KR20210109906A - Method of manufacturing a res2 thin layer and method of manufacturing a photo detector using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전이금속 다이칼로게나이드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 ReS2 박막 형성 방법 및 이를 이용한 광 검출기 형성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a transition metal dikalogenide, and more particularly, to a method for forming a ReS 2 thin film and a method for forming a photodetector using the same.
ReS2은 두께에 무관하게 항상 직접 천이를 가지는 전이금속 칼코겐 물질이다. T상 구조로 인한 약한 층간 결합을 가지기 때문이다. 이러한 특성으로 연속적인 ReS2초박막은 전자/광전자 소자를 위한 미래의 대안이 된다. ReS 2 is a transition metal chalcogen material that always has a direct transition regardless of the thickness. This is because it has weak interlayer bonding due to the T-phase structure. These properties make continuous ReS 2 ultrathin films a future alternative for electronic/optoelectronic devices.
현재까지 수행된 ReS2합성에 대한 기존 방법 대부분은 대규모 전자소자 및 집적회로에 적용하기에는 무리가 있다. 기계적 박리로 만들어진 표본이나 작은 조각(<1 mm2)으로 합성되었기 때문이다. 화학 증기 증착(CVD)을 이용한 합성 방법 역시 다른 2차원 소재에 비해 큰 면적의 연속된 ReS2박막을 직접 합성하는 것은 난이도가 매우 크다. Most of the existing methods for ReS 2 synthesis performed so far are difficult to apply to large-scale electronic devices and integrated circuits. This is because they were synthesized from specimens made by mechanical exfoliation or from small pieces (<1 mm 2 ). The synthesis method using chemical vapor deposition (CVD) is also very difficult to directly synthesize a continuous ReS 2 thin film having a large area compared to other two-dimensional materials.
본원 발명이 해결하고자 하는 과제는 큰 면적의 연속된 ReS2박막을 형성하는 방법을 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide a method of forming a continuous ReS 2 thin film having a large area.
또한, 본원 발명에 제공하고자 하는 과제는 상기의 ReS2박막을 형성하는 방법을 이용한 광 검출기를 제공하는 것이다.In addition, an object to be provided in the present invention is to provide a photodetector using the method of forming the ReS 2 thin film.
해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 실시 예들에 따른 ReS2박막 형성 방법은 절연막을 포함하는 기판을 마련하는 단계; 상기 기판의 절연막의 표면을 시드 촉진제(seeding promoter)로 처리하는 단계; 및 상기 시드 촉진제가 표면 처리된 기판 상에 다결정의 ReS2박막을 화학 기상 증착 공정으로 직접적으로(directly) 형성하는 단계를 포함하되, 상기 화학 기상 증착 공정 시, 상기 증착 공정이 수행되는 공정 공간을 330℃ 12분 동안 가열하고 330℃를 5분 동안 유지하여 열 공정을 안정화 하는 단계; 및 상기 공정 공간을 760℃ 에서 20분 동안 가열하고 15분 유지하여 상기 ReS2박막이 성장하는 단계를 포함한다.In order to achieve the object to be solved, the ReS 2 thin film forming method according to embodiments of the present invention includes: preparing a substrate including an insulating film; treating the surface of the insulating film of the substrate with a seeding promoter; and directly forming a polycrystalline ReS 2 thin film on the surface-treated substrate with the seed promoter by a chemical vapor deposition process, wherein during the chemical vapor deposition process, a process space in which the deposition process is performed heating to 330° C. for 12 minutes and maintaining 330° C. for 5 minutes to stabilize the thermal process; and heating the process space at 760° C. for 20 minutes and maintaining it for 15 minutes to grow the ReS 2 thin film.
다른 실시예들에 따른 광 검출기 형성 방법은, 절연막을 포함하는 기판을 마련하는 단계; 상기 기판의 절연막의 표면을 시드 촉진제(seeding promoter)로 처리하는 단계; 및 상기 시드 촉진제가 표면 처리된 기판 상에 다결정의 ReS2박막을 화학 기상 증착 공정으로 직접적으로(directly) 형성하여, 활성층을 형성하는 단계; 상기 활성층의 양단에 Ti를 포함하는 전극들을 형성하는 단계를 포함한다.A method of forming a photodetector according to other embodiments may include: providing a substrate including an insulating film; treating the surface of the insulating film of the substrate with a seeding promoter; and forming an active layer by directly forming a polycrystalline ReS 2 thin film on the surface-treated substrate with the seed promoter by a chemical vapor deposition process; and forming electrodes including Ti on both ends of the active layer.
본 발명의 실시 예들에 따른 ReS2 박막 형성 방법에서, 큰 면적의 연속된 다결정 ReS2박막을 복수 층으로 형성하면서 막의 품질이 우수하다. 또한, 이러한 ReS2 박막 형성 방법을 이용한 광 검출기 형성 방법에서, 응답 속도가 빠르고 성능이 우수한 광 검출기를 제조할 수 있다. In the method for forming a ReS 2 thin film according to embodiments of the present invention, a continuous polycrystalline ReS 2 thin film having a large area is formed in a plurality of layers, and the quality of the film is excellent. In addition, in the photodetector forming method using the ReS 2 thin film forming method, a photodetector having a fast response speed and excellent performance may be manufactured.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 ReS2박막 형성하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 ReS2박막의 증착 공정을 수행하는 화학 기상 증착 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 화학 기상 증착 장치에서, 화학 기상 증착 공정을 수행되는 동안, 제1 반응물질 및 제2 반응물질의 온도 변화를 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 검출기를 설명하기 위한 사시도이다.
도 5는 실험예 1에서 SiO2/Si기판 상에 증착된 ReS2박막을 보여주는 현미경 사진이다.
도 6은 실험예 1의 ReS2박막의 HR-라만(Raman)을 보여주는 그래프이다.
도 7은 실험예 1의 ReS2박막의 형광성 스펙트럼이다.
도 8은 실험예 1의 ReS2박막의 AFM(atomic force microscope) 사진이다.
도 9 내지 도 11은 실험예 1의 ReS2박막의 FE-TEM 사진들이다.
도 12 내지 도 14는 실험예 1의 ReS2박막의 XPS 스펙트럼들이다.
도 15는 실험예 2의 광 검출기의 현미경 이미지이다.
도 16은 실험예 2의 광 검출기를 파장에 따른 광 응답 특성을 나타내는 그래프이다.
도 17은 암흑 및 조명 조건 하에서 실험예 2의 광 검출기의 I-V 그래프이다.
도 18은 실험예 2의 광 검출기의 시간 의존적 광 응답을 나타내는 도면이다.
도 19 및 도 20은 실험예 2의 광 검출기의 상승/감소 시간을 나타내는 그래프이다.
도 21 및 도 22는 실험예 2의 광 검출기의 광 응답 속도를 나타내는 그래프들이다.
도 23 내지 도 25는 실험예 2의 광 검출기의 작동 메커니즘을 설명하는 도면들이다.1 is a flowchart illustrating a method of forming a ReS 2 thin film according to an embodiment of the present invention.
2 is a view for explaining a chemical vapor deposition apparatus for performing a deposition process of a ReS 2 thin film according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a graph illustrating temperature changes of a first reactant and a second reactant while a chemical vapor deposition process is performed in the chemical vapor deposition apparatus shown in FIG. 2 .
4 is a perspective view illustrating a photodetector according to an embodiment of the present invention.
5 is a micrograph showing a ReS 2 thin film deposited on a SiO 2 /Si substrate in Experimental Example 1.
6 is a graph showing HR-Raman of the ReS 2 thin film of Experimental Example 1.
7 is a fluorescence spectrum of the ReS 2 thin film of Experimental Example 1.
8 is an atomic force microscope (AFM) photograph of the ReS 2 thin film of Experimental Example 1.
9 to 11 are FE-TEM photographs of the ReS 2 thin film of Experimental Example 1.
12 to 14 are XPS spectra of the ReS 2 thin film of Experimental Example 1.
15 is a microscope image of the photodetector of Experimental Example 2. FIG.
16 is a graph showing the light response characteristics according to wavelength of the photodetector of Experimental Example 2;
17 is an IV graph of the photodetector of Experimental Example 2 under dark and light conditions.
18 is a diagram illustrating a time-dependent photoresponse of the photodetector of Experimental Example 2;
19 and 20 are graphs showing rise/decrease times of the photodetector of Experimental Example 2. Referring to FIG.
21 and 22 are graphs showing the light response speed of the photodetector of Experimental Example 2. Referring to FIG.
23 to 25 are diagrams for explaining an operation mechanism of the photodetector of Experimental Example 2. Referring to FIG.
본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 설명한다. 그러나 본 발명은, 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라, 여러 가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다.In order to fully understand the configuration and effect of the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, and may be embodied in various forms and various modifications may be made.
또한, 본 발명의 실시 예들에서 사용되는 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.In addition, terms used in the embodiments of the present invention may be interpreted as meanings commonly known to those of ordinary skill in the art unless otherwise defined.
전이금속 다이칼로게나이드(transition metal dichalcogenide: TMD)는 단층 한계에서 안정적인 직접 천이 특성을 보여 광전자 및 광기전 응용에 유용하다. 전이금속 다이칼로게나이드 밴드갭 크기가 층수에 크게 의존하며, 벌크(bulk)가 단층으로 얇아질 때 간접 천이에서 직접 천이가 관찰된다. 이러한 현상은 TMD 내 막들 사이에서 강한 결합 효과에 의한 것이다.Transition metal dichalcogenide (TMD) is useful for optoelectronic and photovoltaic applications by showing stable direct transition properties at the monolayer limit. The transition metal dichalogenide bandgap size is highly dependent on the number of layers, and a direct transition is observed in the indirect transition when the bulk is thinned to a monolayer. This phenomenon is due to the strong bonding effect between the films in the TMD.
ReS2는, MoS2,WS2,및 WSe2와 같은 다른 TMD와 유사한 MX2 구조를 갖는다. 그러나, ReS2의 물리적 특성은 다른 TMD와는 상이하다. 예를 들면, ReS2에서 단일 층은 벌크와 유사한 밴드갭 크기(1.5 내지 1.6eV)를 가지며, 간접 천이-직접 천이 전환을 거치지 않는다. 이는 ReS2에서 왜곡된 T상 구조에 의한 상대적으로 약한 층간 결합과 직접된 관련된다. T상 구조는 각각의 Re 원자에서 여분의 밸런스 전자의 안정화에서 비롯되며, 특히, ReS2은 대면적 필름에서 나타나는 두께 불일치에 대하여 높은 내성을 갖는 견고한 2D 물질이다. 한편, ReS2은 수지상 구조(dendritic structure)로 성장하려는 경향이 있다. 따라서, 기판 상에 직접적으로 형성하는 것이 어렵고, 대면적의 연속된 ReS2박막을 합성하는 것이 어렵다.ReS 2 has an MX2 structure similar to MoS 2 , WS 2 , and other TMDs such as WSe 2 . However, the physical properties of ReS 2 are different from other TMDs. For example, in ReS 2 , a single layer has a bandgap size (1.5 to 1.6 eV) similar to that of the bulk, and does not undergo an indirect-direct transition transition. This is directly related to the relatively weak interlayer bonding due to the distorted T-phase structure in ReS 2 . The T-phase structure comes from the stabilization of the extra balance electrons in each Re atom, and in particular, ReS 2 is a robust 2D material with high resistance to the thickness mismatch seen in large-area films. On the other hand, ReS 2 tends to grow into a dendritic structure. Therefore, it is difficult to form directly on the substrate, and it is difficult to synthesize a continuous ReS 2 thin film having a large area.
이하에서는 본 발명의 실시예들에 따른 ReS2박막 형성 방법 및 이를 이용한 광 검출기의 형성 방법을 도면을 참조하여 설명하기로 한다. Hereinafter, a method of forming a ReS 2 thin film and a method of forming a photodetector using the same according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 ReS2박막 형성하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.1 is a flowchart illustrating a method of forming a ReS 2 thin film according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 기판을 마련한다(S100). 기판은 대면적 크기를 가지며 예컨대, 1.5ⅹ1.5cm2사이즈를 가질 수 있다. 기판은 실리콘(Si)과 같은 반도체 물질 상에 실리콘 산화물(SiO2)과 같은 절연막이 적층된 구조를 갖는다. 일 예로, 절연막은 300nm의 두께를 가질 수 있다. Referring to FIG. 1 , a substrate is prepared ( S100 ). The substrate has a large area and, for example, may have a size of 1.5×1.5 cm 2 . The substrate has a structure in which an insulating layer such as silicon oxide (SiO 2 ) is stacked on a semiconductor material such as silicon (Si). For example, the insulating layer may have a thickness of 300 nm.
기판을 세척할 수 있다(S110). 일 예로, 기판을 아세톤(acetone), 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol), 및 DI(deionized water)를 이용하여 세척하고, 이때 이소프로필 알코올을 이용하여 30초 동안 초음파 세정할 수 있다. 선택적으로, 기판은 30초 정도 산소 플라즈마(O2plasma)처리될 수 있다. The substrate may be cleaned (S110). For example, the substrate may be cleaned using acetone, isopropyl alcohol, and deionized water (DI), and in this case, ultrasonic cleaning may be performed using isopropyl alcohol for 30 seconds. Optionally, the substrate may be treated with oxygen plasma (O 2 plasma) for about 30 seconds.
세척된 기판 상에 perylene-3,4,9,10-tetracarboxylic acid tetrapotassium acid salt (PTAS) 표면 처리한다(S120). 일 실시예에 따르면, PTAS를 기판의 가장자리에 떨어뜨리고 약 50 내지 60℃에서 약 2시간 건조시켜, 기판을 PTAS 표면 처리를 할 수 있다.Surface treatment with perylene-3,4,9,10-tetracarboxylic acid tetrapotassium acid salt (PTAS) on the washed substrate (S120). According to one embodiment, PTAS is dropped on the edge of the substrate and dried at about 50 to 60° C. for about 2 hours, so that the PTAS surface can be treated.
PTAS가 후속하여 완성되는 ReS2박막에서 산란 사이트(scattering site)의 원천일 수 있다. PTAS may be a source of scattering sites in the subsequently completed ReS 2 thin film.
PTAS 표면 처리된 기판 상에 ReS2박막을 바로 증착될 수 있다(S130). 통상적으로, ReS2은 기계적 박리로 만들어진 표본이나 작은 조각(<1 mm2)으로 합성한다. 또한, 대면적의 ReS2박막을 형성하는 것은 매우 어려운 공정이다. 이는 ReS2가 수지상 구조로 성장하기 때문이다. A ReS 2 thin film may be directly deposited on the PTAS surface-treated substrate (S130). Typically, ReS 2 is synthesized in small pieces (<1 mm 2 ) or specimens made by mechanical exfoliation. In addition, it is a very difficult process to form a large-area ReS 2 thin film. This is because ReS 2 grows into a dendritic structure.
그러나, 본 발명에서 설명된 바와 같이, SiO2/Si기판을 PTAS로 표면 처리하면, 대면적의 SiO2/Si기판 상에 대면적의 ReS2바로 증착될 수 있다. 일 실시예에 따르면, ReS2박막은 화학 기상 증착(chemical vapor deposition: CVD) 공정으로 증착될 수 있다. However, as described in the present invention, when the SiO 2 /Si substrate is surface-treated with PTAS, a large-area ReS 2 bar can be deposited on the large-area SiO 2 /Si substrate. According to an embodiment, the ReS 2 thin film may be deposited by a chemical vapor deposition (CVD) process.
이하에서는, ReS2박막을 화학 기상 증착 과정을 화학 기상 증착 장치와 함께 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, a chemical vapor deposition process of the ReS 2 thin film will be described in detail together with a chemical vapor deposition apparatus.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 ReS2박막의 증착 공정을 수행하는 화학 기상 증착 장치를 설명하기 위한 도면이다.2 is a view for explaining a chemical vapor deposition apparatus for performing a deposition process of a ReS 2 thin film according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 화학 기상 증착 장치는 챔버(100), 챔버(100) 내 구비되며 기판이 로딩되는 로딩부, 적어도 하나의 반응 물질을 제공하는 반응물질 제공부(110, 120), 및 챔버(100) 내부를 가열하는 가열부를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2 , the chemical vapor deposition apparatus includes a
챔버(100)는 가열부와 일체형인 퍼니스(furnace)일 수 있다. 챔버(100) 내에는 증착 공정이 수행되는 공정 공간을 제공할 수 있다. 일 예로, 챔버(100)는 튜브(tube) 형상을 가질 수 있다. 로딩부는 공정 공간 내에 배치되며, 기판을 안착시키는 곳이다.The
반응물질 제공부(110, 120)는 적어도 하나의 반응 물질을 기판으로 제공할 수 있다. 본 실시예에 따르면, ReS2박막을 증착하기 위하여, 레듐(Re)을 포함하는 제1 반응물질을 제공하는 제1 제공부(110) 및 황(S)를 포함하는 제2 반응물질을 제공하는 제2 제공부(120)를 포함할 수 있다. 제1 제공부(110)는 챔버(100)의 중앙 부위에 배치되어, 공정 공간 중앙 부위에 배치된 기판으로 제1 반응물질을 제공하며, 제2 제공부(120)는 챔버(100)의 가장자리에 배치되어, 기판의 가장자리 부위로 제2 반응물질을 제공할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1 제공부(110)는 로딩부와 일체형일 수 있으며, 이 경우, 기판은 제1 제공부(110) 상에 배치될 수 있다.The
한편, 화학 기상 증착 장치는 챔버(100) 내부에서 비활성 가스를 캐리어 가스 제공하는 캐리어 가스 제공부를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the chemical vapor deposition apparatus may further include a carrier gas providing unit for providing an inert gas as a carrier gas in the
도 1 및 도 2를 참조하면, 챔버(100) 중앙에 배치된 제1 제공부(110)에서 레듐 파우더(rhenium powder)를 공정 공간으로 제공하고, 챔버(100)의 가장자리에 배치된 제2 제공부(120)에서 황 파우더(sulfur power)를 공정 공간으로 제공할 수 있다. 이때, 제1 반응 물질 및 제2 반응 물질로, 최소한의 불순물을 포함하는 단일 원소를 포함하는 소스들을 이용하는 것이 최종적으로 획득된 박막의 질을 향상시킬 수 있다.1 and 2 , the first providing
건조된 PTAS가 표면 처리된 기판을 PTAS 표면 처리된 부분이 아래로 가도록 챔버(100) 내 중앙의 제1 제공부(110) 상에 로딩된다. 이때, 베이스 압력은 1 × 10-3Torr이고, 캐리어 가스 제공부로부터 제공된 아르곤 가스가 챔버(100)의 공정 공간 내부를 채운 상태이다. The dried PTAS is loaded onto the first providing
도 3은 도 2에 도시된 화학 기상 증착 장치에서, 화학 기상 증착 공정을 수행되는 동안, 제1 반응물질 및 제2 반응물질의 온도 변화를 나타내는 그래프이다.FIG. 3 is a graph illustrating temperature changes of a first reactant and a second reactant while a chemical vapor deposition process is performed in the chemical vapor deposition apparatus shown in FIG. 2 .
도 2 및 도 3을 참조하면, 화학 기상 증착 장치는 약 330°C의 온도로 12분 동안 가열되고, 330°C을 5분 동안 유지하여 가열 과정을 안정화한다. 이어서, 화학 기상 증착 장치는 760°C의 온도로 20분 동안 가열하고 동일한 온도를 15분 동안 유지하여, 기판 상에 ReS2을 성장시킬 수 있다.2 and 3, the chemical vapor deposition apparatus is heated to a temperature of about 330 °C for 12 minutes, and maintained at 330 °C for 5 minutes to stabilize the heating process. Then, the chemical vapor deposition apparatus can be heated to a temperature of 760 °C for 20 minutes and maintained at the same temperature for 15 minutes to grow ReS 2 on the substrate.
한편, 캐리어 가스로서 아르곤 가스는 550 sccm의 용량으로 퍼지하기 위하여 330°C까지 제공되고, 그 후 화학 기상 증착 공정이 마무리될 때까지 20sccm으로 감소시켜 제공된다. Meanwhile, argon gas as a carrier gas is provided up to 330°C for purging with a capacity of 550 sccm, and then reduced to 20 sccm until the chemical vapor deposition process is finished.
화학 기상 증착 공정을 마무리하면, 화학 기상 증착 공정은 실온으로 냉각될 수 있다.After finishing the chemical vapor deposition process, the chemical vapor deposition process can be cooled to room temperature.
이하에서는, 기판 상에 형성된 ReS2를 채널로 사용하는 광 검출기를 형성하는 방법에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of forming a photodetector using ReS 2 formed on a substrate as a channel will be described.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 검출기를 설명하기 위한 사시도이다. 4 is a perspective view illustrating a photodetector according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 광 검출기는 기판, 액티브층, 및 전극들을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4 , the photodetector may include a substrate, an active layer, and electrodes.
일 실시예에 따르면, 기판은 SiO2/Si기판이며, PTAS으로 기판을 표면 처리한 후, 화학 기상 증착 장치를 이용하여 PTAS 표면 처리된 기판 상에 ReS2박막을 형성할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 1 내지 도 3에서 설명한 것 과 실질적으로 동일하여 생략하기로 한다.According to an embodiment, the substrate is a SiO 2 /Si substrate, and after the substrate is surface-treated with PTAS, a ReS 2 thin film may be formed on the PTAS surface-treated substrate using a chemical vapor deposition apparatus. A detailed description thereof will be omitted since it is substantially the same as that described in FIGS. 1 to 3 .
액티브층은 기판 상에 증착된 ReS2박막을 이용하되, 전류 채널로 사용될 수 있다.The active layer uses a ReS 2 thin film deposited on the substrate, but may be used as a current channel.
전극들을 기판 상에 ReS2박막의 양단에 각각 배치될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 광학 포토리소그래피 공정에 의해 전극 위치들이 식각되고, 식각된 부분들에 전자선 증착(electron-beam evaporation) 공정을 이용하여 금속을 증착하여 전극들을 형성할 수 있다.Electrodes may be respectively disposed on both ends of the ReS 2 thin film on the substrate. According to an embodiment, electrode positions may be etched by an optical photolithography process, and a metal may be deposited on the etched portions using an electron-beam evaporation process to form electrodes.
전극들로 사용되는 금속의 일함수와 ReS2채널 가장자리의 전도대 사이 준위 불일치(mismatch)는 쇼트키 장벽(Schottky barrier) 을 형성할 수 있다. 이를 극복하기 위하여 전극들 각각은 티타늄(Ti)를 포함할 수 있다. 티타늄의 계면 산화 및 페르미 레벨 피닝 효과(Fermi level pinning effect)에 의해, 티타늄은, 채널 가장자리 전도대에서 약 0.2 내지 0.5eV의 낮은 준위 불일치값을 가질 수 있다.A mismatch between the work function of the metal used as the electrodes and the conduction band at the edge of the ReS 2 channel may form a Schottky barrier. To overcome this, each of the electrodes may include titanium (Ti). Due to the interfacial oxidation of titanium and the Fermi level pinning effect, titanium may have a low level mismatch of about 0.2 to 0.5 eV in the channel edge conduction band.
일 실시예에 따르면, 전극들로 Ti/Au를 포함하며, Ti/Au을 포함하는 전극들을 사용하면, 접촉 저항을 낮추고 광 검출기의 전류값을 증가시킬 수 있다.According to an embodiment, the electrodes include Ti/Au, and when electrodes including Ti/Au are used, the contact resistance may be lowered and the current value of the photodetector may be increased.
선택적으로, ReS2를 채널로 갖고 Ti/Au를 전극들로 구성된 광 검출기를 200℃에서 아르곤 환경에서 2시간 어닐링할 수 있다. 어닐링은 광 검출기의 접촉 저항을 최소화하고 성능을 향상시킬 수 있다.Optionally, a photodetector composed of ReS 2 as a channel and Ti/Au electrodes may be annealed at 200° C. in an argon environment for 2 hours. Annealing can minimize the contact resistance of the photodetector and improve its performance.
이하에서는 실험예들을 통해 ReS2박막의 물리적 특성 및 광 검출기의 물리적 특성을 설명하기로 한다. Hereinafter, the physical properties of the ReS 2 thin film and the physical properties of the photodetector will be described through experimental examples.
실험예 1_ ReS2박막Experimental Example 1_ ReS 2 thin film
SiO2(300nm)/ Si 기판(1.5ⅹ1.5cm2크기)을 아세톤(acetone), 아소프로필 알코올(isopropyl alcohol), 및 DI(deionized water)를 이용하여 세척하였다.SiO 2 (300 nm)/Si substrate (1.5 ×1.5 cm 2 size) was washed with acetone, isopropyl alcohol, and deionized water (DI).
이때 이소프로필 알코올을 이용하여 30초 동안 초음파 처리하였다. 이어서, 60W으로 30초 정도 산소 플라즈마(O2 plasma) 처리하였다. 산소 플라즈마 후 PTAS 2μl를 SiO2/Si기판 가장자리에 떨어뜨리고 약 55℃의 핫 플레이트에서 약 2시간 건조시켜, 기판을 PTAS 표면 처리하였다. 레듐 파우더10mg와 황 파우더 200mg를 주입한 채, 건조된 PTAS가 표면 처리된 기판을 PTAS 표면 처리된 부분이 아래로 가도록 챔버 내 중앙에 배치하였다. 이때, 베이스 압력은 1 × 10- 3Torr이고, 아르곤 가스가 챔버의 공정 공간 내부를 채웠다. 약 330°C의 온도로 12분 동안 가열되고, 330°C을 5분 동안 유지하여 가열 과정을 안정화하였고, 760°C의 온도로 20분 동안 가열하고 동일한 온도를 15분 동안 유지하여, SiO2/Si 기판 상에 ReS2을 성장시켰다. 한편, 아르곤 가스는 550 sccm의 용량으로 퍼지하기 위하여 330°C까지 제공되고, 그 후 화학 기상 증착 공정이 마무리될 때까지 20sccm으로 감소시켜 제공되었다.At this time, it was sonicated for 30 seconds using isopropyl alcohol. Then, oxygen plasma (O 2 plasma) treatment was performed at 60 W for about 30 seconds. After oxygen plasma, 2 μl of PTAS was dropped on the edge of the
도 5는 실험예 1에서 SiO2/Si기판 상에 증착된 ReS2박막을 보여주는 현미경 사진이다. 5 is a micrograph showing a ReS 2 thin film deposited on a SiO 2 /Si substrate in Experimental Example 1.
도 5를 참조하면, PTAS 표면 처리된 SiO2/Si기판 상에서 ReS2박막은 복수의 층들을 가지며 형성된 것을 볼 수 있다. 또한, 1.5ⅹ1.5cm2의 SiO2/Si기판 상에서 대면적의 ReS2박막이 형성된 것을 볼 수 있다.Referring to FIG. 5 , it can be seen that the ReS 2 thin film has a plurality of layers on the PTAS surface-treated SiO 2 /Si substrate. In addition, it can be seen that the formed ReS 2 thin film having a large area on the SiO 2 / Si substrate of 1.5ⅹ1.5cm 2.
도 6은 실험예 1의 ReS2박막의 HR-라만(Raman)을 보여주는 그래프이다.6 is a graph showing HR-Raman of the ReS 2 thin film of Experimental Example 1.
도 6을 참조하면, HR-라만은 라만 현미경을 통해 획득된다. 전형적인 포논 진동 모드는 100 ~ 400cm- 1범위의 라만 스펙트럼에서 식별할 수 있으며, 이는 박리 된 샘플의 것과 일치한다. 많은 수의 라만 피크는 ReS2의 결정 대칭성이 낮고 기본 라만 모드 (E1g,E2g및 A1g)와 관련이 있다. 51, 162, 212 및 234 cm-1에서 라만 피크는 면내 Eg모드에 해당하고 134 cm-1에서 피크는 면외 Ag모드에 해당한다. 라만 모드의 선명도는 우수한 결정질 품질을 나타낸다. Referring to FIG. 6 , HR-Raman is obtained through a Raman microscope. Typical phonon oscillation modes can be discerned in the Raman spectra ranging from 100 to 400 cm - 1 , which is consistent with that of the exfoliated sample. The large number of Raman peaks is related to the low crystal symmetry of ReS 2 and the fundamental Raman modes (E 1g , E 2g and A 1g ). The Raman peaks at 51, 162, 212 and 234 cm -1 correspond to the in-plane E g mode and the peaks at 134 cm -1 to the out-of-plane A g mode. The sharpness of the Raman mode indicates good crystalline quality.
도 7은 실험예 1의 ReS2박막의 형광성 스펙트럼이다.7 is a fluorescence spectrum of the ReS 2 thin film of Experimental Example 1.
도 7을 참조하면, 밴드 구조 특성을 위해 핵화 촉진된 ReS2샘플로 형광 분광법을 수득하였다. 형광 분광법의 피크는 1.504 eV에서 관찰되었는데, 이는 ReS2의 직접 천이를 나타낸다.Referring to FIG. 7 , fluorescence spectroscopy was obtained with a nucleation-promoted ReS 2 sample to characterize the band structure. The peak of fluorescence spectroscopy was observed at 1.504 eV, indicating a direct transition of ReS 2 .
도 8은 실험예 1의 ReS2박막의 AFM(atomic force microscope) 사진이다.8 is an atomic force microscope (AFM) photograph of the ReS 2 thin film of Experimental Example 1.
도 8을 참조하면, ReS2박막의 높이는 가장자리에서 약 3.2 내지 3.9nm로 측정되었다. 벌크 결정으로부터 SiO2상에서 박리된 ReS2단일층의 두께가 0.7 nm인 것을 감안하면, 실험예 1의 ReS2박막은 4 내지 5 층들이 적층된 박막인 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 8 , the height of the ReS 2 thin film was measured to be about 3.2 to 3.9 nm from the edge. Considering that the thickness of the ReS 2 single layer peeled from the bulk crystal on SiO 2 is 0.7 nm, it can be confirmed that the ReS 2 thin film of Experimental Example 1 is a thin film in which 4 to 5 layers are stacked.
도 9 내지 도 11은 실험예 1의 ReS2박막의 FE-TEM 사진들이다.9 to 11 are FE-TEM photographs of the ReS 2 thin film of Experimental Example 1.
도 9 및 도 10에서는 화학 기상 증착 공정에 의해 성장된 ReS2의 결정학적 구조를 확인할 수 있으며, 도 10에서는 선택된 영역 전자 회절 (selected area electron diffraction, SAED) 통해 특성화되었다. 도 9에서 보는 바와 같이, 나노 결정 배향은 다결정질 박막을 나타내는 것이며, 큰 입자 도메인(~μm2)을 확인하였다. 도 10에서는 (020) 및 (100) 축 사이의 각도는 약 61°였고, (020) 방향으로의 격자 간격은 ReS2에 대해 0.25 nm였다. 도 10의 결과는 합성 플레이크 ReS2의 구조와 일치했다. ReS2박막의 다결정 성질은 도 10에 도시된 회전 패턴에 의해 지지된다. 9 and 10, the crystallographic structure of ReS 2 grown by the chemical vapor deposition process can be confirmed, and in FIG. 10, it was characterized through selected area electron diffraction (SAED). As shown in FIG. 9 , the nanocrystal orientation indicates a polycrystalline thin film, and a large particle domain (~ μm 2 ) was confirmed. In FIG. 10 , the angle between the (020) and (100) axes was about 61°, and the lattice spacing in the (020) direction was 0.25 nm for ReS 2 . The results in FIG. 10 were consistent with the structure of synthetic flake ReS 2 . The polycrystalline nature of the ReS 2 thin film is supported by the rotation pattern shown in FIG. 10 .
도 11에는 ReS2필름의 가장자리의 FE-TEM 사진으로, ReS2필름의 가장자리에서 관찰된 격자 줄무늬는 ReS2의 층간 간격에 해당하는 0.63 nm의 격자 거리를 나타낸다.Figure 11 shows a FE-TEM picture of the edge of ReS 2 film, the lattice stripes observed in the edge of ReS 2 film shows a grid distance of 0.63 nm corresponding to the interlayer spacing of ReS 2.
도 12 내지 도14는 실험예 1의 ReS2 박막의 XPS 스펙트럼들이다.12 to 14 are XPS spectra of the ReS 2 thin film of Experimental Example 1.
도 12는 ReS2의 원소 조성 및 결합 유형을 보여 준다. 또한, Re 및 S의 신호가 명확하게 식별되는 것을 알 수 있다. Si와 O는 SiO2 기판에서 유래한 것이며, C는 XPS 측정을 위한 전처리에서 발생되었다. 도 13은 핵 형성 촉진 ReS2박막에 대한 Re4f의 XPS 스펙트럼이고, 도 14는 S2p의 XPS 스펙트럼이다. Re 신호의 경우, ~40.5 및 ~43 eV에 위치한 두 개의 피크는 각각 Re의 4f7 / 2및 4f5 / 2코어 레벨 피크이다. ~161.5 및 ~162.5 eV에서의 두 피크는 각각 S의 2P3/ 2및 2P1/ 2코어 레벨 피크를 나타낸다. 따라서, 실험예 1에서 합성된 ReS2박막에서 33.69% Re 및 66.31% S가 관찰되었으며, 이는 ReS2박막표면에서의 S/Re의 원자 비가 대략 1.97임을 나타낸다.12 shows the elemental composition and bonding type of ReS 2 . In addition, it can be seen that the signals of Re and S are clearly identified. Si and O are from the SiO 2 substrate, and C is generated in the pretreatment for XPS measurement. 13 is an XPS spectrum of Re 4f for the nucleation promoting ReS 2 thin film, and FIG. 14 is an XPS spectrum of S 2p. If the signal Re, ~ 40.5, and two peaks in the 43-eV is the 4f 7/2 and 4f 5/2 core-level peaks in the Re, respectively. - two peaks at 161.5 and 162.5 eV ~ represents a 3 2P S / 2 and 2P 1/2 core level peak each. Therefore, 33.69% Re and 66.31% S were observed in the ReS 2 thin film synthesized in Experimental Example 1, indicating that the atomic ratio of S/Re on the ReS 2 thin film surface was approximately 1.97.
이 결과는 화학 기상 증착 공정에 의해 성장된 ReS2가 화학 양론적으로 합리적임을 나타내는 것이다. This result indicates that ReS 2 grown by the chemical vapor deposition process is stoichiometrically reasonable.
실험예 2_ 광 검출기Experimental Example 2_ Photodetector
광 검출기는 SiO2/Si기판 상에 ReS2박막을 액티브층으로, Ti/Au (3nm/30nm)를 전극으로 갖도록 직접적으로 제작되었다. 채널 길이는 2μm이고, 채널 너비는 100μm이다. 도 15는 실험예 2의 광 검출기의 현미경 이미지이다.The photodetector was directly fabricated to have a ReS 2 thin film as an active layer and Ti/Au (3nm/30nm) as an electrode on a SiO 2 /Si substrate. The channel length is 2 μm and the channel width is 100 μm. 15 is a microscope image of the photodetector of Experimental Example 2. FIG.
도 16은 실험예 2의 광 검출기를 파장에 따른 광응답 특성을 나타내는 그래프이다. 도 15에 도시된 바와 같이, 개별 레이저 소스를 사용하여 도 16에서 스펙트럼 응답 특성을 보여준다.16 is a graph showing photoresponse characteristics according to wavelength of the photodetector of Experimental Example 2; As shown in FIG. 15 , the spectral response characteristics are shown in FIG. 16 using individual laser sources.
도 16에서, ReS2박막 기반의 광 검출기의 광응답 특성을 조사하기 위해 2V의 바이어스에서 20nm 간격으로 410 내지 870nm의 파장 범위에서 광 검출기의 Rλ값을나타낸다. 보는 바와 같이, ReS2 박막이 530 nm 파장 근처에서 가장 감광성이다. 응답 특성은 Rλ = Iph/P*S로 정의되는데, 이는 광 검출기의 활성층의 면적(S)에 영향을 미치는 광학 전력 밀도(P)에 대한 생성 된 광전류(Iph=Ilight-Idark)의 비율이다. Iph,P,및 S는 4.02 nA, 0.09 mWcm- 2,및 200μm2이다. 따라서, 실험예 2의 광 검출기에 대해 계산된 Rλ의 최대값은 532 nm 입사 레이저 하에서 21.05 AW-1이었다.In FIG. 16 , the R λ value of the photodetector in the wavelength range of 410 to 870 nm at 20 nm intervals at a bias of 2V to investigate the photoresponse characteristics of the ReS 2 thin film-based photodetector is shown. As can be seen, the ReS 2 thin film is most photosensitive near the 530 nm wavelength. The response characteristic is defined as R λ = I ph /P*S, which is the generated photocurrent (I ph = I light -I dark ) versus the optical power density (P) which affects the area (S) of the active layer of the photodetector. ) is the ratio of Ph I, P, and S is 4.02 nA, 0.09 mWcm - is 2, and 200μm 2. Therefore, the maximum value of R λ calculated for the photodetector of Experimental Example 2 was 21.05 AW −1 under the 532 nm incident laser.
도 17은 암흑 및 조명 조건 하에서 실험예 2의 광 검출기의 I-V 그래프이다. 17 is an I-V graph of the photodetector of Experimental Example 2 under dark and light conditions.
도 17은 2.90mWcm-2의 출력 강도로 532nm 입사 레이저에서 광전류와 암전류를 비교한 것이다. 실험예 2의 광 검출기의 I-V 곡선은 2V의 인가된 바이어스 전압에서 조명 하에서 광 검출기를 가로 지르는 전류가 154.20에서 163.26 nA로 증가한 것을 보여준다. I-V 곡선의 약간의 비대칭은 비대칭 쇼트 키 접합부의 형성으로 인한 것일 수 있다.17 is a comparison of photocurrent and dark current in a 532nm incident laser with an output intensity of 2.90mWcm -2 . The IV curve of the photodetector of Experimental Example 2 shows that the current across the photodetector increased from 154.20 to 163.26 nA under illumination at an applied bias voltage of 2V. The slight asymmetry of the IV curve may be due to the formation of an asymmetric Schottky junction.
도 18은 실험예 2의 광 검출기의 시간 의존적 광 응답을 나타내는 도면이다. 18 is a diagram illustrating a time-dependent photoresponse of the photodetector of Experimental Example 2;
도 18은 약 10 의 입사광 온/오프 사이클을 갖는 광 검출기의 사이클들 사이 응답을 나타낸다. 온/오프 스위칭 특성은 여러 사이클에 걸쳐 유지되어 우수한 광 검출기 안정성과 재현성을 의미하는 것이다.18 shows the cycle-to-cycle response of a photo detector with an incident light on/off cycle of about 10. The on/off switching characteristics are maintained over several cycles, indicating excellent photodetector stability and reproducibility.
도 19 및 도 20은 실험예 2의 광 검출기의 상승/감소 시간을 나타내는 그래프이다.19 and 20 are graphs showing rise/decrease times of the photodetector of Experimental Example 2. Referring to FIG.
도 19 및 도 20을 참조하면, 전류가 안정된 값의 10 %에서 90 %로 증가/감소하는 시간으로 정의된 광 검출기의 상승/감소 시간은 0.03 및 0.025 초인 것을 알 수 있다.Referring to FIGS. 19 and 20 , it can be seen that the rise/decrease times of the photodetector, defined as the time when the current increases/decreases from 10% to 90% of the stable value, are 0.03 and 0.025 seconds.
이하에서는 실험예 2에서 제작된 광 검출기와, 다른 기판 종류 또는 다른 증착 공정으로 제작된 광 검출기들의 성능을 비교하기로 한다.Hereinafter, the performance of the photodetectors fabricated in Experimental Example 2 and photodetectors fabricated using different substrate types or different deposition processes will be compared.
상세한 내용은 하기의 표 1을 참조하기로 한다. For details, refer to Table 1 below.
(다결정)ReS 2 on SiO 2
(polycrystalline)
(-)2V
(-)
(0.09mWcm-2)532nm
(0.09mWcm -2 )
(-)0.5V
(-)
(3.11mWcm-2)500nm
(3.11mWcm -2 )
(다결정)ReS 2 on mica
(polycrystalline)
(-)1V
(-)
(0.56mWcm-2)490nm
(0.56mWcm -2 )
(-)10V
(-)
(17.9mWcm-2)325nm
(17.9mWcm -2 )
(단결정)ReS 2 flake on mica
(single crystal)
(-)0.5V
(-)
(0.05mWcm-2)532nm
(0.05mWcm -2 )
(단결정)ReS 2 flake on SiO 2
(single crystal)
(-10V)0.05V
(-10V)
(25pW)633nm
(25pW)
(30V)5V
(30V)
(5pW)405nm
(5pW)
(단결정)Few layer ReS 2
(single crystal)
(-50V)4V
(-50V)
(6pW)532nm
(6pW)
(단결정)Multilayer ReS 2
(single crystal)
(80V)1V
(80V)
(140mWcm-2)633nm
(140mWcm -2 )
표 1을 참조하면, 본 발명의 실험예 2(CVD로 증착된 SiO2상에 다결정의 ReS2)의 ReS2박막을 갖는 광 검출기가 다른 광 검출기들과 비교하였을 때 가장 높은 광 응답 속도 중 하나를 확인했다. 실험예 2의 ReS2박막은 대면적(>1cm2)으로 성장 될 뿐만 아니라 전사 공정 없이 SiO2상에서 직접 합성된 것이다. 광 반응성 Rλ는대면적필름중에서가장높았다. 응답 시간은 박리된 박편의 반응 시간에 필적하고, 트랩 상태가 거의 없는 박막 품질을 확인하여 광 발생된 캐리어들의 이동이 늦춰진다. 따라서, 상기 광 검출기에서 발생된 캐리어들의 이동이 감소하게 되어, 캐리어 드리프트 속도가 증가한다.Referring to Table 1, for the
도 21 및 도 22는 실험예 2의 광 검출기의 광 응답 속도를 나타내는 그래프들이다.21 and 22 are graphs showing the light response speed of the photodetector of Experimental Example 2. Referring to FIG.
도 21은 2.90mWcm-2의 전력 밀도에서 서로 다른 바이어스 하에서 라이트 온/오프에 응답한 실험예 2의 광 검출기의 사이클 간 응답 곡선을 보여준다. 광 반응성 값은 각각 1V, -1V, 3V 및 -3V의 바이어스에서 0.78, 0.70, 2.55 및 2.38 AW-1에서 계산되었다. 광 검출기의 안정적인 작동을 위해 광 파워의 변화에 반응해야 한다.21 shows the intercycle response curves of the photodetector of Experimental Example 2 in response to light on/off under different biases at a power density of 2.90 mWcm -2 . The photoreactivity values were calculated at 0.78, 0.70, 2.55 and 2.38 AW −1 at biases of 1V, −1V, 3V and −3V, respectively. For stable operation of the photodetector, it must respond to changes in light power.
도 22는 2V의 바이어스에서 다양한 광 출력 밀도 하에서 실험예 2의 광 검출기의 사이클 간 응답을 보여준다. 감광도 값은 8.21, 21.05, 12.21 및 1.39 AW-1에서 계산되었다. 전력 밀도는 각각 0.05, 0.09, 0.27 및 2.90mWcm-2이다.22 shows the cycle-to-cycle response of the photodetector of Experimental Example 2 under various light output densities at a bias of 2V. The photosensitivity values were calculated at 8.21, 21.05, 12.21 and 1.39 AW -1 . The power densities are 0.05, 0.09, 0.27 and 2.90 mWcm -2 , respectively.
도 23 내지 도 25는 실험예 2의 광 검출기의 작동 메커니즘을 설명하는 도면들이다.23 to 25 are diagrams for explaining an operation mechanism of the photodetector of Experimental Example 2. Referring to FIG.
쇼트 키 접합은 효율적인 광 검출기로 사용될 수 있다. 광전자 쌍을 쉽게 분리 할 수도 있다. 도 23에서 볼 수 있듯이 접촉 금속의 일 함수와 본질적으로 n 형 ReS2필름의 전도 대역 가장자리의 차이는 쇼트 키 장벽을 형성한다. 도 24를 참조하면, 쇼트 키 장벽은 조명 없이 핫전자의 움직임을 억제하여 암전류를 낮춘다. 도 25를 참조하면, 조명이 있을 때 소스-드레인 바이어스를 적용하면 전극 사이에서 광 생성 캐리어가 효과적으로 구동하는 것을 볼 수 있다.Schottky junctions can be used as efficient photodetectors. It is also possible to easily separate the photoelectron pair. 23, the difference between the work function of the contact metal and the conduction band edge of the essentially n-type ReS 2 film forms a Schottky barrier. Referring to FIG. 24 , the Schottky barrier suppresses the movement of hot electrons without illumination, thereby lowering the dark current. Referring to FIG. 25 , it can be seen that when a source-drain bias is applied in the presence of illumination, the light generating carriers effectively drive between the electrodes.
이와 같이, 합성된 ReS2 박막의 낮은 트랩 밀도는 캐리어 운송 시간의 감소 및 캐리어 드리프트 속도를 증가시키는 것을 알 수 있다.As such, it can be seen that the low trap density of the synthesized ReS 2 thin film reduces the carrier transport time and increases the carrier drift rate.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.As mentioned above, although embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can implement the present invention in other specific forms without changing its technical spirit or essential features. You will understand that there is Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.
Claims (11)
상기 기판의 절연막의 표면을 시드 촉진제(seeding promoter)로 처리하는 단계; 및
상기 시드 촉진제가 표면 처리된 기판 상에 다결정의 ReS2박막을 화학 기상 증착 공정으로 직접적으로(directly) 형성하는 단계를 포함하되,
상기 화학 기상 증착 공정 시,
상기 증착 공정이 수행되는 공정 공간을 330℃ 12분 동안 가열하고 330℃를 5분 동안 유지하여 열 공정을 안정화 하는 단계; 및
상기 공정 공간을 760℃ 에서 20분 동안 가열하고 15분 유지하여 상기 ReS2박막이 성장하는 단계를 포함하는 ReS2박막 형성 방법.providing a substrate including an insulating film;
treating the surface of the insulating film of the substrate with a seeding promoter; and
Forming a polycrystalline ReS 2 thin film on a substrate surface-treated with the seed promoter directly (directly) by a chemical vapor deposition process,
During the chemical vapor deposition process,
stabilizing the thermal process by heating the process space in which the deposition process is performed to 330°C for 12 minutes and maintaining the temperature at 330°C for 5 minutes; and
ReS 2 thin film forming method to the process space heating at 760 ℃ for 20 minutes and held 15 minutes comprising the ReS 2 thin film is grown.
상기 시드 촉진제는 perylene-3,4,9,10-tetracarboxylic acid tetrapotassium acid salt (PTAS)을 포함하는 ReS2박막 형성 방법.According to claim 1,
The ReS 2 thin film forming method comprising the seed promoter perylene-3,4,9,10-tetracarboxylic acid tetrapotassium acid salt (PTAS).
상기 완성되는 ReS2박막은 적어도 1cm2이상의 크기를 갖는 ReS2박막 형성 방법.According to claim 1,
The finished ReS 2 thin film is at least 1 cm 2 ReS 2 thin film forming method having a size of more than.
상기 기판의 표면을 상기 시드 촉진제를 처리 하기 전에,
상기 기판을 아세톤, 이소프로필 알코올, 및 DI로 세척, 이소프로필 알코올로 초음파 적용, 및 O2 플라즈마 처리 중 적어도 하나를 수행하는 것을 더 포함하는 ReS2박막 형성 방법.According to claim 1,
Before treating the surface of the substrate with the seed promoter,
The substrate of acetone, isopropyl alcohol, and washed with DI, ultrasound applied in the isopropyl alcohol, and O2 ReS 2 layer forming method further includes performing at least one of a plasma treatment.
상기 ReS2 박막은 복수의 층으로 이루어지는 ReS2박막 형성 방법.According to claim 1,
The ReS 2 thin film is a ReS 2 thin film forming method comprising a plurality of layers.
상기 기판의 절연막의 표면을 시드 촉진제(seeding promoter)로 처리하는 단계;
상기 시드 촉진제가 표면 처리된 기판 상에 다결정의 ReS2박막을 화학 기상 증착 공정으로 직접적으로(directly) 형성하여, 활성층을 형성하는 단계; 및
상기 활성층의 양단에 Ti를 포함하는 전극들을 형성하는 단계를 포함하는 광 검출기 형성 방법.providing a substrate including an insulating film;
treating the surface of the insulating film of the substrate with a seeding promoter;
forming an active layer by directly forming a polycrystalline ReS 2 thin film on the surface-treated substrate with the seed promoter by a chemical vapor deposition process; and
and forming electrodes including Ti on both ends of the active layer.
상기 시드 촉진제에 의해 상기 활성층 내 분산 사이트(scattering site)가 구성되는 광 검출기 형성 방법.7. The method of claim 6,
A method of forming a photodetector in which scattering sites in the active layer are constituted by the seed promoter.
상기 활성층이 상기 시드 촉진제가 표면 처리된 기판 상에 직접적으로 형성됨으로써, 상기 활성층에는 트랩 상태가 없어, 상기 광 검출기에서 발생된 캐리어들의 이동이 감소하게 되어, 캐리어 드리프트 속도가 증가하는 광 검출기 형성 방법.7. The method of claim 6,
Since the active layer is directly formed on the surface-treated substrate with the seed promoter, there is no trapping state in the active layer, the movement of carriers generated in the photodetector is reduced, and the carrier drift rate is increased. .
상기 시드 촉진제는 perylene-3,4,9,10-tetracarboxylic acid tetrapotassium acid salt (PTAS)을 포함하고,
상기 전극들 각각은 Ti/Au를 포함하는 광 검출기 형성 방법.7. The method of claim 6,
The seed promoter includes perylene-3,4,9,10-tetracarboxylic acid tetrapotassium acid salt (PTAS),
Each of the electrodes comprises Ti/Au.
상기 채널 길이 및 폭은 2 및 100μm인 광 검출기 형성 방법.7. The method of claim 6,
wherein the channel length and width are 2 and 100 μm.
상기 전극들을 형성하는 것은,
상기 활성층 양단을 광학 포토리소그래피 공정으로 식각하는 단계; 및
식각된 부분에 전자선 증착 공정을 이용하여 상기 전극들을 형성하는 단계를 포함하는 광 검출기 형성 방법.7. The method of claim 6,
Forming the electrodes,
etching both ends of the active layer using an optical photolithography process; and
and forming the electrodes on the etched portion using an electron beam deposition process.
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| CN117790301A (en) * | 2024-02-26 | 2024-03-29 | 河源市众拓光电科技有限公司 | Two-dimensional ReS 2 Rectifying chip of electrode and preparation method thereof |
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