| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2017년 봄 (05/17 ~ 05/19, 목포 현대호텔) |
| 권호 | 23권 1호 |
| 발표분야 | F. 광기능/디스플레이 재료 분과 |
| 제목 | 수열합성법을 이용한 산화아연 나노로드 동종접합 기반 컬러스위처블 발광 다이오드 제작 및 특성평가 (Fabrication and characterization of ZnO nanorods homojunction-based color-switchable light-emitting diodes by using a hydrothermal method) |
| 초록 | 산화 아연 (ZnO)은 넓은 직접 천이형 밴드갭 (3.37 eV)과 60 meV의 큰 엑시톤 (exciton) 결합 에너지를 가지고 있을 뿐만 아니라, 인체에 무해하며, 저온 용액 공정을 통하여 다양한 형상으로 쉽게 합성이 가능한 이점으로 인해 오래전부터 다양한 분야에서 많은 응용 및 연구가 되어 왔다. 특히, 뛰어난 전기적·광학적 특성으로 인하여 발광다이오드 (light-emitting diode, LED) 분야에서 큰 관심을 받고 있으며 현재 상용화되어있는 GaN 기반 LED를 대체할 수 있는 소재 중 하나로 평가받고 있다. 본 연구에서는 수열합성법을 이용하여 n형 ZnO 및 p형 ZnO를 합성하고 이들간의 동종접합을 응용한 LED를 제작하였다. 상부 전극으로 사용하는 은 (Ag)의 후 열처리 과정으로 ZnO 나노로드의 측면부에 Ag 나노파티클을 형성하고 소자에 인가하는 바이어스의 방향에 따라 달라지는 전자-정공 재결합의 위치 및 국소 표면 플라즈몬 공명 (localized surface plasmon resonance) 현상을 통해 LED의 발광 파장 변화를 유도하였다. 소자 제작에 사용된 n형 및 p형 ZnO의 형상은 SEM (scanning electron microscope)을 이용하여 관찰하였고 결정학적 특성은 x-ray 회절법 (XRD)과 TEM (transmission electron microscope) 분석을 통해 확인하였다. 광학적 특성은 PL (photoluminescence) 측정을 통해 평가하였으며 안티모니 (Sb)가 도핑된 p형 ZnO 나노 로드의 특성은 XPS (x-ray photoelectron spectra) 및 EDS (energy dispersive spectra)를 이용하여 분석 및 확인하였다. p형 ZnO 나노로드 상부에 형성된 Ag 나노파티클의 사이즈 및 형상은 TEM을 통하여 확인하였으며, 최종적으로 제작된 LED의 전기적·광학적 특성은 전류-전압 (I-V) 측정 및 EL (electroluminescence) 측정, 그리고 CCD (charge coupled device)를 이용한 이미지 관측을 통해 평가하였다. 제작된 소자는 2.7 V의 문턱전압과 -3.7 V의 항복전압을 지니는 것을 확인하였으며 인가하는 바이어스의 방향에 따라 순방향에서는 파란색과 노란색이 우세한 반면 역방향에서는 붉은색으로 발광하는 것을 확인하였다. |
| 저자 | 백성두, Yoann Porte, 박정혁, 명재민 |
| 소속 | 연세대 |
| 키워드 | ZnO homojunction; hydrothermal method; color switching; light-emitting diode; localized surface plasmon resonance |
