다공질 실리콘의 광발광에 관한 계면활성제 PDFO 효과

Effects of Surfactant PDFO on Photoluminescence of Porous Silicon

광전기화학적 양극 산화법으로 다공질 실리콘 (porous silicon, PS)을 제조할 때 전해질에 음이온성 계면활성제의 한 종류인 Pentadecafluorooctanoic acid (PDFO)를 첨가하여 제조한 PS의 광발광(photoluminescence, PL)의 변화를 조사하였다. 사용한 웨이퍼는 비저항이 $0.4\~0.8{\Omega}{\cdot}cm$인 n-형 단결정 실리콘 (100)이었으며, 일정전위 4V를 600초 동안 걸어주어 다공성 실리콘을 제조하였다. 이 때 나타난 PL의 변화는 첨가한 계면활성제의 농도가 1mM에서 50mM로 증가함에 따라서 PL의 중심파장이 600nm에서 550nm로 단파장 이동함을 보여주었으며, PL의 세기는 감소함을 보여주었다. FT-IR을 사용하여 에칭된 다공성 실리콘 위에 PDFO가 존재함을 알 수 있었고 Goniometer를 사용한 물방울 각도 측정을 통해서 생성된 표면이 소수성임을 알 수 있었다. 이로부터 계면활성제의 소수성 부분인 포화탄화불소 사슬 부분이 표면에 전체적으로 누워있다고 유추하였다.

Effects of an anionic surfactant pentadecafluorooctanoic acid on the photoluminescence of porous silicon was investigated, which was prepared by photoelectrochemical etching at 4V of single crystalline n-type silicon (100) with the specific resistivity of $0.4\~0.8{\Omega}{\cdot}cm$. Photoluminescence shifted to shorter wavelength and its intensity decreased when the concentration of the surfactant increased. FT-IR and contact angle data supported the presence of the surfactant lying on the surface of porous silicon.