• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.290.1-290.1
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• 2014

스핀코팅방법으로 증착된 ZnO 박막의 단계적 후열처리에 따른 구조적, 광학적 특성에 관한 연구를 수행하였다. 일반적으로 ZnO 박막은 한 층을 증착한 후에, 유기물을 제거하기 위하여 전열처리를 수행한다. 본 연구에서는 ZnO 박막을 전열처리와 후열처리를 동시에 단계적으로 수행하였다. X-ray diffractometer, UV-visible spectrometer, photoluminescence를 이용하여 ZnO 박막의 구조적, 광학적 특성을 분석하였다. 모든 시료에서 표면은 직경이 약 20 nm인 둥근 입자들로 이루어져 있었다. X-ray diffraction 패턴은 $31^{\circ}$, $34^{\circ}$, $36^{\circ}$에서 나타났고, 이것은 각각 ZnO의 (100), (002), (101) 방향을 보여준다. 전열처리와 후열처리를 동시에 수행했을 경우, 자유엑시톤 재결합에 의해 3.2 eV에서 좁은 near-band-edge emission 피크가 나타났으며, 투과도 또한 향상되었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.259-259
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• 2010

Periodically polarity inverted (PPI) ZnO structures on (0001) Al2O3 substrates are demonstrated by plasmas assisted molecular beam epitaxy. The patterning and re-growth methods are used to realize the PPI ZnO by employing the polarity controlling method. For the in-situ polarity controlling of ZnO films, Cr-compound buffer layers are used.[1, 2] The region with the CrN intermediate layer and the region with the Cr2O3 and Al2O3 substrate were used to grow the Zn- and O-polar ZnO films, respectively. The growth behaviors with anisotropic properties of PPI ZnO heterostructures are investigated. The periodical polarity inversion is evaluated by contrast images of piezo-response microscopy. Structural and optical interface properties of PPI ZnO are investigated by the transmission electron microcopy (TEM) and micro photoluminescence ($\mu$-PL). The inversion domain boundaries (IDBs) between the Zn and the O-polar ZnO regions were clearly observed by TEM. Moreover, the investigation of spatially resolved local photoluminescence characteristics of PPI ZnO revealed stronger excitonic emission at the interfacial region with the IDBs compared to the Zn-polar or the O-polar ZnO region. The possible mechanisms will be discussed with the consideration of the atomic configuration, carrier life time, and geometrical effects. The successful realization of PPI structures with nanometer scale period indicates the possibility for the application to the photonic band-gap structures or waveguide fabrication. The details of application and results will be discussed.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.290.2-290.2
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• 2014

본 연구에서는 스핀코팅방법으로 증착된 ZnO 박막의 Zn-seed 층 열처리에 따른 구조적 광학적 특성에 관한 연구를 수행하였다. ZnO 박막을 증착하기 전, Quartz 기판에 열증착법으로 Zn-seed층을 증착하였고, furnace에서 300, 350, 400, $450^{\circ}C$의 온도로 1시간 동안 열처리하였다. ZnO 박막은 스핀코팅방법으로 5층을 증착한 후, $600^{\circ}C$에서 1시간 동안 후열처리를 하였다. X-ray diffractometer, UV-visible spectrometer, Photoluminescence를 이용하여 ZnO 박막의 구조적, 광학적 특성을 분석하였다. 모든 ZnO 박막 시료에서 c-축 배향성을 나타내는 강한 ZnO(002)피크와 ZnO(100), ZnO(101) 회절피크가 나타났고, wurtzite 형태의 ZnO 박막이 관찰되었다. Zn-seed층을 $350^{\circ}C$에서 열처리함에 따라 deep-level emission 피크에 대한 near-band-edge emission 피크의 발광세기 비율이 증가하였으나, 온도가 증가함에 따라 점점 감소하였다. 또한, Zn-seed층을 $350^{\circ}C$에서 열처리 하였을 때 가장 높은 광 투과도를 나타내었다.

• 한국진공학회지
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• 제18권5호
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• pp.358-364
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• 2009

펄스레이저 증착법으로 박막의 결함 생성을 최소화하여 우수한 발광 특성을 가지는 ZnO 박막 성장에 대한 연구를 수행하였다. 이를 위하여 기판 온도를 $400^{\circ}C$에서 $850^{\circ}C$까지 변화시켜 박막을 증착한 후 엑스선 회절법, 원자힘 현미경, photoluminescence (PL) 등을 사용하여 박막의 특성 변화를 분석하였다. 그 결과 ZnO 박막은 기판 온도에 관계없이 (0001) 사파이어 기판에 c-축 배향성을 가지며 성장하였음을 확인하였고 기판온도 $600^{\circ}C$에서 가장 조밀한 박막이 형성되면서 박막에 응력이 거의 걸리지 않고 결정성도 우수함을 확인하였다. PL 분석 결과 역시 $600^{\circ}C$에서 증착된 ZnO 박막이 UV 발광 피크의 반치폭 및 결함에 의한 가시영역에서의 발광 등을 고려했을 때 가장 뛰어난 특성을 보여주었다. 이와 같은 결과는 ZnO 박막의 발광 특성이 박막의 구조적 특성과 매우 밀접한 관계가 있음을 나타내며 또한 기판 온도가 매우 중요한 역할을 함을 나타낸다. 결론적으로 기판 온도 $600^{\circ}C$에서 우수한 UV 발광 특성을 가지면서 결함에 의한 가시영역 발광이 거의 나타나지 않는 ZnO 박막을 성장시킬 수 있었고 이러한 박막은 UV 광소자에 응용될 수 있을 것으로 생각된다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2006년도 추계학술발표대회 및 제11회 신소재 심포지엄
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• pp.17.1-17.1
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• 2006

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.101-102
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• 2009

We described the growth of undoped ZnO thin films and their optical properties changing with a various growth temperature. The un doped ZnO thin films were grown on c-$Al_2O_3$ substrates using pulsed laser deposition (PLD) at room temperature, 200, 400, and $600^{\circ}C$, respectively. Field emission microscopy (FE-SEM) measurements showed that the grain size of undoped ZnO thin films are increasing as a increase of growth temperature. In addition, we were investigated that the structural and optical properties of undoped ZnO thin films by x-ray diffraction (XRD) and photoluminescence (PL) studied. Also, we could confirmed that the exciton luminescence was strongly related to charge trap by grain boundary of the samples using micro-PL measurement.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2001년도 하계학술대회 논문집
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• pp.355-357
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• 2001

ZnO thin films were deposited on (001) sapphire substrate at various ambient gas pressure by pulsed laser deposition(PLD). Oxygen was used as ambient gas, and oxygen gas pressure was varied from 1.0${\times}$10$\^$-6/ Torr to 500 mTorr during the film deposition. As oxygen gas pressure increase in the region below critical pressure photoluminescence(PL) intensity in UV and green region increase. As oxygen gas pressure increase in the region above critical pressure photoluminescence(PL) intensity in UV and green region decrease. Each of critical ambient gas Pressures was 350 mTorr for UV emission and 200 mTorr for green emission.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2012년도 춘계학술발표회 논문집
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• pp.238-239
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• 2012

ZnO disk는 Ar 가스의 ON/OFF 사이클을 사용한 기상 이동법으로 성장하였다. 온도 의존성 photoluminescence (PL)은 PL 스펙트럼의 quenching 동작을 관장하는 메커니즘을 연구하기 위해 조사하였다. ZnO disk의 12 K PL 스펙트럼에서 3.364, 3.315, 3.244, 3.212, 3.170, 3.139, 3.100 eV의 피크를 관측되었고, 그것은 각각 excitons bound to neutral donors ($D^{\circ}X$), A-line, first-order longitudinal optical (1LO) phonon replica of A-line (A-1LO), donor-to acceptor pair (DAP), A-2LO, DAP-1LO, A-3LO 이다. $D^{\circ}X$와 A-line 피크는 Varshni 공식에 의해서 피팅을 하였고, 도너 이온화 에너지는 40 meV 이었다. Free excitons, $D^{\circ}X$, A-line의 lifetime은 이론적으로 계산하였고, 온도가 증가함에 따라 lifetime이 증가하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.81-81
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• 2011

Sol-gel spin-coating법을 이용하여 ZnO 박막을 증착하였다. Sol 전구체 용액을 Si(100) 기판에 증착하고 전열처리(pre-heat treatment)하여 gel 상태의 ZnO 박막을 형성시킨 후 다른 속도로 냉각시켰다. Atomic force microscopy (AFM), X-ray diffraction (XRD), Raman, photoluminescence (PL)을 이용하여 냉각속도가 ZnO 박막의 구조적 및 광학적 특성에 미치는 영향을 분석하였다. 느린 속도($5^{\circ}C$/min)로 냉각시킨 ZnO 박막은 나노섬유질구조(nano-fibrous structure)를 나타내었고, 상온에서 바로 냉각시킨 ZnO 박막은 매우 매끄러운 표면(mirror-like surface)을 나타내었다. ZnO (100), ZnO (002), ZnO (101) 방향을 나타내는 회절피크가 관찰되었고, 냉각속도에 따른 ZnO 박막의 배향성을 알아보기 위하여 texture coefficient (TC)를 계산해 보았다. 상온에서 바로 냉각시킨 ZnO 박막(TC(002)=76.3%)이 느린 속도로 냉각시킨 박막(TC(002)=45.2%)보다 (002) 방향으로의 배향성이 우세하게 나타났으며, 잔류응력도 작았다. 뿐만 아니라 PL을 이용한 광학적 특성평가에서도 상온에서 바로 냉각시킨 ZnO 박막에서 더 강한 강도와 좁은 반치폭(full-width at halt-maximum)을 갖는 near-band-edge emission (NBE) 피크가 관찰되었다. 후열처리에 따른 구조적 및 광학적 특성 변화 또한 연구하였다.

• 대한전기학회논문지:전기물성ㆍ응용부문C
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• 제51권7호
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• pp.298-304
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• 2002

Transmuted impurity atoms formed in neutron-irradiated ZnO thin films were theoretically identified first and then experimentally confirmed by photoluminescence (PL). ZnO thin films grown by plasma-assisted molecular beam epitaxy were irradiated by neutron beam at room temperature. The ZnO films consist of eight constituent (Zn and O) isotropes, of which four are transmutable by neutron-irradiation; $^{64}$ , $^{68}$ Zn, $^{70}$ Zn and $^{18}$ O were expected to transmute into $^{65}$ Cu, $^{69}$ Ga, $^{71}$ Ga, and $^{19}$ F, respectively. The concentrations of these transmuted atoms were estimated in this study by considering natural abundance, neutron fluence and neutron cross section. The neutron-irradiated ZnO thin films were characterized by PL. In the PL spectra of the ZnO thin films, the Cu-related PL peaks were seen, but the Ga- or F-associated PL peaks were absent. This observation confirmed the existence of $^{65}$ Cu in the ZnO, but it could not do the formation of the other two. In this paper, the emission mechanism of Cu impurities is described and the reason for the absence of the Ga- or F-associated PL peaks is discussed as well.