고 에너지 전자빔 조사에 따른 ZnO 기판의 결함생성 및 전기적 특성 변화

Abstract

수열합성법(hydrothermal) 방식으로 성장한 ZnO 기판에 고에너지의 전자빔을 조사시킨 후 쇼트키(Schottky)다이오드를 제작하여 결함상태와 전기적 특성 변화를 조사하였다. 1 MeV 및 2 MeV 전자빔으로 <TEX>$1{\times}10^{16}$</TEX> electrons/<TEX>$cm^2$</TEX> dose로 기판의 Zn 면에 조사하였다. 1 MeV 전자빔이 조사된 시료에서는 표면에 전자빔 유도결함을 형성시켜 누설전류를 증가시켰고, 2 MeV 전자빔의 경우는 오히려 다이오드 누설절류 감소와 on/off 특성을 향상시키는 것으로 나타났다. 이들 시료에 대한 DLTS (deep level transient spectroscopy) 측정결과 전자빔 조사에 따른 전기적 물성변화는 활성화에너지와 포획단면적이 각각 <TEX>$E_c$</TEX>-0.33 eV 및 <TEX>$2.97{\times}10^{15}\;cm^{-2}$</TEX>인 O-vacancy가 주된 연관성을 보였으며, 활성화에너지 <TEX>$E_v$</TEX>+0.8 eV인 결함상태도 새롭게 완성되었다. The electrical properties and defect states in ZnO substrates were studied during high-energy electron beam irradiations. 1 MeV and 2 MeV electron-beam with dose of <TEX>$1{\times}10^{16}$</TEX> electrons/<TEX>$cm^2$</TEX> were irradiated on Zn-surface of the sample. In the sample irradiated by 1 MeV, the leakage current was increased by electron-beam induced surface defects, while the enhancement of on/off property and the decrease of leakage current appeared in the 2 MeV irradiated sample. From the deep level transient spectroscopy measurements for these samples, it showed that the defect states with the activation energies of <TEX>$E_c$</TEX>-0.33 eV and <TEX>$E_v$</TEX>+0.8 eV are generated during the high energy electron-beam irradiation. Especially, it considered that the <TEX>$E_c$</TEX>-0.33 eV state related with O-vacancy affects to their electrical properties.