東京대학 대학원 공업계 연구과의 桑原誠 교수, 平野吾 조교 등은 실리콘 기판 위에 산화아연의 치밀한 주상 결정막을 액상법으로 성장시키는데 최초로 성공했다. 지금까지 실리콘 기판 위에 치밀한 산화아연막을 100℃ 이하의 저온에서 액상성장시키기는 곤란했다. 기판 위에 종결정(種結晶)을 형성하여 밀폐용기인 오토크레이브 속에서 성장시키자 98% 이상에 C축 배향한 치밀한 막이 얻어졌고 자외발광도 확인했다. 발광소자나 표면탄성파(SAW)소자, 투명도전막을 싼값에 만들 수 있다고 한다.
이번에 가로방향으로 성장시켜 치밀화시키는 방법을 발견했다. 구체적으로는 실리콘 기판 위에 아연 전구체 용액을 회전도포하여 종층을 형성한다. 이어서 초산아연이나 초산아연 수용액 혹은 산화환원제를 넣은 오토크레이브 속에서 액상성장시키자 종층을 따라 에피텍셜 성장이 일어나 100℃ 이하의 저온에서 치밀한 주상 결정막을 얻을 수 있었다.
가로방향 성장은 수용액 농도나 온도, 압력 등 오토크레이브 속의 성장조건으로 일으킬 수 있다고 한다. 이 가로방향 성장으로 치밀한 막성장을 촉진하는 이외에 마스크를 사용한 선택성장이 가능하게 된다.
산화아연은 가시에서 자외역까지 발광이 가능한 와이드갭 반도체. 불순물 첨가로 백색발광으로 이어지기도 한다. 이러한 발광성과 함께 투명도전막의 성질을 이용하여 기능성 광학 디바이스로서 기대되고 있다. 압전성을 이용한 SAW소자로서도 주목되고 있다.
그러나 에피텍셜 성장이 가능한 기판이 고가이기 때문에 중층을 형성하여 실리콘과 같은 값싼 기판 위에 성장시키는 연구가 활발한데 지금까지 틈새가 벌어진 주상 결정막 밖에 성장하지 않았었다. 특히 액상법으로는 치밀한 막을 얻기 어려웠다.
새 제조법은 재현성도 좋아 저온에서의 분위기 열처리로 고품질 산화아연막을 얻을 수 있다. 게다가 가로방향으로 성장하여 막이 치밀화하기 때문에 레디스트에 의한 패터닝 영역에 선택성장할 수 있어 미세 패턴 등 디바이스 가공면에서도 이점이 있다. (NK)
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