매우 긴 산화아연 나노선의 성장과 성장조건에 따른 전기적, 광학적 특성 연구
Synthesis Of Ultra-long ZnO Nanowires And Studies Of The Electrical & Optical Properties Depending On The Growth Conditions
- 주제(키워드) 산화아연
- 발행기관 아주대학교 대학원
- 지도교수 박지용
- 발행년도 2010
- 학위수여년월 2010. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 에너지시스템학부
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000011163
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
3.37eV의 넓은 직접 밴드갭과 n-형 반도체로써 60meV의 높은 여기 전자에너지를 가지는 산화아연을 열화학기상증착법을 이용하여 산화아연 나노선을 성장시켰다. 이렇게 성장시킨 산화아연 나노선을 성장의 관점에서 길이와 두께뿐만 아니라 그 특성까지 제어할 수 있는 성장의 제어에 초점을 맞추어 실험을 진행하였다. 이번 실험에서 집중된 점은 산화아연 나노선을 사파이어 기판같은 결정 기판이 아닌 비정질 기판에 성장을 시켰을 뿐만 아니라 그 성장의 조건을 제어함으로써 상당히 넓은 범위의 두께와 길이에서 제어가 가능함에 있다. 촉매층의 두께와 성장온도 그리고 산소분압을 한가지씩만 제어성장하여 그 성장 조건의 제어가 효과가 있음을 확인하였고 동시에 모든 성장 조건을 적절하게 조절하게 되면 두께적인 측면에서는 80㎚의 산화아연 나노선의 성장에서부터 500㎚이상의 나노 막대까지 약 7배정도의 범위에서 성장을 제어할 수 가 있다. 그리고 길이의 측면에서는 1㎛의 아주 짧은 막대에서 길게는 약 300㎛에 이르는 아주 긴 나노선의 성장까지 길이의 측면에서는 약 300에 달하는 아주 넓은 범위에서의 성장제어가 가능하다. 위에서 언급한 성장의 제어는 단순히 두께와 길이의 차이만 나타내는 것이 아닌 성장 과정의 산소와 아연의 상대적인 차이로 인해서 그 발광 특성이나 전기적인 특성의 차이도 나타나게 된다. 성장과정에서 산소의 분압이 많으면 많을수록 510㎚부근의 결점에 의한 발광이 줄어들었으며 이런 현상은 광 발광뿐만 아니라 음극선 발광에서도 동일하게 관찰되었다. 그리고 성장 시 기판의 위치에 따라 산소의 분압이 틀리다는 점을 이용해 같은 성장과정에서 자란 산화아연 나노선의 경우에도 성장위치에 따라 튜브의 끝에 가까운, 즉 산소 분압이 더 큰 산화아연의 경우에 결점에 의한 발광이 더 적게 발광함을 확인하여 성장 시 산소와 아연의 상대적인 분압의 차이는 산화아연 나노선의 발광특성에 영향을 미침을 확인하였다. 그리고 성장 시 산소 분압의 차이는 산화아연 나노선의 전기적 특성에도 영향을 미치게 되는데, 산소 분압이 많은 산화아연 나노선의 경우에는 산소분압이 적은 산화아연 나노선의 경우보다 소자에 흐르는 전류가 많을 뿐만 아니라 문턱전압역시 산소분압이 적은 소자보다 상당히 왼쪽에 치우쳐 있다.
more초록/요약
As a n-type semiconducting material with a wide direct band gap (3.37eV) and a high exciton binding energy (60meV), ZnO has attracted much interest for its electrical and optical applications. ZnO nano wires synthesized by thermal chemical vapor deposition (CVD). The experiments focus on control growth not only control diameter and length but also its properties. We can grow ZnO nano wires on amorphous substrate, not crystal substrate like sapphire wafer. And we can control growth condition. So we can control its thickness and length in a very wide range. We confirmed the effect of each growth conditions like the effect of thickness of seed layer, growth temperature and oxygen partial pressure. We can control the length of ZnO nano wire widely from 1㎛ to 300㎛. and We can also control the diameter of ZnO nano wire widely from 80㎚ to 500㎚. We checked the ZnO nano wires luminescence properities by PL and CL. Its characteristics are different because of oxygen partial pressure. And wr also checked The ZnO nano wires electrical properities by making a FET divices. We made devices by general photolithography process. The electrical characteristics of ZnO are also different because of oxygen partial pressure.
more목차
제1장 서론 1
제2장 실험 기초 이론 3
제1절 산화아연의 일반적인 특성 3
제2절 열화확기상증착법 6
제3절 음극선 발광법과 광 발광법 9
제4절 전계효과 트랜지스터 소자의 특성 10
제3장 산화아연 나노선의 성장 방법 15
제1절 Zinc Acetate를 이용한 촉매층 합성 15
제2절 Sputter를 이용한 촉매층 합성 17
제3절 금을 촉매층으로 사용 21
제4장 산화아연 나노선의 제어 성장 24
제1절 촉매층 두께에 따른 성장 제어 24
제2절 성장 온도에 따른 성장 제어 28
제3절 산소 분압에 따른 성장 제어 32
제4절 복합적인 성장 제어 35
제5장 성장된 산화아연 나노선의 특성 37
제1절 성장된 산화아연 나노선의 특성 37
제2절 제어 성장된 산화아연 나노선의 발광 특성 39
제3절 제어 성장된 산화아연 나노선의 소자 특성 44
제6장 결론 47
참고문헌 48
영문요약 50
