KR101895720B1 - Photoelectric device using the characteristics of insulator-semiconductor interface - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 광전소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 광 흡수가 없는 조건에서는 일방향 전류 흐름 특성을 보이고 광흡수가 일어나는 조건에서는 양방향 전류 흐름 특성을 보이는 광전소자에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
가까운 미래에 시각-공간적인 제약을 탈피한 투명 디스플레이 장치 등의 다양한 표시장치의 등장이 예고되는 가운데, 이를 구현하기 위한 투명한 전자 소자의 개발 필요성이 커지고 있고, 이에 따라 디스플레이 장치를 비롯한 각종 전자 기기에 탑재되는 기존의 광 센서 또한 투명성이 요구되고 있다. 그러나 현재까지 상업적으로 사용되는 실리콘(Si) 또는 게르마늄(Ge)의 반도체를 기반으로 한 광 센서 기술은 투명성이 결여되어 앞으로의 기술적 흐름에 따르는 전자기기에 적용되기에 부적합하다.In the near future, various display devices such as a transparent display device that obviates visual-spatial constraints are expected to be introduced, and there is a growing need to develop a transparent electronic device for realizing such a display device. Accordingly, Conventional optical sensors to be mounted are also required to have transparency. However, commercially available optical sensor technology based on silicon (Si) or germanium (Ge) semiconductors, which is currently commercially available, lacks transparency and is thus unsuitable for use in electronic devices with future technological trends.
산화물반도체 기술은 전이금속 원소의 거대한 S 오비탈 겹침을 통해 전자의 이동경로가 확보되므로 근본적으로 큰 밴드갭을 갖고 있음에도 불구하고 전자이동도가 높은 소재 특성으로 인하여 차세대 기술적 흐름과 방향을 같이 하고 있으며, 산화물반도체층의 형성은 용액공정으로 구현이 가능하므로 종래의 실리콘 반도체 기술 대비 공정가격 면에서 탁월한 장점도 가지고 있다.Oxide semiconductors have the same direction of the next generation technology due to the material characteristics of electron mobility even though they have fundamentally large bandgaps because the transfer path of electrons is ensured through the superposition of the S orbital of the transition metal element. Since the formation of the oxide semiconductor layer can be realized by a solution process, it has an advantage in terms of the process cost compared to the conventional silicon semiconductor technology.
금속 산화물을 이용한 박막소자 중 다이오드는 P-N 접합 다이오드, 금속-절연층-금속 다이오드 등이 있다. 이 중 P-N 접합 다이오드에는 징크 옥사이드, 인듐 갈륨 징크 옥사이드와 같은 반도체 산화물이 이용되기도 하지만 비정질층의 페르미 준위를 조절하는 것이 어려워 소자의 전기적 특성을 제어하는 것이 어려운 문제점을 가지고 있다. 금속 산화물을 이용한 박막소자에 관한 선행문헌으로는 한국등록특허 제1665863호가 있다. 상기 선행문헌은 절연체 물질을 포함하는 절연체층 및 상기 절연체층 상에 위치하고, n형 ZnO 계열 산화물 반도체를 포함하는 산화물 반도체층을 포함하며, 상기 절연체층과 상기 산화물 반도체층 사이에서 정류특성을 가지고, 상기 절연체층과 상기 산화물 반도체층의 두께비는 1:1 내지 1:6인 것을 특징으로 하는 정류 다이오드를 개시하고 있다. 그러나 상기 선행문헌에 개시된 다이오드인 금속-절연층-금속 다이오드는 절연층으로 전자가 통과하기 위해서 터널링 현상을 이용하기 때문에 절연층의 두께를 10nm 이내로 관리하여야 하므로 공정의 안정성 측면에서 어려움이 있다.Among the thin film devices using metal oxide, diodes include P-N junction diodes and metal-insulator-metal diodes. Semiconductor oxides such as zinc oxide and indium gallium zinc oxide are used for the P-N junction diode. However, it is difficult to control the Fermi level of the amorphous layer and it is difficult to control the electrical characteristics of the device. A prior art document concerning a thin film device using a metal oxide is Korean Patent No. 1665863. The prior art includes an insulator layer including an insulator material and an oxide semiconductor layer disposed on the insulator layer and including an n-type ZnO-based oxide semiconductor, wherein the insulator layer has a rectifying property between the insulator layer and the oxide semiconductor layer, And the thickness ratio of the insulator layer and the oxide semiconductor layer is 1: 1 to 1: 6. However, since the metal-insulator-metal diode, which is a diode disclosed in the aforementioned prior art document, uses tunneling phenomenon in order for electrons to pass through the insulator layer, the thickness of the insulator layer must be controlled within 10 nm, which is difficult in terms of process stability.
한편, 산화물반도체를 이용한 투명한 광 센서에 관한 기존의 연구는 주로 P형/N형 산화물 접합 다이오드에 초점이 맞추어져 왔다. 하지만 기존의 연구는 고성능의 P형 산화물 반도체 물질의 부재로 인해 근본적인 한계를 지니고 있고, 이는 P형/N형 산화물 접합 방식과는 다른 새로운 개념의 전하 이동 제어 방법의 개발이 필요함을 의미한다. 또한, 산화물반도체는 자체의 큰 밴드갭으로 인해 가시광 영역의 빛을 흡수하지 못하므로 가시광 영역 및 자외선 영역에서 구동 가능한 투명한 광 센서를 구현하기 위해서는 새로운 개념의 광 흡수 물질이 필요하다. 따라서 산화물 반도체 소재를 이용하여 기존의 방식과 다른 수직 방향 전류의 온-오프를 제어할 수 있는 신개념의 스위칭 소자를 개발하고, 더불어 가시광 영역 및 자외선 영역에서 광전효과를 일으킬 수 있는 투명한 물질 기술을 접목시킨다면 향후 다양한 분야에 투명한 광 다이오드가 적용되는데 큰 기여를 할 수 있을 것이다.On the other hand, existing studies on transparent optical sensors using oxide semiconductors have focused mainly on P type / N type oxide junction diodes. However, existing research has a fundamental limitation due to the absence of high-performance P-type oxide semiconductor material, which means that it is necessary to develop a new concept of charge transfer control method which is different from the P-type / N-type oxide bonding method. In addition, since the oxide semiconductor does not absorb light in the visible light region due to its large bandgap, a new concept of a light absorbing material is required to realize a transparent optical sensor that can be driven in a visible light region and an ultraviolet region. Therefore, we have developed a new concept switching device that can control the on / off of vertical current by using oxide semiconductor material and we are also applying transparent material technology that can cause photoelectric effect in visible and ultraviolet region. It will be a great contribution to the application of transparent photodiodes to various fields in the future.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 절연체층과 산화물반도체층의 접합에 따른 계면 특성을 이용하여 전류 흐름을 온-오프로 제어할 수 있고, 광 인가 시에 양자점과 산화물반도체에서 발생한 전자-정공을 박막의 두께 방향으로 이동하도록 광전류를 생성시키는 광전소자를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a semiconductor device which can control the current flow on and off by using interface characteristics of an insulating layer and an oxide semiconductor layer, To generate a photocurrent so as to move in the thickness direction of the photodiode.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, 광을 흡수하여 일방향으로 전류를 통과시키는 다이오드 기능을 포함하는 광전소자로서, 제1전극과, 상기 제1전극 위에 형성된 절연체층과, 상기 절연체층 위에 형성된 산화물반도체층과, 상기 산화물반도체층 위에 형성된 양자점층과, 상기 양자점층 위에 형성된 제2전극을 포함하고, 상기 산화물반도체층은 자외선 영역의 광을 흡수하여 전자-정공 쌍을 생성시키고, 상기 양자점층은 자외선 및 가시광선 영역의 광을 흡수하여 전자-정공 쌍을 생성시키는 것을 특징으로 하는 광전소자를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an electrooptic device comprising a first electrode, an insulator layer formed on the first electrode, an oxide layer formed on the insulator layer, A quantum dot layer formed on the oxide semiconductor layer; and a second electrode formed on the quantum dot layer, wherein the oxide semiconductor layer absorbs light in the ultraviolet region to generate electron-hole pairs, And the photoelectric device absorbs light in the ultraviolet and visible light regions to generate electron-hole pairs.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 절연체층과 산화물반도체층은 서로 맞닿아 계면을 형성할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the insulator layer and the oxide semiconductor layer may be in contact with each other to form an interface.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 제1전극과 제2전극은 투명전도성 물질로 이루어지고, 상기 절연체층의 두께는 50 내지 300nm이고, 실리콘 옥사이드(SiO2), 알루미늄 옥사이드(Al2O3), 하프늄 옥사이드(HfO2), 탄탈륨 옥사이드(Ta2O5), 실리콘 나이트라이드(SixNy), 실리콘 옥사이드 나이트라이드(SiOxNy), 이트륨 옥사이드(Y2O3), 마크네슘 옥사이드(MgxOy), 타이타늄 옥사이드(TixOy), 저머늄 옥사이드(GexOy)로 구성된 군에서 선택된 적어도 하나이며, 상기 산화물반도체층의 두께는 10 내지 100nm이고, 징크 옥사이드(ZnO), 인듐 갈륨 징크 옥사이드(Indium Gallium Zinc Oxide), 징크 틴 옥사이드(Zinc Tin Oxide), 인듐 징크 옥사이드(Indium Zinc Oxide), 실리콘 인듐 징크 옥사이드(Silicon Indium Zinc Oxide), 하프늄 인듐 징크 옥사이드(Hafnium Indium Zinc Oxide), 인듐 옥사이드(Indium Oxide), 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide), 인듐 징크 틴 옥사이드(Indium Zinc Tin Oxide), 알루미늄 징크 옥사이드(Aluminum Zinc Oxide), 갈륨 징크 옥사이드(Gallium Zinc Oxide), 리튬 징크 옥사이드(Lithium Zinc Oxide), 타이타늄 옥사이드(Titanium Oxide)로 구성된 군에서 선택된 적어도 하나인 비정질 산화물반도체 물질로 이루어질 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the first electrode and the second electrode are made of a transparent conductive material, and the thickness of the insulator layer is 50 to 300 nm. The insulating layer may be formed of silicon oxide (SiO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), hafnium oxide (HfO 2), tantalum oxide (Ta 2 O 5), silicon nitride (Si x N y), silicon oxide nitride (SiO x N y), yttrium oxide (Y 2 O 3), the mark magnesium Wherein the oxide semiconductor layer is at least one selected from the group consisting of oxide (Mg x O y ), titanium oxide (Ti x O y ) and germanium oxide (Ge x O y ), the thickness of the oxide semiconductor layer is 10 to 100 nm, ZnO, Indium Gallium Zinc Oxide, Zinc Tin Oxide, Indium Zinc Oxide, Silicon Indium Zinc Oxide, Hafnium Indium Zinc Oxide, Zinc Oxide), indium oxide Indium Oxide, Indium Tin Oxide, Indium Zinc Tin Oxide, Aluminum Zinc Oxide, Gallium Zinc Oxide, Lithium Zinc, Oxide, and titanium oxide. The amorphous oxide semiconductor material may be at least one selected from the group consisting of titanium oxide, titanium oxide, and the like.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 제1전극은 투명기판 위에 형성되고, 상기 제1전극은 패터닝되어 형성될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the first electrode may be formed on a transparent substrate, and the first electrode may be patterned.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 산화물반도체층과 양자점층에 광이 흡수되지 않는 조건에서, 상기 제1전극에 인가되는 전압값이 상기 제2전극에 인가되는 전압값보다 높은 경우에는 상기 제1전극과 제2전극 사이에 전류가 흐르고, 상기 제1전극에 인가되는 전압값이 상기 제2전극에 인가되는 전압값보다 낮은 경우에는 상기 제1전극과 제2전극 사이에 실질적으로 전류가 흐르지 않는 일방향 전류 흐름 특성을 보이며, 상기 산화물반도체층과 양자점층에 광이 흡수되는 조건에서, 상기 제1전극에 인가되는 전압값이 상기 제2전극에 인가되는 전압값보다 낮은 경우와 상기 제1전극에 인가되는 전압값이 상기 제2전극에 인가되는 전압값보다 높은 경우 모두에서 상기 제1전극과 제2전극 사이에 전류가 흐르는 양방향 전류 흐름 특성을 보일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, when the voltage applied to the first electrode is higher than the voltage applied to the second electrode under the condition that light is not absorbed in the oxide semiconductor layer and the quantum dot layer, When a current flows between the first electrode and the second electrode and a voltage value applied to the first electrode is lower than a voltage value applied to the second electrode, substantially no current flows between the first electrode and the second electrode Wherein the voltage applied to the first electrode is lower than the voltage applied to the second electrode under the condition that light is absorbed by the oxide semiconductor layer and the quantum dot layer, Current flow characteristics in which a current flows between the first electrode and the second electrode in all cases where the voltage applied to the electrode is higher than the voltage applied to the second electrode.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 일방향 전류 흐름 특성과 양방향 전류 흐름 특성에서는 상기 산화물반도체층과 양자점층에 흡수되는 광의 파장이 짧아질수록 전류값이 증가할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the current value may increase as the wavelength of the light absorbed by the oxide semiconductor layer and the quantum dot layer is shortened in the one-directional current flow characteristic and the bidirectional current flow characteristic.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 일방향 전류 흐름에서 상기 산화물반도체층과 상기 절연체층 사이의 계면에서 전자가 상기 절연체층의 컨덕션 밴드를 따라 이동할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, in the unidirectional current flow, electrons can move along the conduction band of the insulator layer at the interface between the oxide semiconductor layer and the insulator layer.
본 발명의 광전소자는 아래의 효과를 가진다.The photoelectric device of the present invention has the following effects.
1. 본 발명의 광전소자는 종래의 P형/N형 반도체의 접합이 아닌, 절연체층과 산화물반도체층의 접합 계면 특성을 이용하여 전류를 양방향 또는 일방향으로 온-오프 제어할 수 있다.1. The photoelectric device of the present invention can control current to be bi-directionally or unidirectionally on-off using junction interface characteristics between an insulator layer and an oxide semiconductor layer, rather than a conventional P-type / N-type semiconductor junction.
2. 본 발명의 광전소자는 종래의 P/N접합 다이오드에서 광 인가 시에 P형 및 N형 반도체에서 발생된 전자가 접합 계면을 통과하면서 광전류가 생성되던 방식과 상이하게, 광 인가 시에 양자점층과 산화물반도체층에서 발생한 전자 및 정공이 절연체층을 통하여 수직방향으로 흐름으로써 광 전류가 생성된다.2. The photoelectric device of the present invention is different from the conventional photo-current generating method in which electrons generated from the P-type and N-type semiconductor pass through the junction interface at the time of light application in the conventional P / N junction diode, And electrons and holes generated in the layer and the oxide semiconductor layer flow in a vertical direction through the insulator layer to generate a photocurrent.
3. 본 발명의 광전조사는 투명한 소재의 양자점층, 산화물반도체층 및 절연체층을 적용하여, 종래의 실리콘 기판 P/N접합 다이오드에서는 투명성 확보가 불가능하고 산화물반도체 기반 P/N접합 다이오드에서는 가시광 영역의 광 흡수가 불가하였던 문제점을 해결할 수 있다.3. In the photoelectric irradiation of the present invention, the transparent quantum dot layer, the oxide semiconductor layer, and the insulator layer of a transparent material are applied. In the conventional silicon substrate P / N junction diode, transparency can not be ensured. In the oxide semiconductor- It is possible to solve the problem that the light absorption of the light emitting diode can not be achieved.
4. 본 발명은 양자점층과 산화물반도체층을 광 흡수층으로 이용하여 자외선과 가시광의 흡수가 동시에 이루어질 수 있는 광전소자를 구현할 수 있다. 4. The present invention can realize an optoelectronic device capable of simultaneously absorbing ultraviolet light and visible light by using a quantum dot layer and an oxide semiconductor layer as a light absorbing layer.
도 1은 절연층과 산화물반도체층의 계면 특성을 이용하여 두께 방향으로 전류가 흐르는 원리를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 광전소자에 대한 단면 및 평면 구조를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 광전소자 단면에 대한 투과전자현미경 사진이다.
도 4는 본 발명의 광전소자에 대한 가시광 및 자외선 영역에서의 전압-전류 거동 특성을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 광전소자에 대한 가시광 및 자외선 투과 특성을 나타낸 것이다.FIG. 1 shows the principle of current flow in the thickness direction using the interface characteristics between the insulating layer and the oxide semiconductor layer.
2 shows a cross-section and a planar structure of the photoelectric device of the present invention.
3 is a transmission electron microscope photograph of the cross section of the photoelectric device of the present invention.
4 shows the voltage-current behavior characteristics in the visible and ultraviolet regions of the photoelectric device of the present invention.
5 shows visible light and ultraviolet ray transmission characteristics of the photoelectric device of the present invention.
본 발명은 광을 흡수하여 일방향으로 전류를 통과시키는 다이오드 기능을 포함하는 광전소자로서, 제1전극과, 상기 제1전극 위에 형성된 절연체층과, 상기 절연체층 위에 형성된 산화물반도체층과, 상기 산화물반도체층 위에 형성된 양자점층과, 상기 양자점층 위에 형성된 제2전극을 포함하고, 상기 산화물반도체층은 자외선 영역의 광을 흡수하여 전자-정공 쌍을 생성시키고, 상기 양자점층은 자외선 및 가시광선 영역의 광을 흡수하여 전자-정공 쌍을 생성시키는 것을 특징으로 한다.A photoelectric device comprising a first electrode, an insulator layer formed on the first electrode, an oxide semiconductor layer formed on the insulator layer, and an oxide semiconductor layer formed on the oxide semiconductor layer, And a second electrode formed on the quantum dot layer, wherein the oxide semiconductor layer absorbs light in the ultraviolet region to generate electron-hole pairs, and the quantum dot layer is formed of a material capable of absorbing light in the ultraviolet and visible light regions To thereby generate an electron-hole pair.
본 발명의 광전소자는 제1전극/절연층/산화물반도체층/제2전극의 적층구조를 가지고 두께 방향으로 전류의 흐름이 제어되는 다층 박막소자에 양자점층을 적용하여 가시광 및 자외선 영역의 광을 높은 효율과 감도로 검출할 수 있는 투명한 광전소자이다.The optoelectronic device of the present invention has a stacked structure of a first electrode / insulating layer / an oxide semiconductor layer / a second electrode, and a quantum dot layer is applied to a multilayer thin film device in which a current flow is controlled in a thickness direction so that light in visible and ultraviolet It is a transparent photoelectric device that can detect with high efficiency and sensitivity.
본 발명의 광전소자의 적층구조 중 일부를 구성하는 제1전극/절연층/산화물반도체층/제2전극의 적층 영역에서는 일방향 전류 흐름 특성을 보인다. 즉, 상기 적층구조에서 제1전극에 인가되는 전압이 2전극에 인가되는 전압이 상대적으로 높은 경우에만 양 전극 간에 전류가 흐르게 되고, 제1전극에 인가되는 전압이 2전극에 인가되는 전압보다 상대적으로 낮은 경우에는 양 전극 간에 전류가 흐르지 않는다. 이러한 동작 특성은 이종재료간의 접합 계면 특성에 기인한다. 본 발명에서는 절연체층과 산화물반도체층 사이의 계면에서의 비전통적인 수직 전류 현상을 발견하였다. 상기 제1전극/절연층/산화물반도체층/제2전극 구조에서 전자는 절연체층/산화물반도체층 간의 이종 접합부를 단방향으로 통과하며, 이는 절연체층와 산화물반도체층의 계면에서의 에너지 장벽이 거의 무시할 수 있음을 의미하며, 이종 접합은 오믹 접촉과 유사한 접촉을 형성한다. 이때, 절연체층의 두께가 50nm 내지 수백 nm가 되는 경우에도 전극 간에 전류가 흐르게 되는 흐르는 메커니즘은 산화물반도체층에 접한 전극에서 전자가 오믹 접촉층을 통하여 산화물반도체층으로 이동하고, 상기 이동된 전자가 절연체층의 컨덕션 밴드를 따라 이동하는 것으로 해석된다. 도 1은 절연층과 산화물반도체층의 계면 특성을 이용하여 두께 방향으로 전류가 흐르는 원리를 나타낸 것이다. 도 1을 참조하면, 절연체층의 두께가 50nm를 넘는 경우에 음극에서 공급된 전자가 절연체층의 장벽을 넘지 못하여 전극 간에 전류가 흐르지 못하지만(도 1의 (가)), 절연체층과 산화물반도체층이 이종 접합 계면을 형성한 경우에는 음극에서 공급된 전자가 절연체층의 컨덕션 밴드를 따라 양극 방향으로 이동할 수 있는 것을 알 수 있다(도 1의 (나)). 이와 반대로 산화물반도체층에 양전압이 인가된 경우에는 전극과 절연체 사이의 에너지 장벽이 높아서 전자가 절연체층으로 이동할 수 없는 것으로 나타났다. 이러한 의미에서 본 발명에서 절연체층은 전자 이동층(electron transfer oxide, ETO)이라는 용어로 지칭하고, 산화물반도체층은 전자 주입층(electron injection oxide, EIO)이라는 용어로 지칭하기로 한다. Directional current flow characteristics are exhibited in the lamination region of the first electrode / insulating layer / oxide semiconductor layer / second electrode which constitutes part of the lamination structure of the photoelectric device of the present invention. That is, when a voltage applied to the first electrode is higher than a voltage applied to the second electrode in the laminated structure, a current flows between the electrodes only. When the voltage applied to the first electrode is relatively higher than the voltage applied to the two electrodes The current does not flow between both electrodes. These operating characteristics are attributed to the bonding interface characteristics between different materials. In the present invention, a non-traditional vertical current phenomenon at the interface between the insulator layer and the oxide semiconductor layer was found. In the first electrode / insulating layer / oxide semiconductor layer / second electrode structure, the electrons pass unidirectionally through the heterojunction between the insulating layer and the oxide semiconductor layer, and the energy barrier at the interface between the insulating layer and the oxide semiconductor layer is almost negligible And the heterogeneous junction forms a contact similar to an ohmic contact. At this time, even when the thickness of the insulator layer is 50 nm to several hundreds of nm, a mechanism in which a current flows between the electrodes is that the electrons move from the electrode in contact with the oxide semiconductor layer to the oxide semiconductor layer through the ohmic contact layer, It is interpreted to move along the conduction band of the insulator layer. FIG. 1 shows the principle of current flow in the thickness direction using the interface characteristics between the insulating layer and the oxide semiconductor layer. Referring to FIG. 1, when the thickness of the insulator layer exceeds 50 nm, electrons supplied from the cathode do not pass through the barrier of the insulator layer so that no current flows between the electrodes (FIG. 1 When the heterojunction interface is formed, electrons supplied from the cathode can move toward the anode along the conduction band of the insulator layer (FIG. 1 (b)). On the other hand, when a positive voltage is applied to the oxide semiconductor layer, the energy barrier between the electrode and the insulator is high and electrons can not move to the insulator layer. In this sense, the insulator layer in the present invention is referred to as an electron transfer oxide (ETO), and the oxide semiconductor layer is referred to as an electron injection oxide (EIO).
본 발명의 광전소자와 같이 제1전극/절연층/산화물반도체층/제2전극의 적층 구조에서 산화물반도체층과 제2전극 사이에 양자점층이 개재되는 경우에는 광의 조사 여부에 따라 전극 간 전류의 흐름이 변화된다. 즉, 제1전극에 음전압이 인가되고 제2전극에 양전압이 인가된 상태에서 광이 조사되지 않는 경우에는 제1전극과 제2전극 간에 전류가 실질적으로 흐르지 않고, 가시광이나 자외선광이 조사되는 경우에는 제1전극과 제2전극 간에 유의적 크기의 전류가 흐르게 된다. 또한, 제1전극에 양전압이 인가되고 제2전극에 음전압이 인가된 상태에서는 광이 조사되지 않는 경우와 광이 조사되는 경우 모두 유의적 크기의 전류가 양 전극 간에 흐르게 되고, 다만 광이 조사되는 경우에는 전류 값이 상대적으로 커지게 된다. In the case where the quantum dot layer is interposed between the oxide semiconductor layer and the second electrode in the lamination structure of the first electrode / insulating layer / oxide semiconductor layer / second electrode as in the photoelectric device of the present invention, The flow is changed. That is, when no negative voltage is applied to the first electrode and positive voltage is applied to the second electrode, no current flows between the first electrode and the second electrode, A current of a significant magnitude flows between the first electrode and the second electrode. In a state where a positive voltage is applied to the first electrode and a negative voltage is applied to the second electrode, a current of a significant magnitude flows between both electrodes when light is not irradiated and light is irradiated, The current value becomes relatively large.
이와 같은 본 발명의 광전소자의 동작 특성을 이용하면, 자외선 또는 가시광을 검출할 수 있는 포토다이오드를 구현할 수 있고, 전극, 절연층, 산화물반도체층, 양자점층 모두 광에 대한 높은 투과도를 가지므로 투명 디스플레이 등에서 수광소자로 널리 이용될 가능성을 가지고 있다.By using the operational characteristics of the photoelectric device of the present invention, it is possible to realize a photodiode capable of detecting ultraviolet rays or visible light, and since both the electrode, the insulating layer, the oxide semiconductor layer, and the quantum dot layer have high transmittance to light, And is widely used as a light receiving element in a display or the like.
아래에서 도면을 이용하여 본 발명을 설명한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig.
도 2는 본 발명의 광전소자에 대한 단면 및 평면 구조를 나타낸 것이다. 도 2를 참조하면, 광전소자(100)는 제1전극(101), 절연체층(102), 산화물반도체층(103), 양자점층(104) 및 제2전극(105)이 순서대로 적층된 구조로 이루어진다. 본 발명의 광전소자에서는 절연체층과 산화물반도체층의 적층 순서만이 중요한 것이 아니고, 양 층 간의 계면 특성이 중요하므로 절연체층과 산화물반도체층 사이에 다른 층이 개재되지 않고 절연체층과 산화물반도체층은 서로 맞닿아 계면을 형성하여야 한다. 2 shows a cross-section and a planar structure of the photoelectric device of the present invention. 2, the
제1전극(101)과 제2전극(105)은 높은 전도도를 가지는 금속, 투명전도성 재료, 도핑 수준이 높은 반도체 물질로 이루어질 수 있고, 특히 광전소자의 응용분야를 고려하면 인듐 틴 옥사이드, 틴 옥사이드와 같은 투명전도성 재료로 이루어지는 것이 바람직하다. 이때, 제1전극(101)은 유리기판, 고분자 수지 기판과 같은 투명기판 위에 형성된 것일 수 있고, 제2전극(105)은 광 투과도를 높이고, 산화물반도체층 및 양자점층으로 흡수되는 광의 양을 증가시키기 위하여 링 형상과 같은 소정의 형상으로 패터닝될 수 있다. The
절연체층(102)은 실리콘 옥사이드(SiO2), 알루미늄 옥사이드(Al2O3), 하프늄 옥사이드(HfO2), 탄탈륨 옥사이드(Ta2O5), 실리콘 나이트라이드(SixNy), 실리콘 옥사이드 나이트라이드(SiOxNy), 이트륨 옥사이드(Y2O3), 마크네슘 옥사이드(MgxOy), 타이타늄 옥사이드(TixOy), 저머늄 옥사이드(GexOy)로 구성된 군에서 선택된 적어도 하나일 수 있고, 두께는 50 내지 300nm인 것이 바람직하다. 이때, 절연체층의 두께 50nm 이상의 영역은 터널링 효과에 의하여 전류가 흐를 수 있는 두께 영역을 벗어난 크기이다. The
산화물반도체층(103)은 징크 옥사이드(ZnO), 인듐 갈륨 징크 옥사이드(Indium Gallium Zinc Oxide), 징크 틴 옥사이드(Zinc Tin Oxide), 인듐 징크 옥사이드(Indium Zinc Oxide), 실리콘 인듐 징크 옥사이드(Silicon Indium Zinc Oxide), 하프늄 인듐 징크 옥사이드(Hafnium Indium Zinc Oxide), 인듐 옥사이드(Indium Oxide), 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide), 인듐 징크 틴 옥사이드(Indium Zinc Tin Oxide), 알루미늄 징크 옥사이드(Aluminum Zinc Oxide), 갈륨 징크 옥사이드(Gallium Zinc Oxide), 리튬 징크 옥사이드(Lithium Zinc Oxide), 타이타늄 옥사이드(Titanium Oxide)로 구성된 군에서 선택된 적어도 하나인 비정질 산화물반도체 물질로 이루어질 수 있고, 두께는 10 내지 100nm인 것이 바람직하다. 또한 용액공정 및 진공공정을 통하여 구성한 박막 모두 적용 가능하다.The
양자점층(104)은 Ⅱ-Ⅵ 계열 양자점으로 이루어질 수 있고, 특히 CdSe 기반 양자점일 수 있다. Ⅱ-Ⅵ 계열 양자점은 높은 발광효율과 광 안정성, 그리고 전 가시광선 영역의 빛을 내거나 흡수 할 수 있는 소재로서 벌크 물질의 밴드갭은 Ⅱ족 및 Ⅵ족에 해당되는 구성원소가 무거울수록 밴드갭이 좁아져 흡수와 발광파장이 장파장화 된다. Ⅱ-Ⅵ 계열의 양자점은 대표적으로 카드뮴 셀레나이드(CdSe), 카드뮴 설퍼(CdS), 카드뮴 텔루라이드(CdTe) 그리고 징크 설퍼(ZnS) 가 있으며 크기가 작아짐에 따라 에너지 갭의 증가와 양자효과로 인하여 가시광선 영역의 밴드갭을 가지므로 가시광 영역의 광전자소자의 소재로 사용될 수 있다. 양자구속 효과를 더욱 효율적으로 활용하기 위해서 코어/쉘 구조의 양자점이 사용될 수도 있으며 그 종류로는 카드뮴 셀레나이드/카드뮴 설퍼(CdSe/CdS), 카드뮴 설퍼/징크 설퍼(CdS/ZnS), 카드뮴 셀레나이드/징크 셀레나이드(CdSe/ZnSe), 카드뮴 셀레나이드/징크 설퍼(CdSe/ZnS), 카드뮴 델루라이드/카드뮴 셀레나이드(CdTe/CdSe) 중 적어도 하나일 수 있다. 또한 쉘의 두께는 6nm 에서 25nm 이내 인 것이 바람직하다.The
아래에서 본 발명의 광전소자를 제조하는 실시예를 설명한다.An embodiment for manufacturing the photoelectric device of the present invention will be described below.
실시예(광전 소자의 제조) Example (manufacture of photoelectric device)
(1) 제1전극의 형성(1) Formation of first electrode
제1전극은 인듐-주석 (9:1) 타겟을 산소 분위기에서 스퍼터링 시스템으로 증착하였다. 이때, Ar(아르곤)과 O2(산소) 분압은 25:0 (s.c.c.m.), 공정압력(working pressure)은 1mTorr였고, DC 80W의 공정 조건으로 기판 위에 제1전극을 100nm의 두께로 증착 후, 급속 열처리 장비 (Rapid Thermal Annealing, RTA)로 500℃에서 10분간 후처리 공정을 진행하였다.The first electrode deposited an indium-tin (9: 1) target with a sputtering system in an oxygen atmosphere. At this time, the first electrode was deposited to a thickness of 100 nm on the substrate under the process conditions of DC 80 W, and a rapid pressure The post-treatment process was performed at 500 ° C for 10 minutes by rapid thermal annealing (RTA).
(2) 절연체층의 형성(2) Formation of insulator layer
제1전극 위에 플라스마 화학 기상 증착 시스템(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD)으로 SiO2절연체 박막을 200nm 두께로 증착하였다.A 200 nm thick SiO2 thin film was deposited on the first electrode by Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD).
(3) 산화물반도체층 형성(3) Formation of oxide semiconductor layer
절연체층 위에 인듐-아연 비정질 산화물 반도체(Indium Zinc Oxide Semiconductor, IZO) 박막을 형성하였다. 먼저, 졸-겔법으로 산화물반도체층을 성막하기 위하여 전구체 용액을 제조하였다. 전구체 용액은 인듐 질산 수화물(In(NO3)2H2O,Indiumnitratehydrate, Aldrich,99.999%)과 아연 질산 6수화물(Zn(NO3)26H2O,Zincnitratehexahydrate, Aldrich,98%)을 각각 0.2M 농도로 10ml의 2-메톡시 에탄올(2-Methoxyethanol)에 넣어 12시간 동안 교반하여 인듐과 아연이 7:3의 비율로 존재하도록 제조하였다. 이어서, 상기 전구체 용액을 절연체 박막 위에 30초간 3000rpm으로 스핀코팅 한 후, 300℃에서 1시간 동안 대기 중에서 핫플레이트로 열처리하였다.An Indium Zinc Oxide Semiconductor (IZO) thin film was formed on the insulator layer. First, a precursor solution was prepared to form an oxide semiconductor layer by a sol-gel method. The precursor solution was prepared by dissolving indium nitrate hydrate (In (NO3) 2H2O, Indium nitrate hydrate, Aldrich, 99.999%) and zinc nitrate hexahydrate (Zn (NO3) 26H2O, Zincnitratehexahydrate, Aldrich, (2-Methoxyethanol) and stirred for 12 hours, so that indium and zinc were present in a ratio of 7: 3. Next, the precursor solution was spin-coated on the insulator thin film at 3000 rpm for 30 seconds, and then heat-treated at 300 ° C for 1 hour in a hot plate.
(4) 양자점층의 형성(4) Formation of quantum dot layer
인듐-아연 비정질 산화물 반도체 박막 위에 600nm의 흡수파장을 갖는 CdSe/ZnS 코어쉘 양자점 (NSQDs-HOS, nanosquare)을 1분간 2000rpm으로 스핀코팅 후, 180℃에서 1시간동안 대기 중에서 핫플레이트로 열처리하여 2의 양자점 박막을 성막시켰다.CdSe / ZnS core shell quantum dots (NSQDs-HOS, nanosquare) having an absorption wavelength of 600 nm were spin-coated on the indium-zinc amorphous oxide semiconductor thin film at 2000 rpm for 1 minute and then heat-treated in a hot plate at 180 ° C for 1 hour Of the quantum dots were formed.
(5) 제2전극의 형성(5) Formation of the second electrode
상기 양자점층 위에 네거티브 포토리지스트(Negative Photo-resist)와 쿼츠 포토마스크를 사용하여 포토리소그래피(Photolithography) 공정을 진행하여 제2 투명전극을 증착하기 전, 패터닝을 실시하여 전극을 증착하고자 하는 부분만 노출시켰다. 이어서, 제2전극을 형성하였는데 제2전극은 인듐-주석 (9:1) 산화물 반도체 (ITO) 타겟을 스퍼터링 시스템으로 증착하였다. 이때, 공정조건은 Ar(아르곤)과 O2(산소) 분압 25:0 (s.c.c.m.), 압력(working pressure) 1mTorr, DC 80W였고, 두께는 100nm 였다. 이어서, 제2전극 패턴이 아닌 부분에 존재하는 네거티브 PR을 제거하기 위하여 아세톤에 5분간 담궈 네거티브 포토리지스트를 용해시켰다.A photolithography process is performed using a negative photoresist and a quartz photomask on the quantum dot layer to perform patterning before depositing the second transparent electrode, Exposed. Subsequently, a second electrode was formed, and a second electrode was deposited with a sputtering system of an indium-tin (9: 1) oxide semiconductor (ITO) target. The process conditions were Ar (argon) and O2 (oxygen) partial pressure of 25: 0 (s.c.c.m.), working pressure of 1 mTorr, DC 80 W, and thickness of 100 nm. Subsequently, in order to remove negative PR existing in a portion other than the second electrode pattern, the negative photoresist was dissolved by immersing in acetone for 5 minutes.
평가예 1(광전소자 단면 관찰) Evaluation Example 1 (Cross-sectional view of photoelectric device)
도 3은 본 발명의 광전소자 단면에 대한 투과전자현미경 사진이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 광전소자를 구성하는 각 층의 계면과 두께를 확인할 수 있다.3 is a transmission electron microscope photograph of the cross section of the photoelectric device of the present invention. Referring to FIG. 3, the interface and thickness of each layer constituting the photoelectric device of the present invention can be confirmed.
평가예 2(광전소자 동작특성 분석) Evaluation Example 2 (Analysis of photoelectric device operation characteristics)
도 4는 본 발명의 광전소자에 대한 가시광 및 자외선 영역에서의 전압-전류 거동 특성을 나타낸 것이다. 4 shows the voltage-current behavior characteristics in the visible and ultraviolet regions of the photoelectric device of the present invention.
① 광이 조사되지 않은 상태에서(Dark) 제1전극에 음의 전압이 인가되었을 때, 전자는 제1전극과 절연체층 사이에 존재하는 높은 전위장벽으로 인하여 흐르지 못하므로 제1전극과 제2전극 사이에는 전류가 거의 흐르지 않았다.(1) When a negative voltage is applied to the first electrode in a state where light is not irradiated (Dark), electrons can not flow due to a high potential barrier existing between the first electrode and the insulator layer, There was almost no current flowing between them.
② 광이 조사되지 않은 상태에서(Dark) 제1전극에 양의 전압이 인가됐을 때 (상대적으로 제2전극에 음의 전압), 전자는 제2전극으로부터 다량으로 들어와 양자점층과 산화물반도체층을 지나 산화물반도체층과 절연체층 사이의 낮아진 진입장벽을 통해 절연체층의 전도성 대역으로 들어가서 제1전극으로 이동하게 되므로 제1전극과 제2전극 사이에는 전류가 원활히 흐르게 되었다. 광이 조사되지 않은 조건에서의 동작특성으로부터 본 발명의 광전소자가 수직 방향의 전류를 제어할 수 있는 다이오드(Diode) 특성을 가지고 있음을 확인 할 수 있었다.(2) When a positive voltage is applied to the first electrode in a state where light is not irradiated (Dark) (a relatively negative voltage is applied to the second electrode), the electrons enter from the second electrode in a large amount and the quantum dot layer and the oxide semiconductor layer The current enters the conductive band of the insulator layer through the lower entry barrier between the oxide semiconductor layer and the insulator layer and moves to the first electrode so that the current flows smoothly between the first electrode and the second electrode. It can be confirmed that the photoelectric device of the present invention has a diode characteristic capable of controlling the current in the vertical direction from the operating characteristics under the condition that the light is not irradiated.
③ 광이 조사된 상태에서(가시광 영역: 650nm~405nm, 자외선 영역: 365nm, 254nm), 양자점층은 가시광 영역 및 자외선 영역에서, 비정질 산화물반도체층은 자외선 영역에서 전자-정공 쌍의 여기자를 형성하게 되고, 이때 제1전극에 음의 전압을 인가하면 광에 의해 생성된 다량의 정공이 양자점과 산화물반도체층을 지나 절연체층과 산화물반도체층 사이의 낮아진 가전자대 진입장벽을 통해 절연체층의 가전자대 대역으로 들어가서 제1전극으로 이동하게 되므로, 제1전극과 제2전극 사이에는 전류가 흐르게 된다. 이때, 전류의 크기는 광의 세기가 커짐에 따라 그리고 광의 파장이 짧아짐에 따라 순차적으로 커지게 된다. 이와 같은 전류의 흐름 특성은 절연체층, 산화물반도체층, 양자점층이 서로 맞닿아 계면을 형성한 상태로 순차적으로 적층되었기 때문이다. 이와 같은 결과로부터, 본 발명의 광전소자가 가시광 및 자외선 영역의 광을 검출할 수 있는 신개념의 광 다이오드임을 확인할 수 있었다.(3) The amorphous oxide semiconductor layer forms excitons of electron-hole pairs in the ultraviolet region in the visible light region (visible light region: 650 to 405 nm, ultraviolet region: 365 nm, and 254 nm) When a negative voltage is applied to the first electrode, a large amount of holes generated by the light travels through the quantum dots and the oxide semiconductor layer, through the lower barrier layer of the valence band between the insulating layer and the oxide semiconductor layer, And the current flows to the first electrode, so that a current flows between the first electrode and the second electrode. At this time, the magnitude of the current increases sequentially as the intensity of light increases and as the wavelength of light decreases. This current flow characteristic is because the insulator layer, the oxide semiconductor layer, and the quantum dot layer are in contact with each other to form an interface, and the layers are sequentially stacked. From these results, it can be confirmed that the photoelectric device of the present invention is a new-concept photodiode capable of detecting visible light and ultraviolet light.
④ 광이 조사된 상태에서(가시광 영역: 650nm~405nm, 자외선 영역: 365nm, 254nm), 양자점층은 가시광 영역 및 자외선 영역에서, 산화물반도체층은 자외선 영역에서 전자-정공 쌍의 여기자를 형성하게 되고, 이때 제1전극에 양의 전압을 인가하면 광에 의해 생성된 다량의 전자가 양자점층과 산화물반도체층을 지나 산화물반도체층과 절연층 사이의 낮아진 진입장벽을 통해 절연체층의 전도성 대역으로 들어가서 제1전극으로 이동하게 되므로 제1전극과 제2전극 사이에는 ②의 경우보다 더 높은 값의 전류가 원활히 흐르게 되는 것을 확인하였다.(4) In the visible light region (ultraviolet region: 365 nm, 254 nm), the quantum dot layer forms an exciton of electron-hole pairs in the ultraviolet region in the visible light region and ultraviolet region When a positive voltage is applied to the first electrode, a large amount of electrons generated by light enter the conductive band of the insulator layer through the quantum dot layer and the oxide semiconductor layer through the lower entry barrier between the oxide semiconductor layer and the insulating layer, It is confirmed that a higher current flows smoothly between the first electrode and the second electrode than in the case of (2).
평가예 3(광 투과도 분석) Evaluation Example 3 (Light transmittance analysis)
도 5는 본 발명의 광전소자에 대한 가시광 및 자외선 투과 특성을 나타낸 것이다. 제1전극/절연체층/산화물반도체층/양자점층/제2전극 구조에서의 가시광 투과도는 80% 이상으로써 높은 투과성을 보였다. 특히 본 발명의 광전소자에서 빛을 직접적으로 수광하게 되는 제1전극/절연체층/산화물반도체층/양자점층의 가시광 투과도는 90% 이상으로써 본 발명의 광전소자가 투명한 광 다이오드임을 확인 할 수 있었다.5 shows visible light and ultraviolet ray transmission characteristics of the photoelectric device of the present invention. The visible light transmittance of the first electrode / insulator layer / the oxide semiconductor layer / the quantum dot layer / the second electrode structure was 80% or more, indicating high transmittance. In particular, the visible light transmittance of the first electrode / insulator layer / oxide semiconductor layer / quantum dot layer, which directly receives light in the photoelectric device of the present invention, is 90% or more, confirming that the photoelectric device of the present invention is a transparent photodiode.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 일 구현예를 이용하여 설명한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에서 설명된 구현 예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이런 구현예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the invention. Therefore, the embodiments described in the present invention are not intended to limit the scope of the present invention but to limit the scope of the present invention. The scope of protection of the present invention should be construed according to the claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.
100 : 광전소자 101 : 제1전극
102 : 절연체층 103 : 산화물반도체층
104 : 양자점층 105 : 제2전극100: photoelectric element 101: first electrode
102: insulator layer 103: oxide semiconductor layer
104: Quantum dot layer 105: Second electrode
Claims (7)
제1전극;
상기 제1전극 위에 형성된 절연체층;
상기 절연체층 위에 형성된 산화물반도체층;
상기 산화물반도체층 위에 형성된 양자점층; 및
상기 양자점층 위에 형성된 제2전극;을 포함하고,
상기 산화물반도체층은 자외선 영역의 광을 흡수하여 전자-정공 쌍을 생성시키고, 상기 양자점층은 자외선 및 가시광선 영역의 광을 흡수하여 전자-정공 쌍을 생성시키며,
상기 양자점층은 카드뮴 셀레나이드(CdSe), 카드뮴 설퍼(CdS), 카드뮴 텔루라이드(CdTe), 징크 설퍼(ZnS), 카드뮴 셀레나이드/카드뮴 설퍼(CdSe/CdS), 카드뮴 설퍼/징크 설퍼(CdS/ZnS), 카드뮴 셀레나이드/징크 셀레나이드(CdSe/ZnSe), 카드뮴 셀레나이드/징크 설퍼(CdSe/ZnS), 카드뮴 델루라이드/카드뮴 셀레나이드(CdTe/CdSe)로 구성된 Ⅱ-Ⅵ 계열 양자점 그룹 에서 선택된 적어도 하나인 양자점으로 이루어지고,
상기 산화물반도체층과 양자점층에 광이 흡수되지 않는 조건에서, 상기 제1전극에 인가되는 전압값이 상기 제2전극에 인가되는 전압값보다 높은 경우에는 상기 제1전극과 제2전극 사이에 전류가 흐르고, 상기 제1전극에 인가되는 전압값이 상기 제2전극에 인가되는 전압값보다 낮은 경우에는 상기 제1전극과 제2전극 사이에 실질적으로 전류가 흐르지 않는 일방향 전류 흐름 특성을 보이며,
상기 산화물반도체층과 양자점층에 광이 흡수되는 조건에서, 상기 제1전극에 인가되는 전압값이 상기 제2전극에 인가되는 전압값보다 낮은 경우와 상기 제1전극에 인가되는 전압값이 상기 제2전극에 인가되는 전압값보다 높은 경우 모두에서 상기 제1전극과 제2전극 사이에 전류가 흐르는 양방향 전류 흐름 특성을 보이는 것을 특징으로 하는 광전소자.1. A photoelectric device comprising a diode function for absorbing light and passing a current in one direction,
A first electrode;
An insulator layer formed on the first electrode;
An oxide semiconductor layer formed on the insulator layer;
A quantum dot layer formed on the oxide semiconductor layer; And
And a second electrode formed on the quantum dot layer,
The oxide semiconductor layer absorbs light in the ultraviolet region to generate electron-hole pairs, and the quantum dot layer absorbs light in the ultraviolet and visible light regions to generate electron-hole pairs,
The quantum dot layer may include at least one of CdSe, CdS, CdTe, ZnS, CdSe / CdS, Cadmium Sulfur / Selected from the II-VI series quantum dot group consisting of cadmium selenide / zinc selenide (CdSe / ZnSe), cadmium selenide / zinc sulphide (CdSe / ZnS), and cadmiumdelurolide / cadmium selenide (CdTe / CdSe) At least one quantum dot,
When a voltage value applied to the first electrode is higher than a voltage value applied to the second electrode under a condition that light is not absorbed in the oxide semiconductor layer and the quantum dot layer, Directional current flow characteristic in which substantially no current flows between the first electrode and the second electrode when the voltage value applied to the first electrode is lower than the voltage value applied to the second electrode,
The voltage applied to the first electrode is lower than the voltage applied to the second electrode under the condition that light is absorbed by the oxide semiconductor layer and the quantum dot layer, And a current flows between the first electrode and the second electrode when the voltage is higher than a voltage value applied to the second electrode.
상기 절연체층과 산화물반도체층은 서로 맞닿아 계면을 형성하는 것을 특징으로 하는 광전소자.The method according to claim 1,
Wherein the insulator layer and the oxide semiconductor layer are in contact with each other to form an interface.
상기 제1전극과 제2전극은 투명전도성 물질로 이루어지고,
상기 절연체층의 두께는 50 내지 300nm이고, 실리콘 옥사이드(SiO2), 알루미늄 옥사이드(Al2O3), 하프늄 옥사이드(HfO2), 탄탈륨 옥사이드(Ta2O5), 실리콘 나이트라이드(SixNy), 실리콘 옥사이드 나이트라이드(SiOxNy), 이트륨 옥사이드(Y2O3), 마크네슘 옥사이드(MgxOy), 타이타늄 옥사이드(TixOy), 저머늄 옥사이드(GexOy)로 구성된 군에서 선택된 적어도 하나이며,
상기 산화물반도체층의 두께는 10 내지 100nm이고, 징크 옥사이드(ZnO), 인듐 갈륨 징크 옥사이드(Indium Gallium Zinc Oxide), 징크 틴 옥사이드(Zinc Tin Oxide), 인듐 징크 옥사이드(Indium Zinc Oxide), 실리콘 인듐 징크 옥사이드(Silicon Indium Zinc Oxide), 하프늄 인듐 징크 옥사이드(Hafnium Indium Zinc Oxide), 인듐 옥사이드(Indium Oxide), 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide), 인듐 징크 틴 옥사이드(Indium Zinc Tin Oxide), 알루미늄 징크 옥사이드(Aluminum Zinc Oxide), 갈륨 징크 옥사이드(Gallium Zinc Oxide), 리튬 징크 옥사이드(Lithium Zinc Oxide), 타이타늄 옥사이드(Titanium Oxide)로 구성된 군에서 선택된 적어도 하나인 비정질 산화물반도체 물질이며,
상기 양자점층의 두께는 6 내지 25nm인 것을 특징으로 하는 광전소자.The method according to claim 1,
Wherein the first electrode and the second electrode are made of a transparent conductive material,
The thickness of the insulator layer is 50 to 300nm, a silicon oxide (SiO 2), aluminum oxide (Al 2 O 3), hafnium oxide (HfO 2), tantalum oxide (Ta 2 O 5), silicon nitride (Si x N y), silicon oxide nitride (SiO x N y), yttrium oxide (y 2 O 3), the mark magnesium oxide (Mg x O y), titanium oxide (Ti x O y), germanium oxide (Ge x O y ), ≪ / RTI >
The oxide semiconductor layer may have a thickness of 10 to 100 nm and may be formed of at least one of ZnO, A material selected from the group consisting of Silicon Indium Zinc Oxide, Hafnium Indium Zinc Oxide, Indium Oxide, Indium Tin Oxide, Indium Zinc Tin Oxide, Aluminum Zinc Oxide, At least one amorphous oxide semiconductor material selected from the group consisting of Aluminum Zinc Oxide, Gallium Zinc Oxide, Lithium Zinc Oxide, and Titanium Oxide,
Wherein the thickness of the quantum dot layer is 6 to 25 nm.
상기 제1전극은 투명기판 위에 형성되고,
상기 제2전극은 패터닝되어 형성된 것을 특징으로 하는 광전소자.The method according to claim 1,
Wherein the first electrode is formed on a transparent substrate,
Wherein the second electrode is formed by patterning.
상기 일방향 전류 흐름 특성과 양방향 전류 흐름 특성에서는 상기 산화물반도체층과 양자점층에 흡수되는 광의 파장이 짧아질수록 전류값이 순차적으로 비례하여 증가하는 것을 특징으로 하는 광전소자.The method according to claim 1,
Wherein the current value gradually increases in proportion to a shorter wavelength of the light absorbed in the oxide semiconductor layer and the quantum dot layer in the unidirectional current flow characteristic and the bidirectional current flow characteristic.
상기 일방향 전류 흐름에서 상기 산화물반도체층과 상기 절연체층 사이의 계면에서 전자가 상기 절연체층의 컨덕션 밴드를 따라 이동하는 것을 특징으로 하는 광전소자.The method according to claim 1,
Wherein electrons move along the conduction band of the insulator layer at the interface between the oxide semiconductor layer and the insulator layer in the unidirectional current flow.
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