대향 타겟 스퍼터링 방법으로 제작한 비정질 질화 탄소 박막에서의 광발광 (Photoluminescence of Amorphous Carbon Nitride (a-C:N) thin Films Grown by Facing Target Sputtering Method)

서지정보

· 발행기관 : 한국물리학회
· 수록지 정보 : 새물리 / 71권 / 5호 / 433 ~ 438페이지
· 저자명 : 김홍탁, 이형락, 이성엽

초록

본 연구에서는 대향 타겟 스퍼터링 (facing target sputtering) 방법을 사용하여 비정질 질화 탄소(a-C:N) 박막을 증착하고, 증착 온도 변화에 따른 물성을 조사하였다. 그리고 He-Cd 레이저 (파장 : 325 nm, 파워 : 4 mW) 를 여기 광원으로 이용하여 광발광 특성을 분석하였다. 온도의 증가에 따라박막의 증착율은 1.6 nm/min에서 5 nm/min으로 증가한다. 녹색 (2.6 eV), 청색 (3.0 eV), 자외선(3.2 eV) 영역에서 광발광이 관측되고, 성막 온도 증가에 따라서 청색 발광이 감소하고, 자외선 발광이증가하는 경향을 보인다. 온도의 증가에 따라 C-N 결합비를 나타내는 질소함량비 ([N]/[C+N])는 11% 에서 15%로 증가한다. 또한, 온도의 변화에 따라서 질소 삼중결합 Nt (-N<) 과 이중결합 Nd (-N=) 은 반비례 관계를 나타내며, Nt 의 결합비 ([Nt]/[Nt+Nd]) 는 80%에서 93%로 증가한다. 광발광의결과와 비교하였을 때, a-C:N 박막 내부에서의 Nt 의 비와 자외선 발광 세기는 밀접한 관계가 있다고 유추할 수 있으며, 이러한 변화가 박막의 광학적 특성과 광발광 특성에 주요한 영향을 미치는 것으로 사료된다.

영어초록

In this study, amorphous carbon nitride (a-C:N) thin films were deposited on glass substrates by using a facing target sputtering technique, and the effects of growth temperature were investigated.
The deposition rate of the films gradually increased from 1.6 nm/min to 5 nm/min with increasing growth temperature. Emission peaks in the PL spectra of a-C:N films were found at 2.6 eV (green), 3.0 eV (blue), and 3.2 eV (UV). The blue and the UV emissions exhibited an inverse relationship with increasing growth temperature. The ratio of [N]/[C+N] increased from 11% to 15% with increasing to growth temperatures, and this implied an increase of C-N bonding in the films.
As the growth temperature was increased, double-bonded nitrogen (Nd, =N-) and triple-bonded nitrogen (Nt, -N<) showed an inverse relationship, and the ratio of [Nt]/[Nd + Nt] increased from 80% to 93%. This tendency was similar to the relationship between the blue and the UV emissions according to growth temperature. Thus, the ratio of Nt and the intensity of UV emission are thought to be closely related, and these changes are thought to play a major role in determining the optoelectronic properties of the films.

참고자료

· 없음