2010-02-19
org.kosen.entty.User@409fabef
박희우(phw10111)
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http://pds17.egloos.com/pds/200911/23/46/ITO.pdf
여기 12번째 슬라이드에서 나오는 내용인데요
"(3)ZnO
이에 비하여 ZnO(zinc oxide)는 3.4 eV 근처의 band gap을 갖는 전형적인
n-type 반도체로서 광전 소자로 사용하기위한 투명전도 물질로 많은 장점을
가지고 있다. ZnO 박막은 도핑이 용이하여 좁은 전도대역을 가지기 때문에
도핑물질에 따라 전기 광학적 성질의 조절이 용이하다. 저비용으로 제작 가
능하며 높은 광투과성과 전도성을 가지므로 실용적인 투명 전도막 재료로
유망하다. 진성 ZnO의 전기적인 성질은 거의 부도체에 가깝기 때문에 전도
성의 부여하기 위한 별도의 공정이 필요하고 이에는 크게 세 가지 방법이
있다. 첫 번째 방법은 열처리를 통해 ZnO 박막의 결함 형성 농도를 증가시
켜 내부 결함에 의해 저항을 낮추는 것이다. 그러나 열처리에 의한 방법은
결함의 제어가 쉽지 않고 온도 등의 외부 환경에 의한 박막의 특성 변화가
크다는 단점이 있다. 두 번째 방법은 implantation이나 plasma 공정을 이용
한 불순물의 주입방법인데 고가장비를 상용한다는 것과 재현성이 낮다는 문
제가 있고, 특히 PL측정 시 박막의 물성변화가 초래될 위험성이 크다. Al,
Ga, In, B등의 불순물 (dopant)을 도핑함으로써 전하 농도 및 전기 전도도를
높여주고 환경에 안정적인 외인성 ZnO를 만드는 것으로 현재까지 다양한
연구가 이루어져 왔다."
라고 나옵니다.
질문1.
앞에서는 ZnO가 광투과성과 전도성이 높다고 하고 뒤에서는
진성 ZnO는 전기적 성질이 부도체에 가까워서 전도성을 부여하기 위해서 별도로
Al, Ga, In, B등의 불순물을 첨가해서 전기 전도도를 올려주어야한다고 하는데
앞뒤 말이 좀 이해가 가지 않습니다. 위에 언급한 내용이 맞다면 ZnO가 전도성이
높은게 아니라 InZnO, AlZnO,... 같은 것들이 전기전도성이 높다고 해야하는 것이
맞는게 아닌가 하는 생각이 듭니다.
질문2.
그리고 전에 질문했던 내용중에 답변인데요.
"SnO2에 In을 doping하는 이유는 Sn의 최외곽 전자수는 4개이며,
In의 최외곽 전자수는 3개이므로 In을 doping하면
SnO2는 p-type의 반도체로써 기능하게 됩니다."
여기서 제가 궁금한건
최외각 전자4개인 반도체 물질에 4개이상이나 이하의 물질을 넣어서
n형,p형 반도체를 만든다고 알고 있는데
SnO2같은 경우에는 최외각 전자가 4개인 Sn과 최외각전자가 6개인
O 2개가 공유결합을 하고 있기때문에 안정된 상태로서
최외각에 전자가 없는 것으로 알고 있습니다.
그런데 최외각 전자가 3개인 In을 넣는다고 반도체가 되지 않을것 같습니다.
원래 전자수가 4개인 반도체물질과 In이 결합해야 P형 반도체가 될 것인데
SnO2에서 Sn은 4개지만 SnO2는 최외각 전자가 없는 상태이기 때문에 반도체가
아닌것 같습니다. SnO2가 p형 반도체라고 했는데 사실은
InSn이 p형 반도체가 되야하는것이 아닌가 하는 의문이 듭니다.
질문3
질문2의 내용에서 SnO2에 In을 첨가하는 내용이 나오는데 SnO2는 공유결합으로
매우 안정된 상태인데 In이 Sn과 O2의 공유결합보다 강한 결합력으로 접근해서
Sn과 O2의 결합을 깨서 산소를 날려버리고 반도체가 되는 건지 알고싶습니다.
질문4. 그리고 제가알기로는
최 외각 전자 수 = 족 수(단, 12 - 18족 = 족 수 - 10한 수)
로서 Si은 14족 원소 이기 때문에 최외각 전자가 4개인 반도체가 되는데
Zn은 12족이라서 최외각전자가 2개가 됩니다. 원래 최외각 전자가
4개인 반도체물질에 최외각전자가 4개이하거나 이상인 물질을 넣어서
n형 p형을 나누는 것으로 알고 있는데 Zn은 최외각 전자가 2개이고
O는 6개 입니다. ZnO가 반도체라고 할수 있는 것인지 잘 모르겠습니다.
- ZnO
- 전도성
- 반도체
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각 분야 한인연구자와 현업 전문가분들의 답변을 기다립니다.
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답변 1
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답변
안길홍님의 답변
2010-02-19- 1
> >질문1. >앞에서는 ZnO가 광투과성과 전도성이 높다고 하고 뒤에서는 >진성 ZnO는 전기적 성질이 부도체에 가까워서 전도성을 부여하기 위해서 별도로 >Al, Ga, In, B등의 불순물을 첨가해서 전기 전도도를 올려주어야한다고 하는데 >앞뒤 말이 좀 이해가 가지 않습니다. 위에 언급한 내용이 맞다면 ZnO가 전도성이 >높은게 아니라 InZnO, AlZnO,... 같은 것들이 전기전도성이 높다고 해야하는 것이 >맞는게 아닌가 하는 생각이 듭니다. ******************************************** ZnO는 부정비화합물(Zn이 1mol이면 O가 1mol이 되어야 화합물의 양이 같아야 되나, ZnO는 Zn의 양이 약간 많은 화합물에 해당함)으로써 박막으로써 전기의 전도성이 다른 산화물 반도체보다 원천적으로 높으며, 이에 원자가가 큰 3족 Al,Ga,In을 doping하면 n-type으로 전도성이 높아집니다. > > >질문2. >그리고 전에 질문했던 내용중에 답변인데요. > >"SnO2에 In을 doping하는 이유는 Sn의 최외곽 전자수는 4개이며, >In의 최외곽 전자수는 3개이므로 In을 doping하면 >SnO2는 p-type의 반도체로써 기능하게 됩니다." > > >여기서 제가 궁금한건 >최외각 전자4개인 반도체 물질에 4개이상이나 이하의 물질을 넣어서 >n형,p형 반도체를 만든다고 알고 있는데 >SnO2같은 경우에는 최외각 전자가 4개인 Sn과 최외각전자가 6개인 >O 2개가 공유결합을 하고 있기때문에 안정된 상태로서 >최외각에 전자가 없는 것으로 알고 있습니다. >그런데 최외각 전자가 3개인 In을 넣는다고 반도체가 되지 않을것 같습니다. >원래 전자수가 4개인 반도체물질과 In이 결합해야 P형 반도체가 될 것인데 >SnO2에서 Sn은 4개지만 SnO2는 최외각 전자가 없는 상태이기 때문에 반도체가 >아닌것 같습니다. SnO2가 p형 반도체라고 했는데 사실은 >InSn이 p형 반도체가 되야하는것이 아닌가 하는 의문이 듭니다. *********************************** 산화물 반도체는 ZnO같으면 Zn은 2족,O는 6족으로써 2-6족 반도체입니다. SnO2같으면 4-6족반도체가 됩니다. 이때 Indium을 doping하면 열처리를 하기 때문에 In2O3로 변화하게 되며,이를 나타내면 In2O3-SnO2와 같이 되는데 산소는 같은 족으로써 In2SnOx로 표기합니다. 4족에 속하는 Sn에 3족인 In을 doping하므로 p-type형 반도체가 됨. InSn이 되면 금속끼리의 결합이므로 반도체가 되지않으며 금속으로써 도체가 되겠습니다. (금속화합물 반도체에도 해당이 되지 않겠습니다) > >질문3 >질문2의 내용에서 SnO2에 In을 첨가하는 내용이 나오는데 SnO2는 공유결합으로 >매우 안정된 상태인데 In이 Sn과 O2의 공유결합보다 강한 결합력으로 접근해서 >Sn과 O2의 결합을 깨서 산소를 날려버리고 반도체가 되는 건지 알고싶습니다. ************************************8 위의 내용과 같습니다. > > > >질문4. 그리고 제가알기로는 > >최 외각 전자 수 = 족 수(단, 12 - 18족 = 족 수 - 10한 수) >로서 Si은 14족 원소 이기 때문에 최외각 전자가 4개인 반도체가 되는데 >Zn은 12족이라서 최외각전자가 2개가 됩니다. 원래 최외각 전자가 >4개인 반도체물질에 최외각전자가 4개이하거나 이상인 물질을 넣어서 >n형 p형을 나누는 것으로 알고 있는데 Zn은 최외각 전자가 2개이고 >O는 6개 입니다. ZnO가 반도체라고 할수 있는 것인지 잘 모르겠습니다. **************************************** 2-6족 산화물 반도체입니다. (O도 6족에 해당하는 원소이므로 2-6족 반도체라고 하는 것입니다) n-type으로 doping하고자 하면 Zn에 비하여 3족인 Al,Ga,In을 doping하거나 또는 6족인 산소보다 높은 7족인 Cl,I을 doping하면 n-type이 됩니다(Cl,I는 휘발성이 높기 때문에 doping이 거의 불가능하다고 할 수 있으나, 이론적으로는 이의 방법이 성립합니다) >