4.4 MZO 나노막대 광검출기의 제작
4.4.2 MZO 나노막대의 광 응답 특성
MZO 나노막대 광검출기의 광 응답 특성을 분석하기 위해 EL-420C 반도체 분석기를 사용하여 암실 환경과 UV 조사 환경(파장 365 ㎚)하에서 성장시간에 따라 제작된 MZO 나노막대 광검출기의 시간에 따른 전류의 변화를 측정하였다. 측정환경은 그림 30에 나타내었다. 전압은 1 V로 500초 동안 인가하였고 UV LED를 100초 단위로 on/off 하 였다. 그에 따른 그래프는 그림 31에 나타내었다.
UV 조사 환경에서 MZO 나노막대 광검출기의 1 V 인가 전압에 따른 최대 전류는 먼 저 1시간 동안 성장시킨 MZO 나노막대에서 약 1.6 ㎂로 측정되었고 2시간 동안 성장 시킨 MZO 나노막대는 약 1.9 ㎂, 3시간 동안 성장시킨 MZO 나노막대는 약 1.7 ㎂로 측정되어 평균값은 약 1.8 ㎂로 계산된다. 그리고 평균 상승 시간은 약 21초, 평균 감 쇠시간은 약 17초로 나타났다. on/off 전류비값은 1시간 조건에서 1.57×102, 2시간 조 건에서 1.96×102, 3시간 조건에서 1.86×102로 측정되었다. 여기서 2간동안 성장시킨 MZO 나노막대의 on/off 전류비값이 가장 큰 것으로 확인되었다. 측정된 값은 기존의 연구와 비교하여 상승, 감쇠 시간에는 큰 차이가 없었지만 인가 전압에 따른 최대 전 류와 on/off 전류비 값은 본 연구에서 제작한 MZO 나노막대 광검출기가 약 4배 가량 차이를 보였다. 이러한 광 응답 특성으로 미루어보아 MZO 나노막대 광 검출기는 안정 적이고 구현이 가능할 것으로 보인다.
(a) (b) Fig. 30. The schematic diagram of experiment condition in
(a) darkroom (b) UV illuminating
(a) 1h (b) 2h (c) 3h
Fig. 31. The Photoresponse measurements of the MZO nanorods upon UV (365 nm) illumination being turned on and off at 1V bias
제 5 장 결 론
본 연구에서는 광검출기에 응용하기 위해 플라스틱 기판에 MZO 나노막대를 수열합 성법으로 성장시키고 성장 조건에 따른 특성에 대해 연구하였다. 성장된 MZO 나노막 대의 특성을 분석한 결과 아래와 같은 결과를 얻을 수 있었다.
1. 플라스틱 기판에 MZO 나노막대를 성장시키기 위하여 seed layer를 도입하였다.
ZnO 씨앗층과 MgZnO 씨앗층에서 성장된 MZO 나노막대의 전기적 특성은 큰 차이를 보이지 않았으나 ZnO 씨앗층에서 성장된 나노막대의 직경이 더 작고 밀도는 높은 것 으로 나타났다.
2. 전구체로서 Mg(NO3)2⦁6H2O와 (CH3COO)Mg2⦁4H2O를 사용하였다. Mg(NO3)2⦁6H2O 전구체를 사용하여 성장된 MZO 나노막대의 직경이 약 200㎚ 더 작고 밀도가 더 높았 다. 또, Mg(NO3)2⦁6H2O 전구체를 사용한 쪽의 면저항값이 약 21 Ω/□ 더 작았다.
3. Mg 도핑 농도가 증가함에 따라 MZO나노막대의 직경이 작아졌지만 5 at.% 부터는 밀 도가 낮아지는 경향을 보였다. 3 at.%의 도핑 농도에서 면저항이 약 75 Ω/□로 가장 낮았다.
4. 2 시간 동안 성장시킨 MZO 나노막대 광검출기의 on/off 전류비가 1.96×102로 가 장 높았고 평균 상승시간은 21초, 감쇠시간은 17초로 나타났다.
[1] M.Y Jin, J.H Kim, “Flexible Display Technology and Market”, Displaybank, Physics and high-tech, pp33-39 (2008)
[2] W. W. Wensa, A. Yamada, K. Takahashi. M. Yoshino and M. Konagai, J. Appl. Phys. 70, 7119 (1991).
[3] D. C. Reynolds, D. C. Look and B. Jogai, Solid State Commun. 99, 873 (1996).
[4] D. C. Look, Mater. Sci. Eng. B. 80, 383 (2001).
[5] H. S. Kang, J. W. Kim and S. Y. Lee, J. Appl. Phys. 95, 1246 (2004).
[6] Gyu-Chul Yi, Chunrui Wang, Won Il Park, Semicond. Sci. Technol. 20, S22–S34 (2005)
[7] S. Hong, et al., “"Low-temperature rapid fabrication of ZnO nanowire UV sensor array by laser-induced local hydrothermal growth,”" J.
Nanomater., vol. 2013, no. 2, pp. 246328-1–-246328-7, Jun. 2013.
[8] B.Z. Dong, G.J. Fang, J.F. Wang, W.J Guan, and X.Z. Zhao J. Appl.
Phys., 101, 033713 (2007).
[9] T. Minami, Y. Minamino, S. Ida and T. Miyata, Thin Solid Films, 416, 92– 96 (2002).
[10] R.E. Marotti, C.D. Bojorge, E. Broitman, H.R. Cáanepa, J.A. Badáan, E.A. Dalchiele, and A.J.. Gellman, Thin Solid Films, 517, 1077 (2008).
[11] S. Nakamure, Jpn. Appl. Phys 30. L1705 (1991)
[12] Y. Chen, D. Bangnall and T. Yao, Master. Sci. Eng. B75, 190 (2000) [13] M. joseph, H. Tabata and T. Kawai, Japanese Journal of Applied
Physics Part 2 Letters 38, L1205 (1999)
[14] H. Kato, K. Miyamoto, M. Sano and T. Yao, Appl. Phys. Lett. 84.
4562(2004)
[15] M. H. Francombe and S. V. krishnaswamy, J. Vac. Sci. Technol. A8, 1382, (1990)
[16] S. Limpijumnong and S. Jungthawan, Phys. Rev. B 70, 054104 (2004) [17] M. joseph, H. Tabata and T. Kawai, Japanese Journal of Applied
Physics Part 2 Letters 38, L1205 (1999)
[18] Ü Ögü, Ya. I. Alivov, C. Liu, A. Teke, M. A. reshchikov, S. Dogan, V.