Spectroscopic Characterization of 400℃ Annealed Zn_xCd_1-xS Thin Films

Abstract

요 약II～VI족 화합물 반도체 ZnxCd1-xS 박막을 Indium-tin-oxide(ITO)가 도포된 유리기판 상에 열증발법을 사용하여 증착하 였다. 박막의 합성비(molar ratio) x(0≤x≤1)는 CdS(x=0) 박막과 ZnS(x=1) 박막을 포함하여, 삼원화합물 ZnxCd1-xS 박막을 제조하기 위하여 변화시켰다. 또한, 증착한 박막의 결정성을 높이기 위하여 진공전기로에서 열처리 하였으며, 분광학적 특성조사를 위해서는 400℃에서 열처리한 ZnxCd1-xS 박막이 최적임을 알았다. ZnxCd1-xS 박막의 합성비(x)와 전자적 구조 를 조사하기 위하여 X-선 광전자 분광법(XPS)을 사용하였고, 박막시료의 광학적 에너지 띠 간격 Eg는 자외선-가시광-근 접 적외선(UV-Vis-NIR) 분광법으로 측정하였으며, 합성비(x)값이 0에서 1까지 변화함에 따라 2.44～3.98 eV 범위의 값을 보여주었다. 끝으로, THz-TDS(Time Domain Spectroscopy) 시스템을 사용하고 ZnxCd1-xS 박막의 THz파 특성을 측정하여 테라헤르츠(THz) 영역용 전자 및 광학 소자로서 응용가능성을 확인하였다. AbstractII～VI compound semiconductors, ZnxCd1-xS thin films have been synthesized onto indium-tin-oxide(ITO) coated glass substrates using thermal evaporation technique. The composition ratio x(0≤x≤1) was varied to fabricate different kinds of ZnxCd1-xS thin films including CdS(x=0) and ZnS(x=1) thin films. Then, the deposited thin films were thermally annealed at 400℃ to enhance their crystallinity. The chemical composition and electronic structure of films were investigated by using X-ray photoelectron spectroscopy(XPS). The optical energy gaps of the samples were determined by ultra violet-visible-near infrared(UV-Vis-NIR) spectroscopy and were found to vary in the range of 2.44 to 3.98 eV when x changes from 0 to 1. Finally, we measured the THz characteristics of the ZnxCd1-xS thin films using THz-TDS(time domain spectroscopy) system to identify the capability for electronic and optical devices in THz region.Key words: ZnxCd1-xS, Co-Evaporation, Sputtering, X-Ray Photoelectron Spectroscopy, Ultra Violet-Visible-Near Infrared Spectroscopy, THz Time Domain Spectroscopy