초록 ▼

비정질-나노결정질 실리콘 상전이, 나노결정의 크기 및 분포에 대한 조절·측정을 통해서 나노결정의 형성, 구성(낱알/낱알경계면), 그리고 광학, 구조 및 전기적인 성질에 대해서 이해하고, 그 결과를 나노기술에 응용한다.
연구목표:
① rf-스퍼터링 증착, 열처리, 그리고 금속촉매 등을 통해서 실리콘박막에서 비정질-나노결정질 상전이, 나노결정의 크기 및 분포를 조절한다. ② 실리콘박막에서 비정질-나노결정질 상전이, 나노결정의 크기 및 분포를 관측하고, 이를 통해서 나노측정기술을 개발한다. ③ 실리콘박막에서 나노결정의 크기와

비정질-나노결정질 실리콘 상전이, 나노결정의 크기 및 분포에 대한 조절·측정을 통해서 나노결정의 형성, 구성(낱알/낱알경계면), 그리고 광학, 구조 및 전기적인 성질에 대해서 이해하고, 그 결과를 나노기술에 응용한다.
연구목표:
① rf-스퍼터링 증착, 열처리, 그리고 금속촉매 등을 통해서 실리콘박막에서 비정질-나노결정질 상전이, 나노결정의 크기 및 분포를 조절한다. ② 실리콘박막에서 비정질-나노결정질 상전이, 나노결정의 크기 및 분포를 관측하고, 이를 통해서 나노측정기술을 개발한다. ③ 실리콘박막에서 나노결정의 크기와 분포에 대한 조절, 나노측정기술을 통해서 얻어진 결과를 나노기술에 응용한다.
주요 핵심내용
① 시료준비: rf-스퍼터링에 의해서 나노결정을 형성한 다음 금속촉매 및 열처리에 의해서 나노결정의 크기를 조절한다.
② PL: 나노결정 실리콘을 모형으로 양자감금효과(quantum confinement), 전자-hole 쌍의 방사 및 비방사 재결합 미케니즘, 간격상태밀도(density of gap states) 등에 관해서 시험한다.
③ TEM: 시료준비가 까다롭기 때문에(본 연구실에서 직접 grinding, ion polishing 등의 방법에 의해서) 시료준비에 상당한 전문성을 요한다.
④ Raman 산란: 격자동력학에 관한 제1차 광phonon 스펙트럼을 계산 및 모의실험한다.
⑤ XRD: 스펙트럼분석에 의해서 결정크기를 결정
⑥ 전기흡수분광: 양자감금효과 및 스펙트럼 이동에 의해서 나노결정 크기를 결정
⑦ NMR: 나노결정의 국소운동을 측정하여 나노결정 스케일에서 실리콘-수소 결합, 나노결정의 형성 및 분포를 이해한다.

Abstract ▼

① Nanocrystals are formed in hydrogenated, metal-catalyzed, and recrystallized silicon thin films deposited by rf-magnetron sputtering. The nanocrystals grow in different environments and show various sizes and distributions: L = 3 ~ 8 nm for the hydrogenated silicon,L = 30 ~ 70 nm for the metal-cat

① Nanocrystals are formed in hydrogenated, metal-catalyzed, and recrystallized silicon thin films deposited by rf-magnetron sputtering. The nanocrystals grow in different environments and show various sizes and distributions: L = 3 ~ 8 nm for the hydrogenated silicon,L = 30 ~ 70 nm for the metal-catalyzed silicon, and undetermined for the recrystallized silicon (i.e., due to the extremely limited line width compared to instrumental line width). We have measured structural and optical properties for nanocrystalline silicon thin films deposited by rf-magnetron sputtering and characterized the microstructure of the films with the methods of scanning electron microscopy, high resolution transmission electron microscopy, x-ray diffraction, Raman scattering, photoluminescence, optical and electro-absorption, and nuclear magnetic resonance. We suggest that the measurement of electroabsorption be improved by observations of electrotransmittance and electroreflectance for silicon-based optical devices. The measurement is based on a model in which electroabsorption depends on the internal reflection and transmission and reflection are ultimately entangled to each other. ② Especially, we have improved nanocrystallization in amorphous silicon thin films deposited on glass. Among the most effective deposition conditions are hydrogenation and the rf-power which provide the optimal condition (i.e., the mixing ratio of reactive gases is Ar : H2 = 1 : 25 and power density is 6.5 Watts/㎠), where no longer appears amorphous network but nanocrystals fall to the size of 5 nm as examined by Scherrer formula and the first-order optical phonon spectrum. We also investigated to learn profiles of nanocrystals measured by cross-sectional transmission electron microscopy as well as Raman scattering and x-ray diffraction, and they proved that nanocrystallization evolves out of amorphous network as the amorphous silicon increases its layer.

목차 Contents

• 추진실적보고서 요약 ...1
• 1. 일반현황 ...1
• 2. 연구목표 및 주요 핵심내용 ...1
• 3. 추진체계 및 전략 ...2
• 4. 수행결과의 활용 ...2
• 추진실적 보고서 ...3
• 1. 연구목표 ...4
• 2. 당해연도 목표 대비 실적 ...5
• 3. 과제 추진계획일정대비 추진실적 ...8
• 4. 과제수행 및 결과의 독창적인 내용 및 결과물 ...9
• 5. 과제수행 결과 활용계획 ...17
• 6. 기술적 및 사회경제적 파급효과 ...17
• 자체평가서 ...18
• 사업성과조사서 ...21
• 이전대상기술 요약서 ...26