The replacement of Zn by Mg increases the bandgap of ZnO from 3.37 eV to 7.8 eV. The quantum-well structure of MgZnO/ZnO can be utilized as an active layer for ultra violet light-emitting diode (UV-LED) and high-mobility field effect transistor (HEMT). However, forming a high-quality MgZnO/ZnO heterostructure is difficult because of the lattice mismatch and surface roughness of the ZnO layer on a sapphire substrate. This study was carried out to introduce an InZnO buffer layer for the formation of a good-quality ZnMgO/ZnO quantum-well structure. Pulsed laser deposition (PLD) was used for this purpose, and X-ray diffraction (XRD) and transmission electron microscopy (TEM) were used to evaluate the structural properties. Atomic force microscopy (AFM) was also performed to observe surface changes. The addition of only a small amount of In improved the surface roughness of the buffer layers. This revealed that a buffer layer of InZnO is favorable for growing ZnMgO/ZnO thin films of high quality.

Keywords: ZnO, InZnO, ZnO/ZnMgO, Buffer layer, PLD

Mg에 의한 Zn의 치환은 ZnO의 밴드 갭을 3.37 eV에서 7.8 eV로 증가시킨다. 이를 이용하여 ZnMgO/ZnO의 양자우물 구조 형성 시 UV-LED (ultra violet light-emitting diode) 및 ZnO 기반 고이동도 전계효과 트랜지스터의 활성층으로 활용할 수 있다. 하지만 양질의 ZnMgO/ZnO 구조를 사파이어 기판위에 형성 시 격자 불일치 및 ZnO 층의 표면 거칠기 등으로 양질의 이중 구조 박막의 형성이 어려운 실정이다. 본 연구는 양질의 ZnMgO/ZnO 양자우물 구조 형성을 위하여 InZnO 버퍼층을 도입하여 박막 표면의 변화를 관찰하고자 진행하였다. 이를 위하여 펄스 레이저 증착법을 이용하였고 형성된 InZnO의 구조적 특성 평가를 위하여 X-선 회절법 및 투과 전자현미경 분석을 행하였다. 또한 표면 변화 관찰을 위하여 원자력 현미경 분석도 실시하였다. 소량의 In 첨가로 InZnO 버퍼층은 ZnO 층에 비해 표면 거칠기가 급격히 감소하여 양질의 ZnMgO/ZnO 박막을 성장하기 위한 유리한 조건을 갖추었다.

Keywords: ZnO, InZnO, ZnO/ZnMgO, 버퍼층, 펄스레이저 증착