| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2016년 봄 (05/18 ~ 05/20, 여수 디오션리조트 ) |
| 권호 | 22권 1호 |
| 발표분야 | G. 나노/박막 재료 분과 |
| 제목 | 게이트 전기장에 따른 p-Si 나노선/n-ZnO 박막 접합 발광 트랜지스터 특성 평가 (Characteristics of p-Si nanowires/n-ZnO thin film Light Emitting Transistor modulated by Gate Electric Field) |
| 초록 | 일반적인 p-n 접합 발광 다이오드의 turn-on 전압은 p형 및 n형 반도체로 사용되는 물질의 고유한 특성과 소자의 구조에 영향을 받는다. 넓은 밴드갭을 갖는 반도체 물질을 이용하여 발광 소자를 구동하기 위해서는 높은 전압을 요구하며, 이는 소자와 회로 구동의 효율을 저하시키는 요인으로 작용한다. 또한, p-n 접합에서 전자와 정공이 결합하기 위해서는 전자와 정공의 주입 속도가 균형을 이루어야 하지만 일반적으로 정공의 이동도가 전자의 이동도와 비교하여 현저히 낮아 전자와 정공의 효율적인 결합 및 엑시톤 형성이 제한될 뿐만 아니라 소자에 주입된 에너지가 빛의 형태로 방출되는 것을 억제한다. 본 연구에서는 field effect transistor와 같이 소자 내 반도체 물질에 게이트 전기장을 가하여, p형 반도체에서 n형 반도체로 주입되는 정공을 조절하고 소자의 구동 전압 제어 및 효율적인 발광 특성을 얻을 수 있는 방법을 제안하였다. 게이트 전기장을 인가하기 위해 소자를 300 nm 두께의 SiO2 막 (게이트 절연층)이 형성된 과도핑 Si 기판 (게이트 전극) 위에 제작하였으며, 양자 구속 효과로 인해 나노 크기에서 direct 밴드갭 특성을 보이는 porous Si 나노선을 무전해 식각법으로 합성하여 p형 반도체 물질로 적용하였다. SiO2 기판 위에 포토리소그래피 방법을 이용해 Au 전극을 형성하고, 합성한 porous Si 나노선을 dielectrophoretic alignment방법으로 Au 전극 위에 정렬하였다. n형 반도체 물질로 3.37 eV의 넓은 밴드갭을 갖는 ZnO 박막을 사용하였고, radio frequency sputter 장비와 포토리소그래피 방법을 이용하여 정렬된 Si 나노선 위에 증착 및 패터닝하였다. 제작한 소자의 구조를 전자 주자 현미경과 광학 현미경으로 확인하였으며, 소자의 전기적 특성을 semiconductor parameter analyzer system을 이용하여 평가하였다. 최종적으로 게이트 전기장에 따른 소자의 발광 특성 평가를 위하여 가해진 게이트 전압에 따른 빛의 세기를 electroluminescence (EL) spectroscopy와 EL imaging system을 통해 확인하였다. |
| 저자 | 이상훈1, 김종우1, 이태일2, 명재민1 |
| 소속 | 1연세대, 2가천대 |
| 키워드 | light emitting transistor (LET); gate electric field; Si nanowires; ZnO thin film; dielectrophoretic alignment. |
