Electron beam mediated conductance modulation in ZnO nanorods
- 주제(키워드) zinc oxides , nanowire network , electron beam irradiation
- 발행기관 고려대학교 대학원
- 지도교수 김규태
- 발행년도 2009
- 제출일 01-05
- 학위수여년월 2009. 2
- 학위명 석사
- 학과 일반대학원 전자전기공학과
- 원문페이지 44 p
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/korea/000000007322
- 본문언어 한국어
- 제출원본 000045532439
초록/요약
ZnO는 Ⅱ-Ⅵ족 직접 천이형 물질로서 밴드갭 에너지가 3.37eV 로서 안정적인 광전자소자로서 활발히 연구되고 있다. 본 논문에서는 ZnO 나노선 소자에 전자 빔을 조사하면서 전류-전압 특성의 변화를 고찰 하였으며 이를 이용하여 Passivation 이전에 초기 캐리어 농도를 조절 할 수 있음을 연구 하였다. Si3N4 이 코팅 된 Si기판 위에 전자빔 리소그래피를 이용해서 Ti/Au 전극을 형성 한 뒤에 Sol-gel 방법으로 ZnO 네트워크를 만든다. 이후 전자 빔을 조사하면서 상온조건에서 전압-전류 특성을 in-situ로 측정하였다. 상압에서 ZnO 네트워크의 전압-전류 특성은 전형적인 비선형적 특성을 보였고 진공상태에서는 전기 전도도가 증가 하였다. 이러한 현상은 전자빔의 30KeV 에너지가 ZnO 나노선 표면의 와 이온을 탈착 시켜서 전자를 더 내놓게 함으로서 전류를 더 많이 흐르게 하는 것으로 해석된다. 전자 빔 조사 직후 상압의 공기에 노출 시켰을 때는 전자 빔 조사 때와 달리 이온 흡착에 의해서 느리게 전류가 감소하였다. 이런 특성을 착안하여 나노선의 Passivation이전에 전기적 특성을 조정 할 수 있는 방안으로 사용 할 수 있다.
more초록/요약
Zinc oxides attract more interesting attention owing to the wide direct band gap (Eg=3.37eV) with a large exciton binding energy (about 60meV),which can be used for gas sensors, surface acoustic wave devices, varistors and transparent electronics such as display devices. The large surface area of the quasi-one dimensional ZnO structures can be very advantageous for the environmental sensors. The significant role of defects in the electrical properties makes it difficult to be predictable in the device characteristics, which should be completely understood for the application of the electronic devices. In this report, the deliberate treatments of the adsorbed ions by exposing to the high energy of electrons were introduced for clarifying the possible changes of the electrical properties and for tuning the initial carrier concentration for the following passivation process. The sol-gel method was adopted for the sample preparation. After forming metal pads on the Si3N4 substrate to bond the samples selectively opened areas were made after the development process of electron resists by the electron beam lithography technique. ZnO nanorods were selectively grown in the opened areas. The in situ current-voltage characteristic of ZnO nanorod devices under the electron beam was measured at room temperature. Current-voltage characteristics of the ZnO nanorods followed a typical nonlinear behavior in air, and the conductance was enhanced in vacuum, which would be explained by the desorption of the hydroxyl group in vacuum. Low-energy electron beam irradiation enhanced the conductance of ZnO nanorod networks, restoring to the initial conductance after the long exposure to the air. The high energy of the electron beam was believed to detach the anion adsorbed on the surface of ZnO nanorods such as and , releasing the electrons. The increase in the available electron scan enhance the conductance of the ZnO nanorods. The slow recovery of the conductance by exposure to airindicates the slow diffusion of the healing process by a dsorption. The cleaning processusing the electron beam may be used to reset the surface oxide states of the nanorods to tune the electrical properties prior to the passivation process.
more목차
Abstract i
Contents ⅳ
List of Figures ⅵ
List of Tables ⅸ
1. 서 론 1
2. 이 론 2
2.1 ZnO 나노선 ․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․ 2
2.1.1 ZnO 나노선 소개 ․․․․․․․․․․․․․․․․․․ 2
2.1.2 ZnO 나노선 전기적 특성 ․․․․․․․․․․․․․․․ 2
2.1.3 ZnO 나노선 합성 ․․․․․․․․․․․․․․․․․․ 3
2.2 E-beam lithography․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․ 5
2.2.1 Lithography 와 E-beam lithography 소개․․․․․․․․․ 5
2.2.2 E-Beam 장비의 개요․․․․․․․․․․․․․․․․․․6
2.2.2 Electron scattering in solids ․․․․․․․․․ ․․․․․ 9
3. 시료 제작 및 측정 11
3.1 시료 제작․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․ 11
3.1.1 ZnO 네트워크 소자 ․․․․․․․․․․․․․․․․․ 11
3.1.2 ZnO 네트워크 소자 합성․․․․․․․․․․․․․․․ 14
3.1.3 ZnO 네트워크 소자 합성 결과 ․․․․․․․․․․․․ 16
3.2 측정 개략도․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․ 19
4. 측정 결과 및 분석 21
4.1 ZnO 나노선 소자의 전자빔 조사에 따른 전기적 특성 ․․․․․ 21
4.2 ZnO의 전류 생성 메커니즘 ․․․․․․․․․․․․․․․․․ 27
5. 결 론 30
Reference 31
Appendix
