CdS : Cu/CdS 동종접합박막 구조를 이용한 light emitting diode(LED) 구조의 제작 및 특성평가

목차

1. 실험목적
2. 이론적 배경
3. 실험순서
4. 실험결과
5. 고찰 및 분석
6. 참고문헌 및 사이트

본문내용

1. 실험목적

Ⅱ-Ⅵ 족 화합물 반도체는 가시광선 영역에서 발광효과를 얻을 수 있는 재료로서 그 가능성이 크게 주목되어 왔다. 그러나 효율이 좋은 발광 소자를 제작하는데 필수적인 낮은 저항을 가지는 박막과 p-n 접합을 얻지 못해 실용화되는데 문제점으로 제기되고 있다.
본 실험에서는 Ⅱ-Ⅵ 족 화합물 반도체 중에서 현재 다양한 분야에서 널리 응용되고 있는 Cadmium sulfide(CDS) 박막을 용액성장법을 이용하여 형성하고, 이를 이용한 간단한 발광 소자를 직접 제작하여 봄으로써 반도체 소자의 원리와 특성에 대하여 이해한다.


2. 이론적 배경

• 용액성장법에 의한 CdS박막성장
Cadmium sulfide (CdS)는 II-VI족 화합물 반도체의 하나로서, 그 공학적 중요성, 광범위한 응용 가능성으로 인해 지금까지 많은 연구가 수행된 물질이다. CdS는 상온에서 에너지 밴드갭이 2.42eV인 직접천이형 반도체로서, 박막의 형태로 성장된 CdS는 광컨덕터(photoconductor), 태양전지, 레이저 다이오드, 비선형 (non-linear) 집적 광소자 등에 사용되는 중요한 화합물반도체이다. 특히 이 CdS는 에너지 밴드갭이 적정 수준에 있고, 광흡수계수 (absorption coefficient)가 높으며, 광전 변환 효율이 비교적 높으며, 시료 제작에 소요되는 비용도 비교적 저렴하여 태양전지의 재료로 많은 각광을 받고 있다. 이 CdS가 수 nm에서 수십 nm까지의 사이즈를 갖는 나노 사이즈의 입자, 즉 나노 클러스터(nano-cluster)로 합성될 수 있다면 이 나노 클러스터는 분자 상태도 아니고 벌크의 상태도 아닌 그 중간 상태를 취하게 되어 입자의 사이즈를 변화시킴으로써 에너지 밴드갭, 발진 파장 등을 조절할 수 있는 새로운 차원의 물질 형태가 된다. 즉, 나노 클러스터 혹은 양자입자 (quantum dot)의 직경이 벌크 엑시톤 (exciton)의 직경(II-VI족 화합물 반도체의 경우 대개 2∼8nm)과 비슷하거나 작게 조정된다면, 전자 에너지 밴드 구조에 변화가 발생하는데 클러스터의 사이즈가 이처럼 작게 되면 연속적이었던 에너지 밴드가 불연속적인(discrete) 구조로 변형되며 흡수 edge가 고에너지 쪽으로 천이하게 된다. 이같이 양자입자의 사이즈가 적어짐에 따라 물리적, 전기적 물성이 변화하는 현상을 양자사이즈 효과 (quantum size effect)라고 정의하며 이 효과는 입자 사이즈가 상술한대로 매우 작거나, 박막 형태의 시료의 경우 막의 두께가 매우 적을 때 발생하는 것이다.
이와 같이 수십 nm 이하의 nano 사이즈를 갖는 CdS 양자입자는 전술한대로 양자 사이즈 효과를 나타내며, 단위체적 당 표면적의 비율이 높은 특성을 가지므로 광학 스위치 소자, 광촉매, 화학센서 등의 광전소자에 응용될 수 있는 매우 중요한 분야이지만 아직 연구가 매우 부족한 분야이다.

참고 자료

- http://cafe.naver.com/enterled.cafe?iframe_url=/ArticleRead.nhn%3Farticleid=50
- http://mybox.happycampus.com/jmh17/2239979