Properties of ZnO nanostructures by metal deposited on Si substrates

Metal 증착한 Si 기판 상의 ZnO 나노 구조 특성

The variation of shapes and related properties of ZnO nanostructures grown on the metal pattern and Si substrate have been investigated. Ni, Cr metal patterns were formed on Si (111) substrates by e-beam evaporation, and ZnO nanostructures were fabricated on it by using thermal evaporation of Zn powder in air. Growth temperature was controlled from 500 $^{\circ}$C to 700 $^{\circ}$C. When the growth temperature was relatively low, no considerable effect was found. However, UV emission intensity decreased, and Green-emission intensity, which is regarded as originated from the defect state in the ZnO nanostructure, increased as growth temperature increase. Also, the variation of nanostructure shape at high temperature (700 $^{\circ}$C) is understood in terms of the enhanced incorporation of metal vapor during the nanostructure formation.

Si (111) 기판 상에 전자빔 증착법으로 Ni, Cr 금속 패턴을 형성시킨 후, 그 금속 패턴 위에 대기 중에서 열 증착법으로 Zn powder를 사용하여 ZnO 나노 구조를 형성시켰다. 형성 시 기판의 온도는 500 ${\sim}$ 700 $^{\circ}$C의 범위에서 설정하였다. 금속 촉매 상에 형성된 ZnO 나노 구조와, Si 기판 상에 형성된 ZnO 나노 구조에서 각각의 형성된 나노 구조의 형상과 이에 따른 나노 구조의 특성 변화를 관찰하였다. 형성된 시료의 발광 특성은 실온에서 He-Cd laser (325 nm)를 이용하여 조사하였고, 금속 패턴 상에 형성된 나노 구조와 Si 기판 상에 형성된 나노 구조의 형상 차이를 광학 현미경과 Scanning Electron Microscope (SEM)을 이용하여 관찰하였다. 그 결과 기판의 온도가 비교적 저온일 때에는 촉매에 의한 영향을 관찰할 수 없었으나 성장 온도가 700 $^{\circ}$ 이상의 고온에서는 금속 촉매가 발광 특성 및 나노 구조의 형상에 영향을 주는 것을 알 수 있었다.