Al이 도핑된 nc-Si:H 박막의 나노구조 및 광학적 특성

초록

나노결정 및 비정질 Si(nc-Si:H, a-Si:H) 박막에서 발광(PL, photoluminescence) 현상이 발견된 이후, 이들 재료는 광전자(optoelectronic) 산업에서 폭넓은 응용 가능성 때문에 큰 관심을 받고 있다. 이들 Si 박막의 발광 특성은 박막의 나노구조에 기인하는 양자 제한 효과(quantum confinement effect) 및 계면 효과에 의한 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 PECVD 기법을 이용하여 a-Si:H 박막을 제조하였으며, 알루미늄(Al)을 이용한 금속유도결정화(MIC) 기술을 nc-Si:H 박막 성장에 적용 시켰다. 또한, Al 확산 변수의 변화 따른 박막의 나노구조와 화학적 특성을 고찰하였다. 이들 박막의 결정 크기, 결정화도, 나노구조를 XRD, Raman spectroscopy, TEM 등을 사용하여 조사하였으며, 박막의 화학적 조성은 XPS, AES, RBS 등을 사용하여 조사되었다. Al 확산은 실리콘 나노결정의 결정화 온도를 350℃ 이하로 낮추었으며, 박막 내 나노결정의 크기와 결정화도를 향상 시켰다. 이러한 결과는 확산된 AL의 양이 증가함에 따라 비정질 Si의 활성화 에너지를 낮추게 됨으로써 비정질 Si 영역의 결정화를 유도한 결과로 여겨진다.