| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2016년 봄 (05/18 ~ 05/20, 여수 디오션리조트 ) |
| 권호 | 22권 1호 |
| 발표분야 | G. 나노/박막 재료 분과 |
| 제목 | 안티모니가 도핑된 p형 ZnO 나노 디스크를 이용한 저온 용액 공정 기반 ZnO 동종접합 발광다이오드 (Low temperature solution-processed ZnO homojunction light-emitting diode using Sb-doped p-ZnO nanodisk) |
| 초록 | 산화 아연 (ZnO)은 넓은 직접 천이형 밴드갭 (3.37 eV)과 60 meV 의 큰 엑시톤 (exciton) 결합 에너지를 가지고 있을 뿐만 아니라, 금속 산화물 기반이기에 저렴하고 인체에 무해하며, 저온 용액 공정을 통하여 다양한 형상으로 쉽게 합성이 가능한 이점으로 인해 오래전부터 다양한 분야에서 많은 응용 및 연구가 되어 왔다. 특히, 뛰어난 전기적·광학적 특성으로 인하여 발광다이오드 (light-emitting diode, LED) 분야에서 큰 관심을 받고 있고 현재 상용화되어있는 GaN 기반 LED를 대체할만한 소재 중 하나로 평가받고 있다. 하지만, ZnO는 내부에 존재하는 결함들로 인하여 자연적으로 n형 특성을 지니며 이는 도핑을 통한 p형 ZnO 제조를 어렵게 하여 LED의 기본 구조인 p-n 다이오드 제작을 불가능하게 한다. 따라서 ZnO 기반 LED 제작을 위해서는 무엇보다 안정적이며 재현성있는 p형 ZnO를 제조하는 것이 중요하며 이를 위해, 본 연구에서는 저온 용액 공정 기반 접근을 통해 나노 디스크 형태의 p형 ZnO를 합성하고 이를 이용하여 LED를 제작하였다. 소자 제작에 사용된 p형 및 n형 ZnO의 결정학적 특성은 x-ray 회절법 (XRD)과 TEM (transmission electron microscope) 분석을 통해 확인하였고 광학적 특성은 PL (photoluminescence) 측정을 통해 평가하였다. 안티모니 (Sb)로 도핑한 ZnO 나노 디스크의 p형 특성은 XPS (x-ray photoelectron spectra), EDS (energy dispersive spectra) 및 SIMS (secondary ion mass spectra)를 이용하여 분석 및 확인하였다. 소자 제작 공정의 각 단계는 SEM (scanning electron microscope)을 이용해 확인하였으며 최종적으로 제작된 LED의 전기적·광학적 특성은 전류-전압 (I-V) 측정 및 EL (electroluminescence) 측정, 그리고 CCD (charge coupled device)를 이용한 이미지 관측을 통해 평가하였다. 제작된 소자는 2.5 V의 문턱전압과 함께 뚜렷한 p-n 다이오드 정류 작용 특성을 가지는 것을 확인하였고 5 V 전압 인가 시, 주황-붉은 계통의 강한 빛과 함께 NBE (near band edge) 영역에서 자외선 또한 발광하는 것을 관측하였다. |
| 저자 | 백성두1, Pranab Biswas1, 김종우1, 김윤철1, 이태일2, 명재민1 |
| 소속 | 1연세대, 2가천대 |
| 키워드 | : Sb-doped ZnO; p-type ZnO; ZnO homojunction; low-temperature solution process; light-emitting diode |
