초록 ▼

본 연구는 산화아연에서 산소의 흡착을 추적할 수 있을 새로운실험 방법을 개발하고 산소의 광탈착의 초기 과정을 이해하는 데 그 목적이 있다.본 연구에서는 같은 고갈층을 가지고 있는 두 반도체 면의 기계적으로 접촉에 관한 물리적 이론이 전개되었다. 그 이론에 의하면 접촉된 두 반도체간의 바이어스 전압이 어떤범위 안에 있을 때 그 반도체의 두 고갈층의 깊이의 합은 변하지 않으며, 접촉을 흐르는 전류는 바이어스 전압이 표면 장벽 높이의 4 배가 될 때 변곡을 보인다. 따라서, 접촉의 축전용량과 V-I 특성으로부터 각각 표면의 흡

본 연구는 산화아연에서 산소의 흡착을 추적할 수 있을 새로운실험 방법을 개발하고 산소의 광탈착의 초기 과정을 이해하는 데 그 목적이 있다.본 연구에서는 같은 고갈층을 가지고 있는 두 반도체 면의 기계적으로 접촉에 관한 물리적 이론이 전개되었다. 그 이론에 의하면 접촉된 두 반도체간의 바이어스 전압이 어떤범위 안에 있을 때 그 반도체의 두 고갈층의 깊이의 합은 변하지 않으며, 접촉을 흐르는 전류는 바이어스 전압이 표면 장벽 높이의 4 배가 될 때 변곡을 보인다. 따라서, 접촉의 축전용량과 V-I 특성으로부터 각각 표면의 흡착종의 농도 혹은 고갈층의 깊이와 표면 장벽의높이를 얻을 수 있다.이 착상을 현실화하기 위해 산화아연-산화아연 접촉의 축전용량과 V-I 특성을 측정하면서 산소의 흡착, 흡착산소종과 일산화탄소의 표면 산화반응, 수소의 흡착을 관찰하였다.산소의 흡착에서는 고갈층의 깊이와 장벽의 높이가 증가했으며 그 흡착량은 반응 속도론 적인 제어를 받고 산소종의 표면 덥힘율은 10-3 단분자층 이하 였다. 25℃에서 흡착된 산소와 CO의 반응에서는 25℃, 66 Pa 산소에 노출되어 생성된 초기 장벽 높이 5 mV가 변하지않았으나, 300℃에서 흡착된 산소의 경우는 장벽의 높이가 15 mV 에서 7 mV로 감소하였다. 수소의 흡착실험에서는 고갈층의 깊이와 장벽의 높이를 독립적으로 측정하고 반도체흡착에 관한 전자론적 이론의 관점에서 비교하였다. 이들 결과에 의하면 이 연구에서 발견된 새로운 측정방법의 정밀도는 10-6 단분자층과 0.5 mV 장벽의 높이에 해당함을 알 수있다.광생성된 운송자의 이완에 기인하는 광전류의 감쇠로 광탈착의 초기과정을 연구하고새로운 방법으로 얻은 지식에 근거하여 그 현상을 설명하였다. 산화아연에서는 광생성hole(구멍)이 전자보다 더 활성적이다. 전자의 감쇠 상수는 장벽의 높이가 높아짐에 따라증가한다. 흡착된 산소는 광생성된 구멍에 의해 중화되고 전자가 장벽의 높이를 극복할때까지 장벽의 높이는 낮아진다. 이들 결과로부터 광생성된 구멍이 산소의 광탈착에 대한열쇠 역할을 하며 표면의 장벽이 구멍의 움직임을 제어함을 알 수 있었다.

Abstract ▼

The purpose of this study is a development of newexperimental method which can trace the adsorption of oxygen on ZnO and anunderstanding of the initial process of the photodesorption of oxygen.In this study, a physical theory on the mechanical contact of two semiconductorsurfaces

The purpose of this study is a development of newexperimental method which can trace the adsorption of oxygen on ZnO and anunderstanding of the initial process of the photodesorption of oxygen.In this study, a physical theory on the mechanical contact of two semiconductorsurfaces with the same depletion layers was developed. The theory shows that thesum of the depth of the layers is constant under a certain range of bias voltagebetween the semiconductors and the current through the contact shows an inflectionwhen the bias voltage equals 4 times of surface barrier height. Thus, it is possible tomeasure the depth of the layer or concentration of adsorbed state on the surface andthe barrier height from capacitance and V-I characteristics of the contact, respectively.To visualize the idea, adsorption of oxygen, surface reaction of the adsorbedoxygen with CO and adsorption of hydrogen was observed in ZnO-ZnO contact bymeasuring its capacitance and V-I characteristics. In the adsorption of oxygen, thedepth of the depletion layer and the barrier height increased and the adsorbed amountwas controlled kinetically to less than 10-3 monolayer. In the reaction of CO withadsorbed oxygen at 25℃, the initial barrier height, 5 mV which was developed under 66Pa oxygen at 25℃ was not changed but the reaction with adsorbed oxygen at 300℃showed a decrease in the barrier height from 15 to 7 mV. In the adsorption ofhydrogen, the depth of depletion layer and barrier height were determined separately andcompared from the view point of electronic theory on adsorption on semiconductor.The experimental results prove that the sensitivity of the method is about 10-6monolayer and 0.5 mV barrier height.The initial process of the photodesortption was studied with decay of photocurrentordinated from relaxation of photogenerated carriers and explained from the knowledgeobtained by the new method. In ZnO, photogenerated hole is more reactive thanelectron. The decay constant of the hole increases as the barrier height increases.The adsorbed oxygen species are neutralized by the photogenerated holes and thebarrier height decreases until electrons overcome the barrier height. From the results,it can be suggested that the photogenerated hole has a key role in the desorption ofoxygen and the surface barrier controls the movement of the hole.

목차 Contents

• 1. 서론...7
• 1-1. 연구배경...7
• 1-2. 연구목적...8
• 1-3. 연구범위...9
• 2. 연구 내용 및 결과...9
• 2-1. 반도체-반도체 접촉에 대한 이론...9
• 2-2. 산화아연-산화아연 접촉에 대한 축전용량의 측정...13
• 2-3. 산화아연-산화아연 접촉에 대한 전압-전류의 특성 실험...16
• 2-4. 산화아연-산화아연 접촉에 대한 축전용량과 전압 전류의 특성 비교...18
• 2-5. 산화아연의 광생성 운송자의 반응 속도와 에너지 띠의 관계...20
• 2-6. 빛이 쪼여진 산화아연-산화아연 접촉면에서의 전압-전류 특성...23
• 3. 결론...23
• 4. 인용문헌...24