KR101137292B1 - 박막 형성 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 박막 형성 방법은 Cr이 0.1mol% 내지 30mol%로 도핑된 ZnO 타겟을 스퍼터링 증착 챔버로 로딩한 후, 기판을 로딩하는 단계 및 타겟에 전원을 인가하여 상기 기판 상에 Cr이 0.1mol% 내지 30mol%로 도핑된 ZnO 박막을 형성하는 단계를 포함한다.
따라서, 본 발명에 의하면 Cr이 도핑된 ZnO 타겟을 이용하여 스퍼터링 방법으로 기판 상에 Cr이 0.1mol% 내지 30mol% 도핑된 ZnO 타겟을 형성함으로써, ZnCrO로 이루어진 자성 반도체 박막을 형성할 수 있다. 또한, 상기와 같은 ZnCrO 자성 반도체 박막을 반도체 소자에 적용함으로써, 상기 반도체 소자의 효율 및 수명을 향상시킬 수 있다.
자성 반도체, Cr, 도핑, ZnO, Si 기판

Description

박막 형성 방법{Method of forming a thin film}
본 발명은 박막 형성 방법에 관한 것으로, 스퍼터링 방법을 이용하여 Cr이 도핑된 ZnO 박막을 형성함으로써, ZnCrO로 이루어진 자성 반도체(Diluted Magnetic Semicoducotr : DMS) 박막을 형성하는 박막 형성 방법에 관한 것이다.
강자성 반도체(Ferromagnetic Semiconductor : FS)란 전기적으로는 반도체의 특성을, 자기적으로는 강자성의 특성을 가지고 있는 물질을 말한다. 이러한 자성 반도체 중에서 최근 가장 주목받고 있는 것은 묽은 자성 반도체(Diluted Magnetic Semicoducotr : DMS)이다. 묽은 자성 반도체는 기존에 잘 알려진 반도체에 자성물질을 주입시켜 반도체와 강자성 특성이 동시에 나타나도록 하여 제작한다. 이에, 묽은 자성 반도체는 전기적인 양(+), 음(-) 뿐만 아니라, 스핀 업, 스핀 다운의 두가지 다른 자성 상태를 이용할 수 있다. 이러한 묽은 자성 반도체는 트랜지스터, 발광소자 및 공명 터널링 다이오드 등 다양한 반도체 소자에 적용될 수 있다.
이와 같은 묽은 자성 반도체를 제작하기 위해서, 최근에는 ZnO에 전이금속을 도핑시켜 강자성의 반도체 박막을 형성하는 시도가 활발히 이루어지고 있다. 이때, 묽은 자성 반도체의 경우 잔류자성 값이 클수록 전자의 스핀을 이용하기가 용이하 다. 하지만, 종래와 같은 방법으로 제작된 강자성의 반도체 박막은 강자성의 특성이 좋지 못하거나, 잔류자성 값이 작아 소자에 이용하기 어려운 특성을 가지고 있다.
상기의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 실시예는 Cr이 도핑된 ZnO 타겟을 이용하여, 스퍼터링 방법으로 기판 상에 Cr이 도핑된 강자성의 ZnO 박막 즉, ZnCrO로 이루어진 자성 반도체 박막을 형성하는 박막 형성 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 박막 형성 방법은 Cr이 0.1mol% 내지 30mol%로 도핑된 ZnO 타겟을 스퍼터링 증착 챔버로 로딩한 후, 기판을 로딩하는 단계 및 상기 타겟에 전원을 인가하여 상기 기판 상에 Cr이 0.1mol% 내지 30mol%로 도핑된 ZnO 박막을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 Cr이 0.1mol% 내지 5mol%로 도핑된 ZnO 타겟을 이용하여 Cr이 0.1mol% 내지 5mol%로 도핑된 ZnO 박막을 형성하는 것이 효과적이다.
상기 ZnO에 Cr이 도핑된 ZnCrO 박막은 강자성체인 것을 특징으로 한다.
상기 타겟은 ZnO 파우더에 Cr 파우더를 0.1mol% 내지 30mol%로 혼합한 후, 상기 혼합된 파우더를 성형하여 타겟을 제작한다.
상기 타겟을 800℃ 내지 1000℃의 퍼니스에서 5시간 내지 7시간 소결한다.
상기 챔버는 0.005mbar 내지 0.025mbar의 압력과 산소 분위기 및 300℃ 내지 600℃의 기판 온도를 유지하는 것이 바람직하다.
상기 타겟에 교류 전원(RF power)을 인가한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 Cr이 도핑된 ZnO 타겟을 이용하여 스퍼터링 방법으로 기판 상에 Cr이 0.1mol% 내지 30mol% 도핑된 ZnO 타겟을 형성함으로써, ZnCrO로 이루어진 자성 반도체 박막을 형성할 수 있다. 또한, 상기와 같은 ZnCrO 자성 반도체 박막을 반도체 소자에 적용함으로써, 상기 반도체 소자의 효율 및 수명을 향상시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 박막 증착에 이용되는 증착장치의 계략 단면도이다.
도 1을 참조하면, 실시예에 따른 박막 증착에 이용되는 증착장치는 내부 공간을 가지는 챔버(100), 챔버(100) 내에 마련되어 기판(s)을 지지하는 기판 지지부(200), 기판 지지부(200)의 하측에 대향 배치되어 스퍼터링 방법으로 기판(s) 상에 원료 물질을 제공하는 타겟(300), 타겟(300)을 지지하는 타겟 지지부(310) 및 타겟(300)에 전원을 인가하는 전원 공급부(400)를 포함한다.
챔버(100)는 내부가 비어 있는 사각형 통 형상으로 제작되며, 내부에는 기판(s)을 처리할 수 있는 소정의 반응 공간이 마련된다. 본 실시예에서는 챔버(100) 를 사각 통 형상으로 제작하였으나, 이에 한정되지 않고 기판(s)의 형상에 대응되도록 제작되는 것이 바람직하다. 한편, 챔버(100)의 일측에는 도시되지는 않았지만, 아르곤(Ar) 및 산소(O2)와 같은 스퍼터링 가스가 유입되는 가스 유입구가 마련되고, 상기 챔버(100)의 타측에는 스퍼터링 가스가 외부로 배출되는 가스 유출구가 마련된다.
기판 지지부(200)는 챔버(100) 내의 상부벽에 장착되어, 챔버(100) 내로 인입된 기판(s)을 지지한다. 본 실시예에서는 챔버(100) 내의 상부벽에 기판 지지부(200)가 장착되었으나, 원료 물질을 공급하는 타겟(300)의 위치에 따라 상기 타겟(300)과 대향하는 위치라면 챔버(100) 내의 어디라도 장착될 수 있다. 이러한 기판 지지부(200)는 기판(s)이 안착되는 기판 안치 수단(210)과, 상기 기판 안치 수단(210)을 이동시키는 구동부(220)를 포함한다. 여기서, 기판 안치 수단(210)에는 기계력, 진공 흡입력, 정전력 등을 이용하여 기판(s)을 잡아주는 다양한 척 수단이 추가적으로 구성될 수도 있다. 그리고, 실시예에서는 기판(s)으로 실리콘 기판을 사용한다.
타겟(300)은 기판(s) 상에 증착될 물질로 구성되어 상기 기판(s)에 원료 물질을 제공한다. 타겟(300)으로는 불순물이 도핑된 ZnO 타겟(300)을 이용한다. 실시예에서는 타겟(300)의 불순물로 Cr을 사용하며, 상기 Cr을 ZnO에 5mol%, 10mol% 및 30mol%로 도핑하여 타겟(300)을 제작한다. 이는 Cr이5mol%, 10mol% 및 30mol%로 도핑된 타겟(300)을 이용함으로써, ZnO에 Cr이 5mol%, 10mol% 및 30mol%로 도핑된 ZnCrO 박막을 제작하기 위함이다. 이때, Zn에 Cr이 5mol%, 10mol% 및 30mol%로 도핑된 ZnCrO 박막은 희박 자성 반도체(dilluted magnetic semicoductors : DMS) 박막이다. 희박 자성 반도체란 자성이 전혀 없는 반도체가 다른 물질의 원자로 부분적으로 치횐될 경우, 자성을 갖게 되는 반도체를 말한다. 실시예에서는 전술한 바와 같이 ZnO에 Cr을 도핑하여 자성 반도체 박막을 제작한다. 이러한 타겟(300)을 제작하기 위해 고순도 ZnO 파우더(99.99%)와 Cr 파우더(99.99%)를 혼합하여 제작한다. 즉, 볼을 갖는 콘테이너를 이용하여 고순도 ZnO 파우더(99.99%)와 Cr 파우더(99.99%)를 10시간 혼합한다. 그리고, 펠렛 프레서(cylindrical pallets presser)를 이용하여 ZnO 파우더와 Cr 파우더가 혼합된 혼합 파우더를 성형하여 타겟(300)을 제작한다. 이때, 실시예에서는 타겟(300)을 디스크 모양으로 제작한다. 그리고 타겟(300)은 조밀할수록 고품질의 플라즈마를 얻을 수 있다. 따라서, 조밀한 타겟(300)을 제작하기 위해 디스크 모양의 타겟(300)을 800℃ 내지 1000℃의 퍼니스에서 5 내지 7시간 동안 소결한다. 바람직하게는 타겟(300)을 950℃의 퍼니스에 6시간 동안 소결한다. 이때, 실시예에서는 20mm 내지 70mm의 직경을 갖도록 타겟(300)을 제작한다. 그리고, 이와 같이 제작된 타겟(300)은 증착 장치의 타겟 지지부(310)에 부착된 후 챔버(100)에 업로딩된다. 이때, 타겟(300)은 기판(s)과 5cm의 거리를 유지하도록 배치시키는 것이 바람직하다.
박막이 증착되는 동안 챔버(100) 내는 소정의 분위기, 압력 및 온도로 유지되어야 하는데, 0.005mbar 내지 0.025mbar, 바람직하게는 0.2mbar의 산소분위기와 300℃ 내지 600℃의 기판(s) 온도를 유지한다. 그리고, 전원 공급부(400)를 이용하 여 타겟(300)에 100W의 교류 전원(RF power)을 공급하고, 30분 동안 증착 공정을 실시하여 기판(s) 상에 박막을 형성한다. 이때, 상기에서 전술한 바와 같이, 실시예에서는 ZnO 파우더에 Cr 파우더를 5mol%, 10mol% 및 30mol%로 혼합하여 제작된 타겟(300)을 이용하므로, Cr이 5mol%, 10mol% 및 30mol%로 도핑된 ZnCrO 박막이 기판(s) 상에 형성된다. 증착 후 박막은 다양한 측정을 위해 상온에서 자연 냉각시킨다.
하기에서는 Cr이 각각 0mol%, 5mol%, 15mol% 및 30mol%로 도핑된 ZnO 박막의 특성을 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 방법을 이용하여 Cr의 도핑 농도에 따른 ZnO 박막의 X-레이 회절 패턴을 도시한 것이다. 도 3은 Cr이 5mol% 도핑된 ZnO 박막을 EDS로 분석한 결과이다. 불순물이 도핑되지 않은 ZnO 박막은 본래 육방정계(hexagonal)의 우르짜이트(wurtzite) 구조를 가지고, 기판(s) 표면에 수직한 (002) 면은 높은 원자 충진율로 인해 가장 낮은 표면 에너지를 가지게 된다. 이로 인해 ZnO는 박막 증착시 c축 방향으로 우선 성장한다. 도 2를 참조하면, Cr이 도핑되지 않은 ZnO 박막(도 2의 pure)과 Cr이 5mol%로 도핑된 ZnO 박막은 (002) 방향으로 우선 배향성이 뛰어난 결정 성장을 보인다. 그리고, 5mol%의 Cr이 도핑된 ZnO 박막의 경우, Si 피크(200), ZnO 피크(002) 이외에 Cr과 관련된 피크가 나타나지 않는다. 이는, 5mol%의 Cr이 ZnO에 도핑되더라도 Cr 원자가 ZnO 격자구조에 치환되어 들어가기 때문이며, 이로 인해 5mol%의 Cr이 도핑된 ZnO 박막은 상기 Cr이 되핑되지 않은 ZnO 박막과 같은 육방정계의 우르짜이트 구조를 가진다. 그리고, Cr이 15mol% 도핑된 ZnO 박막은 (002) 방향에 비해 (103) 방향으로 우선 성장을 하는 것으로 보인다. 이와 같이 (002) 방향 성장이 억제된 것은 결정질이 저하되었음을 의미하며, ZnO 박막 내에 Cr의 양이 증가 되었음을 알 수 있다. 또한, Cr이 30mol%로 도핑된 ZnO 박막의 경우 (002) 피크가 사라지고, ZnCr2O4 피크가 생성된 것으로 보아, Cr이 30mol%로 도핑된 ZnO 박막은 헥사고날 구조의 우르짜이쯔 구조가 아님을 알 수 있다. 또한, 도 3을 참조하면, 0.52KeV에서 산소(O) 피크, 1.02KeV 및 8.67KeV에서 Zn 피크가 나타나고, 5.4KeV에서 Cr 피크가 나타난다. 이를 통해, ZnO 박막에 Cr이 5mol%로 도핑되었음을 확인할 수 있으며, Cr이 5mol%로 도핑된 ZnO 박막은 ZnO 및 Cr 이외에 다른 불순물이 도핑되지 않음을 알 수 있다.
도 4는 Cr의 도핑 농도에 따른 ZnO 박막의 표면 거칠기를 나타낸 AFM 측정 결과이다. 도 4를 참조하면, Cr이 도핑되지 않은 ZnO 박막의 경우 전체적으로 브로드(broad)한 거칠기를 갖으며, Cr의 도핑 농도가 0mol%에서 30mol%로 증가할수록 표면 거칠기가 증가함을 알 수 있다. 이때, Cr이 도핑되지 않은 ZnO 박막의 RMS 값은 1.14nm이며, Cr이 30mol% 도핑된 ZnO 박막의 RMS 값은 4.808nm이다. 이는, Cr의 도핑 농도가 증가함에 따라 아결정립(sub-grain)이 생성되기 때문이다. 이때, 30mol%를 초과하도록 Cr이 도핑될 경우, ZnO 박막의 거칠기가 증가하여 ZnCrO로 이루어진 자성 반도체 박막의 전기적 특성을 저하시킬 수 있다.
도 5는 Cr의 도핑 농도에 따른 ZnO 박막의 자화특성을 나타내는 그래프이다. 이때, 실시예에서는 VSM(vibrating sample magnetometer)을 이용하여 300K(RT)에서 자기장을 증가시키면서 자화의 정도를 증척하였다. 도 6은 Cr의 도핑 농도에 따른 ZnO 박막의 잔류자화를 나타낸 그래프이다. 도 5를 참조하면, Cr이 5mol%, 15mol% 및 30mol%로 각기 도핑된 ZnO 박막 모두 강자성을 띄는 것을 알 수 있다. 또한, 도 6을 참조하면 도핑농도가 증가함에 따라 잔류자화(Msat) 값이 증가한다. 이때, Cr의 도핑농도가 5%, 15% 및 30%일 때 각각의 잔류자화 값은 1.684×10-4, 1.7244×10-4 및 2.0553×10-4이다.
따라서, 실시예에서는 상기에서 설명한 결과를 바탕으로 강자성의 ZnO 박막을 형성하기 위하여 Cr을 0.1mol% 내지 30mol%, 바람직하게는 0.1mol% 내지 5mol%로 도핑하여 ZnO 박막을 형성한다. 예를 들어, 0.1mol% 미만으로 Cr이 도핑될 경우, 상기 0.1mol 미만의 Cr은 ZnO 박막에 강자성의 특성을 부여할 만큼 그 도핑 농도가 충분하지 않다. 따라서, 자성 반도체 박막을 형성할 수 없다. 그리고, Cr을 30mol%를 초과하도록 도핑할 경우, ZnO 박막의 표면 거칠기가 증가하여 자성 반도체 박막의 전기적 특성을 저하시킬 수 있다. 이에, 실시예에서는 0.1mol% 내지 30mol%로 Cr을 도핑함으로써, ZnCrO로 이루어진 자성 반도체 박막을 형성한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 Cr이 도핑된 ZnO 박막을 이용하여 제작된 유기발광소자(OLED)의 단면도이다.
도 7을 참조하면, 실시예에 따른 발광소자는 기판(s), 기판(s) 상에 형성된 제 1 전극(510), 제 1 전극(510) 상에 형성된 발광층(520) 및 발광층(520) 상에 형성된 제 2 전극(530)을 포함한다. 여기서, 실시예에 따른 기판(s)은 유리 기판을 사용하며, 이러한 유리 기판 상에 제 1 전극(510)이 형성된다. 제 1 전극(510)은 홀 주입을 위한 전극으로, 본 발명의 실시예에 따른 Cr이 도핑된 ZnO 박막을 즉 강자성을 띄는 ZnCrO 박막을 이용한다. Cr이 도핑된 ZnO 박막은 상기에서 설명한 바와 같이, Cr이 도핑된 타겟(300)을 이용하여 교류 전원 스퍼터링을 이용하여 형성한다. 이때, 실시예에서는 Cr을 0.1mol% 내지 30mol% 바람직하게는 0.1mol% 내지 5mol%로 도핑된 ZnO 타겟(300)을 이용하여, Cr이 0.1mol% 내지 5mol%로 도핑된 ZnO 박막을 형성한다. 그리고 0.2mbar의 산소 분위기에서 300℃ 내지 600℃의 기판(s)의 온도를 유지하여 Cr이 도핑된 ZnO 박막을 형성한다. 이와 같은 방법으로 Cr이 도핑된 ZnO 박막 즉, ZnCrO 박막은 희박 자성 반도체가 된다.
발광층(520)은 정공주입층(Hole Injection Layer)(521), 정공수송층(Hole Transport Layer)(522), 유기 발광층(Emitting Layer)(523) 및 전자수송층(Electron Transport Layer)(524)을 포함한다. 이때, 정공주입층(521), 정공수송층(522), 유기 발광층(523) 및 전자수송층(524)을 순서로 적층하여 발광층(520)을 형성한다. 그리고 발광층(520)을 구성하는 유기물은 필요에 따라 추가 또는 생략될 수 있다. 예컨데, 제 1 전극(510) 상에 CuPc, 2T-NATA 및 MTDATA 와 같이 정공을 효율적으로 주입하는 물질을 이용하여 정공주입층(521)을 형성한다. 그리고 정공주입층(521) 상에 NPB 및 TPD 등의 정공을 효율적으로 전달할 수 있는 재료를 사용하여 정공수송층(522)을 형성한다. 이어서, 정공수송층(522) 상에 유기 발광층(523)을 형성한다. 여기서 유기 발광층(523)은 Alq3:C545T으로 구성된 녹색 발광 층, DPVBi로 구성된 청색발광층 및 CBP:Ir(acac)로 구성된 적색 발광층 및 이들로 구성된 그룹으로 이루어져 발광 특성이 우수한 재료를 사용할 수 있다. 이어서 유기 발광층(523) 상에 Alq3 와 같이 전자를 효율적으로 전달할 수 있는 재료를 사용하여 전자수송층(524)을 형성한다. 이러한 유기물을 열증착법(thermal evaporation)을 이용하여 증착하여 발광층(520)을 형성한다.
제 2 전극(530)은 전자 주입 전극으로 사용되며, 발광층(520)으로 전자를 원활하게 주입하기 위하여 일함수가 낮은 금속을 이용하는 것이 바람직하다. 실시예에서는 Al, Ag, Au, Pt 및 Cu 중 어느 하나를 이용하여 제 2 전극(530)을 형성한다.
이와 같이 실시예에서는 제 1 전극(510)으로 Cr이 도핑된 ZnO 박막 즉, ZnCrO로 이루어진 자성 반도체 박막을 이용함으로써, 전하의 스핀 상태를 제어하여 유기발광소자의 효율을 향상시킬 수 있다.
실시예에서는 제 1 전극(510)으로 ZnCrO 박막을 이용하였으나, 이에 한정되지 않고 제 2 전극(530)으로 ZnCrO 박막을 이용할 수도 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 Cr이 도핑된 ZnO 박막을 이용하여 제작된 발광 다이오드(LED)의 단면도이다.
도 8을 참조하면, 실시예에 따른 발광소자는 기판(s), 기판(s) 상에 형성된 버퍼층(610), 버퍼층(610) 상에 형성된 n형층(620), n형층(620) 상에 형성된 활성층(630), 활성층 상에 형성된 p형층(640), p형층(640) 상에 형성된 ZnCrO층(650), n형층(620) 상에서 일부 영역에 형성된 제 1 전극(661) 및 ZnCrO층(650) 상에 형성된 제 2 전극(662)을 포함한다. 실시예에서는 기판(s)을 실리콘(si) 기판을 사용한다. 물론 이에 한정되지 않고 다양한 기판이 사용될 수 있다.
n형층(620), 활성층(630) 및 p형층(640)은 GaN, InGaN, AlGaN, AlInGaN 중 적어도 어느 하나를 포함하는 반도체 박막으로 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들어, n형층(620) 및 p형층(640)은 GaN막으로 형성하고, 활성층(630)은 InGaN막으로 형성한다. n형층(620)은 전자를 제공하는 층으로서, 반도체 박막에 n형 도판트 예를 들어, Si, Ge, Se, Te, C 등을 주입하여 형성할 수 있다. p형층(640)은 정공을 제공하는 층으로서, 반도체 박막에 p형 도펀트 예를 들어, Mg, Zn, Be, Ca, Sr, Ba 등을 주입하여 형성할 수 있다. 활성층(630)은 n형층(620)에서 제공된 전자와 p형층(640)에서 제공된 정공이 재결합되면서 소정 파장의 광을 출력하는 층으로써, 우물층(well layer)과 장벽층(barrier layer)을 교대로 적층하여 단일 양자 우물 구조 또는 다중 양자 우물(multiple quantum well) 구조를 갖는 다층의 반도체 박막으로 형성할 수 있다. 이러한 활성층(630)을 이루는 반도체 재료에 따라 출력되는 광의 파장이 변화되므로, 목표로 하는 출력 파장에 따라 적절한 반도체 재료를 선택하는 것이 바람직하다.
그리고 이와 같이 제작된 p형층(640) 상에 ZnCrO층(650)을 형성한다. 여기서, ZnCrO층(650)은 상기에서 전술한 바와 같이 Cr이 0.1mol% 내지 30mol% 도핑된 ZnO 박막을 이용한다. Cr이 도핑된 ZnO 박막은 상기에서 설명한 바와 같이, Cr이 도핑된 타겟(300)을 이용하여 교류(RF) 전원 스퍼터링을 이용하여 형성한다. 이때, 실시예에서는 Cr이 0.1mol% 내지 30mol% 바람직하게는 0.1mol% 내지 5mol%로 도핑된 ZnO 타겟(300)을 이용하여, Cr이 0.1mol% 내지 5mol%로 도핑된 ZnO 박막을 형성한다.
이와 같이 실시예에서는 Cr이 0.1mol% 내지 30mol% 도핑된 ZnO 박막 즉, 강자성의 ZnCrO를 p형층(640) 상에 형성함으로써, 전하의 스핀 상태를 제어하여 발광다이오드의 효율을 향상시킬 수 있다.
상기에서는 유기발광소자(OLED) 및 발광다이오드(LED) 예를 들어 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 예를 들어, 스팬 트랜지스터, 공명 터널링 다이오드 등 다양한 반도체 소자에 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 박막 증착에 이용되는 증착장치의 계략 단면도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 방법을 이용하여 Cr의 도핑 농도에 따른 ZnO 박막의 X-레이 회절 패턴을 도시
도 3은 Cr이 5mol% 도핑된 ZnO 박막을 EDS로 분석한 결과
도 4는 Cr의 도핑 농도에 따른 ZnO 박막의 표면 거칠기를 나타낸 AFM 측정 결과
도 5는 Cr의 도핑 농도에 따른 ZnO 박막의 자화특성을 나타내는 그래프
도 6은 Cr의 도핑 농도에 따른 ZnO 박막의 잔류자화를 나타낸 그래프
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 Cr이 도핑된 ZnO 박막을 이용하여 제작된 발광소자의 단면도
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 Cr이 도핑된 ZnO 박막을 이용하여 제작된 발광 다이오드(LED)의 단면도
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 챔버 200: 기판 지지부
300: 타겟 310: 타겟 지지부
400: 전원 공급부

Claims (7)

  1. ZnO 파우더와 Cr 파우더를 마련하고, 볼을 가지는 콘테이너를 이용하여 상기 ZnO 파우더와 Cr 파우더를 혼합하는 과정;
    상기 ZnO 파우더와 Cr 파우더가 혼합된 혼합 파우더를 펠렛 프레서(pellet presser)를 이용하여 성형하여, Cr이 0.1mol % 내지 30mol % 도핑된 ZnO 타겟을 마련하는 과정;
    상기 타겟을 800℃ 내지 1000℃의 퍼니스에서 5시간 내지 7시간 소결시키는 과정;
    상기 ZnO 타겟을 스퍼터링 증착 챔버로 로딩하고, 기판을 로딩하는 단계;
    상기 ZnO 타겟에 전원을 인가하여, 상기 타겟과 대향 배치된 기판 상에 Cr이 0.1mol % 내지 30mol %로 도핑된 ZnO 박막을 형성하는 단계를 포함하는 박막 형성 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 Cr이 0.1mol% 내지 5mol%로 도핑된 ZnO 타겟을 이용하여 Cr이 0.1mol% 내지 5mol%로 도핑된 ZnO 박막을 형성하는 박막 형성 방법.
  3. 청구항 1에있어서,
    상기 ZnO에 Cr이 도핑된 ZnCrO 박막은 강자성체인 것을 특징으로 하는 박막 형성 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 타겟이 디스크 모양이 되도록 성형하는 박막 형성 방법.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 챔버는 0.005mbar 내지 0.025mbar의 압력과 산소 분위기 및 300℃ 내지 600℃의 기판 온도를 유지하는 박막 형성 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 타겟에 교류 전원(RF power)을 인가하는 박막 형성 방법.
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JP2001130915A (ja) * 1999-10-29 2001-05-15 Rohm Co Ltd 遷移金属を含有する強磁性ＺｎＯ系化合物およびその強磁性特性の調整方法
JP2002075061A (ja) * 2000-08-30 2002-03-15 Uchitsugu Minami 透明導電膜

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