Traveling Wave Reactor Atomic Layer Epitaxy를 이용한 ZnS와 ZnS : Tb박막의 성장과 박막 특성의 연구

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Traveling wave reactor atomic layer epitaxy(ALE) 방법으로 ZnS와 ZnS:Tb박막을 성장하고 성장 조건에 따른 박막 특성을 연구하였다. ZnS박막의 precursor로는 ZnCl2와 H2S를 이용하였으며, 기판 온도 400-$500^{circ}C$범위에서 성장하였다. 본 연구 논문에서는 성장온 도에 따른 ZnS박막의 결정성의 변화와 precursor에 의한 Cl유입량의 변화를 살펴보고 투과 전자현미경과 주사형 전자현미경으로 ZnS박막의 표면 형상과 미세구조를 관찰하였다. 연구 결과에 의하면 ALE에 의하여 매우 균일하고 hexagonal 2H구조의 결정성이 향상되었다. 성 장온도 $400^{circ}C$에서 약 9at.%, $500^{circ}C$에서 약 1at.%의 Cl이 유입되었으며, 박막 내에 유입된 Cl 은 표면으로의 segregation현상을 나타내었다. 또한 electroluminescent 소자의 녹색 형광재 료인 ZnS:Tb을 Tb precursor로 tris(2,2,6,6-tetramethyl 3,5-heptandionato)terbium을 이용하 여 성장하고 박막 결정성과 박막 내 불순물이 유입되는 경향 등을 연구하였다. Auger electron spectroscopy분석 결과에 의하면 0.5at.%의 Tb이 표함된 AnS:Tb박막은 C은 거의 포함하고 있지 않았으나 O은 약 1at.%정도 포함되어 있었다. ZnS:Tb박막은 Tb과 소량의 O 을 함유하고 있음에도 불구하고 결정성은 우수한 hexagonal구조를 유지하고 있었다.

기타언어초록

ZnS and TB-doped ZnS (ZnS:Tb) thin films were grown by traveling wave reactor atomic layer epitaxy (AKE) and characterized using materials and surface analysis techniques. $ZnCl_2$, $H_2$S,and tris(2,26,6-tetramethyl-3,5-heptandionato) terbium ($Tb(TMHD)_3$) were used as the precursors in the growth of ZnS:Tb films. The dependence of Cl content in ZnS films on growth temperature was investigated using Rutherford backscattering spectrometry. The Cl content decreased from approximately 9 at.% to 1 at. % as increasing the growth temperature from 400 to $500^{circ}C$. The segregation of Cl in near surface region was also observed by depth profiling using Auger electron spectroscopy. Scanning electron microscopic studies showed that the ALE-grown ZnS and ZnS:Tb film during ALE process using $Tb(TMHD)_3$was also investigated. Approximately 1 at.% of O in ZnS:Tb(0.5 at.%) film which showed a good crystallinity of hexagonal 2H structure.

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