KR100334085B1 - Two Chambered Chemical Vapor Deposition Apparatus for Producing Quantum Dots - Google Patents

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Abstract

본 발명은 양자점 형성을 위한 이중 챔버 화학 증착기에 관한 것으로서, 프리커서가 유입되는 유입구, 상기 유입구를 통하여 유입된 프리커서가 반응하여 전하를 띤 클러스터가 생성되는 반응부를 구비한 반응 챔버; 및 상기 반응 챔버의 하단으로 낙하하는 전하를 띤 클러스터를 통과시키는 크기 조절이 가능한 오리피스, 상기 오리피스 하단에 장착되어 상기 오리피스를 통과한 전하를 띤 클러스터를 차단하거나 또는 통과시키는 셔터부, 상기 셔터부를 통과한 전하를 띤 클러스터가 증착되는 기판이 놓이는 스탠드를 구비하는 증착 챔버를 포함하는 것임을 특징으로 한다. 본 발명에 의한 양자점 형성을 위한 이중 챔버 화학 증착기는, 여러 단계의 공정을 거치지 않고서도 이중 챔버를 이용한 하나의 공정으로 크기 분포가 균일한 양자점을 형성할 수 있을 뿐만 아니라, 양자점의 크기와 양자점의 밀도를 조절할 수 있는 장점이 있다.The present invention relates to a dual chamber chemical vapor deposition apparatus for forming a quantum dot, comprising: a reaction chamber having an inlet through which a precursor is introduced, and a reactant through which the precursor introduced through the inlet reacts to generate charged clusters; And an adjustable orifice for passing charged clusters falling to the lower end of the reaction chamber, a shutter unit mounted at the lower end of the orifice to block or pass charged clusters passing through the orifice, passing through the shutter unit. It is characterized in that it comprises a deposition chamber having a stand on which the substrate on which one charged cluster is deposited is placed. The dual chamber chemical vapor deposition apparatus for forming a quantum dot according to the present invention can not only form a quantum dot having a uniform size distribution in a single process using a double chamber without undergoing a multi-step process, There is an advantage to control the density.

Description

양자점 형성을 위한 이중 챔버 화학 증착기{Two Chambered Chemical Vapor Deposition Apparatus for Producing Quantum Dots}Two Chambered Chemical Vapor Deposition Apparatus for Producing Quantum Dots}

현재의 반도체 산업은 실리콘(Si)을 바탕으로 고집적화, 초소형화 기술에 발맞추어 고성장을 하여 전자 산업 뿐만 아니라, 거의 모든 산업에 걸쳐 그 영역이 확대되고 있다. 더욱이 실리콘 뿐만 아니라, 앞으로 정보 통신 산업에 핵심이 될 화합물 반도체를 통한 광통신용 소자의 연구도 활발하게 진행되고 있다.The current semiconductor industry is growing rapidly in line with high integration and miniaturization technology based on silicon (Si), and its area is expanding not only in the electronic industry but also almost all industries. In addition, research on optical communication devices through active compound semiconductors, which will be the core of the information and communication industry, is being actively conducted.

양자점이란 모든 방향에서 전자의 양자역학적 파장의 길이보다 크기가 작은 입자를 말한다. 이러한 영차원 양자 구조는 대략 2∼50 ㎚ 범위의 크기에 속하는 것으로 알려져 있다. 양자점은 특정한 에너지 준위를 가지고 있으므로 여러 전자적 그리고 광학적 소자로의 응용 가능성이 크다. 특히, 단전자 트랜지스터로의 응용 연구는 매우 집중적인 연구가 되고 있다.A quantum dot is a particle whose size is smaller than the length of the quantum mechanical wavelength of the electron in all directions. Such zero-dimensional quantum structures are known to fall in size in the range of approximately 2-50 nm. Because quantum dots have specific energy levels, they are likely to be applied to many electronic and optical devices. In particular, research on the application to single-electron transistors has been very intensive.

양자점은 더 큰 밴드갭 에너지를 가진 물질로 둘러싸인 수많은 원자들로 구성된 반도체라고 할 수 있으며, 이 양자 구조는 3차원 양자 구속에 의하여 아르개의 에너지 준위 밀도가 델타함수적 경향을 나타내어 전기적, 광학적 특성이 우수한 구조이다. 양자점 구조를 이용하면 광학적 이득이 크고 고온 안정성이 우수하여 상온에서도 초고속 소자의 구현이 가능한 장점이 있다.A quantum dot is a semiconductor composed of many atoms surrounded by a material with a larger bandgap energy. The quantum structure is characterized by three-dimensional quantum confinement, indicating that the density of the energy levels is delta-functional, resulting in electrical and optical properties. It is an excellent structure. The use of a quantum dot structure has the advantage of enabling the implementation of ultra-high speed devices at room temperature due to the large optical gain and excellent stability at high temperatures.

양자 우물 구조 성장 기술은 단원자층 수준에서 계면 구조를 조절할 수 있을 정도로 이미 많은 발전을 하여 상업화된 소자들이 제작되고 있으나, 보다 더 저전력, 초고속 등의 특성을 요구하는 차세대 광통신용 소자와 단전자 소자 등을 구현하기 위하여 필요한 양자점 구조 성장 기술은 상당한 장점에도 불구하고 아직 미비한 상황이며, 양자점 구조 성장 기술은 차세대 정보 통신 소자의 제작에 필수적인핵심 기술이라고 할 수 있다. 양장점 성장 기술에서는 양자점의 크기 제어, 크기의 균일한 분포의 제어, 양자점의 단위 면적당 수의 제어 등이 핵심적인 요소이다.The quantum well structure growth technology has already developed a lot of advances to control the interfacial structure at the monolayer level, but commercialized devices are being manufactured, but next-generation optical communication devices and single-electron devices require more low power and ultra high speed characteristics. The quantum dot structure growth technology necessary to realize the quantum dot structure growth technology is still inadequate despite significant advantages, and the quantum dot structure growth technology is an essential core technology for the fabrication of next generation information communication devices. In dressmaking growth technology, controlling the size of quantum dots, controlling the uniform distribution of sizes, and controlling the number of quantum dots per unit area are key factors.

본 발명은 화학 증착법(CVD, Chemical Vapor Deposition)의 전하를 띤 클러스터 모델(charged cluster model)을 기반으로 한 양자점 형성 장치에 관한 것이다. 전하를 띤 클러스터 모델에서는 기상핵생성으로 대전된 클러스터가 형성된 후, 기판 표면에 증착이 일어난다. 이와 같이 핵생성된 대전된 클러스터가 성장 단위라고 알려져 있다.The present invention relates to a quantum dot forming apparatus based on a charged cluster model of chemical vapor deposition (CVD). In the charged cluster model, after the clusters charged with vapor nucleation are formed, deposition takes place on the substrate surface. Such nucleated charged clusters are known as growth units.

이러한 전하를 띤 클러스터 모델에서는 전하가 존재하기 때문에 핵생성된 클러스터가 쿨롱 반발력으로 인하여 응집되지 않으므로 좁은 크기 분포를 가지는 작은 클러스터가 존재한다. 이 클러스터가 각각의 양자점이 될 수 있다.In this charged cluster model, since the charge is present, the nucleated clusters are not aggregated due to the coulomb repulsion, so there are small clusters having a narrow size distribution. This cluster can be the respective quantum dot.

화학 증착법에 관한 종래의 기술들에서는 박막 형성의 효율을 높이기 위하여 단일 공정 챔버를 이용하기 때문에 공정상 크기 분포와 입자 밀도를 조절하기가 어려우므로 양자점 형성에 문제가 있다. 또한, 양자점 형성에 관한 종래 기술에서는 몇가지 공정을 거치는 경향이 있으므로, 양자점 형성에 필요한 대부분의 조건들을 만족시키는 간단한 공정의 방법론이 필요하다.Conventional techniques related to chemical vapor deposition have problems in quantum dot formation because it is difficult to control the size distribution and particle density in the process because a single process chamber is used to increase the efficiency of thin film formation. In addition, since the prior art of forming quantum dots tends to go through several processes, there is a need for a simple process methodology that satisfies most of the conditions for forming quantum dots.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 여러 단계의 공정을 거치지 않고서도 이중 챔버를 이용한 하나의 공정으로 크기 분포가 균일한 양자점을 형성할 수 있는 장치를 제공하고자 한다.The present invention is to solve the problems of the prior art as described above, and to provide a device that can form a quantum dot uniform size distribution in one process using a double chamber without going through a multi-step process.

본 발명은 또한, 양자점의 크기와 양자점의 밀도를 조절할 수 있는 양자점형성 장치를 제공하고자 한다.The present invention also provides a quantum dot forming apparatus that can adjust the size and density of the quantum dots.

도1은 본 발명에 의한 양자점 형성을 위한 이중 챔버 화학 증착기의 구성도,1 is a block diagram of a double chamber chemical vapor deposition apparatus for forming a quantum dot according to the present invention,

도2는 본 발명의 제1실시예에 의하여 형성된 실리콘 양자점의 투과전자현미경 사진,2 is a transmission electron micrograph of a silicon quantum dot formed according to a first embodiment of the present invention;

도3은 본 발명의 제2실시예에 의하여 형성된 금 양자점의 투과전자현미경 사진,3 is a transmission electron micrograph of a gold quantum dot formed by a second embodiment of the present invention,

도4는 본 발명의 제3실시예에 의하여 형성된 금 양자점의 투과전자현미경 사진.4 is a transmission electron micrograph of a gold quantum dot formed by a third embodiment of the present invention.

* 도면의 주요한 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

1 : 반응 챔버 2 : 증착 챔버1: reaction chamber 2: deposition chamber

11 : 유입구 12 : 반응부11 inlet 12: reaction unit

21 : 오리피스 22 : 셔터부21: Orifice 22: Shutter part

23 : 스탠드 24 : 바이어스 전압23: stand 24: bias voltage

25 : 기판 가열부25: substrate heating part

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 양자점 형성을 위한 이중 챔버 화학 증착기는, 프리커서가 유입되는 유입구, 상기 유입구를 통하여 유입된 프리커서가 반응하여 전하를 띤 클러스터가 생성되는 반응부를 구비한 반응 챔버; 상기 반응 챔버의 하단으로 낙하하는 전하를 띤 클러스터를 통과시키는 크기 조절이 가능한 오리피스, 상기 오리피스 하단에 장착되어 상기 오리피스를 통과한 전하를 띤 클러스터를 차단하거나 또는 통과시키는 셔터부, 상기 셔터부를 통과한 전하를 띤 클러스터가 증착되는 기판이 놓이는 스탠드를 구비하는 증착 챔버를 포함하는 것임을 특징으로 한다.In order to achieve the object as described above, the dual chamber chemical vapor deposition apparatus for forming a quantum dot according to the present invention, the reaction in which the precursor introduced through the precursor, the precursor introduced through the inlet reacts to generate a charged cluster A reaction chamber having a portion; A scalable orifice for passing charged clusters falling to the bottom of the reaction chamber, a shutter mounted to the bottom of the orifice to block or pass charged clusters passing through the orifice, passing through the shutter And a deposition chamber having a stand on which the substrate on which the charged clusters are deposited is placed.

이하에서 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 의한 양자점 형성을 위한 이중 챔버 화학 증착기를 상세하게 설명한다.Hereinafter, a dual chamber chemical vapor deposition apparatus for forming a quantum dot according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도1은 본 발명에 의한 양자점 형성을 위한 이중 챔버 화학 증착기의 구성도이다.1 is a block diagram of a dual chamber chemical vapor deposition machine for forming quantum dots according to the present invention.

도1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 이중 챔버 화학 증착기는, 크게 반응 챔버(1)와 증착 챔버(2)로 구성된다. 반응 챔버(1)와 증착 챔버(2)는 각각 진공 펌프와 연결되어 10-4토르(torr)에서 760 토르(torr)의 압력에서 작동한다.As shown in FIG. 1, the dual chamber chemical vapor deposition machine according to the present invention is largely composed of a reaction chamber 1 and a deposition chamber 2. The reaction chamber 1 and the deposition chamber 2 are each connected to a vacuum pump and operate at a pressure of 760 torr at 10 −4 torr.

반응 챔버(1)에서는 유입된 프리커서가 반응하여 전하를 띤 클러스터들이 생성되는 곳으로서, 프리커서가 유입되는 유입구(11), 유입된 프리커서가 반응하는반응부(12)로 구성된다.In the reaction chamber 1, where the introduced precursor reacts to generate charged clusters, the reaction chamber 1 includes an inlet 11 through which the precursor flows, and a reaction part 12 through which the introduced precursor reacts.

유입구(11)를 통하여 유입되는 프리커서는 농도가 조절될 수 있으며, 필요하다면 표준 화학 증착 공정에서와 같이 고상으로 챔버에 도입될 수도 있다. 유입되는 프리커서의 농도에 따라서 생성되는 클러스터의 크기를 조절할 수 있다. 프리커서의 농도가 클수록 생성되는 클러스터의 크기가 따라서 커진다.Precursors introduced through inlet 11 may be controlled in concentration and, if desired, may be introduced into the chamber in solid phase as in standard chemical vapor deposition processes. The size of the generated clusters can be adjusted according to the concentration of the incoming precursor. The greater the concentration of precursor, the larger the resulting cluster size.

반응부(12)는 고온 필라멘트를 사용하거나, 마이크로웨이브 CVD와 같은 고온 플라즈마 시스템을 사용한다. 구체적으로는 고온 필라멘트(hot filament) CVD, 플라즈마(plasma) CVD, 열(thermal) CVD, 유기 금속(metal-organic) CVD와 증발법(thermal evaporation) 등의 공정이 사용된다. 반응부(12)에 적용가능한 고온 필라멘트로는 높은 융점을 가지는 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 탄탈륨(Ta) 등의 금속이다. 반응부(12)를 구현하는 필라멘트의 온도, 플라즈마의 온도에 따라서 전하 밀도를 조절할 수 있고, 생성되는 전하를 띤 클러스터의 크기를 조절할 수 있다. 전하 밀도가 높을수록 생성되는 클러스터의 크기가 작아진다.The reaction unit 12 uses a high temperature filament or a high temperature plasma system such as microwave CVD. Specifically, processes such as hot filament CVD, plasma CVD, thermal CVD, metal-organic CVD and thermal evaporation are used. The high temperature filament applicable to the reaction part 12 is a metal such as tungsten (W), molybdenum (Mo), or tantalum (Ta) having a high melting point. The charge density may be adjusted according to the temperature of the filament or the plasma of the reaction unit 12, and the size of the generated clusters may be controlled. The higher the charge density, the smaller the size of the resulting clusters.

증착 챔버(2)는 상기 반응 챔버의 하단으로 낙하하는 클러스터를 통과시키는 크기 조절이 가능한 오리피스(21), 상기 오리피스 하단에 장착되어 상기 오리피스(21)를 통과한 클러스터를 차단하거나 통과시키는 셔터부(22) 및 상기 셔터부(22)를 통과한 전하를 띤 클러스터가 증착되는 기판이 높이는 스탠드(23)로 구성된다.The deposition chamber 2 includes an adjustable orifice 21 for passing a cluster falling to a lower end of the reaction chamber, and a shutter unit mounted at a lower end of the orifice to block or pass a cluster passing through the orifice 21 ( 22) and a stand 23 on which a substrate on which charged clusters passing through the shutter unit 22 are deposited is raised.

오리피스(21)의 크기를 조절하고 셔터 장치(22)를 이용하여 스탠드(23)위에 놓인 기판이 반응 챔버로부터 낙하되는 클러스터에 노출되는 시간을 정확하게 조절할 수 있다. 이것은 기판위에 형성되는 양자점의 밀도와 직접적으로 연관되는 것으로서, 본 발명에 의한 이중 챔버 화학 증착기의 증착 챔버(2)에서 오리피스(21)의 크기 조절과 셔터 장치(22)를 이용하여 기판에 증착되는 클러스터에 의한 양자점 밀도를 정확하게 조절할 수 있다.The size of the orifice 21 can be adjusted and the shutter device 22 can be used to accurately control the time that the substrate placed on the stand 23 is exposed to the cluster falling from the reaction chamber. This is directly related to the density of the quantum dots formed on the substrate, and is deposited on the substrate using the shutter device 22 and the size control of the orifice 21 in the deposition chamber 2 of the dual chamber chemical vapor deposition apparatus according to the present invention. Quantum dot density by clusters can be accurately controlled.

또한, 증착 챔버에 바이어스 전압(24)을 걸어줌으로써 전하를 띤 클러스터의 이동 속도를 조절할 수 있고, 기판이 놓이는 스탠드(23)의 높이를 조절하여 오리피스(21)로부터 기판의 거리를 조절하여 반응 챔버(1)에서 생성된 클러스터가 기판에 증착되는 분산(퍼짐) 정도를 조절하여 양자점 밀도를 조절할 수 있다.In addition, by applying a bias voltage 24 to the deposition chamber, the moving speed of the charged cluster can be controlled, and the height of the stand 23 on which the substrate is placed is adjusted to adjust the distance of the substrate from the orifice 21 to the reaction chamber. The quantum dot density can be controlled by controlling the degree of dispersion (spreading) in which the cluster generated in (1) is deposited on the substrate.

스탠드(23)에 놓이는 기판은, 전기적 전도성, 반도성 또는 절연성 표면일 수 있다. 전도성 기판은 금속으로서, 예를 들어 Pd, Pt, Rh, Ir, Ni, Fe, Mo, Fe, Mo, Cu, Ti, 흑연 또는 전도성 폴리머가 있다. 반도성 기판은 온도가 높아짐에 따라서 전기전도도가 커지는 물질로서, 예를 들어 Si, Ge과 반도성 세라믹스인 티탄산바륨(BaTiO3) 등이 있다. 부도성 기판은 산화규소(SiO2)와 같이 전기전도도가 낮은 절연체이다.The substrate lying on the stand 23 may be an electrically conductive, semiconductive or insulating surface. The conductive substrate is a metal, for example Pd, Pt, Rh, Ir, Ni, Fe, Mo, Fe, Mo, Cu, Ti, graphite or conductive polymer. Semiconducting substrates are materials whose electrical conductivity increases with increasing temperature, and examples thereof include Si, Ge, and barium titanate (BaTiO 3 ), which is a semiconducting ceramic. A nonconductive substrate is an insulator with low electrical conductivity, such as silicon oxide (SiO 2 ).

이와 같은 기판은 기판 가열부(25)에 의하여 필요한 온도로 가열된다. 가열 온도는 기판 가열부(25)의 전압을 바꾸어서 조절한다.Such a substrate is heated to the required temperature by the substrate heating unit 25. The heating temperature is adjusted by changing the voltage of the substrate heating section 25.

이와 같은 본 발명에 의한 이중 챔버 화학 증착기를 이용하면 기판에 형성되는 양자점의 크기는 공정의 조건에 따라서 1㎚ 내지 25㎚로 조절할 수 있다. 양자점의 크기는 반응 챔버(1)에서의 전하 밀도, 반응 압력, 온도, 프리커서 농도에 따라서 결정되고, 양자점의 밀도는 증착 챔버(2)의 오리피스(21)의 크기와 셔터부(22)로 조절되는 기판 노출 시간에 의하여 결정된다.Using the dual chamber chemical vapor deposition apparatus according to the present invention, the size of the quantum dots formed on the substrate can be adjusted to 1 nm to 25 nm according to the conditions of the process. The size of the quantum dot is determined according to the charge density, reaction pressure, temperature, and precursor concentration in the reaction chamber 1, and the density of the quantum dot is determined by the size of the orifice 21 and the shutter portion 22 of the deposition chamber 2. It is determined by the substrate exposure time that is controlled.

다음의 실시예들은 본 발명에 의한 이중 챔버 화학 증착기를 이용한 양자점 생성의 구체적인 예를 설명한 것이다.The following examples illustrate specific examples of quantum dot generation using a dual chamber chemical vapor deposition machine according to the present invention.

<제1 실시예><First Embodiment>

- 실리콘 양자점 -Silicon quantum dots

반응 챔버의 반응부로서 2% 산화토륨(thoria)이 도핑된 텅스텐 필라멘트를 사용한다. 프리커서 농도는 SiH4:HCl:H2=1:1:98로 하고, 반응 챔버의 압력은 100 토르, 증착 챔버의 압력은 0.001 토르로 조절한다.As a reaction part of the reaction chamber, tungsten filament doped with 2% thoria is used. The precursor concentration is set to SiH 4 : HCl: H 2 = 1: 1: 98, the pressure in the reaction chamber is adjusted to 100 Torr, and the pressure in the deposition chamber is adjusted to 0.001 Torr.

오리피스의 크기는 3㎝로 하고, 오리피스를 통하여, 위쪽의 반응 챔버에서 핵 생성된 실리콘 입자들이 아래의 증착 챔버로 이동한다. 셔터부에 의한 노출 시간은 30초로 한다. 이 경우 3㎝의 대구경 오리피스를 사용하므로, 단일 챔버를 하나만을 사용하여 증착한 것과 실질적으로 동일한 조건이다.The orifice is 3 cm in size, and through the orifice, nucleated silicon particles in the upper reaction chamber move to the lower deposition chamber. The exposure time by the shutter unit is 30 seconds. In this case, since a large diameter orifice of 3 cm is used, the conditions are substantially the same as that of depositing a single chamber using only one.

증착 챔버에서는 스탠드위에 기판을 놓거나, 관찰을 위하여 투과전자현미경의 관찰용 그리드를 둔다. 오리피스와 그리드 간의 거리는 10㎜이고, 기판 가열 온도는 630℃, 필라멘트의 온도는 1800℃이다.In the deposition chamber, a substrate is placed on a stand, or a viewing grid of a transmission electron microscope is placed for observation. The distance between the orifice and the grid is 10 mm, the substrate heating temperature is 630 ° C and the filament temperature is 1800 ° C.

도2는 이와 같이 형성된 실리콘 양자점의 투과전자현미경 사진이다. 도2에 도시된 바와 같이, 실리콘 양자점의 입자의 크기는 8㎚에서 10㎚의 범위를 가지고,밀도는 350/㎟이다.2 is a transmission electron micrograph of the silicon quantum dots thus formed. As shown in Fig. 2, the particle size of the silicon quantum dot has a range of 8 nm to 10 nm, and the density is 350 / mm 2.

<제2 실시예>Second Embodiment

- 금 양자점(3㎝ 오리피스) -Gold quantum dots (3 cm orifice)

금 양자점을 만들기 위하여 반응 챔버에 4㎝의 금선(gold wire)이 텅스텐 필라멘트에 놓여진다. 초기 압력은 반응 챔버가 0.050 토르, 증착 챔버가 0.001 토르이고, 온도는 1250±3℃ 로 유지한다. 증착하는 동안 금이 증발하여 반응 챔버의 압력은 0.1 토르로 증가한다. 오리피스의 크기는 3㎝이고, 셔터부가 열리는 시간은 10초이고, 오리피스로부터 기판까지의 거리는 2.5㎝이다.In order to make gold quantum dots, 4 cm of gold wire is placed on the tungsten filament in the reaction chamber. The initial pressure is 0.050 Torr for the reaction chamber, 0.001 Torr for the deposition chamber, and the temperature is maintained at 1250 ± 3 ° C. During the deposition, the gold evaporated, increasing the pressure in the reaction chamber to 0.1 Torr. The size of the orifice is 3 cm, the opening time of the shutter portion is 10 seconds, and the distance from the orifice to the substrate is 2.5 cm.

도3은 이와 같이 형성된 금 양자점의 투과전자현미경 사진이다. 도3에서 보이는 바와 같이, 양자점의 크기는 2.5±0.3㎚이고, 개수 밀도는 약 1011/㎟이다.3 is a transmission electron micrograph of the gold quantum dots thus formed. As shown in Fig. 3, the size of the quantum dot is 2.5 ± 0.3 nm, and the number density is about 10 11 / mm 2.

<제3 실시예>Third Embodiment

- 금 양자점(1㎜ 오리피스) -Gold quantum dots (1 mm orifice)

금 양자점을 만들기 위하여 반응 챔버에 4㎝의 금선(gold wire)이 텅스텐 필라멘트에 놓여진다. 초기 압력은 반응 챔버가 0.050 토르, 증착 챔버가 0.001 토르이고, 온도는 1250±3℃ 로 유지한다. 증착하는 동안 금이 증발하여 반응 챔버의 압력은 0.1 토르로 증가한다. 오리피스의 크기는 1㎜이고, 셔터부가 열리는 시간은 30초이고, 오리피스로부터 기판까지의 거리는 2.5㎝이다.In order to make gold quantum dots, 4 cm of gold wire is placed on the tungsten filament in the reaction chamber. The initial pressure is 0.050 Torr for the reaction chamber, 0.001 Torr for the deposition chamber, and the temperature is maintained at 1250 ± 3 ° C. During the deposition, the gold evaporated, increasing the pressure in the reaction chamber to 0.1 Torr. The size of the orifice is 1 mm, the opening time of the shutter section is 30 seconds, and the distance from the orifice to the substrate is 2.5 cm.

도4는 이와 같이 형성된 금 양자점의 투과전자현미경 사진이다. 도3에서 보이는 바와 같이, 양자점의 크기는 2.5±0.3㎚이고, 개수 밀도는 약 10/㎟이다.4 is a transmission electron micrograph of the gold quantum dots thus formed. As shown in Figure 3, the size of the quantum dot is 2.5 ± 0.3 nm, the number density is about 10 / mm2.

상기한 제2 실시예와 제3 실시예로부터 알 수 있는 바와 같이, 오리피스의 크기와 셔터부에 의한 기판 노출 시간을 조절함에 의하여 양자점의 개수 밀도가 조절됨을 알 수 있다. 구체적으로 설명하면, 제2 실시예와 제3실시예에서 반응 챔버의 반응 압력, 온도 등을 동일하게 하였으므로 양자점의 크기는 2.5±0.3㎚로 동일하다. 그러나, 양자점의 밀도에 있어서, 제2 실시예에서 오리피스의 크기를 3㎝로 하고, 기판 노출 시간을 10초로 한 경우, 양자점의 밀도는 약 1011/㎟이었고, 제3 실시예에서 오리피스의 크기를 1㎜로 하고, 기판 노출 시간을 30초로 한 경우 양자점의 밀도는 약 10/㎟이었다.As can be seen from the second and third embodiments described above, it can be seen that the number density of the quantum dots is controlled by adjusting the size of the orifice and the substrate exposure time by the shutter unit. Specifically, since the reaction pressure, temperature, and the like of the reaction chamber are the same in the second embodiment and the third embodiment, the size of the quantum dot is 2.5 ± 0.3 nm. However, with respect to the density of the quantum dots, when the size of the orifice was 3 cm in the second embodiment and the substrate exposure time was 10 seconds, the density of the quantum dots was about 10 11 / mm 2, and the size of the orifice in the third embodiment Was 1 mm and the substrate exposure time was 30 seconds. The density of the quantum dots was about 10 / mm 2.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 양자점 형성을 위한 이중 챔버 화학 증착기는, 여러 단계의 공정을 거치지 않고서도 이중 챔버를 이용한 하나의 공정으로 크기 분포가 균일한 양자점을 형성할 수 있을 뿐만 아니라, 양자점의 크기와 양자점의 밀도를 조절할 수 있는 장점이 있다.As described above, the dual chamber chemical vapor deposition apparatus for forming a quantum dot according to the present invention may not only form a quantum dot having a uniform size distribution in one process using a dual chamber without undergoing a multi-step process, There is an advantage of controlling the size of the quantum dot and the density of the quantum dot.

Claims (11)

프리커서가 유입되는 유입구, 상기 유입구를 통하여 유입된 프리커서가 반응하여 전하를 띤 클러스터가 생성되는 반응부를 구비한 반응 챔버; 및A reaction chamber having an inlet through which the precursor is introduced, and a reaction unit through which the precursor introduced through the inlet reacts to generate a charged cluster; And 상기 반응 챔버의 하단으로 낙하하는 전하를 띤 클러스터를 통과시키는 크기 조절이 가능한 오리피스, 상기 오리피스 하단에 장착되어 상기 오리피스를 통과한 전하를 띤 클러스터를 차단하거나 또는 통과시키는 셔터부, 상기 셔터부를 통과한 전하를 띤 클러스터가 증착되는 기판이 놓이는 스탠드를 구비하는 증착 챔버를 포함하는 것임을 특징으로 하는 양자점 형성을 위한 이중 챔버 화학 증착기.A scalable orifice for passing charged clusters falling to the bottom of the reaction chamber, a shutter mounted to the bottom of the orifice to block or pass charged clusters passing through the orifice, passing through the shutter And a deposition chamber having a stand on which the substrate on which the charged clusters are to be deposited comprises a deposition chamber. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 반응부는, 고온 필라멘트(hot filament) CVD, 플라즈마(plasma) CVD, 열(thermal) CVD, 유기 금속(metal-organic) CVD 또는 증발법(thermal evaporation)의 공정이 적용되는 것임을 특징으로 하는 양자점 형성을 위한 이중 챔버 화학 증착기.The reaction unit is formed of a quantum dot characterized in that the process of hot filament CVD, plasma CVD, thermal CVD, metal-organic CVD or thermal evaporation is applied. Dual chamber chemical vapor deposition machine. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 고온 필라멘트는, 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo) 또는 탄탈륨(Ta)인 것임을 특징으로 하는 양자점 형성을 위한 이중 챔버 화학 증착기.Wherein said high temperature filament is tungsten (W), molybdenum (Mo) or tantalum (Ta). 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 반응 챔버와 증착 챔버는, 진공 펌프와 연결되어 10-4토르(torr)에서 760 토르(torr)의 압력에서 작동하는 것임을 특징으로 하는 양자점 형성을 위한 이중 챔버 화학 증착기.Wherein the reaction chamber and the deposition chamber are connected to a vacuum pump to operate at a pressure of 760 torr at 10 −4 torr. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 전하를 띤 클러스터의 이동 속도를 조절하기 위하여 상기 증착 챔버에 바이어스 전압 인가 수단을 더 구비하는 것임을 특징으로 하는 양자점 형성을 위한 이중 챔버 화학 증착기.And a bias voltage applying means in the deposition chamber to control the rate of movement of the charged clusters. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 스탠드는, 오리피스로부터 상기 스탠드상에 놓이는 기판의 거리를 조절하기 위하여 높이가 조절되는 것임을 특징으로 하는 양자점 형성을 위한 이중 챔버 화학 증착기.Wherein the stand is height-adjusted to adjust the distance of the substrate on the stand from an orifice. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기판은, 전도성 기판, 반도성 기판 또는 부도성 기판인 것임을 특징으로 하는 양자점 형성을 위한 이중 챔버 화학 증착기.Wherein said substrate is a conductive substrate, a semiconductive substrate, or a non-conductive substrate. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 전도성 기판은 Pd, Pt, Rh, Ir, Ni, Fe, Mo, Fe, Mo, Cu, Ti, 흑연 또는 전도성 폴리머 중 하나인 것임을 특징으로 하는 양자점 형성을 위한 이중 챔버 화학 증착기.Wherein the conductive substrate is one of Pd, Pt, Rh, Ir, Ni, Fe, Mo, Fe, Mo, Cu, Ti, graphite, or a conductive polymer. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 반도성 기판은, Si, Ge 또는 티탄산바륨(BaTiO3)인 것임을 특징으로 하는 양자점 형성을 위한 이중 챔버 화학 증착기.Wherein the semiconductive substrate is Si, Ge or barium titanate (BaTiO 3 ). 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 부도성 기판은, 산화규소(SiO2)인 것임을 특징으로 하는 양자점 형성을 위한 이중 챔버 화학 증착기.The non-conductive substrate is silicon oxide (SiO 2 ), characterized in that the dual chamber chemical vapor deposition for quantum dot formation. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 스탠드위에 놓이는 기판을 가열하기 위한 기판 가열부를 더 구비하는 것임을 특징으로 하는 양자점 형성을 위한 이중 챔버 화학 증착기.And a substrate heating unit for heating the substrate placed on the stand.
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