Abstract
By periodically varying the current density and etching time during anodic oxidation of crustalline silicon wafers in 15% HF-ethanol solution, we obtained porous silicon multilayers which have periodically varying refractive index. We fabricated the porous silicon microcavity (PSM) which consist of porous silicon multilayers (I), active layer of porous silicon, and porous silicon multilayers (II) and investigated its physical properties. The AFM (Atomic Force Microscope) measurement from the cross section of multilayers (I and II) shows uniformity of high refractive index and low index layers as well as the active layer. We observed the characteristics of Bragg reflector when the thickness of layers was 1/4 and the thickness of active layer was twice of the effective wavelength, which can be used as a filter for specific wavelength. We found the emission characteristic from the PSM, which FWHM (full width half maximum) was considerably decreased and emission intensity was increased.
단결정규소 웨이퍼를 15% HF-에탄올 용액에서 양극 산화시켜 다공질규소를 얻는 과정에서 전류밀도와 에칭시간에 따라 굴절률이 주기적으로 변하는 다층의 다공질규소층(porous silicon multilayers)을 구현하였다. 그리고 다층의 다공질규소층(I), 다공질규소 발광층, 또 다른 다층의 다공질규소층(II)의 순으로 구성된 porous silicon microcavity(PSM)를 제작하고 그 물성을 조사하였다. PSM 상하에 위치한 다층의 다공질규소층의 단면을 AFM(Atomic Force Microscope)으로 조사한 결과 고굴 절률과 저굴절률이 주기적으로 교차하는 층이 균일하게 형성되었으며, 중앙의 다공질규소 발광층도 균일하게 나타났다. 다층의 다공질규소층 및 다공질규소 발광층의 두께를 각각 실효파장의 1/4배 및 2배가 되도록 하였을 때 특정파장의 필터로 쓰일 수 있는 브래그 반사경(Bragg reflector)의 특성이 나타났다. 또한 PSM의 발광 스펙트럼은 그 반치폭이 현저히 감소하고 발광의 세기가 크게 증가되는 경향을 보였다.