In this study, the effects of an annealed buffer layer with different thickness on heterojunction diodes based on the ZnO/ZnO/p-Si(111) systems were reported. The effects of an annealed buffer layer with different thickness on the structural, optical, and electrical properties of zinc oxide (ZnO) films on p-Si(111) were also studied. Before zinc oxide (ZnO) deposition, different thicknesses of ZnO buffer layer, 10 nm, 30 nm, 50 nm and 70 nm, were grown on p-Si(111) substrates using a radio-frequency sputtering system; samples were subsequently annealed at 700˚C for 10 minutes in N2 in a horizontal thermal furnace. Zinc oxide (ZnO) films with a width of 280nm were also deposited using a radio-frequency sputtering system on the annealed ZnO/p-Si (111) substrates at room temperature; samples were subsequently annealed at 700˚C for 30 minutes in N2. In this experiment, the structural and optical properties of ZnO thin films were studied by XRD (X-ray diffraction), and room temperature PL (photoluminescence) measurements, respectively. Current-voltage (I-V) characteristics were measured with a semiconductor parameter analyzer. The thermal tensile stress was found to decrease with increasing buffer layer thickness. Among the ZnO/ZnO/p-Si(111) diodes fabricated in this study, the sample that was formed with the condition of a 50 nm thick ZnO buffer layer showed a strong c-axis preferred orientation and I-V characteristics suitable for a heterojunction diode.

Metal organic chemical vapor deposition (MOCVB)법을 사용하여 sapphire (0001) 기판 위에 GaN 환충층을 성장하고, 그 위에 GaN 에피층을 성장하였다. GaN 완충층은 550˚C에서 약 26 nm에서 130 nm까지 각각 다른 두께로 성장하였고, GaN 에피층은 1100˚C에서 약 4 μm의 두께로 성장하였다. GaN 완충층 성장 후 atomic force microscopy (AFM)으로 표면 형상을 측정하였다. GaN 완충층의 두께가 두꺼워질수록 GaN 에피층의 표면이 매끈해지는 것을 scanning electron microscopy (SEM)으로 관찰하였다. 이것으로 GaN 에피층의 표면은 완충층의 두께와 표면 거칠기와 관계가 있다는 것을 알 수 있었다. GaN 에피층의 결정학적 특성을 double crystal X-ray diffraction (DCXRD)와 Raman spectroscopy로 측정하였다. 성장된 GaN 에퍼층의 광학적 특성을 photoluminescence (PL)로 조사한 결과 두께가 두꺼운 완충층 위에 성장된 에퍼층의 결정성이 더 좋은 반면, 내부 잔류응력은 증가하는 결과를 보였다. 이러한 사실들로부터 완충층의 두께가 두꺼워짐에 따라 내부 자유에너지가 감소하여 에피층 성장시 측면성장을 도와 표면이 매끈해지고, 결정성이 좋아졌다.