transistor(TFT)로 제작하여 전기적 특성을 분석하였다. 특히 박막 성장 시 가스 유입을 On/Off 하는 Gas Pulsing 기법을 사용하여 Zinc와 이온이 기판에 도달하는 것을 조절하여 양질의 박막 성장을 유도하였다. 성장된 박막은 X-ray Diffraction(XRD)을 통해 구조를 살펴보았다. 우리의 실험 결과 Zinc 금속 타겟과 RF Sputtering으로 ZnN 성장 시 Gas Pulsing 기법으로 박막의 성장을 조절할 수 있음을 확인하였다. 스퍼터링 성장 시 질소를 연속으로 주입하면 Zinc 금속 타겟이 질소 이온으로 코팅되어 Zinc 이온이 기판에 도달이 어려워 질 수 있다. 하지만 Gas Pulsing을 하면 질소 가스가 off되어 있는 동안, 타겟에서 분리된 Zinc 이온이 기판으로 원활하게 도달 하여 Zinc Nitride 박막이 성장하게 된다.
more초록/요약
Zinc-based compound semiconductors have attracted much attention in display and optoelectronic applications due to its good optical and electrical properties. Recently, many studies on Zinc oxide, oxynitride and nitride have been conducted. The major advantage of these semiconductors is that it requires only one target which simplifies the fabrication process. In addition, it composed Zinc, and which are earth-abundant and inexpensive elements. This is an important factor for industry applications. In this work, we investigated thin film transistors using Zinc nitride thin films as a channel layer. The thin films are deposited plasma sputtering method and using Zn metal target and gas. It is well known that the structure of the thin films varies depending on the conditions such as gas flow, power and pressure during sputtering deposition. Moreover, surface status of the target greatly affects the thin film. Therefore, a thin film grown under the same conditions sometimes shows different characteristics. During sputtering growth the metal target can be coated with nitrogen, depending on the growth condition. To solve these problems, we supplied and gas as pulses during the growth. The purpose of the gas pulsing is to maintain the target surface at minimum contamination. In this method, we expected that the target conditions could be controlled by pulse parameters. Our results show that there is significant amount of oxygen contamination, and that the growth parameters should be chosen to minimize the effect of the contamination.
more목차
논문요약..................................................................................................1
제1장 서론...............................................................................................6
제2장 본론...............................................................................................8
제1절 이론적 배경................................................................................8
1항 스퍼터링...................................................................................8
1. 플라즈마.................................................................................8
2. 스퍼터링의 원리.....................................................................10
2항 Thin-Film Transistor..............................................................13
1. TFT란...................................................................................13
2. 디스플레이의 TFT 기술 동향......................................................14
제2절 Zinc Nitride TFT......................................................................20
1항. 실험 과정 및 방법..................................................................20
2항. 실험 결과 및 고찰..................................................................22
제3장 결론...............................................................................................35
참고문헌..................................................................................................36
영문요약..................................................................................................40
