| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2005년 가을 (11/10 ~ 11/11, 한양대학교) |
| 권호 | 11권 2호 |
| 발표분야 | 반도체재료 |
| 제목 | 펄스레이져 증착법으로 성장시킨 Mn을 첨가한 (Zn, Mg)O:P 박막의 전기 및 자기특성 |
| 초록 | Diluted Magnetic Semiconductor(DMS)연구에 있어서 Mn을 고용시킨 ZnO는 p-type 전기전도도를 가질 경우 상온에서 강자성이 관찰되리라 예상되어[1][2] 많은 연구가 진행되어왔다. 그러나 p-type ZnO의 성장이 어려워 대부분의 연구가 n-type ZnO를 기반으로 수행되고 있다. 그러나 최근 몇몇 연구자에 의하여 phosphorus와 Mg 이온을 같이 첨가한 ZnO 박막에서 p-type 전기전도도를 갖는다는 연구결과가 발표되었다.[3] 이는 Mg 이온에 의하여 전자 수를 감소시키고 phosphorus 이온에 의하여 홀을 생성하여 ZnO 박막에서 p-type 전기전도도를 나타나게 하는 것이다. 본 실험에서는 위의 연구 결과들를 이용하여 ZnO에 phosphorus와 Mg 이온을 첨가하여 ZnO에 p-type 전기전도도를 갖게하고 Mn을 첨가하여 자기적 특성을 관찰하려고 한다. 박막은 SiO2/Si 기판 위에 펄스레이저 증착법을 이용하여 성장시켰으며, 후열처리 공정을 하여서 phosphorus 이온이 ZnO 내에서 산소자리를 차지하여 acceptor 역할을 하는 데에 필요한 에너지를 얻도록 하였다. 박막 증착에 사용된 타겟은 고상반응법을 이용하여 제작하였으며 이때 타겟의 조성은 (Zn0.97Mg0.01Mn0.02)O:P로 정량 하였고 phosphorus는 2 mol% 첨가하였다. 박막에 대한 x-ray diffraction pattern결과 ＜002＞방향으로의 우선성장배열을 확인하였으며 ZnO peaks외에 다른 상에 의한 peak은 관찰되지 않았다. van der Pauw 법을 이용한 Hall effect 실험과 PPMS(Quantum Design, PPMS9, Physical Property Measurement System)를 이용한 전기적 특성 측정 결과 성장된 Mn-doped (Zn, Mg)O:P 박막은 상온에서 p-type 전기전도도가 관찰되었으며, 이때 홀 농도는 1.75 X 1018 cm-3, 이동도는 375 cm2V-1s-1, 저항은 9.93 X 10-3 Ω•cm 였다. 또한 MPMS(Quantum Design, MPMS7, Magnetic Property Measurement System)를 이용한 자기적 특성 측정결과 5K와 상온(300K)에서 각기 59 Oe와 29 Oe의 보자력을 갖는 강자성이 관찰되었다. [1] T.Dietl, H.Ohno, F.Matsukura, J.Cibert and D.Ferrand, Science 287, 1019 (2000) [2] K.Sato and H.Katayama-oshida, Jpn.J.Appl.Phys. Part2 40, 334 (2001) [3] Y.W.Heo, Y.W.Kwon, Y.Li, S. J. Pearton and D.P.Norton, Appl.Phys.Lett. 84, 3474 (2004) |
| 저자 | 김현수1, 지성화2, 김효진2, 김도진2, 임영언2, 주웅길1 |
| 소속 | 1한국과학기술원 신소재공학과, 2충남대 |
| 키워드 | Diluted Magnetic Semiconductor; ZnO; p-type |
