Relationship between etch current and morphology and porosity of porous silicon (PS) has been investigated. The gravimetric method is applied to measured the porosity of PS. As the current density increase, the silicon dissolution rate increases, resulting in a higher porosity and etching rate. The result shows that linear dependence of PS porosity and etching rate as a function of current density. The morphology of porous silicon was investigated by using cold field emission scanning electron micrograph (FE-SEM). The size of pores formed during anodization is predominantly controlled by the current density, with an increase in the pore size corresponding to an increase in the current density.
In this work, we fabricated a gas-sensing device based on porous silicon(PS), and its I-V and C-V properties were investigated for sensing alcohol vapor. The structure of the sensor consists of thin Au/Oxidized porous silicon/porous silicon/Silicon/Al, where the silicon substrate is etched anisotropically to be prepared into a membrane shape. As the result, I-V curves showed typical tunneling property, and C-V curves were shaped like those of a MIS (metal-insulator- semiconductor) capacitor, where the capacitance in accumulation was increased with alcohol vapor concentration.
다공질 실리콘(PS)기판 위에 rf-스퍼터링법으로 10~40 nm의 두께의 반 투과성 구리박막을 증착하였다. PS는 p형 (100) 실리콘 웨이퍼를 기판으로 50㎃/$\textrm{cm}^2$의 전류밀도를 사용하여 전해 에칭법으로 양극 산화하여 제작하였다. PS층과 Cu박막의 미세구조를 분석하기 위하여 SEM, AFM 그리고 XRD 분석을 시행하였다. AFM 분석결과 Cu 박막의 RMS roughness 값은 약 1.47nm로 Volmer-Weber 유형의 결정립 성장을 보였으며, 결정립의 성장은 (111) 배향성을 나타냈다. PS층의 PL 스펙트럼은 blue green 영역에서 관찰되었고, Cu 박막 증착 후 0.05eV의 blue shift가 나타났으며, 약간의 강도저하를 보였다. PS/Cu접합구조의 FTIR스펙트럼은 주 피크변화는 없으나 전반적인 강도의 감소를 보였다. I-V 특성곡선으로 본 PS/Cu 접합구조는 ideality factor가 2.77이고 barrier의 높이가 0.678eV인 Schottky 유형의 다이오드 특성을 보였다. PS/Cu 접합구조로 만든 다이오드 제조로 EL특성을 관찰할 수 있었다.
n-type과 p-type 다공성 실리콘 (PS)의 구조에 따른 광학적 및 전기적 특성을 조사하였다. 먼저 화학적 에칭에 의하여 다공성 실리콘 시편을 준비했다. 이 시편의 미세구조의 특징을 주로 SEM, AFM, XRD 분석에 의하여 관찰하였으며 그들의 광학적 화학적 특성을 PL과 FTIR을 통해 측정하였다. n-type다공성 실리콘의 상온 PL파장은 p-type 다공성 실리콘이 남색 영역 (400-650 nm)임에 반해 500-650 nm로 이동함을 알 수 있었다. 또한 PS층 위에 ∼40 nm 두께의 반투명한 Cu박막을 rf 스퍼터링법으로 증착하여 PS내의 pore를 Cu로 충전한 시편의 I-V 특성과 EL 특성을 관찰했다.
Porous silicon with a complex network of nanopores is utilized for photoelectrochemical energy conversion. A novel electroless Pt deposition onto porous silicon is investigated in the context of photoelectrochemical hydrogen generation. The electroless Pt deposition is shown to improve the characteristics of the PS photoelectrode toward photoelectrochemical $H^+$ reduction, though excessive Pt deposition leads to decrease of photocurrent. Furthermore, it is found that a thin layer (< 10 ${\mu}m$) of porous silicon can serve as anti-reflection layer for the underlying Si substrate, improving photocurrent by reducing photon reflection at the Si/liquid interface. However, as the thickness of the porous silicon increases, the surface recombination on the dramatically increased interface area of the porous silicon begins to dominate, diminishing the photocurrent.
본 논문에서는 다양한 에미터 금속 재료를 이용하여 산화된 다공질 폴리실리콘(Oxidized Porous Poly-Silicon) 전계방출 소자를 제조하였으며 에미터 금속의 열처리 효과가 산화된 다공질 폴리실리콘 전계방출소자의 특성에 미치는 영향을 조사하였다. 다양한 에미터 금속 중 구동전극을 가진 Pt/Ti 에미터 전극을 $300^{\circ}C$-1hr 열처리한 경우 전자방출 효율은 $V_{ps}$=12 V에서 최대 $2.98\%$의 효율을 나타내었으며, $350^{\circ}C$-1hr 열처리한 경우 $V_{ps}$=16V에서 $3.37\%$의 가장 높은 효율을 나타내었다. 이는 열처리 공정을 통해 OPPS 전계방출 소자 표면에 다수의 결정립 경계와 무수히 많은 미세한 다공질 간의 흡착성의 개선으로 인한 면 저항 감소에 의한 것을 알 수 있다. OPPS 전계 방출 소자를 디스플레이소자로 적용하기 위해 형광체 발광 특성을 조사해 본 결과, $900^{\circ}C$-50min 산화 후 Pt/Ti(5nm/2nm) 에미터 전극을 사용하여 제조된 OPPS 전계 방출 소자의 경우 15 V에서 3600 cd/$m^2$, 20 V에서 6260 cd/$m^2$의 상대적으로 높은 휘도를 나타내었다. 열처리는 Ti층과 OPPS 간의 흡착성을 개선시키고 에미터 전극에 고른 전계를 가하는 중요한 역할을 한다.
Porous silicon (PS) was prepared by electrochemical anodization. Ultra-thin zinc oxide (ZnO) capping layers were deposited on the PS by plasma-assisted molecular beam epitaxy (PA-MBE). The effects of the ZnO capping layers on the properties of the as-prepared PS were investigated using scanning electron microscopy (SEM) and photoluminescence (PL). The as-prepared PS has circular pores over the entire surface. Its structure is similar to a sponge where the quantum confinement effect (QCE) plays a fundamental role. It was found that the dominant red emission of the porous silicon was tuned to white light emission by simple deposition of the ultra-thin ZnO capping layers. Specifically, the intensity of white light emission was observed to be enhanced by increasing the growth time from 1 to 3 min.
Porous silicon (PS) was prepared under different anodization conditions and the photoluminescence (PL) was measrued. In addition PL of the naturally and thermally oxidized PS was measured. It was found that the PL peak was shifted to shorter wavelength as the anodization current density and the extent of the oxidation increased. The absence of correlation between the PL behavior and the surface hydrogen species (Si-H2, Si-H) implies that the mechanism of PL of PS is not likely related to the surface hydrogen species effect but to the quantum confinement effect.
At atmosphere photoluminescence(PL) of porous silicon(PSi) decreases and peak wave number of PL is shifted to blue region. When PS is used light detector, the ageing effects are negative phenomena. For controling ageing effects, this paper uses Polymers.
Park, Kwang-Youl;Kang, Kyung-Suk;Kim, Seong-Jeen;Lee, Sang-Hoon;Park, Bok-Gil;Sung, Man-Young
한국전기전자재료학회논문지
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제16권12S호
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pp.1232-1236
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2003
In this work, we fabricated a gas-sensing device based on porous silicon(PS), and its C-V properties were investigated for sensing alcohol vapor. The structure of the sensor consists of thin Au/oxidized PS/PS/P-Si/Al, where the p-Si is etched anisotropically to be prepared into a membrane-shape. We used alcohol gases vaporized from different alcohol (or ethanol) solutions mixed with pure water at 36$^{\circ}C$, similarly with an alcohol breath measurement to check drunk driving. As the result, I-V curves showed typical tunneling property, and C-V curves were shaped like those of a MIS (metal-insulator-semiconductor) capacitor, where the capacitance in accumulation was increased with alcohol vapor concentration.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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