이온화 N₂가스 입사를 이용한 SiNx 나노구조 내부의 Si 나노결정 형성

Abstract

실리콘 표면에 이온화된 N2 가스를 입사한 후 어닐링을 통해서 SiNx 나노구조를 형성하였다. 원자힘 현미경으로 관찰한 결과 이 나노구조의 밀도는 3×1010/cm2 였으며, 가로 크기는 40~60 nm 이고 높이는 약 15 nm 임을 알 수 있었다. 엑스선 광전자 분광기술을 이용하여 이 나노구조의 화학상태를 측정하였는데, 입사하는 이온화된 N2의 단위시간당 양이 증가함에 따라서 화학상태가 SiNx에서 Si3N4 + SiNx 형태로 변화함을 알 수 있었다. 열처리를 한 시료를 투과전자 현미경으로 측정된 결과는 SiNx 나노구조를 내부에 Si 나노 결정이 형성된 것을 보여주었다. 광여기 발광특성에서 관찰된 400 nm파장의 스펙트럼은 Si 나노결정의 크기를 고려할 때 나노결정과 SiNx 나노구조 사이의 계면상태에서 기인한 것으로 생각된다.