Sol-Gel 법으로 증착된 ZnO 박막의 냉각속도에 따른 특성 변화 및 후열처리 효과

Sol-gel spin-coating법을 이용하여 ZnO 박막을 증착하였다. Sol 전구체 용액을 Si(100) 기판에 증착하고 전열처리(pre-heat treatment)하여 gel 상태의 ZnO 박막을 형성시킨 후 다른 속도로 냉각시켰다. Atomic force microscopy (AFM), X-ray diffraction (XRD), Raman, photoluminescence (PL)을 이용하여 냉각속도가 ZnO 박막의 구조적 및 광학적 특성에 미치는 영향을 분석하였다. 느린 속도($5^{\circ}C$/min)로 냉각시킨 ZnO 박막은 나노섬유질구조(nano-fibrous structure)를 나타내었고, 상온에서 바로 냉각시킨 ZnO 박막은 매우 매끄러운 표면(mirror-like surface)을 나타내었다. ZnO (100), ZnO (002), ZnO (101) 방향을 나타내는 회절피크가 관찰되었고, 냉각속도에 따른 ZnO 박막의 배향성을 알아보기 위하여 texture coefficient (TC)를 계산해 보았다. 상온에서 바로 냉각시킨 ZnO 박막(TC(002)=76.3%)이 느린 속도로 냉각시킨 박막(TC(002)=45.2%)보다 (002) 방향으로의 배향성이 우세하게 나타났으며, 잔류응력도 작았다. 뿐만 아니라 PL을 이용한 광학적 특성평가에서도 상온에서 바로 냉각시킨 ZnO 박막에서 더 강한 강도와 좁은 반치폭(full-width at halt-maximum)을 갖는 near-band-edge emission (NBE) 피크가 관찰되었다. 후열처리에 따른 구조적 및 광학적 특성 변화 또한 연구하였다.