KR102017161B1 - p형 산화물 박막의 제조방법 - Google Patents

p형 산화물 박막의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 산화물 박막 제조방법에 관한 것으로서, 상기 산화물 박막은 p형 도펀트에 의해 도핑되어 p형 산화물 박막을 형성하되, 상기 p형 도펀트는 희토류계 원소인 것을 특징으로 하는 p형 산화물 박막의 제조방법을 기술적 요지로 한다.
또한, 본 발명은 기판 상에 산화물 박막을 형성하는 방법에 있어서, 희토류계 원소 및 산화물 박막 재료를 포함하는 소스 용액을 준비하는 단계와, 상기 소스 용액에 초음파를 전달하여 상기 소스 용액을 액적 상태로 반응 챔버 내로 투입하는 단계 및 상기 반응 챔버 내에서 열분해된 반응물을 상기 기판 상에 공급하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 p형 산화물 박막의 제조방법을 또 다른 기술적 요지로 한다.
이에 의해 본 발명은 p형 산화물 박막의 도핑 방법을 제시하고, 이를 위한 새로운 도펀트를 제시하기 위해, 희토류계 원소를 p형 도펀트로 이용함으로써, 전기적, 광학적, 구조적 특성 제어가 가능한 p형 산화물 반도체 박막을 제공하는 것이다.

Description

p형 산화물 박막의 제조방법{Method for Manufacturing p-type oxide thin film}
본 발명은 기판 상에 산화물 박막을 형성하는 방법에 관한 것으로서, 상기 산화물 박막은 희토류계 p형 도펀트에 의해 도핑되어 p형 산화물 박막을 형성하기 위한 p형 산화물 박막의 제조방법에 관한 것이다.
산화물 반도체를 이용한 투명 전도성 박막(Transparent conductive film)은 투명한 기판 상에 형성되어 투명전자소자, 광전자소자, 광학 장치 예컨대 태양전지, 대전방지막, 열반사막, 센서, 디스플레이 장치(액정표시장치, 유기발광 표시장치, 플라즈마 디스플레이 장치), 유기발광다이오드 등에 광범위하게 사용되고 있다.
이러한 투명 전도성 박막 중 가장 많이 연구되고 있는 것으로는, 주석 첨가 인듐 산화물(ITO), 주석 산화물(tin oxide) 또는 불소 첨가 주석 산화물(FTO)과 같은 도전성 금속 산화물이 대표적이다.
대체로 상기의 투명 전도성 박막은 n형 투명 전도성 박막으로 알려져 있으며, 이에 대한 연구는 이미 오래 전부터 연구되고 있어 기술 개발이 성숙 단계에 있다.
n형 투명 전도성 박막은 스퍼터링법, 열증발법, 졸겔법, ALD 또는 CVD 등 여러가지 방법들이 있으나, p형 투명 전도성 박막은 현재까지 스퍼터링법, 열증발법 및 펄스 레이저 증착법 등과 같은 물리적 증착 방법만이 개발되어 있으며, p형 전환을 위한 추가공정 예컨대 주석 산화물에 추가로 p형 도핑을 하거나 고온의 후열처리 공정 등이 필요하다.
또한, p형 투명 전도성 박막의 제조 방법은 일반적으로 진공 공정이 필요하며, 조성 조절이 어려워 공정의 재현성이 떨어지는 문제점이 있다. 특히 상술한 후열처리 공정은 600℃ 이상 공정으로 진공 공정과 더불어 공정 시간이 상당히 소요되며, 공정이 전반적으로 복잡하여 공정 비용의 상승을 초래하고 있다.
또한, 현재까지 알려진 p형 도펀트의 경우에는 Li, Al, Ga, In, N, P 등 Ⅲ과 Ⅴ족 원소이나, 이는 아직까지 저항이 높은 것으로 알려져 있어 다양한 분야에 적용이 어려운 면이 있다.
더욱이 p형 도핑이 성공하였다 하더라도 도펀트의 안정성이 낮아서 시간이 지남에 따라 서서히 p형 반도체 내의 전하 농도가 낮아지거나 n형으로 변환되는 문제점이 있다.
또한, ITO의 경우 고가의 In의 첨가로 인해 제조 단가가 상승하고, 그 공급 또한 원활하지 못할 것으로 예상되어 새로운 도펀트 물질의 개발이 필수적으로 요구되고 있는 상황이다.
이와 같이, n형 투명 전도성 박막과는 달리 p형 투명 전도성 박막의 경우에는 안정적인 도펀트의 부재 및 공정의 복잡화, 재현성의 어려움으로 인해 그 상용화에 어려움을 겪고 있는 실정이다.
한국 등록특허 10-1434327. 국제 공개 특허 WO2013-117018.
"On the possibility of p-type SnO2"(Journal of Materials Chemistry, 2012,22,25236)
상기 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 희토류계 p형 도펀트를 이용한 p형 산화물 박막을 형성하기 위한 p형 산화물 박막 제조방법의 제공을 그 목적으로 한다.
본 발명은 기판 상에 산화물 박막을 형성하는 방법에 있어서, 상기 산화물 박막은 p형 도펀트에 의해 도핑되어 p형 산화물 박막을 형성하되, 상기 p형 도펀트는 희토류계 원소인 것을 특징으로 하는 p형 산화물 박막의 제조방법을 기술적 요지로 한다.
또한, 본 발명은 기판 상에 산화물 박막을 형성하는 방법에 있어서, 희토류계 원소 및 산화물 박막 재료를 포함하는 소스 용액을 준비하는 단계와, 상기 소스 용액에 초음파를 전달하여 상기 소스 용액을 액적 상태로 반응 챔버 내로 투입하는 단계 및 상기 반응 챔버 내에서 열분해된 반응물을 상기 기판 상에 공급하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 p형 산화물 박막의 제조방법을 또 다른 기술적 요지로 한다.
여기에서, 상기 기판은, 실리콘, 사파이어, 유리, 금속, GaN, GaAs, SiC, ZnO 및 MgO 중 적어도 어느 하나, 또는 고분자 기판으로 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC), 폴리에틸렌나프탈레이트(Polyethylene naphthalate, PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 메타크릴레이트 (Polymethyl methacrylate, PMMA) 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
또한, 상기 기판 상에 산화물 박막을 형성하는 방법은, 초음파분무열분해법, 졸겔법, 수열합성법 및 알콕사이드법 중 어느 하나, 또는 스퍼터링법, 증발증착법 및 화학기상증착법 중 어느 하나에 의해 구현되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 희토류계 원소는, Eu, Gd, Sm, Tb, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Dy, Ho, Er, Tm, Yb 및 Lu 중 어느 하나 또는 이들을 둘 이상 조합하여 사용하는 것이 바람직하며, 상기 산화물 박막은, SnO2 또는 PbO2인 것이 바람직하다.
한편, 상기 반응 챔버의 온도는, 300℃~450℃인 것이 바람직하다.
본 발명은 p형 산화물 박막의 도핑 방법을 제시하고, 이를 위한 새로운 도펀트를 제시하기 위해, 희토류계 원소를 p형 도펀트로 이용함으로써, 전기적, 광학적, 구조적 특성 제어가 가능한 p형 산화물 반도체 박막을 제공하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 초음파분무열분해법의 경우는 450℃ 이하의 공정 온도에서 공정이 이루어지고, 별도의 후열처리 공정이 필요없어 공정 비용의 절감 및 공정 시간을 단축시킬 수 있을 뿐만 아니라, 저온 공정에 의해 고분자 기판과 같은 플렉시블 기판에도 적용할 수 있어, 산화물 박막의 그 응용분야를 다양화할 수 있다.
또한, Eu 기반의 도펀트를 사용하여 간단하게 공정 조건을 제어함으로써, SnO2와 같은 도핑제어가 어려운 산화물 반도체 박막의 p형 제어 및 도핑 깊이 제어 등을 용이하게 구현할 수 있다.
도 1 - 본 발명의 일실시예에 따른 p형 산화물 박막의 제조방법을 위한 장치의 모식도.
도 2 - 본 발명의 일실시예에 따라 제작된 p형 산화물 박막의 단면(a) 및 표면(b) 구조를 나타낸 도.
도 3 - 본 발명의 일실시예에 따라 제작된 p형 산화물 박막의 XRD 측정 데이타를 나타낸 도((a)는 Eu도핑 함량에 따라 넓은 2θ각도 영역에서 측정한 XRD 결과 (b)는 Eu도핑 함량에 따라 SnO2의 주 peak의 2θ각도에서 측정한 XRD결과)
도 4 - 본 발명의 일실시예에 따라 제작된 Hall 효과 측정 데이타를 나타낸 도(Eu의 도핑 함량에 따른 p형 전하의 농도와 전하의 이동도를 나타내는 도).
도 5 - 본 발명의 일실시예에 따라 제작된 Eu의 도핑 함량에 따른 p형 산화물 박막의 광투과율 측정 데이타를 나타낸 도.
본 발명은 산화물 박막을 형성하는 방법에 관한 것으로서, 산화물 박막의 도핑 방법을 제시하고, 이를 위한 새로운 도펀트를 제시하고자 하는 것이다. 특히 p형 도펀트를 이용하여 p형 산화물 반도체 박막을 제공하기 위한 것이다.
이를 위해 본 발명은 기판 상에 산화물 박막을 형성하는 방법에 있어서, 상기 산화물 박막은 p형 도펀트에 의해 도핑되어 p형 산화물 박막을 형성하되, 상기 p형 도펀트는 희토류계 원소인 것을 특징으로 한다.
즉, p형 산화물 박막의 제조를 위해서 희토류계 원소를 이루어진 도펀트를 사용하고자 하는 것이다.
종래의 p형 도펀트는 주로 Ⅲ족 및 Ⅴ족 원소(Li, Al, Ga, In, N, P 등)가 주를 이루었으나, 본 발명은 p형 산화물 박막의 도펀트로 시도되지 않았던 희토류계 원소를 이용하여 p형 산화물 박막을 제조하고자 하는 것이다.
본 발명에 사용되는 희토류계 원소로는 Eu, Gd, Sm, Tb, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Dy, Ho, Er, Tm, Yb 및 Lu 중 어느 하나 또는 이들을 둘 이상 조합하여 사용할 수 있다.
이는 산화물 박막의 일부를 희토류계 원소로 도핑하여 산화물 박막의 전기적, 광학적, 구조적 특성을 변화시키기 위한 것으로, 박막을 증착하는 방법이나 시스템에 따라서 상기 희토류계 원소의 함량을 달리할 수 있으며, 공정 조건이나 공정 용액의 농도 등에 따라 상기 희토류계 원소의 함량을 조절하여 사용한다. 이러한 상기 희토류계 원소의 함량을 조절하여 전하 이동도를 제어하고, 산화물 박막의 투명성을 조절하도록 한다.
이러한 산화물 박막의 형성은 기판 상에 물리, 화학적, 건식 또는 습식 증착법에 의해 형성되며, 예컨대 초음파분무열분해법, 졸겔법, 수열합성법 및 알콕사이드법 중 어느 하나와 같은 습식 증착법이나, 또는 스퍼터링법, 증발증착법 및 화학기상증착법 중 어느 하나와 같은 물리, 화학적 증착법에 의해 구현될 수 있다.
특히, 이러한 증착법은 결정성, 치밀도의 향상 및 p형 반도체 특성의 향상을 위해 후열처리 공정이 선택적으로 이루어질 수 있으며, 증착법에 따라 후열처리 공정이 필요하지 않을 수도 있다.
특히 초음파분무열분해법의 경우는 450℃ 이하의 공정 온도에서 공정이 이루어지고, 별도의 후열처리 공정이 필요없어 공정 비용의 절감 및 공정 시간을 단축시킬 수 있다. 또한, 저온 공정에 의해 고분자 기판과 같은 플렉시블 기판에도 적용할 수 있어, 산화물 박막의 그 응용분야를 다양화할 수 있다.
한편, 본 발명에 사용되는 기판은 투명, 반투명, 불투명 기판을 모두 사용할 수 있으며, 산화물 박막의 증착이 저온 공정으로 이루어지는 경우에는 상술한 바와 같이 플렉시블 기판을 사용할 수도 있다.
이러한 기판은 실리콘, 금속, 사파이어, 유리, GaN, GaAs, SiC, ZnO 및 MgO 중 적어도 어느 하나, 또는 고분자 기판을 사용할 수 있다.
상기 고분자 기판은, 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC), 폴리에틸렌나프탈레이트(Polyethylene naphthalate, PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 메타크릴레이트 (Polymethyl methacrylate, PMMA) 중 어느 하나를 사용할 수 있다.
산화물 박막을 투명 전도성 박막으로 사용하고자 하는 경우에는 투명 기판을 사용하며, 도펀트의 첨가량을 조절하여 투명도를 조절할 수도 있다.
본 발명에서의 산화물 박막은 SnO2 또는 PbO2를 사용하는 것이 바람직하며, 희토류계 원소를 도펀트로 사용하여 도핑제어가 어려운 산화물 반도체 박막의 p형 제어 및 도핑 깊이 제어 등이 가능하도록 한 것이다.
즉, SnO2 또는 PbO2는 n형의 형성은 쉽지만, p형 도핑 제어가 어려운 물질로 알려져 있으며, 본 발명에서는 SnO2 또는 PbO2 박막의 p형 도핑 제어기술을 개시함으로써, 반도체 소자 제작 공정에 있어서 획기적인 기술이라 할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일실시예로 초음파분무열분해법에 의한 산화물 박막의 형성방법에 대해 설명하고, 이에 대한 실험 결과를 개시하고자 한다.
도 1에 본 발명의 일실시예에 따른 p형 산화물 박막의 제조방법을 위한 장치의 모식도를 나타낸 것이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 p형 산화물 박막의 제조방법은, 기판 상에 산화물 박막을 형성하는 방법에 있어서, 희토류계 원소 및 산화물 박막 재료를 포함하는 소스 용액을 준비하는 단계와, 상기 소스 용액에 초음파를 전달하여 상기 소스 용액을 액적 상태로 반응 챔버 내로 투입하는 단계 및 상기 반응 챔버 내에서 열분해된 반응물을 상기 기판 상에 공급하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 희토류계 원소는 Eu, Gd, Sm, Tb, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Dy, Ho, Er, Tm, Yb 및 Lu 중 어느 하나 또는 이들을 둘 이상 조합하여 사용하며, , 상기 산화물 박막은, SnO2 또는 PbO2를 사용한다.
본 발명의 일실시예로 희토류계 원소를 Eu, 산화물 박막으로 SnO2를 사용하며, 기판으로서는 투명한 유리를 사용한다.
먼저, Eu 및 Sn이 포함된 소스 용액(Precursor solution)을 제조한다. 소스 용액에는 프리커서 조성물이 포함되며, Eu의 프리커서 물질로는 EuCl3, Sn의 프리커서 물질은 SnCl4로, 이를 물과 에탄올에 혼합한다. 다양한 실시예를 다음과 같이 표 1에 나타내었다.
<표 1>
Figure 112017123228493-pat00001
도 1에서 상기의 소스 용액을 용기에 담고, 초음파 발생기(Ultrasonic transducer)에 의해 상기 소스 용액에 초음파를 전달하여 상기 소스 용액을 액적 상태로 변환시켜 반응 챔버 내로 투입시킨다.
여기에서, 반응 챔버의 온도는 온도 컨트롤러(Temperature controller)에 의해 조절되며 300℃~450℃가 바람직하다. 이 온도는 액적 상태의 소스 용액이 열분해되는 온도로 이 온도에서 액적 상태의 소스 용액의 열분해가 가장 활발하게 이루어지게 된다. 이보다 낮으면 열분해율이 저하되며, 이보다 높은 경우에는 필요 이상의 에너지를 낭비하게 되며, 표면에 증착된 박막의 기화 등의 문제로 박막의 질이 떨어지는 문제점이 있다.
또한, 반응 챔버의 온도 조절에 의해 분무된 액적의 열분해율을 조절할 뿐만 아니라, 열분해되어 생성된 반응물의 소결 공정까지도 조절할 수 있어, 이를 통한 반응물 입자들의 형상 및 두께의 제어 등이 가능하게 된다.
또한, 초음파 발생기의 강도를 조절하여 액적의 입도 조절을 구현할 수 있으며, 반응 챔버 내에서 열분해된 반응물은 운반 가스에 의해 기판 홀더에 장착된 기판에 용이하게 공급되도록 한다.
본 발명의 일실시예로 증착시간은 대략 15분, 운반 가스로 질소의 유량은 15LPM, 기판의 온도는 430℃였다.
이와 같이 본 발명의 일실시예로 제공된 상기의 방법은 450℃ 이하의 저온 공정에서 이루어져 공정 비용 및 시간을 절감시키면서, 간단한 공정 조건을 제어함으로써, 도핑제어가 어려운 산화물 반도체 박막의 p형 제어 및 도핑 깊이 제어 등의 구현이 용이한 장점이 있다.
특히 SnO2는 n형의 형성은 쉽지만, p형 도핑 제어가 어려운 물질로 알려져 있으며, 본 발명에 따른 제조방법에 의하면 SnO2 박막의 p형 도핑 제어기술은 매우 용이하게 이루어짐을 확인할 수 있었다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 제작된 p형 산화물 박막의 단면(a) 및 표면(b) 구조를 나타낸 것으로서, 유리 기판 상에 Eu-doped SnO2가 비교적 균일한 두께로 성장하였음을 확인할 수 있었고, 표면 상태 또한 양호함을 확인할 수 있었다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 제작된 p형 산화물 박막의 XRD 측정 데이타를 나타낸 것으로서((a)는 Eu도핑 함량에 따라 넓은 2θ각도 영역에서 측정한 XRD 결과 (b)는 Eu도핑 함량에 따라 SnO2의 주 peak의 2θ각도에서 측정한 XRD결과), SnO2 결정내에서 Sn2+ 이온의 자리에 그보다 이온반경이 더 큰 Eu3+ 이온이 치환되어 들어가고 치환되는 양이 증가함에 따라 격자 크기가 증가하게 되어 XRD 피크가 좌측으로 더 이동되었음을 알 수 있었다. 이는 본 발명의 실시예에 따라 Eu가 도핑이 되었음을 확인할 수 있는 것이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 제작된 Hall 효과 측정 데이타를 나타낸 것으로서(Eu의 도핑 함량에 따른 p형 전하의 농도와 전하의 이동도를 나타내는 도), Eu을 도핑하지 않은 SnO2의 경우, 산소 공공에 의해 자연적으로 n형 특성을 나타내지만, Eu 도핑이 됨에 따라 p형으로 hole 농도가 증가함을 나타내었다.
또한 Eu 도핑 함량이 증가함에 따라 전하의 이동도가 낮아지는 현상이 관측되는데, 이는 도핑트의 농도가 증가함에 따라 격자내 도펀트 이온에 의한 전하의 산란과 증가한 전하들 사이의 산란 증가에 따라 나타나는 현상으로 도핑 농도가 높은 반도체에서 도핑량 증가에 따라 나타나는 일반적인 현상이다.
따라서 이는 본 발명의 실시예에 따라 Eu가 도핑이 되었으며, 도핑농도를 제어할 수 있음을 확인할 수 있었고, 추가적인 후열처리 공정이 없음에도 p형 도핑이 이루어짐을 다시 한번 확인할 수 있었다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 제작된 p형 산화물 박막의 광투과율 측정 데이타를 나타낸 것으로서, 가시광 영역의 파장에서 50% 이상의 투과율을 보이는 것으로 보아, 산화물 박막의 일부를 희토류계 원소로 도핑하여 산화물 박막의 전기적, 광학적, 구조적 특성을 변화시킬 수 있음을 다시 한번 확인할 수 있었다.
이와 같이 본 발명은 산화물 박막을 형성하는 방법에 관한 것으로서, 산화물 박막의 도핑 방법을 제시하고, 이를 위한 새로운 도펀트를 제시하기 위해, 희토류계 원소를 p형 도펀트로 이용함으로써, 전기적, 광학적, 구조적 특성 제어가 가능한 p형 산화물 반도체 박막을 제공하게 된다.
또한, 본 발명에 따른 초음파분무열분해법의 경우는 450℃ 이하의 공정 온도에서 공정이 이루어지고, 별도의 후열처리 공정이 필요없어 공정 비용의 절감 및 공정 시간을 단축시킬 수 있을 뿐만 아니라, 저온 공정에 의해 고분자 기판과 같은 플렉시블 기판에도 적용할 수 있어, 산화물 박막의 그 응용분야를 다양화할 수 있다.
또한, 상기의 방법에 의해 간단하게 공정 조건을 제어함으로써, 도핑제어가 어려운 산화물 반도체 박막의 p형 제어 및 도핑 깊이 제어 등을 용이하게 구현할 수 있다.

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 기판 상에 산화물 박막을 형성하는 방법에 있어서,
    희토류계 원소 및 산화물 박막 재료를 포함하는 소스 용액을 준비하는 단계;
    상기 소스 용액에 초음파를 전달하여 상기 소스 용액을 액적 상태로 반응 챔버 내로 투입하는 단계; 및
    상기 반응 챔버 내에서 열분해된 반응물을 상기 기판 상에 공급하는 단계;를 포함하고,
    상기 초음파의 강도를 조절하여 상기 액적의 입도를 조절하고,
    상기 반응 챔버의 온도는 300℃~400℃이며, 상기 반응 챔버의 온도의 조절에 의해 상기 액적의 열분해율을 조절하여,
    상기 반응물 입자들의 형상, 도핑 깊이, 박막 두께 및 p형 도핑 농도를 제어하는 것을 특징으로 하는 p형 산화물 박막의 제조방법.
  7. 삭제
  8. 제 6항에 있어서, 상기 희토류계 원소는,
    Eu, Gd, Sm, Tb, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Dy, Ho, Er, Tm, Yb 및 Lu 중 어느 하나 또는 이들을 둘 이상 조합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 p형 산화물 박막의 제조방법.
  9. 제 6항에 있어서, 상기 기판은,
    실리콘, 사파이어, 유리, GaN, GaAs, SiC, ZnO 및 MgO 중 적어도 어느 하나,
    또는 고분자 기판인 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 p형 산화물 박막의 제조방법.
  10. 제 6항에 있어서, 상기 산화물 박막은,
    SnO2 또는 PbO2인 것을 특징으로 하는 p형 산화물 박막의 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101284587B1 (ko) * 2012-05-17 2013-07-11 한국과학기술연구원 Ｐ-형 투명 산화물 반도체, 이를 포함하는 트랜지스터 및 그 제조방법

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101007618B1 (ko) * 2008-10-24 2011-01-12 한국전자통신연구원 Ｐ형 산화물 반도체 박막용 조성물 및 이를 이용한 ｐ형 산화물 반도체 박막의 제조방법
KR101072845B1 (ko) * 2009-11-30 2011-10-20 한국세라믹기술원 초음파 분무 열분해법을 이용한 산화세륨 분말의 제조방법
CN102586748A (zh) 2012-02-10 2012-07-18 武汉理工大学 p型导电Sb掺杂SnO2薄膜和含有该薄膜的氧化锡同质pn结及其制备方法
KR101434327B1 (ko) 2013-03-29 2014-08-27 (주)알에프트론 투명 화합물 반도체 및 그의 ｐ-타입 도핑 방법
KR101636140B1 (ko) * 2014-08-22 2016-07-07 한양대학교 산학협력단 발광 소자 및 그 제조 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101284587B1 (ko) * 2012-05-17 2013-07-11 한국과학기술연구원 Ｐ-형 투명 산화물 반도체, 이를 포함하는 트랜지스터 및 그 제조방법

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