ZnO박막과 ZnO에 Al을 농도를 달리한 박막의 PL측정과 분석

소개글

ZnO, Al 5at% doped ZnO, Al 10at% doped ZnO 박막을 PL(Photoluminescence, PL 분광법) 측정하여 도핑농도 변화에 따른 ZnO 박막의 밴드갭과 방출파장의 변화를 측정 분석하고 결과를 계산하였음.

목차

1. 소개
2. 실험
2.1 PL 분광법
2.2 측정 및 분석
3. 참고문헌

본문내용

1. 소개
순수한 ZnO 박막은 n-type 반도체 물질로 Zn과 내부에 다양한 결함들이 존재한다. ZnO 박막의 결함 종류로는 Zn과 O의 공공과 침입형 불순물 자리에 위치하는 Zn과 O등이 있다. Zn과 O가 1:1-x 의 비로 혼합되어 있기 때문에 ZnO 내에 일정 수의 산소 공공이 존재한다. ZnO에 3가 이온인 3인 Al을 도핑 시키면 Zn과 Al 이온의 크기 차이가 크지 않기 때문에 일부 Zn2+ 이온이 Al 이온과 치환 된다. ZnO 박막에서 Zn2+ 이온과 치환 된 3가 이온, 그리고 산소 공공은 잉여 전자의 제공원으로 작용한다. ZnO 박막에 잉여 전자가 증가하면 전자의 농도와 밴드갭이 증가한다.
본 실험에서는 Al의 도핑 농도 변화가 ZnO 및 AZO 박막에 미치는 전기적 특성 및 광학적 특성을 알아보기 위해 PL 측정을 하였다.

fig.1 ZnO 격자의 3차원 구조


2. 실험
2.1 PL 분광법(Photoluminescence spectroscopy)
PL 분광법은 레이저와 같은 단색광의 에너지를 이용하여 시편의 전자를 여기 시켰다가 전자가 안정화 되면서 에너지를 방출할 때 발생하는 빛의 파장을 분석하는 방법이다. 물질의 구조나 전자의 상태를 파악할 수 있으며, 빛의 양자 에너지를 이용한 시편의 발광을 이용한다. PL 측정을 위한 레이저는 측정하고자 하는 샘플과 알고자하는 특정 영역의 파장에 따라 매우 다양하게 사용할 수 있다. 본 실험은 RT에서 측정하였다.

참고 자료

본문에 기재되어 있음.