| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2004년 봄 (05/14 ~ 05/14, 강릉대학교) |
| 권호 | 10권 1호 |
| 발표분야 | 반도체 I (실리콘) |
| 제목 | 이온 빔 식각에 의한 나노구조 양자점 제조 |
| 초록 | 양자점 (quantum dot)은 원자와 유사한 델타 함수 형태의 에너지 상태밀도 (density of state)를 가지므로 양자점을 기본으로 하는 광･전기 소자는 낮은 문턱전류, 높은 양자효율 및 고온 안정성 등의 우수한 특성을 갖는다. 이종 재료 사이의 격자 부정합 응력을 이용한 자발형성 (self-assembly) 성장 원리에 의한 결함이 거의 없는 고밀도 양자점 제조 방법에 의해 상온에서 사용할 수 있는 전기적•광학적 특성을 갖는 나노미터 크기의 고밀도 양자점을 제작할 수 있게 되었다. 따라서 자발형성 양자점을 이용한 차세대 메모리 소자, 단일 전자 논리소자, 레이저, 적외선 탐지기 등의 연구가 활발히 진행되고 있다. 현재까지 양자점 제조에 주로 사용되는 방법으로 Molecular Beam Epitaxy (MBE), Metal Organic Chemical Vapor Deposition (MOCVD)가 사용되고 있다. 그러나 실소자 제작에 있어서 수율 및 제조시간 등의 경제적인 측면을 고려할 때 지금까지의 방법으로는 실제 생산 공정에 적용이 어려운 실정이다. 최근 ion beam 식각 (etching)에 의한 자발 형성 양자점 제조 기술이 소개되었다. 현재 생산 공정에서 주로 사용되고 있는 박막 증착 기술인 sputtering을 이용한 식각을 이용할 경우 비교적 짧은 시간과 간단한 공정을 통해 양자점을 대량 생산할 수 있으므로 산업적으로 매우 유용할 것으로 예상된다. 본 실험에서는 양자점의 실제 소자 적용에 유리한 ion beam sputtering 에 의한 식각을 이용하여 양자점을 제조하였다. 양자점 형성을 위해서 기존의 증착 장비인 ion beam sputtering 시스템을 보완하여 타겟 위치에 Si 기판을 놓고 이온빔을 조사하여 식각하였다. 또한, atomic force microscopy (AFM), scanning electron microscopy (SEM) 등을 이용하여 양자점의 구조 및 특성을 분석하였다. 기판과 이온 gun 과의 각도는 45o ~ 90o까지 변화 시켰으며 입사되는 Ar+ 이온의 에너지는 100 eV에서 1.5 keV까지 변화시키며 식각하였다. 이렇게 식각한 시편의 표면을 FE-SEM (Field Emission-SEM), AFM을 이용하여 분석하였다. 또한 ion beam 식각에 의한 결정결함 발생 등의 표면 구조를 투과전자현미경 (TEM)을 이용하여 분석하였다. Si 기판에 가속전안 1 kV, 0.5 mA의 ion beam을 수직으로 입사시켰을 때 표면에 1.5 nm 깊이의 골과 함께 양자점이 형성되었다. 이 때 양자점의 지름과 높이는 각각 20 nm, 4nm 내외였으며 밀도는 4.5×109/㎠ 임을 확인할 수 있었다. 양자점의 크기와 형상은 매우 균일한 분포를 보였으며 ion beam의 flux가 증가될수록 양자점의 밀도는 감소하는 경향을 보였다. 본 연구는 2002~2004 정보통신 기초기술연구지원사업 (C1-2002-133-0–4)의 지원에 의하여 수행되었으며, 이에 감사 드립니다. |
| 저자 | 김형석, 서주형, 박찬경 |
| 소속 | 포항공과대 |
| 키워드 | Quantum dot; Ion beam etching |
