자가 형성된 보머-웨버(Volmer-Weber)형 산화아연 나노 결정체의 시분해 광발광 특성 연구

Abstract

라디오 주파수 마그네트론 스퍼터링 방법을 이용하여 제작한 자가 형성된 보머-웨버 (Volmer-Weber)형 산화아연 나노 결정체의 광학적 특성을 연구하였다. 먼저, 방사광 엑스선 회절 실험 (포항가속기 연구소 5C2 빔라인)을 이용하여 산화아연 나노 결정체의 구조를 분석하였고, 헬륨-카드뮴 레이저 (325 nm)를 이용하여 6 K~ 300 K 범위에서 온도 의존성 광발광 (temperature dependent photoluminescence) 특성과 펨토초 레이저를 이용한 저온 시분해 발광 (low-temperature time-resolved photoluminescence) 특성을 연구하였다. 엑스선 회절 실험에서는 보머-웨버형 산화아연 나노 결정체들이 c축 우선 방향성을 보였다. 온도 의존 광발광 실험에서는 보머-웨버형 산화아연 나노 결정체가 낮은 온도 영역 (6 K~20 K)에서 3.368 eV와 3.312 eV의 두 개의 강한 자외선 발광 특성을 보이나 온도가 증가하면서 두 봉우리가 상온에서 3.299 eV의 에너지를 가지는 하나의 봉우리로 합쳐졌다. 12 K에서 수행된 시분해 광발광 실험에서 측정한 감쇄 함수는 3.368 eV 발광 봉우리의 경우 하나의 완화시간으로 분석할 수 있었으나, 3.312 eV 발광 봉우리는 세 개의 완화시간으로 분석이 가능하였다.