[논문]ZnO 나노로드의 자외선 PL 특성 개선

마대영

doi:10.7471/ikeee.2018.22.3.712

[국내논문] ZnO 나노로드의 자외선 PL 특성 개선
UV PL property improvements of ZnO nanorods 원문보기

전기전자학회논문지 = Journal of IKEEE, v.22 no.3, 2018년, pp.712 - 715

마대영 (Dept. of Electrical Engineering, Gyeongsang National University & ERI)

초록
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ZnO 시드 막 위에 수열합성법으로 나노로드를 성장시켰다. 고주파 스퍼터링으로 증착한 ZnO 박막을 $600^{\circ}C$에서 열처리한 후 시드 막으로 사용하였다. 성장된 ZnO 나노로드를 $400^{\circ}C$ 및 $800^{\circ}C$에서 열처리하였다. ZnO 나노로드의 열처리에 따른 구조적 및 광학적 특성을 고찰하였다. ZnO 나노로드를 $400^{\circ}C$에서 열처리함으로써 강도가 크고 반폭치가 좁은 자외선 피크를 얻을 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

ZnO nanorods were grown on ZnO seed films by a hydrothermal method. The rf sputtered ZnO thin films annealed at $600^{\circ}C$ were employed as the seed films. The ZnO nanorods were annealed at $400^{\circ}C$ and $800^{\circ}C$, respectively. The structural and optical property dependence of ZnO nanorods on the annealing was studied. The UV peak showing the strong intensity and narrow FWHM was obtained from ZnO nanorods annealed at $400^{\circ}C$.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 ZnO 나노로드에서 방출되는 가시광선 영역의 PL은 줄이고 자외선 영역의 PL만 증가시키는 공정을 개발하였다. 수열합성법으로 ZnO 나노로드를 성장시켰으며, 시드 막 및 나노로드를 열처리하고 열처리에 따른 PL 특성의 변화를 측정하였다.

제안 방법

본 연구에서는 ZnO 나노로드에서 방출되는 가시광선 영역의 PL은 줄이고 자외선 영역의 PL만 증가시키는 공정을 개발하였다. 수열합성법으로 ZnO 나노로드를 성장시켰으며, 시드 막 및 나노로드를 열처리하고 열처리에 따른 PL 특성의 변화를 측정하였다.
XRD를 위해 CuKα 선(λ = 1.542 Å)을 회절각 2θ = 20° ～ 60°에서 0.01° 간격으로 주사하였다.
나노로드의 결정성을 측정하기 위하여 x-ray diffraction (XRD)을 사용하였다. XRD를 위해 CuK_α선(λ = 1.
01° 간격으로 주사하였다. Field emission scanning electron microscope (FESEM)로 표면 형상을 관찰하였으며, 투과도를 측정하고 에너지 밴드 갭을 구하였다. Nd-Yag 레이저(266 nm)를 광원으로 사용하여 PL 특성을 측정하였다.
Field emission scanning electron microscope (FESEM)로 표면 형상을 관찰하였으며, 투과도를 측정하고 에너지 밴드 갭을 구하였다. Nd-Yag 레이저(266 nm)를 광원으로 사용하여 PL 특성을 측정하였다.
본 연구에서는 열처리하지 않은 ZnO 시드 막 위에 성장시킨 나노로드, 600 ℃ 열처리한 시드 막 위에 성장시킨 나노로드, 600 ℃ 열처리한 시드 막 위에 성장시킨 후 각각 400 ℃ 및 800 ℃로 열처리한 나노로드를 대상으로 그 특성들을 비교하였다. 논문 서술의 편리를 위해 각 샘플을 ZnO(room), ZnO(600), ZnO(600-400) 및 ZnO(600 -800)으로 표기한다.

대상 데이터

Ⅱ. 실험

실리콘웨이퍼 표면을 산화시킨 후 기판으로 사용하였으며 그 위에 약 500 Å의 ZnO막을 rf magnetron sputter로 증착하였다. 이때 3 인치 타겟을 사용하였으며, 작동압력 5.
52125 nm)이다. 본 실험에서 c는 ZnO의 (002) 피크로부터 구하였다. 식(1)로부터 구한 ZnO(room), ZnO(600), ZnO(600-400) 및 ZnO(600 -800)의 스트레인은 각각 –0.

이론/모형

ZnO 시드 막 위에 수열합성법으로 나노로드를 성장시켰다. 나노로드 성장에 사용할 반응용액을 만들기 위해 0.

성능/효과

시드 막을 열처리함에 따라 자외선 및 가시광선 영역의 PL 피크가 급격하게 감소하였다. 열처리한 시드 막 위에서 성장시킨 ZnO 나노로드를 400 ℃에서 열처리한 결과 자외선 영역의 피크만 강하게 재생되었다. 열처리 온도를 800 ℃로 높이면 자외선 영역의 피크가 오히려 감소하였다.
성장된 ZnO 나노로드를 400 ℃ 및 800 ℃에서 열처리하였다. 시드 막을 열처리함에 따라 성장된 나노로드의 수직성이 향상되고 나노로드의 직경이 증가하였다. 나노로드의 PL 측정 결과 자외선 및 가시광선 영역의 피크가 감지되었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	수열합성법의 장점은?	이것은 ZnO 나노로드를 손쉽게 제조할 수 있는 수열합성법(hydrothermal growth)[1], 기상 수송법(Vapor-Liquid-Solid)[2] 및 레이저 승화법(laser ablation)[3] 등이 개발되었기 때문이다. 특히 수열합성법은 간단한 장비와 100 ℃ 이하의 저온 공정이라는 장점 때문에 대학의 소규모 실험실에서 널리 연구되고 있다. ZnO 나노로드는 에너지 밴드 갭이 크고 화학적으로 안정하며 표면적이 넓다는 장점을 가지고 있다.
	ZnO 나노로드를 손쉽게 제조할 수 있는 방법에는 어떤 것들이 있는가?	최근에 ZnO 나노로드의 응용에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 이것은 ZnO 나노로드를 손쉽게 제조할 수 있는 수열합성법(hydrothermal growth)[1], 기상 수송법(Vapor-Liquid-Solid)[2] 및 레이저 승화법(laser ablation)[3] 등이 개발되었기 때문이다. 특히 수열합성법은 간단한 장비와 100 ℃ 이하의 저온 공정이라는 장점 때문에 대학의 소규모 실험실에서 널리 연구되고 있다.
	ZnO 나노로드가 가지는 한계점은?	단결정 막대 모양으로 성장되는 ZnO 나노로드는 ZnO 박막에 비해 결정성이 우수하여 자외선 영역에서 강한 photoluminescence (PL) 피크를 나타낸다. 그러나 나노로드의 표면에는 결함이 존재하고이 결함들에 의해 가시광선 영역에서도 높은 PL 피크가 관측된다.

참고문헌 (7)

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