본 논문에서는 저압 유기 금속 화학증착법으로 성장시킨 GaN박막들을 실온 케소드루미네슨스 방법으로 광학적 특성을 측정하여 결정성장 메커니즘과 광학적 특성과의 관계를 규명하였다. 관측된 스펙트럼은 주로 364nm의 강한 band-edge emission 피크와 550nm의 깊은 준위 피크이었다. 빔 전류의 증가에 따라 364nm 스펙트럼의 세기가 깊은 준위 발광 스펙트럼보다 크게 증가시켰다. 이는 성장 초기 GaN박막의 결정 결함이 깊은 준위 발광 스펙트럼과 깊은 관계가 있음을 나타내 주고 있다. 또한 미세 결정 구조와 깊은 준위 발광 스펙프럼과의 관계 분석을 위해 주사형 전자현미경 사진과 캐소드루미네슨스 스펙트럼을 비교 검토하였다.
Song, Young Geun;Shim, Young-Seok;Han, Soo Deok;Lee, Hae Ryong;Ju, Byeong-Kwon;Kang, Chong Yun
센서학회지
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제25권3호
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pp.184-188
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2016
Highly ordered $SnO_2$ and NiO nanocolumns have been successfully achieved by glancing-angle deposition (GLAD) using an electron beam evaporator. Nanocolumnar $SnO_2$ and NiO sensors exhibited high performance owing to the porous nanostructural effect with the formation of a double Schottky junction and high surface-to-volume ratios. When all gas sensors were exposed to various gases such as $C_2H_5OH$, $C_6H_6$, and $CH_3COCH_3$, the response of the highly ordered $SnO_2$ nanocolumn were over 50 times higher than that of the $SnO_2$ thin film. This work will bring broad interest and create a strong impact in many different fields owing to its particularly simple and reliable fabrication process.
In this work, an ultra-high vacuum activated reactive evaporation equipment was built. With reaction of Al and oxygen plasma, $Al_2O_3$ was deposited on the surface of etched Al foil. The chamber was evacuated down to $2{\times}10^{-7}$ torr initially. The Ar and $O_2$ gas introduced into the chamber to maintain $5{\times}10^{-5}$ torr during deposition. Ar gas prevents recombining of the ionized oxygen. Evaporation was maintained by electron beam evaporator continuously. Heating filament and electrode were used in order to generate plasma. The substrate bias of -300V was introduced to accelerate deposition of evaporated Al atoms. The composition and morphology of deposited $Al_2O_3$ films were analyzed by x-ray photoelectron spectroscopy(XPS) and atomic force microscopy (AFM), respectively. The Al oxide was formed on the surface of etched Al foil. According to AFM results, the surface morphology of $Al_2O_3$ film indicates uniform feature. Dielectric characteristic was measured as a function of frequency. Measured withstanding voltage and capacitance were 52V and $24{\mu}F/cm^2$, respectively. The obtained $Al_2O_3$ film shows clean condition without contaminants, which could be adapted to capacitor production.
Ar 이온 보조 증착(IAD)에 의해 제작된 ZnS 박막의 광학적 특성, 환경적 안정성, 결정성을 기존의 보통 박막과 비교 분석하였다. IAD 박막은 보통 박막에 비해 상대적으로 높은 굴절률과 낮은 소멸 계수를 나타내었고, 습도(85%)와 온도(150.deg. C)에 대한 안정성 테스트 결과 수분 감도와 온도 의존성이 현저히 감소되어 이들 환경에 대하여 안정성을 갖는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 이온 충격에 의해 박막의 조밀도가 증가되어 내부 미세구조가 개선되므로 대기중의 수분 흡착 감소에 기인한 것으로 분석된다. 또한 X선 회절 실험 결과 보통 박막은 전형적인 박막의 비정질 구조를 나타낸 반면 IAD 박막은 결정질의 구조를 나타내었다.
We present a synthesis of single-walled carbon nanotubes(SWNTs) for enhancement of parallel-alignment and density using chemical vapor deposition with methane feed gas. As-purchased ST-cut quartz substrates were heat-treated and line-patterned by electron-beam lithography in order to grow SWNTs with parallel alignment. We investigated the effects of various synthesis parameters such as catalyst oxidation, reduction, and synthesis conditions in order to enhance both tube density and degree of parallel alignment. The condition of $1{\AA}$ of Fe catalyst film, atmospheric oxidation at $750^{\circ}C$ for 10 min, reduction under 400 Torr for 5 min, and growth at $865^{\circ}C$ under 300 Torr yields $33tubes/10{\mu}m$, which is the highest tube density with parallel alignment. Based on the results of atomic force microscope and Raman spectroscopy, it was found that SWNTs have diameter range of 0.8-2.0 nm. We believe that the present work would contribute to the development of SWNTs-based flexible functional devices.
열필라멘트 화학증착공정(Hot Wire Chemical Vapor Deposition)에서 기상 에서 생성되는 하전된 실리콘 나노입자와 저온결정성 실리콘박막 증착의 연관성을 압력의 변화에 따른 상호비교를 통해 조사하였다. 필라멘트 온도는 $1800^{\circ}C$로 고정시키고 0.3~2 torr의 범위에서 공정 압력을 변화시키면서 증착하였다. 압력이 증가함에 따라 증착된 실리콘 박막의 결정화도는 증가하였으며, 증착속도는 감소하였다. 반응기 압력에 따른 기상에서 생성되는 나노입자의 크기분포의 변화를 조사하기 위하여 탄소막이 코팅된 투과전자현미경(Transmission Electron Microscopy) 그리드 위에 실리콘 나노입자를 포획하고 관찰하였다. 포획된 실리콘 나노입자의 크기분포와 개수농도는 압력이 증가함에 따라 감소하였다. 투과전자현미경을 이용하여 분석한 결과, 나노입자는 결정성 구조를 보였다. 압력이 증가함에 따라 나노입자의 크기가 감소하고 개수농도가 감소하는 것은 증착속도의 감소와 관련됨을 알 수 있다. 한편, 공정압력 증가에 따른 나노입자의 크기분포 및 개수농도 감소와 증착속도의 감소는 일반적으로 알려진 기상에서 석출하는 고상의 평형석출량(equilibrium amount of precipitation)이 압력의 증가함에 따라 증가한다는 사실과 일치하지 않는다. 이러한 압력경향성은 Si-H 시스템이 0.3~2 torr의 압력 영역에서 retrograde solubility를 갖는 것을 의미한다. 나노입자의 하전여부, 크기분포 및 개수농도를 측정하기 위하여 입자빔질량분석장비(Particle Beam Mass Spectroscopy)를 이용하였다. 그 결과, 실리콘 나노입자는 양 또는 음의 극성을 가진 하전된 상태임을 확인하였고, 투과전자현미경(TEM) grid에 포획한 실리콘 나노입자의 크기와 경향성이 일치하였다. 이는 나노입자가 저온의 기판에서 핵생성되어 성장하여 생성된 것이 아니라 열필라멘트 주위의 고온영역에서 생성된 것을 의미한다.
In the AC PDP, the MgO film is used as electrode protective film. This film must provide excellent ion bombardment protection, high secondary electron emission, and should be high transparent to visible radiation. In this study, we investigated the relations between the crystal orientation and e-beam evaporation process parameters. The crystal orientation of the MgO layer depends on the conditions of deposition. The parameters are the thickness of the MgO film $1000{\AA}-6500{\AA}$, the deposition rate $200{\AA}/min{\sim}440{\AA}/min$, the temperature $150^{\circ}C{\sim}250^{\circ}C$, and the distance between crucible and substrate 11cm ${\sim}$ 14cm. The temperature of substrate and evaporation rate of source material, or deposition rate of the film, are definitely related to the crystal orientation of the MgO thin film. The crystal orientation can be changed by the distance between the target(MgO tablet) and the substrate. However, the crystal orientation is not much affected by the thickness of MgO thin film.
Transparent conducting oxide (TCO) 박막은 평판 디스플레이 산업에 널리 사용되고 있다. 화학적으로 우수한 투명전도성 indium zinc oxide (IZO) 필름은 현재 널리 사용되고 있는 indium tin oxide (ITO) 필름의 대체 물질로 관심을 끌고있다. 본 연구에서는 ITO에 비해 낮은 증착 온도에서도 낮은 비저항과 높은 투과율을 가지는 IZO 박막을 전자빔 증착법을 사용하여 polynorbornene (PNB) 기판(Tg = $330^{\circ}C$) 위에 증착하는 조건에 대하여 연구하였다. 90 : 10 wt%의 $In_2O_3$와 ZnO를 혼합하여 만든 타겟으로 전자빔 증착법을 이용하여 PNB 기판 위에 IZO 박막을 제조하여, 기판온도와 산소도입 속도에 따른 IZO 필름의 전기 광학적 특성을 연구하였다. 그 결과 4 sccm의 $O_2$, $150^{\circ}C$의 기판온도, 증착속도 $2{\AA}$/sec 및 $1000{\AA}$ 두께로 증착된 IZO 필름에서 우수한 전기 광학적 성질인 $5.446{\times}10^2{\Omega}/{\boxempty}$ 면저항 및 87.4% 광투과율을 얻을 수 있었다.
Plasma Display Panel(PDP)에서 보호막 물질로 사용중인 MgO 특성을 개선하기 위하여 본 연구에서는 MgO-CaO 박막을 전자빔 증착법으로 제조하였다. MgO 최대 증착속도는 1025 $\AA$/min이었으며 CaO 첨가비가 증가함에 따라 증착속도는 감소하였고, XRD 패턴은 전체적으로 낮은 2$\theta$각 방향으로 이동하였다. MgO 대한 CaO의 최대 고용도는 0.13이다. 최적전압특성을 나타낸 조성은 Mg 47.1 at%, Ca 1.3 at%, O 51.6 at%이었으며 이때 방전개시전압은 176 V, 메모리마진은 0.5였으며 증착속도는 515$\AA$/min이었다.
It is known that a pulse of electrons of high kinetic energy (1-3 eV) in metals can be generated with the deposition of external energy to the surface such as in the absorption of light or in exothermic chemical processes. These energetic electrons are not in thermal equilibrium with the metal atoms and are called "hot electrons" The concept of photon energy conversion to hot electron flow was suggested by Eric McFarland and Tang who directly measured the photocurrent on gold thin film of metal-semiconductor ($TiO_2$) Schottky diodes [1]. In order to utilize this scheme, we have fabricated metal-semiconductor Schottky diodes that are made of Pt or Au as a metallic layer, Si or $TiO_2$ as a semiconducting substrate. The Pt/$TiO_2$ and Pt/Si Schottky diodes are made by PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) for $SiO_2$, magnetron sputtering process for $TiO_2$, e-beam evaporation for metallic layers. Metal shadow mask is made for device alignment in device fabrication process. We measured photocurrent on Pt/n-Si diodes under AM1.5G. The incident photon to current conversion efficiency (IPCE) at different wavelengths was measured on the diodes. We also show that the steady-state flow of hot electrons generated from photon absorption can be directly probed with $Pt/TiO_2$ Schottky diodes [2]. We will discuss possible approaches to improve the efficiency of photon energy conversion.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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