화학증착법에 의한 $SnO_2$의 증착기구 및 전기적성질에 관한 연구

Abstract

IV-5. 1. 본 실험에서와 같이 유도가열로서 substrate를 가열하여 증착반응을 행하는 경우, 높은 증착온도 및 낮은 유속의 조건에서는 증착반응이 물질전달에 의해 지배받으며, 기체층에서 vortex가 생성되어 증착층 두께의 불균형을 가져온다. 반면에 상대적으로 낮은 증착온도 및 높은 유속의 조건에서는 표면반응에 의해 지배받고 안정한 기체층의 형성으로 증착층의 두께는 균일해 진다. $300\,^\circ\!C$에서 $700\,^\circ\!C$까지의 증착온도 범위에서 유속이 $11cm/\sec$ 이상으로 되어야 안정한 기체층의 형성 및 증착이 표면반응에 의해 지배받게 된다. 2. 증착온도가 증가할수록 증착속도는 증가하는데 $600\,^\circ\!C$ 이상에서는 homogeneous 핵생성에 기인하여 반응속도는 다소 감소하고 있다. $500\,^\circ\!C$ 이하의 증착온도에서 13.5 Kcal/mole 의 apparent activation energy 를 가지고 화학증착이 일어나며 증착온도가 증가할수록 grain size 는 증가한다. 3. 유속을 $11cm/\sec$으로 하고 증착온도가 $500\,^\circ\!C$ 이하의 증착조건에서는, 증착이 표면반응에 의해 지배받고, 표면반응 중 Langmuir-Hinshelwood 기구에 의해 지배받는다. 4. 각 증착온ae동【U} 증착시간이 증가할수록 grain size 는 커지며 preferred orientation을 갖게 된다. V-5. 1. $SnO_2$ 화학증착에 있어서 증착온도가 $300\,^\circ\!C$ 이하일 경우 증착층은 비정질구조를 나타내며, $400\,^\circ\!C$ 이상에서는 tetragonal rutile 구조를 갖는 $SnO_2$의 미세한 다결정조직임을 알 수 있었다. 2. 화학증착법으로 증착되는 $SnO_2$ polycrystalline film은 근본적으로 (301) preferred orientation 을 갖으면서 성장한다. 3. $SnO_2$ CVD 에서 preferred orientation 특성은 texture coefficient의 분말조건으로 부터의 표준편차인 $\sigma$ 값으로서 잘 설명될 수 있다. 4. $SnO_2$ CVD 증착기구는 증착온도가 $500\,^\circ\!C$ 이하의 저온에서는, 성장하는 증착표면에서 preferred nucleation 한후 이 핵들의 방향성성장으로서 이루어지며, $600\,^\circ\!C$ 이상의 고온에서는 homogeneous nucleation 에 의해 영향받는다. VI-4. 1. 각 증착온도에서 증착된 $SnO_2$ film은 모두 N - type 반도체였으며 증착온도가 $500\,^\circ\!C$ 까지 증가함에 따라 carrier concentration은 증가하다가 증착온도가 $600\,^\circ\!C$ 이상으로 증가할 때 carrier concentration 은 크게 감소하게 되는데 이것은 $600\,^\circ\!C$ 이상의 증착온도에서는 증착반응이 homogeneous 핵생성에 의해 영향을 받아 증착층이 치밀하게 되지 못함으로, 산소분위기에서 annealing받능 효과를 나타내기 때문이다. 2. carrier mobility는 증착온도가 증가함에 따라 증가하는데 이것은 증착온도가 높을수록 grain size가 커져 carrier의 입계산란이 감소하기 때문이다. 3. 증착온도 증가에 따른 carrier mobility 및 carrier 농도 변화에 기인하여 증착온도가 $500\,^\circ\!C$ 까지 증가할 때 비저항값이 $10^{-2}$에서 $10^{-3} \Omega cm$의 작은 값을갖는데 비해 증착온도가 $600\,^\circ\!C$ 이상에서는 비저항값이 다시 증가하는데 이것은 이것은 homogeneous 핵생성 때문이다. 4. 증착온도에 따른 $SnO_2$ film의 absorption coefficient는 증착온도가 $500\,^\circ\!C$ 까지는 약 $0.2\mu m^{-1}$의 낮은 값을 갖으나 증착온도가 $600\,^\ci