선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 실험에서는 ZnO 나노막대에 대한 플라즈마 표면 처리가 ZnO 표면에 어떤 영향을 미치는 지에 대해 AES를 통해 확인할 수 있었으며, 이 AES 결과를 PL data와 연결하여 ZnO 나노막대의 광학적 특성을 조사할 수 있었다.
제안 방법
- 제작된 ZnO 나노막대 시료의 표면 구성비를 살펴보기 위해 AES를 이용하였다. AES 분석을 위해 3 KeV의 argon ion을 이용하였는데, 시료를 제거가공(sputtering) 하면서 매 6초 마다 AES 측정을 통해 시료의 표면뿐만 아니라 depth profile 또한 조사 하였다.
- ZnO 나노막대 시료를 RF 플라즈마 발생장치로 시료 표면에 플라즈마 처리를 하였다. 플라즈마를 위한 사용 기체로는 수소와 산소를 사용하였으며, 플라즈마 처리는 표면 온도 100℃, 250℃에서 이루어 졌다.
- 제작된 시료의 광학적 특성을 살펴보기 위해 PL spectroscopy를 이용 하였고, 이때 사용한 레이저는 CW He-Cd 레이저(λ=325 nm)이다. 제작된 ZnO 나노막대 시료의 표면 구성비를 살펴보기 위해 AES를 이용하였다. AES 분석을 위해 3 KeV의 argon ion을 이용하였는데, 시료를 제거가공(sputtering) 하면서 매 6초 마다 AES 측정을 통해 시료의 표면뿐만 아니라 depth profile 또한 조사 하였다.
- 표면 처리에 사용한 플라즈마는 수소와 산소 기체를 이용하였으며 argon 제거가공(sputtering)을 이용하여 ZnO 시료의 depth profile을 AES로 분석할 수 있었다. 플라즈마 처리는 ZnO 나노막대 표면의 아연과 산소 성분비를 변화 시켰는데, 수소 플라즈마는 시료 표면의 아연의 함량을 상대적으로 증가시킨 반면, 산소 플라즈마는 시료 표면의 산소의 함량을 상대적으로 증가시켰다.
- 본 연구에서는 실리콘 기판 위에 성장된 ZnO 나노막대를 사용하였으며, 표면 처리를 위해 산소와 수소 플라즈마를 이용하였다. 표면의 화학적 구성은 Auger Electron Spectroscopy(AES)를 이용하여 조사하였으며, AES 분석 결과는 Photoluminescence(PL) data와 결부되어져 ZnO 나노막대의 광학적 특성이 표면의 화학적 구성과 어떠한 관계가 있는지 조사 하였다.
- 표면 처리에 사용한 플라즈마는 수소와 산소 기체를 이용하였으며 argon 제거가공(sputtering)을 이용하여 ZnO 시료의 depth profile을 AES로 분석할 수 있었다. 플라즈마 처리는 ZnO 나노막대 표면의 아연과 산소 성분비를 변화 시켰는데, 수소 플라즈마는 시료 표면의 아연의 함량을 상대적으로 증가시킨 반면, 산소 플라즈마는 시료 표면의 산소의 함량을 상대적으로 증가시켰다. 이러한 표면의 화학적 성분 분석 결과는 이미 발표 되어진 저자의 PL data와 연결하여 분석 되어졌다.
대상 데이터
- 본 연구에서는 실리콘 기판 위에 성장된 ZnO 나노막대를 사용하였으며, 표면 처리를 위해 산소와 수소 플라즈마를 이용하였다. 표면의 화학적 구성은 Auger Electron Spectroscopy(AES)를 이용하여 조사하였으며, AES 분석 결과는 Photoluminescence(PL) data와 결부되어져 ZnO 나노막대의 광학적 특성이 표면의 화학적 구성과 어떠한 관계가 있는지 조사 하였다.
- 시료는 Sonochemical 방법을 이용한 ZnO 나노막대를 사용 하였다[3]. 이 실험에 사용 되어진 ZnO 나노막대 시료의 성장 방법과 성장 속도 등의 정보는 이미 보고되어진 저자의 논문에 밝혀져 있으며, 그 논문에서 시료 표면의 SEM 이미지 또한 확인 할 수 있다[4].
- 제작된 시료의 광학적 특성을 살펴보기 위해 PL spectroscopy를 이용 하였고, 이때 사용한 레이저는 CW He-Cd 레이저(λ=325 nm)이다.
- ZnO 나노막대 시료를 RF 플라즈마 발생장치로 시료 표면에 플라즈마 처리를 하였다. 플라즈마를 위한 사용 기체로는 수소와 산소를 사용하였으며, 플라즈마 처리는 표면 온도 100℃, 250℃에서 이루어 졌다. 제반 플라즈마 처리 조건은 표 1에서 확인할 수 있다.
성능/효과
- 수소 플라즈마는 ZnO 표면과 내부에 다양한 화학적 결합을 통해 존재하는 산소를 제거한다고 여겨지며, 반대로 산소 플라즈마의 경우 플라즈마 내의 산소가 ZnO 나노막대 표면이나 내부로 결합해 들어간다고 생각할 수 있다. 그러나 제거가공 시간(sputtering time)이 증가함에 따라, 즉 ZnO 나노막대 표면에서 내부로 들어갈수록 아연과 산소의 구성비가 플라즈마 처리와 관계없이 일정함을 확인할 수 있다. 플라즈마 처리와 관련한 AES 결과는 앞서 발표한 저자의 논문 PL 결과[4]와 연결하여 살펴볼 수 있다.
- 수소 플라즈마 처리 후의 경우에는 표면에서의 아연 함량이 산소에 비해 상대적으로 높은 반면, 산소 플라즈마의 경우는 반대의 현상을 보여 플라즈마 처리 후 표면에서의 산소 함량이 상대적으로 증가하였다. 이 AES 결과로부터 수소, 산소 플라즈마 처리는 ZnO 나노막대 표면의 구성에 많은 영향을 끼치는 것을 확인할 수 있다.
- 이러한 상반되는 편이 현상은 앞서 설명한 AES data와 결부하여 살펴보는 것이 필요하리라 생각한다. 수소 플라즈마 처리는 AES 결과에서 보이듯이 ZnO 나노막대 표면의 아연 함량 비를 높이고 산소 플라즈마 처리는 표면의 산소 함량 비를 높인다. 이러한 표면에서의 성분비의 변화는 시료의 유전 상수를 변화시키고 그 결과 엑시톤 결합 에너지에 영향을 미쳤다고 생각할 수 있다.
- 앞선 저자의 논문[4]에서 보였듯이 플라즈마 처리 전후를 비롯하여 PL peak의 변화를 살펴보면 peak intensity 뿐만 아니라 peak의 편이를 확인할 수 있다. 수소 플라즈마 처리는 UV peak의 청색 편이를 야기하는 반면 산소 플라즈마는 green peak의 적색 편이를 야기하는 것으로 나타났다. 이러한 peak shift 결과는 표 2, 3에 요약해 놓았다.
- 수소 플라즈마 처리 후의 경우에는 표면에서의 아연 함량이 산소에 비해 상대적으로 높은 반면, 산소 플라즈마의 경우는 반대의 현상을 보여 플라즈마 처리 후 표면에서의 산소 함량이 상대적으로 증가하였다. 이 AES 결과로부터 수소, 산소 플라즈마 처리는 ZnO 나노막대 표면의 구성에 많은 영향을 끼치는 것을 확인할 수 있다. 수소 플라즈마는 ZnO 표면과 내부에 다양한 화학적 결합을 통해 존재하는 산소를 제거한다고 여겨지며, 반대로 산소 플라즈마의 경우 플라즈마 내의 산소가 ZnO 나노막대 표면이나 내부로 결합해 들어간다고 생각할 수 있다.
- 시료 표면의 산소의 증가는 산소 플라즈마 처리의 결과임을 AES로 확인되어 지고 있다. 이러한 플라즈마 처리로 인한 표면의 화학적 성분비의 변화는, AES에서 확인된 바와 같이, ZnO의 유전율에 영향을 미칠 것이고 이러한 변화는 결과적으로 엑시톤 결합 에너지를 변화시킬 것이다. 엑시톤을 통한 radiative recombination인 UV peak이 플라즈마 처리에 따라 편이를 하는 것은 ZnO 표면의 화학적 성분 변화가 그 직접적인 원인중 하나임을 암시하고 있다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.