전기적 저항이 낮은 투명 박막 물질은 현재 flat panel display, electroluminescent device, thin film transistor, solar cell 등 여러 분야에서 연구되고 있다. 그 중에서도 특히 ZnO:Ga는 현재 많이 쓰이는 ITO보다 화학적, 열적으로 안정한 상태를 보이는 투명 전도 산화막 물질로써 본 연구에서는 분광타원법을 이용하여 ZnO:Ga의 광학적 특성을 분석하였다. 본 연구를 위한 시료는 온도에 따른 ZnO:Ga/Sapphire 박막, $O_2$의 압력에 따른 ZnO:Ga/Sapphire 박막, Ga의 doping 농도에 따른 ZnO:Ga/Sapphire 박막으로 제작하였으며, 위상변조형 분광타원계(spectroscopic Phase Modulated Ellipsometer, Jobin-Yvon, UVISEL)를 사용하여 측정대역을 0.74 ~ 4.5 eV, 입사각을 70$^{\circ}$로 하여 측정하였다. (중략)
This paper describes a dynamic spectroscopic ellipsometry based on dual-wavelength calibration. DSE provides ellipsometric parameters at rates above 20 Hz, but the interferometer's sensitivity to temperature makes it difficult for that proposed system to maintain stable 𝜟k over long periods of time. To solve this problem, we set up an additional path in the DSE to perform simulations of the polarization phase calibration method using dual wavelengths. Through simulation, we were able to eliminate most of the polarization phase error and maintain a stable 𝜟k in the long-term stability experiment for 10 hours. This is the result that the 𝜟k stability of the proposed system is improved tens of times compared to the existing system.
유기발광물질 $Alq_3$(alumina quinoline)의 단일박막을 열 증착(thermal evaporation)방법에 의하여 실리콘(c-Si)기판과 슬라이드유리(slide glass) 기판위에 제작하였다. 박막 제작 후 가변입사각운광타원계(VASE : Variable Angle Spectroscopic Ellipsometer)를 사용하여 1.50~5.0 eV 광 에너지 영역에서 타원 각(ellipsometry angle) ${\Delta}$, ${\Psi}$를 측정하였다. 이 측정결과들을 Jellison Modine 분산관계식을 사용하여 최적맞춤하고, 매개변수들을 구하여 박막의 광학상수인 굴절계수와 소광계수를 결정하였다. 결정한 광학상수의 정확성올 확인하기 위하여 투과율을 전산 시늉하고, 흡수계수(absorption coefficient)와 분광광도계로 측정한 흡광도(absorbance)의 스펙트럼 비교로 분석의 정확성을 확인하였다.
산소분압비에 따른 ZnO 박막의 성장특성을 알아보기 위해 RF 스퍼터링 시스템을 이용하여 $0%{\sim}30%$의 산소분압비로 박막을 제작하였다. 위상변조방식의 분광타원계를 이용하여 $1.5{\sim}3.8eV$ 범위에 걸쳐 타원상수를 측정하였고, TL 분산관계식을 이용하여 최적맞춤한 결과 박막과 표면기칠기층의 두께, void 비율을 알 수 있었고, ZnO 알갱이의 크기는 산소분압비의 증가에 따라 그 크기가 작아짐을 알 수 있었다. 산소분압비에 따른 ZnO 박막의 밴드 갭은 산소유입량의 증가에 따라 증가하여 ZnO 박막의 광흡수 특성이 산소분압비에 크게 의존함을 알았고, 산소분압비의 증가는 결정의 불완전성을 증가시키는 것으로 나타났다.
Seo, J.J.;Choi, S.S.;Yang, H.D.;Kim, J.Y.;Yang, J.W.;Han, T.H.;Cho, D.H.;Shim, K.H.
한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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한국전기전자재료학회 2006년도 하계학술대회 논문집 Vol.7
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pp.190-191
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2006
We have investigated optical properties of Si/graded-$Si_{1-x}Ge_x$/Si heterostructures grown by reduced pressure chemical vapor deposition. Compared to standard condition using Si(100) substrate and growth temperature of $650^{\circ}C$, Si(111) resulted in low growth rate and high Ge mole fraction. Also samples grown at higher temperatures exhibited increased growth rate and reduced Ge mole fraction. The features regarding both substrate temperature and crystal orientation, representing high incorporation of silicon supplied from gas stream played as a key parameter, illustrate that reaction control were prevailed in this process growth condition. Using secondary ion mass spectroscopy and spectroscopic ellipsometry, microscopic changes in atomic components could be analyzed for Si/graded-$Si_{1-x}Ge_x$/Si heterostructures.
타원편광분석법은 반도체 물질의 광 특성과 전이점 연구에 유용하게 쓰이는 기술이다. 측정된 유전율 함수로부터 전이점을 구하기 위해서 전통적으로 이차 미분스펙트럼을 이용하여 분석하는데, 이 방법은 high frequency 의 잡음을 크게 증폭시키는 단점이 있다. 본 연구에서는 역 공간 푸리에 변환 (Fourier transform)을 이용하여 low-, medium-, high-index 의 푸리에 계수로부터 baseline, 정보, high frequency 잡음을 분리하는 방법을 소개하고자 한다. 이 방법을 이용하여 광전자소자에 폭넓게 사용되는 ZnCdSe 화합물 반도체의 $E_1,\;E_1+{\Delta}_1$ 전이점에 대한 연구를 하여 전통적인 이차 미분법과 비교해 보았다.
[ $V_{2}O_{5}$ ] 박막의 성장특성을 분석하기 위해 RF 스퍼터링 시스템으로 C-Si 기판에 10 %와 0 %의 산소 분압비로 시료를 제작하였다. 구조적 특성의 분석을 위해 SBM과 XRD 측정을 실시하였고, 위상변조방식의 분광타원계를 이용하여 $0.75{\sim}4.0\;eV$ 범위에 걸쳐 타원상수를 측정하였다. 측정된 타원상수 분석을 위해 상용화된 분석용 프로그램인 DeltaPsi2를 이용하여, Double Amorphous 분산관계식으로 최적 맞춤 하였다. SEM과 XRD 측정결과 시료의 표면 및 결정 상태는 비정질임을 확인하였고, 타원상수의 분석에 의해 $V_{2}O_{5}$층의 두께, void비율, 표면 거칠기를 알 수 있었다. 또한 SEM 측정치와 비교한 결과 두 시료의 두께와 표면 거칠기의 결과가 잘 일치함을 확인 하였다.
The optical property of CdTe thin film is important for applications such as the compound semiconductor type solar cells. CdTe films are prepared by RF sputtering at various substrate temperature between $25^{\circ}C$ and $300^{\circ}C$, then, annealed in argon gas environment at $400^{\circ}C$. The annealing process of the thin film caused variation in the film structure and the composition of films. The deformation of CdTe thin film was observed by X-ray diffractometry. After annealing, the grain size increased and the portion of the non-crystalline CdTe reduced. Futhermore, the structure of sputtered CdTe film grown at the substrate temperature more than $250^{\circ}C$ was enhanced in the (111) direction of zincblend structure. There was a discrepancy, in the spectroscopic ellipsometer spectrum, between the single crystal CdTe and the sputtered CdTe thin films, especially in the region over 3.2eV. An oxidation layer was found on the CdTe thin film by spectroscopic ellipsometry analysis.
본 연구에서는 $Al_xGa_{1-x}N$ 박막을 유기금속 화학증착법(metal organic chemical vapor deposition, MOCVD) 을 이용하여 사파이어 (0001) 기판 위에 성장하였다. 성장된 박막의 결정구조를 조사하기 위하여 엑스선 회절 (X-ray diffraction, XRD) 패턴을 이용하였고, 박막의 표면 상태를 관찰하기 위하여 원자간력 현미경(atomic force microscopy, AFM)을 사용하였다. 또한 박막의 화학성분과 결합상태는 엑스선 광전자 분광분석기(X- ray photoelectron spectroscopy, XPS)를 이용하여 분석하였다. 박막의 광학적 특성인 유사유전함수는 분광학적 타원편광분석법(spectroscopic ellipsometry, SE)을 사용하여 실온에서 2.0 ~ 8.7 eV 포톤에너지 범위에서 측정되었다. 타원편광분석법으로 조사된 데이터들을 통해 얻은 유사유전함수 스펙트럼 $<{\varepsilon}(E)>=<{\varepsilon}_1(E)>+i<{\varepsilon}_2(E)>$에 나타난 $E_0$, $E_1$, 그리고 $E_2$ 와 같은 임계점 구조에 대하여 연구하였고, 각각의 임계점 피크들은 획득된 유사유전함수의 데이터를 이차 미분한 이계도함수 $d^2<{\varepsilon}(E)>/dE^2$ 를 이용하여 구하였다. 특히, x = 0.18과 x = 0.29 사이에 위치한 샘플(x = 0.18, 0.21, 0.25, 0.29)들은 Al의 조성이 증가함에 따라 임계점 피크들이 변화(blue-shift)한다는 것을 관측하였고, 이를 다른 문헌들과 비교 분석하였다.
In this presentation I will review the expanding thermal plasma chemical vapour deposition (ETP-CVD) technology, a deposition technology capable of reaching ultrahigh deposition rates. High rate deposition of a-Si:H, ${\mu}c$-Si:H, a-SiNx:H and silicon nanocrystals will be discussed and their various applications, mainly for photovoltaic applications demonstrated. An important aspect over the years has been the fundamental investigation of the growth mechanism of these films. The various in situ (plasma) and thin film diagnostics, such as Langmuir probes, retarding field analyzer, (appearance potential) mass spectrometry and cavity ring absorption spectroscopy, spectroscopic ellipsometry to name a few, which were successfully applied to measure radical and ion density, their temperature and kinetic energy and their reactivity with the growth surface. The insights gained in the growth mechanism provided routes to novel applications of the ETP-CVD technology, such as the ultrahigh high growth rate of silicon nanorystals and surface passivation of c-Si surfaces.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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