이 논문에서는 크게 두 부분으로 나눌 수 있는데, 한 부분은 top-down 방법을 통한 질화갈륨 나노로드의 제조에 관한 부분이고, 나머지 부분은 질화갈륨 나노로드의 표면 처리에 따른 광학적 특성의 변화에 관한 내용이다. 나노로드 제조에 관련한 부분에서는, 평범한 c-plane 질화갈륨 웨이퍼로 균일한 조밀 육방 구조 형태의 질화갈륨 나노로드를 제작하는 과정에 대해 설명한다. Scooping transfer method을 통해 나노크기의 ...
이 논문에서는 크게 두 부분으로 나눌 수 있는데, 한 부분은 top-down 방법을 통한 질화갈륨 나노로드의 제조에 관한 부분이고, 나머지 부분은 질화갈륨 나노로드의 표면 처리에 따른 광학적 특성의 변화에 관한 내용이다. 나노로드 제조에 관련한 부분에서는, 평범한 c-plane 질화갈륨 웨이퍼로 균일한 조밀 육방 구조 형태의 질화갈륨 나노로드를 제작하는 과정에 대해 설명한다. Scooping transfer method을 통해 나노크기의 polystyrene (PS) 구(球)로 이루어진 PS 단층을 물의 표면으로부터 기판위로 옮긴 뒤, 반응성 이온 식각과 유도결합 플라즈마 식각법을 포함한 여러 단계의 건식식각 방법을 통하여 원하는 구조의 질화갈륨 나노로드를 얻을 수 있었다. 완성된 질화갈륨 나노로드는 아래에서 위로 갈수록 직경이 작아지는 구조를 가지고 있었고, 직경은 약 500 ~ 600 nm, 그리고 길이는 건식식각 깊이에 따라 달라지지만 약 2.5 ~ 3 ㎛ 였다. 나노로드의 제작과정 중 구조적 분석은 주사전자현미경 (SEM)과 투과전자현미경 (TEM)을 통해 이루어졌다. 질화갈륨 나노로드를 제작할 때에 건식식각을 사용하기 때문에 발생하는 플라즈마에 의한 표면의 손상은 수산화칼륨 용액 (KOH)을 통해 선택적으로 제거되었다. 또한 표면에 많이 존재하는 비발광결합자리나 결함들을 제거하기 위해 표면을 원자층증착법을 증착한 얇은 알루미나 막으로 부동화시켜주었다. 더 나아가 질화갈륨의 주요 점결함인 질소 공동을 채워주기 위해 질소플라즈마를 사용하여 질화시켜주었다. 이 세가지 실험으로 인해 광학적 특성은 향상됨을 확인 할 수 있었고, 이는 photoluminescence (PL)와 cathodoluminescence (CL) 장치로 측정하였다.
이 논문에서는 크게 두 부분으로 나눌 수 있는데, 한 부분은 top-down 방법을 통한 질화갈륨 나노로드의 제조에 관한 부분이고, 나머지 부분은 질화갈륨 나노로드의 표면 처리에 따른 광학적 특성의 변화에 관한 내용이다. 나노로드 제조에 관련한 부분에서는, 평범한 c-plane 질화갈륨 웨이퍼로 균일한 조밀 육방 구조 형태의 질화갈륨 나노로드를 제작하는 과정에 대해 설명한다. Scooping transfer method을 통해 나노크기의 polystyrene (PS) 구(球)로 이루어진 PS 단층을 물의 표면으로부터 기판위로 옮긴 뒤, 반응성 이온 식각과 유도결합 플라즈마 식각법을 포함한 여러 단계의 건식식각 방법을 통하여 원하는 구조의 질화갈륨 나노로드를 얻을 수 있었다. 완성된 질화갈륨 나노로드는 아래에서 위로 갈수록 직경이 작아지는 구조를 가지고 있었고, 직경은 약 500 ~ 600 nm, 그리고 길이는 건식식각 깊이에 따라 달라지지만 약 2.5 ~ 3 ㎛ 였다. 나노로드의 제작과정 중 구조적 분석은 주사전자현미경 (SEM)과 투과전자현미경 (TEM)을 통해 이루어졌다. 질화갈륨 나노로드를 제작할 때에 건식식각을 사용하기 때문에 발생하는 플라즈마에 의한 표면의 손상은 수산화칼륨 용액 (KOH)을 통해 선택적으로 제거되었다. 또한 표면에 많이 존재하는 비발광결합자리나 결함들을 제거하기 위해 표면을 원자층증착법을 증착한 얇은 알루미나 막으로 부동화시켜주었다. 더 나아가 질화갈륨의 주요 점결함인 질소 공동을 채워주기 위해 질소플라즈마를 사용하여 질화시켜주었다. 이 세가지 실험으로 인해 광학적 특성은 향상됨을 확인 할 수 있었고, 이는 photoluminescence (PL)와 cathodoluminescence (CL) 장치로 측정하였다.
In this thesis, there are two big categories which the former one is focused on the fabrication of gallium nitride (GaN) based nanorod array by top-down process and the latter is aimed to improve the optical properties of the fabricated GaN nanorod array by surface treatments. In the fabrication par...
In this thesis, there are two big categories which the former one is focused on the fabrication of gallium nitride (GaN) based nanorod array by top-down process and the latter is aimed to improve the optical properties of the fabricated GaN nanorod array by surface treatments. In the fabrication part, highly uniform hexagonally close packed GaN nanorod array was fabricated with conventional c-plane GaN wafer. Multi-step dry etching processes which include reactive ion etching (RIE) and inductively coupled plasma (ICP) etching were performed after transferring polystyrene (PS) nanospheres from the water surface onto the GaN wafer by scooping transfer technique for hexagonal patterns. Fully processed individual GaN nanorod has tapered shape with a diameter of approximately 500 ~ 600 nm and the length of 2.5 ~ 3 ㎛ depending on the dry etching time. Structural and morphological observation were done by scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM). In order to improve the optical properties of the fabricated GaN nanorod array, the plasma etch induced surface damages were selectively removed by molten potassium hydroxide (KOH) wet etching technique. Furthermore, the surface of the nanorod array was passivated with thin aluminum oxide layer (Al₂O₃) deposited by atomic layer deposition (ALD) system. Through this process, surface-abundant non-radiative recombination sites, which are obstacle to improved quantum efficiency, expected to be deactivated. Lastly, the GaN nanorods were nitrogenated with nitrogen plasma treatment in the concept of filling nitrogen vacancy (V_(N)) which is one of the main point defect in GaN lattice. As a result of those processes, it was able to gain improved optical properties of GaN nanorod array. The optical properties were analyzed through photoluminescence (PL) and cathodoluminescence (CL) system.
In this thesis, there are two big categories which the former one is focused on the fabrication of gallium nitride (GaN) based nanorod array by top-down process and the latter is aimed to improve the optical properties of the fabricated GaN nanorod array by surface treatments. In the fabrication part, highly uniform hexagonally close packed GaN nanorod array was fabricated with conventional c-plane GaN wafer. Multi-step dry etching processes which include reactive ion etching (RIE) and inductively coupled plasma (ICP) etching were performed after transferring polystyrene (PS) nanospheres from the water surface onto the GaN wafer by scooping transfer technique for hexagonal patterns. Fully processed individual GaN nanorod has tapered shape with a diameter of approximately 500 ~ 600 nm and the length of 2.5 ~ 3 ㎛ depending on the dry etching time. Structural and morphological observation were done by scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM). In order to improve the optical properties of the fabricated GaN nanorod array, the plasma etch induced surface damages were selectively removed by molten potassium hydroxide (KOH) wet etching technique. Furthermore, the surface of the nanorod array was passivated with thin aluminum oxide layer (Al₂O₃) deposited by atomic layer deposition (ALD) system. Through this process, surface-abundant non-radiative recombination sites, which are obstacle to improved quantum efficiency, expected to be deactivated. Lastly, the GaN nanorods were nitrogenated with nitrogen plasma treatment in the concept of filling nitrogen vacancy (V_(N)) which is one of the main point defect in GaN lattice. As a result of those processes, it was able to gain improved optical properties of GaN nanorod array. The optical properties were analyzed through photoluminescence (PL) and cathodoluminescence (CL) system.
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