• 제목/요약/키워드: 펄스 레이저 증착

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펄스 레이저 증착법에서 증착 각도 변화에 따른 ZnO 박막 형성 메카니즘 (Investigation on formation mechanism of ZnO thin films deposited by pulsed laser deposition depending on plume-substrate angles)

  • 김재원;강홍성;이상렬
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2004년도 하계학술대회 논문집 Vol.5 No.1
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    • pp.200-202
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    • 2004
  • ZnO thin films were grown at different plume-substrate angles by pulsed laser deposition(PLD). From the X-ray diffraction(XRD) result, all ZnO thin films were found to be well c-axis oriented and c-axis lattice constant approached the value of bulk ZnO as plume-substrate(P-S) angle decreased. The grain size of ZnO thin films measured by atomic force microscopy increased and the UV intensity of ZnO thin films investigated by photoluminescence increased as P-S angle decreased. It is found that the improvement of structural and optical properties mainly comes from the reduction of the flux of ablated species arriving on a substrate per a laser shot by tilting a substrate parallel to the plume propagation direction.

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Mo 기판에 성장된 a-Si:H의 결정화 연구

  • 임동건;김도영;정세민;이준신
    • 한국결정성장학회:학술대회논문집
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    • 한국결정성장학회 1997년도 Proceedings of the 13th KACG Technical Meeting `97 Industrial Crystallization Symposium(ICS)-Doosan Resort, Chunchon, October 30-31, 1997
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    • pp.145-146
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    • 1997
  • 수소화된 비정질 규소(a-Si:H)는 전자소자에서 광범위하게 사용되고 있다. 하지만 a-Si:H는 반송자 이동도가 느리고 불안정하기 때문에 그 특성개선이 요구되어진다. 본 논문은 금속기판 Mo위에 a-Si:H를 성장하고 후속 결정화 연구를 수행하였다. a-Si:H 박막은 DC 글로우 방전으로 Mo 기판위에 증착되었다. 실험에 사용되어진 열처리로는 질소분위기, 진공상태, 급속가열 및 엑시머레이저 열처리를 행하였다. 열처리 온도는 10$0^{\circ}C$에서 120$0^{\circ}C$까지 행하였다. 엑시머레이저의 에너지는 단위 펄스당 90에서 340mJ이였다. 결정화에 영향을 주는 요소로는 불순물 주입, 온도, 박막의 두께 및 열처리 시간등을 조사하였다. 불순물이 주입된 비정질규소는 진성규소보다 더 좋은 결정화를 보였다. 불순물 주입은 낮은 온도에서의 결정화에 도움을 주었다. 열처리 시간은 결정화에 큰 영향을 미치지 못하였다. 반면에 열처리 온도는 결정화에 큰 영향을 주었다.

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펄스레이저 증착법의 레이저 파장변환에 의한 실리콘 나노결정의 발광 특성 연구 (Study on the Luminescence of Si Nanocrystallites on Si Substrate fabricated by Changing the Wavelength of Pulsed Laser Deposition)

  • 김종훈;전경아;최진백;이상렬
    • 대한전기학회논문지:전기물성ㆍ응용부문C
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    • 제52권4호
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    • pp.169-172
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    • 2003
  • Silicon nanocrystalline thin films on p-type (100) silicon substrate have been fabricated by pulsed laser deposition technique using a Nd:YAG laser with the wavelength of 355, 532, and 1064 nm. The base vacuum in the chamber was down to $10^-6$ Torr and the laser energy densities were 1.0~3.0 J/$\textrm{cm}^2$ After deposition, silicon nanocrystalline thin films have been annealed at nitrogen gas. Strong Blue and green luminescence from silicon nanocrystalline thin films have been observed at room temperature by photoluminescence and its peak energies shift to green when the wavelength is increased from 355 to 1064 nm.

펄스레이저 증착법의 레이저 파장변환에 의한 실리콘 나노결정의 발광특성 연구 (Study on the Luminescence of Si Nanocrystallites on Si Substrate Fabricated by Changing the Wavelength of Pulsed laser deposition)

  • 김종훈;배상혁;이상렬
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2000년도 추계학술대회 논문집 학회본부 C
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    • pp.411-412
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    • 2000
  • Si nanocrstallites on p-tyre (100) Si substrate have been fabricated by pulsed laser deposition technique using a Nd:YAG laser with the wavelength of 355, 532 and 1064 nm. The base vacuum in the chamber was down to $10^{-5}$ Torr and the pressure of the gas during deposition was varied from 1 to 3 Torr. After deposition, Si nanocrystallites have been annealed at $N_2$ gas. Nitrogen have been used as ambient gases. Strong blue and green luminescence from Si nanocrystallites has been observed in room temperature by photoluminescence and its peak energies shift to green when the wavelength is increased from 355-1064 nm

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레이저 어블레이션에 의한 초전도 이중모드 공진기 제작 (Fabrication of Superconducting Dual Mode Resonator using Laser Ablation)

  • 박주형;양승호;이상렬;안달;석중현
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 1998년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.41-44
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    • 1998
  • Dual mode resonators were fabricated using high temperature superconductor. The deposited material was $Y_1Ba_2Cu_3O_{7-x}$(YBCO) on MgO(100) substrate using pulsed laser deposition. Dual mode resonators were patterned by standard photolithography process and wet etching. At the back-side of the substrate, the ground plane with the metal layer of Ti and Ag was fabricated. The transition temperatures of YBCO films were 85-88 K, and network analyzer was used for testing the performance of the resonators. The input/output feedline angles of each resonator were $60^{\circ}$and $100^{\circ}$. The resonant frequency of resonators was 10 GHz. In this paper, dual mode resonator was fabricated for the application of satellite communication.

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$MgTiO_3$산화물 박막의 성장 및 전기적 특성 연구 (Growth and electrical properties of $MgTiO_3$ thin films)

  • 강신충;임왕규;안순홍;노용한;이재찬
    • 한국진공학회지
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    • 제9권3호
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    • pp.227-232
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    • 2000
  • 광소자와 마이크로파 유전체 소자 및 절연 산화막으로의 응용을 위한 $MgTiO_3$ 박막을 펄스레이저 증착법을 이용하여 다양한 기판 위에서 증착하였다. 사파이어 기판에(c-plane Sapphire) 성장된 $MgTiO_3$ 박막은 에피텍셜 성장(epitaxial growth)이 되었으며, $SiO_2$/Si 및 Pt/Ti/$SiO_2$/Si(plantinzed silicon)기판 위에 성장된 $MgTiO_3$ 박막의 경우, 기판과 관계없이 c축 방향으로 배향(oriented)되었다. 사파이어 기판 위에 증착된 $MgTiO_3$ 박막은 가시영역에서 투명하였으며, 약 290 nm 파장을 갖는 영역에서 급격한 흡수단을 보였다. 사파이어 기판 위에 성장된 박막의 AM(Atomic Force Microscopy)분석결과 약 0.87 nm rms roughness 값을 갖는 매우 평탄한 표면상태를 갖고 있음을 확인하였다. MIM(Pt/$MgTiO_3$/Pt) 구조의 캐패시터를 형성시켜 $MgTiO_3$박막의 유전특성 (dielectric properties)을 관찰하였는데, 펄스레이저 증착법으로 성장된 $MgTiO_3$ 박막의 유전율(relative dielectric constant)은 약 24.5였으며, 1 MHz에서 약 1.5%의 유전손실(dielectric loss) 값을 보였다. 또한 이때 $MgTiO_3$박막은 낮은 유전분산을 보였다.

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액상 펄스 레이저 어블레이션에 의한 친수성 그라파이트 나노입자의 제조 및 센서 응용 (Hydrophilic Graphite Nanoparticles Synthesized by Liquid Phase Pulsed Laser Ablation and Their Carbon-composite Sensor Application)

  • 최문열;김용태
    • 전기화학회지
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    • 제15권4호
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    • pp.236-241
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    • 2012
  • 일반적으로 그라파이트는 높은 결정성으로 인해 나노입자상으로 제조하기 어려우며 특히 표면에 친수성을 부여하기가 쉽지 않은 재료로 알려져 왔다. 본 연구에서는 박막 증착에 널리 활용되어 오던 펄스 레이저 어블레이션 기법을 액상에 적용하여 친수성이 부여된 그라파이트 나노입자를 합성하였다. 타겟으로는 그라파이트 로드를 사용하였으며 레이저 출력을 조절하며 액상에서 어블레이션을 실시한 결과 매우 높은 분산 안정성을 갖는 친수성 그라파이트 나노입자를 합성할 수 있었다. FT-IR 분석결과 합성된 친수성 그라파이트 나노입자는 카르복시기 및 카르보닐기 등이 나노입자의 형성과 동시에 표면에 도입된 것이 밝혀졌으며 이는 제타 포텐셜로도 확인할 수 있었다. 최종적으로 Polyethyleneglycol(PEG)과 컴포지트하여 아세톤 센서에 적용한 결과 기존의 카본 블랙 대비 우수한 감도를 나타내었다.

증착 환경 변화에 따른 인이 첨가된 ZnO 박막의 물성연구

  • 정영의;이승환;황선민;조창우;배종성;박성균
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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    • pp.299-299
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    • 2012
  • 투명전도산화물 박막은 디스플레이, 태양전지, 압전소자 등 다양한 응용분야에 많이 이용되고 있는 소재이다. 그 중에서 현재 산업에서 활용 빈도가 높은 투명전도막의 재료는 ITO를 기반으로 하는 물질이다. 하지만 인듐의 높은 생산단가와 플라즈마 노출시 열화로 인한 문제점 때문에 기존의 ITO를 대체하기 위한 새로운 재료에 관심이 증대되고 있다. 본 연구에서는 대표적인 ITO 대체 물질 중의 하나인 ZnO 박막에 대해서 증착환경변화에 따른 물성변화를 조사하였다. 먼저 대기중에서 안정화된 ZnO 박막을 얻기 위해서 인(P) 2% 첨가된 ZnO 세라믹을 고상반응법으로 제작하고, 펄스레이저 증착법을 이용하여 Al2O3(0001)기판에 산소분압을 30~150 mTorr로 변화를 주어 P-ZnO 박막을 제작하였다. 이 때 증착온도는 $400^{\circ}C$로 고정하였다. X선 회절 결과로부터 산소분압에 상관없이 ZnO (002)방향으로 증착되었다. 하지만 결정립의 크기는 산소분압이 증가하면서 줄어들고, ZnO (002)피크로부터 얻어진 격자상수(c-축)는 벌크 값에 가까워짐을 알 수 있었다. 하지만 P첨가로 인해서 박막의 격자상수는 순수한 ZnO 벌크 값 보다 큰 것으로 알 수 있다. 산소분압 변화에 따른 P-ZnO 박막의 산화 상태는 X-선 광전자 분광기를 이용하여 측정하였다. 그 결과 산소 core-level의 스펙트럼은 자연산화, 산소 vacancy, Zn-O 결합으로 구성되어짐을 알 수 있었다. 산소분압이 증가하면 Zn-O 결합은 증가하지만 산소 vacancy는 감소함을 알 수 있었다. 전기적 특성 결과 P-ZnO 박막은 30 mTorr에서는 n형 반도체 특성, 100 mtorr에서 p형 반도체의 특성이 나타내었고, 산소분압이 증가하면 다시 n형 반도체 특성을 나타냄을 알 수 있었다. 광학적 특성 결과 P-ZnO 박막은 산소분압에 상관없이 가시광선 영역에서 80%이상의 투과율을 나타내었으며, 산소분압이 증가할수록 에너지 갭이 증가하였다.

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La-modified $SrTiO_3$ 산화물 인공격자의 결정구조 분석 (Study of crystal structure of La-modified $SrTiO_3$ artificial oxide Suprerlattice)

  • 윤경선;이재찬;이광렬
    • 한국재료학회:학술대회논문집
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    • 한국재료학회 2003년도 추계학술발표강연 및 논문개요집
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    • pp.162-162
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    • 2003
  • 최근에 산화물 인공격자의 우수한 특성으로 인하여 활발한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 펄스레이저 증착방법을 이용하여 산소분압 100mTorr, $650^{\circ}C$에서 LSCO/MgO 기판위에 La-50mol% 첨가된 SrTiO$_3$ (SLTO)와 SrTiO$_3$ 를 적층시켜 산화물 인공격자를 만들어 결정구조에 대하여 연구하였다. SrTiO$_3$ (STO)는 상온에서 3.904$\AA$인 cubic perovskite 구조를 가지고 있다. 일반적으로 La$^{3+}$ (1.14$\AA$)은 Sr$^{2+}$(1.12$\AA$)과 이온반경이 거의 유사하기 때문에 ABO 페로브스카이트 구조의 A자리에 치환될 것으로 기대되며 또한 Sr$^{2+}$ 자리에 La$^{3+}$ 가 치환되므로써 발생하는 charge compensation은 Sr 자리에 Vacancy 생성으로 판단된다. 인공격자의 성장확인을 위하여 SLTO와 STO를 10층씩 증착하여 XRD분석을 통하여 평가하여 보았다. 확인된 결과를 바탕으로 산화물 인공격자의 적층 주기를 SLTO layer를 한층으로 고정시키고 STO를 한 층에서 다섯 층까지 다양하게 변화시켰다. 본 연구의 목적은 산화물 인공격자에서 결정결함을 제어하여 소자에 응용할 수 있는 전기적 물성을 평가하기 위함이다. X-ray diffraction 결과 SLTO/STO 인공격자는 (001) 방향으로 우선배향하였으며 적층주기에 따라 격자상수의 변화를 보였다. AES의 depth profile 분석을 통하여 La의 분포를 확인하였으며, HRTEM 분석을 통하여 미세구조분석을 실시하였다.

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광흡수층 적용을 위한 PLD용 $Cu_2ZnSnSe_4$ 타겟 제조와 증착 박막의 특성 (Characteristics of $Cu_2ZnSnSe_4$ Thin Film Solar Absorber Prepared by PLD using Solid Target)

  • 정운화;라흐멧 아드히 위보우;김규호
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.130-133
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    • 2009
  • $Cu_2ZnSnSe_4$(CZTSe) is one of the promising materials for the solar cell due to its abundant availability in the nature. In this study, we report the fabrication of CZTSe thin film by Pulsed Laser Deposition(PLD) method using quaternary compound target on sodalime glass substrate. The quaternary CZTSe compound target was synthesized by solid state reaction method using elemental powders of Cu, Zn, Sn and Se. Powders were milled in high purity ethanol using zirconia ball with mixed size of 1 and 3 mm at the same proportions for 72 hours milling time. The structural, chemical and mechanical properties of the synthesized CZTSe powders were investigated prior to the deposition process. The CZTSe compound powder, and $500^{\circ}C$ of sintering temperature shows the best properties for PLD target. Results show that the as-deposited CZTSe thin films with the precursors by PLD have a composition near-stoichiometric.

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