KR101040539B1 - 박막 형성 방법 및 발광소자 - Google Patents

박막 형성 방법 및 발광소자 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 박막 형성 방법은 AlN이 도핑된 ZnO 타겟을 스퍼터링 증착 챔버에 로딩한 후, 기판을 로딩하는 단계 및 상기 타겟에 전원을 인가하여 상기 기판 상에 AlN이 도핑된 ZnO 박막을 형성하는 단계를 포함한다.
따라서, 본 발명의 실시예에 의하면 AlN이 도핑된 ZnO 타겟을 이용하여 스퍼터링 방법으로 기판 상에 AlN이 도핑된 ZnO 박막을 형성함으로써, 막질 및 전기적 특성이 우수한 ZnO 박막을 형성할 수 있다. 또한, AlN이 도핑된 ZnO 박막을 발광소자의 투명 전극으로 이용함으로써, 발광소자의 발광 효율 및 수명을 향상시킬 수 있다.
AlN, 도핑, ZnO, p형 반도체

Description

박막 형성 방법 및 발광소자{Method of forming a thin film and luminescence device}
본 발명은 박막 형성 방법 및 발광소자에 관한 것으로, 스퍼터링 방법을 이용하여 AlN이 도핑된 ZnO 박막을 형성하는 박막 형성 방법 및 발광소자에 관한 것이다.
넓은 밴드갭 반도체인 ZnO는 상온에서 밴드갭 에너지가 3.3eV이고, 엑시톤 결합 에너지가 60meV 이다. 이러한 이유 때문에 ZnO는 광 소자, 솔라 셀 윈도우(solar cell window) 및 벌크 탄성파 소자(bulk acoustic wave device) 등으로 다양하게 이용될 수 있다.
이때, ZnO의 막질 및 전기적 특성이 광 소자, 솔라 셀 윈도우(solar cell window) 및 벌크 탄성파 소자(bulk acoustic wave device) 등의 특성에 중요한 요소가 된다. 이때, ZnO 박막의 막질 및 전기적 특성은 다른 물질의 도핑과 도핑 레벨에 의해 조절될 수 있다. 또한, 일반적인 ZnO 박막의 경우 ZnO 제작된 타겟을 이용하여 스퍼터링 방법으로 ZnO 박막을 형성한다. 따라서, 이에, 상기 ZnO의 막질 및 전기적 특성을 향상시키기 위하여, ZnO에 불순물을 도핑한 타겟을 제조하는 연 구가 활발히 이루어지고 있다. 하지만, 종래 기술에 따라 제작되어 불순물이 도핑된 ZnO 박막의 경우, 여전히 좋지 않은 막질 및 전기적 특성을 보이고 있다.
상기의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 실시예는 AlN이 도핑된 ZnO 타겟을 이용하여 스퍼터링 방법으로 기판 상에 AlN이 도핑된 ZnO 박막을 형성하는 박막 형성 방법 및 발광소자를 제공한다.
본 발명에 따른 박막 형성 방법은 AlN이 도핑된 ZnO 타겟을 스퍼터링 증착 챔버에 로딩한 후, 사파이어(Al2O3)로 제작된 기판을 로딩하는 단계 및 상기 타겟에 전원을 인가하여 상기 기판 상에 AlN이 도핑된 ZnO 박막을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 ZnO에 AlN이 0.5 mol% 내지 4mol%로 도핑되는 것이 바람직하다.
상기 ZnO에 AlN이 0.5mol% 내지 2mol%로 도핑되는 것이 효과적이다.
상기 타겟은 AlN 파우더와 ZnO 파우더를 볼을 갖는 플라스틱 콘테이너를 이용하여 혼합한 후, 수압 펠렛 프레서(hydraulic pellet presser)를 이용하여 성형하여 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 효과적이다.
상기 타겟에 교류 전원(RF power)을 인가하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 발광소자는 기판 상부의 소정 영역에 순차적으로 형성된 양극, 발광층 및 음극을 포함하며, 상기 양극은 AlN이 도핑된 ZnO 박막으로 형성된다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 의하면 AlN이 도핑된 ZnO 타겟을 이용하여 스퍼터링 방법으로 기판 상에 AlN이 도핑된 ZnO 박막을 형성함으로써, 막질 및 전기적 특성이 우수한 ZnO 박막을 형성할 수 있다. 또한, AlN이 도핑된 ZnO 박막을 발광소자의 투명 전극으로 이용함으로써, 발광소자의 발광 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) 상 에 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 형성으로 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)과 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.
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 AlN을 사용하며, 상기 AlN을 ZnO에 0.5mol%, 1mol%, 2mol% 및 4mol% 도핑하여 타겟(300)을 제작한다. 이러한 타겟(300)을 제작 하기 위해 고순도 ZnO 파우더(99.99%)와 AlN 파우더(99.99%)를 혼합하여 제작한다. 즉, 볼을 갖는 콘테이너를 이용하여 고순도 ZnO 파우더(99.99%)와 AlN 파우더(99.99%)를 10시간 혼합한다. 그리고, 수압 펠렛 프레서(hydraulic pellet presser)를 이용하여 2Gpa의 높은 압력 하에서 ZnO 파우더와 AlN이 혼합된 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. 그리고, 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 0.015mbar의 산소분위기와 300℃ 내지 600℃의 기판(s) 온도를 유지한다. 그리고, 전원 공급부(400)를 이용하여 타겟(300)에 100W의 교류 전원(RF power)을 공급하고, 증착 공정을 실시하여 기판(s) 상에 박막을 형성한다. 이때, 상기에서 전술한 바와 같이, 실시예에서는 ZnO 파우더에 AlN 파우더를 0.5mol%, 1mol%, 2mol% 및 4mol%로 혼합하여 제작된 타겟(300)을 이용하므로, AlN이 0.5mol%, 1mol%, 2mol% 및 4mol%로 도핑된 ZnO 박막이 기판(s) 상에 형성된다. 증착 후 박막은 다양한 측정을 위해 상온에서 자연 냉각시킨다.
상기와 같은 조건으로 증착된 박막의 특성은 여러가지 방법에 의해 관찰된다. 즉, 박막의 결정 구조는 CuK α 1 방출 λ=1.5405 Å를 갖는 X-레이 회절계(diffractometer)(XRD, X'pert MPD, Panalytical, 400kV, 300mA)를 이용하여 관찰되고, 박막의 반사율은 350nm 내지 1000nm 범위의 파장에서 UV-vis-IR 분광 광도계(spectrophotmeter)(Vary-Australia)로 측정된다. 그리고, 전기적 특성은 홀-이펙트(hall-effect) 측정 시스템에서 반데르포우(van der pauw) 법에 의해 측정되고, 박막의 표면 형상은 원자 현미경(atomic force microscope: AFM) 모드에서 주사 탐진 현미경(scanning probe microscope: SPM)으로 관찰된다.
하기에서는 AlN이 도핑되지 않은 ZnO 타겟을 이용하여 증착된 박막과 실시예에 따라 AlN이 0.5mol%, 1mol%, 2mol% 및 4.0mol%로 도핑된 ZnO 타겟을 이용하여 증착된 박막의 특성을 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이용하여 AlN의 도핑 농도에 따른 ZnO 박막의 X-레이 회절 패턴을 도시한 것이다. 도 3은 EDS를 이용하여 AlN이 4mol%로 도핑된 ZnO 박막의 구성 성분을 도시한 것이다.
ZnO 박막은 본래 육방정계(hexagonal)의 우르짜이트(wurtzite) 구조를 가지고, 기판(s) 표면에 수직한 (002) 면은 높은 원자 충진율로 인해 가장 낮은 표면 에너지를 가지게된다. 이로 인해 ZnO는 박막 증착시 c축 방향으로 우선 성장한다. 도 2를 참조하면, AlN이 도핑되지 않은 ZnO 박막과 AlN이 0.5mol%, 1mol%, 2mol% 및 4.0mol%로 도핑된 ZnO 박막 모두 (002) 방향으로 우선 배향성이 뛰어난 결정 성장을 보인다. 이를 통해, AlN이 도핑되지 않은 ZnO 박막과 AlN이 0.5mol%, 1mol%, 2mol% 및 4.0mol%로 도핑된 ZnO 박막 모두 헥사고날(hexagonal)의 우르차이트(wurtzite) 구조임을 알 수 있다. 이를 통해, AlN을 0.5mol%, 1mol%, 2mol% 및 4.0mol%의 낮은 농도로 도핑하였을 경우, ZnO의 박막 구조를 변화시키지 않는 것을 알 수 있다. 또한, 도 3을 참조하면, Zn, O, N, Al 피크가 모두 나타난 것을 할 수 있다. 이로 인해, AlN이 도핑된 ZnO 박막이 형성되었음을 알 수 있다.
도 4는 AlN의 도핑 농도에 따른 ZnO 박막의 (002) 방위에서의 결정립 크기 및 반측폭(FWHM)을 나타낸 그래프이다. 결정립 크기는 XRD 피크의 반측폭 크기로서 산출할 수 있는데, 일반적으로 반측폭 크기가 클수록 결정립 크기는 작아진다. 결정립 크기는 scherrer법으로 계산 가능하며, 반측폭이 감소할수록 결정립 크기는 증가한다. 도 4를 참조하면, AlN의 도핑 농도가 0% 에서 1mol%로 증가함에 따라, 반측폭(FWHM)은 0.23에서 0.08로 감소하고, 이로 인해 결정립 크기는 35nm에서 110nm로 증가한다. 또한, AlN 의 도핑 농도가 1mol% 에서 4mol%로 증가함에 따라, 반측폭(FWHM)은 0.08에서 0.22로 증가하고, 이로 인해 결정립 크기는 110nm에서 40nm로 감소한다. 즉, AlN의 도핑 농도가 증가함에 따라 결정립의 크기가 증가되다가 AlN의 도핑농도가 1mol% 이상이 되면 결정립 크기가 감소된다. 이는, AlN이 1mol% 이상으로 도핑되어 그에 따른 N의 도핑 농도가 증가하고, 상기 1mol% 이상의 N이 결정립 크기를 감소시키는 요소로 작용하기 때문이다. 한편, AlN을 0.5mol%, 1mol%, 2mol% 및 4.0mol%로 도핑한 모든 ZnO 박막의 반측폭의 크기는 AlN을 도핑하지 않은 ZnO박막의 반측폭의 크기에 비해 작다. 따라서, AlN을 0.5mol%, 1mol%, 2mol% 및 4.0mol%로 도핑한 모든 ZnO 박막의 결정립 크기는 AlN을 도핑하지 않은 ZnO박막의 결정립 크기에 비해 크다. 이는 AlN을 도핑하지 않은 ZnO박막에 비해 AlN을 0.5mol%, 1mol%, 2mol% 및 4.0mol%로 도핑한 모든 ZnO 박막의 특성이 우수함을 의미한다. 이때, 예를 들어 ZnO에 AlN이 4mol%를 초과하여 도핑될 경우, AlN을 도핑하지 않은 박막에 비해 반측폭이 커지거나 결정립 크기가 작아질 수 있다. 즉, AlN이 4mol%를 초과하여 도핑된 ZnO 박막의 경우, AlN을 도핑하지 않은 ZnO 박막에 비해 막의 질이 저하될 수 있다. 이에 실시예에서는 AlN을 0.5 mol% 내지 4mol% 도핑한다.
도 5는 AlN의 도핑 농도에 따른 ZnO 박막의 반사율을 나타낸 그래프이다. 여기서, 반사율은 400nm, 500nm, 600nm, 700nm 및 800nm 영역에서 각각 측정되었다. 도 5를 참조하면, AlN의 도핑 농도가 0% 에서 1mol%로 증가함에 따라 400nm, 500nm, 600nm, 700nm 및 800nm 전 영역에서 반사율이 감소하는 양상을 보인다. 그리고, AlN의 도핑 농도가 1mol% 에서 4mol%로 증가함에 따라 400nm, 500nm, 600nm, 700nm 및 800nm 전 영역에서 반사율이 증가하는 양상을 보인다, 즉, 반사율의 전 측정 영역(400nm, 500nm, 600nm, 700nm 및 800nm)에서 AlN의 도핑 농도가 증가할 수록 반사율이 감소되다가 도핑 농도가 1mol%를 기준으로 반사율이 증가하는 양상을 보인다. 즉, 반사율의 전 측정 영역(400nm, 500nm, 600nm, 700nm 및 800nm)에서 AlN의 도핑 농도가 증가할 수록 투과율이 증가되다가 상기 AlN이 1mol% 이상으로 도핑되면 투과율이 감소하는 양상을 보인다. 이는, AlN의 도핑 농도가 1mol% 이상으로 증가할 경우 그에 따라 N의 함량이 증가하고, 상기 1mol% 이상의 N이 반사율을 증가시키거나 투과율을 감소시키는 요소로 작용하기 때문이다.
도 6은 AlN의 도핑 농도에 따른 ZnO 박막의 전자 농도(/cm3)를 나타낸 그래프이다. ZnO 박막의 전자 농도(/cm3)는 4개의 프루브를 이용하는 반데르포(van der pauw) 방법을 이용하여 측정할 수 있다. 도 6을 참조하면, AlN의 도핑 농도가 0mol%에서 1mol%로 증가할수록 전자 농도가 증가하고, 상기 AlN의 도핑 농도가 1mol%에서 4mol%로 증가함에 따라 전자 농도가 감소하는 양상을 보인다. 즉, AlN의 도핑 농도가 증가할수록 전자 농도가 증가하다가 상기 AlN의 1mol% 이상으로 도핑되면, 전자 농도가 감소하는 양상을 보인다. 이는, 상기에서 전술한 바와 같이 AlN의 도핑 농도가 1mol% 이상으로 증가할 경우 그에 따라 N의 함량이 증가하고, 상기 1mol% 이상의 N이 전자 농도를 감소시키는 요소로 작용하기 때문이다. 이때, 예를 들어 ZnO에 AlN이 4mol%를 초과하여 도핑될 경우, AlN을 도핑하지 않은 박막에 비해 전자 농도가 작아 질 수 있다. 이에 실시예에서는 AlN을 0.5 mol% 내지 4mol% 도핑한다.
도 7은 AlN의 도핑 농도에 따른 ZnO 박막의 저항(좌) 및 홀 이동도(우)를 나타낸 그래프이다. 도 7을 참조하면, AlN 도핑 농도가 0mol% 내지 1mol%로 증가함에 따라 저항값이 4.3cmΩ에서 1.9cmΩ로 감소하고, 홀이동도는 0.5cm2/Vs에서 3.2cm2/Vs로 증가한다. 그리고, AlN 도핑 농도가 1mol% 내지 4mol%로 증가함에 따라 저항값이 1.9cmΩ에서 3.2cmΩ로 증가하고, 홀이동도는 3.2cm2/Vs에서 0.8cm2/Vs로 감소한다. 즉, AlN의 도핑 농도가 증가함에 따라 저항이 감소하고 홀 이동도가 증 가하다가, 상기 AlN가 1mol% 이상으로 도핑될 경우 저항이 증가하고 홀 이동도가 감소한다. 이때, AlN 의 도핑 농도가 1mol% 일 때, 1.9cmΩ의 가장 낮은 저항값을 보이고 3.2cm2/Vs의 가장 높은 홀 이동도를 보인다. 이는, 도 3에 도시된 바와 같이 AlN이 1mol% 초과되어 도핑되면, 결정립 크기가 증가되어 그레인 바운더리가 증가하고, 이로 인해 스캐터링이 증가하여 홀 이동도가 감소하기 때문이다. 이때, 예를 들어 ZnO에 AlN이 4mol%를 초과하여 도핑될 경우, AlN을 도핑하지 않은 박막에 비해 저항이 커지거나, 홀 이동도가 작아질 수 있다. 이에 실시예에서는 AlN을 0.5 mol% 내지 4mol% 도핑한다.
AlN 도핑 농도(mol%) RMS(nm)
0 30.18
0.5 3.58
1 4.7
2 3.2
4 1.27
표 1은 AlN의 도핑 농도에 따른 ZnO 박막의 표면 거칠기 RMS(nm)를 나타낸 표이다. 표 1을 참조하면, AlN 도핑 농도에 따라 ZnO 박막의 표면 거칠기가 변화한다. 즉, AlN을 도핑하지 않은 ZnO 박막은 30.18nm을 나타내고, AlN을 0.5mol%, 1mol%, 2mol% 및 4mol%로 도핑했을 경우 각각 3.58nm, 4.7nm, 3.2nm, 1.27nm의 RMS 값을 나타낸다. 즉, AlN을 도핑하지 않은 ZnO 박막에 비해 AlN을 0.5mol%, 1mol%, 2mol% 및 4mol% 도핑한 ZnO 박막의 거칠기가 더 우수함을 알 수 있다.
이에, 상기 도 2 내지 도 7을 통해 설명한 순수 ZnO 박막(AlN을 도핑하지 않은 ZnO 박막)과 AlN을 0.5mol%, 1mol%, 2mol% 및 4mol% 도핑한 ZnO 박막의 특성 데이타를 바탕으로, 실시예에서는 AlN을 0.5mol% 내지 4mol% 도핑한 ZnO 박막을 형성한다. 바람직하게는 AlN을 0.5mol% 내지 2mol% 도핑한 ZnO 박막을 형성한다
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 AlN이 도핑된 ZnO 박막을 이용하여 제작된 발광소자의 단면도이다.
도 8을 참조하면, 실시예에 따른 발광소자는 기판(s), 기판(s) 상에 형성된 양극(510), 양극(510) 상에 형성된 발광층(520) 및 발광층(520) 상에 형성된 음극(530)을 포함한다.
여기서, 기판(s)은 절연성 기판, 반도체성 기판 또는 도전성 기판을 사용할 수 있다. 즉, 플라스틱 기판(PE, PES, PET, PEN 등), 유리 기판, Al2O3 기판, SiC 기판, ZnO 기판, Si 기판, GaAs 기판, LiAl2O3 기판, BN 기판, AlN 기판, SOI 기판 및 GaN 기판 중 적어도 어느 하나의 기판을 사용할 수 있다. 실시예에서는 기판(s)으로 Al2O3 기판을 사용한다.
양극(510)은 홀 주입을 위한 전극으로, 본 발명의 실시예에 따른 AlN이 도핑된 ZnO 박막을 이용하여 형성한다. AlN이 도핑된 ZnO 박막은 상기에서 설명한 바와 같이, AlN이 도핑된 타겟(300)을 이용하여 교류 전원 스퍼터링을 이용하여 형성한다. 이때, 0.015mbar의 산소 분위기에서 300℃ 내지 600℃의 기판(s)의 온도를 유지하여 AlN이 도핑된 ZnO 박막을 형성한다. 실시예에서는 AlN이 1mol% 도핑된 ZnO 박막을 양극(510)으로 사용한다.
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, 양극(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 Alp3:C545T으로 구성된 녹색 발광층, 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.
음극(530)은 전자 주입 전극으로 사용되며, 전기 전도성을 갖는 모든 물질을 이용할 수 있고, 20 내지 150nm의 두께로 형성할 수 있다. 음극(530)은 발광층(520)으로 전자를 원활하게 주입하기 위하여 일함수가 낮은 금속을 이용하는 것이 바람직하다. 실시예에서는 Al, Ag, Au, Pt 및 Cu 중 어느 하나를 이용하여 음극(530)을 형성한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 박막 증착에 이용되는 증착장치의 계략 단면도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이용하여 AlN의 도핑 농도에 따른 ZnO 박막의 X-레이 회절 패턴을 도시
도 3은 EDS를 이용하여 AlN이 4mol%로 도핑된 ZnO 박막의 구성 성분을 도시
도 4는 AlN의 도핑 농도에 따른 ZnO 박막의 (002) 방위에서의 결정립 크기 및 반측폭(FWHM)을 나타낸 그래프
도 5는 AlN의 도핑 농도에 따른 ZnO 박막의 반사율(Reflectance (a.u))을 나타낸 그래프
도 6은 AlN의 도핑 농도에 따른 ZnO 박막의 전자 농도(/cm3)를 나타낸 그래프
도 7은 AlN의 도핑 농도에 따른 ZnO 박막의 저항 및 홀 이동도를 나타낸 그래프
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 챔버 200: 기판 지지부
300: 타겟 310: 타겟 지지부
400: 전원 공급부

Claims (8)

  1. ZnO 파우더와 AlN 파우더를 마련하고, 볼을 가지는 콘테이너를 이용하여 상기 ZnO 파우더와 AlN 파우더를 혼합하는 과정;
    상기 ZnO 파우더와 AlN 파우더가 혼합된 파우더를 수압 펠렛 프레서(hydraulic pellet presser)로 성형하여 디스크 형상으로 제조하고, 800℃ 내지 1000℃의 퍼니스에서 5시간 내지 7시간 소결하여 ZnO에 AlN이 0.5mol% 내지 4mol%로 도핑된 ZnO 타겟을 마련하는 과정;
    상기 타겟을 챔버 내에 장착하는 과정;
    상기 챔버 내에서 상기 타겟과 대향 위치하는 기판 지지부 상에 사파이어(Al2O3) 기판을 지지시키는 과정;
    상기 타겟에 교류 전원(RF power)을 인가하여, 상기 기판 상에 AlN이 0.5mol% 내지 4mol%로 도핑된 ZnO 박막을 형성하는 박막 형성 방법.
  2. ZnO 파우더와 AlN 파우더를 마련하고, 볼을 가지는 콘테이너를 이용하여 상기 ZnO 파우더에 AlN 파우더가 0.5mol% 내지 4mol% 포함되도록 혼합하는 과정;
    상기 ZnO 파우더와 AlN 파우더가 혼합된 파우더를 수압 펠렛 프레서(hydraulic pellet presser)로 성형하여 디스크 형상으로 제조하고, 800℃ 내지 1000℃의 퍼니스에서 5시간 내지 7시간 소결하여 ZnO에 AlN이 0.5mol% 내지 4mol%로 도핑된 ZnO 타겟을 마련하는 과정;
    상기 타겟을 챔버 내에 장착하는 과정;
    상기 챔버 내에서 상기 타겟과 대향 위치하는 기판 지지부 상에 플라스틱 기판, 유리 기판, SiC 기판, ZnO 기판, GaAs 기판, LiAl2O3 기판, BN 기판, AlN 기판, SOI 기판 및 GaN 기판 중 어느 하나의 기판을 지지시키는 과정;
    상기 타겟에 교류 전원(RF power)을 인가하여, 상기 기판 상에 AlN이 0.5mol% 내지 4mol%로 도핑된 ZnO 박막을 형성하는 박막 형성 방법.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 타겟은 ZnO에 AlN이 0.5mol% 내지 2mol%로 도핑된 박막 형성 방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 기판을 300℃ 내지 600℃로 유지하는 박막 형성 방법.
  7. 삭제
  8. 기판;
    ZnO에 AlN이 0.5mol% 내지 4mol%로 도핑된 ZnO 타겟에 교류 전원(RF power)을 인가하여, 상기 기판 상에 ZnO에 AlN이 0.5mol% 내지 4mol%로 도핑된 ZnO 박막을 증착함으로써 형성된 투명한 양극;
    상기 양극 상에 형성되며, 2T-NATA로 이루어진 정공주입층(Hole Injection Layer);
    상기 정공주입층(Hole Injection Layer) 상에 형성되며, TPD로 이루어진 정공수송층(Hole Transport Layer);
    상기 정공수송층(Hole Transport Layer) 상에 형성되며, DPVBi 및 CBP:Ir(acac) 중 어느 하나로 이루어진 유기 발광층(Emitting Layer);
    상기 유기 발광층(Emitting Layer) 상에 형성된 전자수송층(Electron Transport Layer); 및
    상기 전자수송층(Electron Transport Layer) 상에 형성되며, Ag, Au, Pt 및 Cu 중 어느 하나로 이루어진 음극을 포함하는 발광소자.
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