Post annealing effect on the photoluminescence properties of ZnO thin films prepared by atomic layer epitaxy

High-quality ZnO films were grown on sapphire (001) substrates by the atomic layer epitaxy (ALE) technique using DEZn as a Zinc precusor and $H_2O $ as an oxidant at both $170^{\circ}C$ and $400^{\circ}C$ which are in the ALE and the CVD process temperature ranges, respectively. The films were annealed in an oxygen atmosphere in the temperature range from 600 to 100$0^{\circ}C$ for an hour and then investigate photoluminescence (PL) properties using He-Cd laser. PL intensity tends to increases as the annealing temperature increase for both the annealed ZnO films grown at $170^{\circ}C$ and $400^{\circ}C$ , while PL did not nearly occur at the as-deposited ones. The PL intensity of the ZnO film grown at $400^{\circ}C$ is low after it is annealed at high temperature owing to a large number of Zn-Zn bonds although it has increased in the visible light wavelength region after annealing. In contrast the PL intensity has increased significant in the visible light region after annealing

Atomic Layer Epitaxy에 의해 제작된 ZnO 박막의 후열처리에 따른 발광특성 연구

Atomic Layer Epitaxy (ALE)법으로 Zn 소스인 DEZn와 oxygen 소스인 $H_2O$를 사용하여 (001) sapphire 기판 위에 기판온도를 ALE 공정온도 범위 인 $170^{\circ}C$와 CVD 공정온도범위 인 $400^{\circ}C$에서 ZnO 박막을 증착하였다. 후열처리에 따른 발광 특성을 조사하기 위해서 산소분위기에서 600∼$1000^{\circ}C$의 온도로 1 시간 동안 후열처리한 후에 He-Cd laser를 사용하여 Photoluminescence (PL) 특성을 측정하였다. $170^{\circ}C$와 $400^{\circ}C$에서 증착된 시편의 경우 모두 as-grown 상태에서는 거의 발광이 일어나지 않았으나 후열처리를 거치면서 발광이 일어났으며 열처리온도가 높을수록 발광강도는 증가하였다. $400^{\circ}C$에서의 증착된 시편의 경우는 CVD 반응이 일어나 Zn-Zn 결합이 많이 생성되어 열처리 온도가 증가하여도 발광강도가 약하였고 가시광 영역의 발광이 크게 증가한 반면 $170^{\circ}C$에서 증착된 시편의 경우는 열처리 온도가 증가할수록 UV영역의 발광강도만이 크게 증가하였으며 가시광 영역에서의 발광은 거의 증가하지 않았다.