초록 ▼

본 연구의 기본 목표는 실리콘을 토대로 하는 나노구조의 형성과 제어기술의 개발로서 실리콘 나노상 형성 PL 특성 연구, 실리콘 단결정면에서의 탄소의 혼입 연구 및 SiGe 박막의 성장 및 특성 연구의3분야로 나누어 연구가 진행되었다.
첫 째로 실리콘을 기반으로 하는 광소자 개발을 위하여 실리콘 화합물 박막의 성장 메카니즘을 규명하고 이를 토대로 박막의 화학조성을 완벽하게 조절하여 최적의 실리콘 나노상을 형성하였다.산소분위기에서 질소이온빔을 이용하여Si$O_x$$N_y$ 박막을 증착하고 질

본 연구의 기본 목표는 실리콘을 토대로 하는 나노구조의 형성과 제어기술의 개발로서 실리콘 나노상 형성 PL 특성 연구, 실리콘 단결정면에서의 탄소의 혼입 연구 및 SiGe 박막의 성장 및 특성 연구의3분야로 나누어 연구가 진행되었다.
첫 째로 실리콘을 기반으로 하는 광소자 개발을 위하여 실리콘 화합물 박막의 성장 메카니즘을 규명하고 이를 토대로 박막의 화학조성을 완벽하게 조절하여 최적의 실리콘 나노상을 형성하였다.산소분위기에서 질소이온빔을 이용하여Si$O_x$$N_y$ 박막을 증착하고 질소와 산소의 상대적인 양을 정확히 제어할 수 있었으며 이에 따른 PL파장의 변화를 관찰한 결과 나노상을 감싸고 있는 매질의 화학구조가 양자속박효과에 의한 발광 에너지 변화의 중요한 원인임을 규명하였다.
두 번째로 실리콘 단결정면에서의 탄소의 혼입 연구로 실리콘 표면 근처에 미량으로 혼입되는 탄소의 양을 정밀하게 측정할 수 있는 기술을 개발하였으며 탄소 혼입에 의해 변형된 실리콘 (001) 면의 c(4x4) 재구조의 원자 및 전자구조 및 STM 이미지 특성을 규명하였다. 혼입되는 탄소량을 증가시킴에 따라 실리콘 (001) 면의 표면 원자 구조가 dimer vacancy chain, 2xn, c(4x4)로 변화함을 밝혔고 Si(111)7x7은 탄소혼입에 의해 재구조하지 않고, 혼입되는 탄소는 몇몇의 위치로만 선택적으로 혼입됨을 보였다.
세 번째는 $Si_{1-x}$$Ge_x$의 성장 및 특성 연구로 Epitaxial Si/epitaxial$Si_{1-x}$ $Ge_x$의 표면 및 계면 반응연구가 그 목표이다.본 과제에서는epitaxial SiGe 박막을 성장하고 이의 초기 산화 특성을 극미세 분석을 실시하여 화학결합 특성 및 박막 내 깊이 방향에서의 응력 변화를 측정하였고 이를 기반으로 Ge segregation에 대한 독특한 현상을 규명하였으며 이를 이용한 다양한 응용가능성을 제시하였다.

Abstract ▼

- optimization of PL property by formation and control of Si nanocrystalls
- change of surface structures of Si(001) surface by carbon incorporation
- surface deformation of Si(111) surface by carbon incorporation
- surface and interface reaction of Epitaxial Si/ epitaxial $Si_{1-x}$

- optimization of PL property by formation and control of Si nanocrystalls
- change of surface structures of Si(001) surface by carbon incorporation
- surface deformation of Si(111) surface by carbon incorporation
- surface and interface reaction of Epitaxial Si/ epitaxial $Si_{1-x}$$Ge_x$
- oxidation and relaxation of strained epi- $Si_{1-x}$$Ge_x$ for CMOS device application

목차 Contents

• 제 1 장 서 론...8
• 제 2 장 실리콘 포토닉스 연구...10
• 제 1 절 서 론...10
• 제 2 절 실리콘 나노상에 의한 발광 특성 연구...11
• 1. Si 산화 메커니즘 연구...11
• 2. SRO에 의한 Si 나노상 형성 및 PL 특성 최적화...15
• 3. Si$O_x$/Si$O_2$ 적층구조 제작 및 PL 특성 최적화...16
• 4. IBSD에 의한 Si$N_x$ 내의 실리콘 나노상 형성 및 발광특성 연구...19
• 5 Si$N_x$$O_y$에 의한 Si 나노상 형성 및 PL 에너지 변화 연구...24
• 제3절 실리콘 나노결정의Er doping...28
• 1. 실리콘 나노점의 결정성 영향 연구...29
• 2. Ge 나노점의 결정성 영향 연구...32
• 3. Nitride 박막의 Er doping...33
• 제 4 절 저온 Solid Phase Epitaxy를 이용한 Ultra-shallow Jnction 형성 공정 연구...35
• 제 5 절 나노전자소자 응용을 위한 실리콘 양자점 형성 연구...47
• 제 3 장 탄소 혼입에 의한 실리콘 기판의 변형 연구...56
• 제 1 절 연구의 배경 및 필요성...56
• 제 2 절 국내외 기술개발 현황...57
• 제 3 절 연구개발 수행 내용 ...57
• 제 4 절 결 론...65
• 제 5 절 연구개발 결과의 활용계획...66
• 제4장 epi-Si및SiGe성장 연구...67
• 제 1 절 UHV-CVD에 의한 epi-Si 층 형성 및 산소 혼입 과정 in-situ MEIS 연구...67
• 1. in-situ MEIS 분석 UHV-CVD 장비 제작 및 성능 평가...67
• 2. UHV-CVD를 이용한 Si epi layer성장 및 초기 산소 흡입과정 연구...69
• 제 2 절. CMOS device 적용을 위한 strained epi-$Si_{1-x}$$Ge_x$의 산화 및 이완특성 연구...77
• 1. epi-$Si_{1-x}$$Ge_x$ 박막의 증착 특성 연구...77
• 2. epi-$Si_{1-x}$$Ge_x$ 박막의 두께와 조성에 따른 잔류 stress에 대한 연구...80
• 3. epi-$Si_{1-x}$$Ge_x$박막의 산화 특성 연구...82
• 4. 산화에 의해 형성된 Ge rich 층을 이용한 relaxed $Si_{1-x}$$Ge_x$의 성장...93
• 제 5 장 결 론...97
• 부록 (논문, 학술발표 list)...98