플렉시블 소자 응용을 위한 수직 정렬된 필라 어레이 제조 및 특성 평가

Abstract

일차원 구조체는 매우 독특하고 뛰어난 물리적, 전자기적 성질을 갖고 있으며, 나노전자소자, 발광소자(LED), 태양전지, 센서 등에 응용이 가능해서 많은 관심과 연구의 대상이 되고 있다. 특히, 수직 배향된 일차원 필라 구조는 빛의 방출과 흡수 효율을 증가시킬 수 있으며, 주기적으로 배열된 어레이구조에 나타나는 광결정(photonic crystal) 효과를 활용해서 발광소자 및 태양전지의 효율을 증가시킬 수 있다. 또한, 기존 이종박막의 계면에 형성되는 응력을 최소화할 수 있으며, 수평방향의 기계적 변형에서도 안정된 구조를 유지할 수 있어 차세대 플렉시블 개발에 응용될 수 있다. 본 연구에서는 bottom-up과 top-down 방식을 융합시켜 일차원으로 수직 정렬된 GaAs/AlGaAs 필라 어레이를 제조하고, 이들의 구조적, 전기적, 광학적 특성을 평가하였다. 우선, 자기조립법을 통해 GaAs/AlGaAs 에피 웨이퍼 상에 형성시킨 실리카 볼 어레이를 식각 마스크로 이용하고, Inductively Coupled Plasma(ICP) 건식 식각법을 이용해서 400 nm 지름과 2μm 길이를 가지는 필라 어레이를 형성시켰다. 또한, 무기물 필라 어레이 사이에 유기물이 채워진 유기-무기 하이브리드 복합 소재를 제작하고, 여기에 상부/하부 전극을 형성시켜서 전자소자 및 발광 소자를 제조하고 특성을 평가하였다. 이러한 유기-무기 하이브리드 복합 소재는 앞으로 차세대 신기능성, 고효율의 발광소자로 핵심소재로 응용될 수 있을 것으로 기대된다.