KR101429118B1 - 자기조립 나노 구조물을 이용한 반사 방지막 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일측면에 따르면, 기판상에 액적성장으로 제1 금속방울을 형성하는 단계, 상기 형성된 제1금속방울 상에 제1비금속을 증착하는 단계 및 상기 증착된 제1비금속과 상기 제1금속방울이 자기조립하여 제1나노 화합물 결정을 형성하는 단계를 포함하는 자기조립 나노 구조물을 이용한 반사 방지막 제조방법이 개시된다.
Description
본 발명은 반사 방지막 제조방법에 관련된 것으로, 더욱 상세하게는 자기조립 나노 구조물을 이용한 반사 방지막 제조방법에 관련된다.
최근 태양전지 및 발광다이오드(LED)분야에 있어서, 광전소자의 효율에 관련된 반사 방지막의 중요성이 부각되고, 이에 관련된 연구가 활발히 진행되고 있다. 연구 초기에 반사 방지막은 스텝형태(step index)로 구성되는 박막형태가 연구되었으나 이와 같은 방막형태의 반사 방지막은 비 반사부분의 파장범위가 좁고 제한된 입사각에 대해서만 비 반사가 가능하다는 문제점이 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해 그레이디드형태(graded index)의 반사 방지막이 연구되었다. 박막 형태가 아닌 나노 구조의 반사 방지막을 형성하면 그레이디드 인덱스를 가지게 되어 효과적으로 빛을 가두고 흡수하는 반사 방지막을 형성할 수 있다. 그레이디드 인덱스 반사 방지막은 나노선, 나노팁, 나노막대, 나노고깔, 나노돔 등의 형태로 제조될 수 있다.
하지만 그레이디드 인덱스형태의 경우도 대부분의 공정이 에칭과정을 포함하는 문제점이 있다. 에칭과정에서 발생하는 결함(defect)은 빛을 받아들여 하부 주요 활성층으로 전달하거나(태양 전지의 경우), 반대로 하부 활성층에 빛을 내보내는데 있어(LED의 경우) 장애물이 될 수 있어 이로 인해 소자효율이 감소하는 문제점이 있다.
위와 같은 문제점을 해결하기 위해, 에칭 공정을 생략하고 나노 구조의 반사 방지막을 형성하는 방법이 요구된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자기조립 나노 구조물을 이용한 반사 방지막 제조방법은 기판 상에 액적성장으로 제1 금속방울을 형성하는 단계, 상기 형성된 제1금속방울 상에 제1비금속을 증착하는 단계 및 상기 증착된 제1비금속과 상기 제1금속방울이 자기조립하여 제1나노 화합물 결정을 형성하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 제1금속방울은 갈륨, 인, 알루미늄 중에서 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제1비금속은 비소, 안티몬, 인, 및 질소 중에서 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 기판 상에 액적성장으로 제1금속방울을 형성하는 단계는, 상기 제1 금속방울의 성장온도를 조절하여 형성되는 제1금속방울의 높이 또는 종횡비를 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 기판 상에 액적성장으로 제1금속방울을 형성하는 단계는, 상기 제1금속방울의 커버리지를 조절하여 형성되는 제1금속방울의 높이 또는 지름을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 기판 상에 액적성장으로 제1금속방울을 형성하는 단계는, 상기 제1금속방울의 성장률을 조절하여 형성되는 금속방울의 밀도, 높이 및 종횡비 중 적어도 하나를 조절하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 형성된 제1금속방울 상에 제1비금속을 증착하는 단계는, 상온에서 상기 제1금속방울 상에 제1비금속을 증착하되, 상기 제1금속방울은 액체상태인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 형성된 제1금속방울 상에 제1비금속을 증착하는 단계는, 상기 제1나노 화합물 결정의 형태를 조절하도록 상기 기판의 온도, 상기 제1 비금속의 주입시간 및 주입량을 조절하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제1나노 화합물 결정의 형태는, 거대 나노돔, 나노팁, 나노막대 및 나노고깔 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 기판은, N형 반도체 화합물층 또는 N형 반도체 화합물층을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제1나노 화합물 결정을 형성하는 단계는, 상기 제1 금속방울의 밀도를 조절하여 상기 제1 나노 화합물 결정의 밀도를 조절하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제1나노 화합물 결정 상에 액적성장으로 제2금속방울을 형성하는 단계, 상기 형성된 제2금속방울 상에 제2 비금속을 증착하는 단계 및 상기 증착된 제2 비금속과 상기 제2금속방울이 자기조립하여 제2 나노 화합물 결정을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제1나노 화합물 결정 상에 상기 제2 나노 화합물 결정이 형성되어 층을 이루는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제1나노 화합물 결정과 상기 제2 나노 화합물 결정이 동일한 평면 상에 혼합된 구조로 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 반사 방지막은, 기판; 및 상기 기판상에 위치한 나노 화합물 결정을 포함하되, 상기 나노 화합물 결정은, 액적성장으로 형성된 금속방울과 비금속이 자기조립하여 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 금속방울은, 갈륨, 인 및 알루미늄 중에서 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 비금속은, 비소, 안티몬, 인, 및 질소 중에서 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 나노 화합물 결정의 형태는, 거대 나노돔, 나노팁, 나노막대 및 나노고깔 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면 자기조립과정이 있기 때문에 에칭공정이 생략될 수 있어 에칭에의해 발생하는 결함에의한 문제가 없으며, 액적성장방법을 이용하여 기판의 성질에 관계없이 나노 구조를 형성할 수 있으며, 고진공 내에서 반사 방지막을 제조하게 되어 고품질의 광전소자 구조를 구현할 수 있다.
도 1a 내지 1c는 본 발명의 자기조립 나노 구조물을 이용한 반사 방지막 제조방법에 따른 평면도를 보여준다.
도2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 기판의 단면도이다.
도3a 및 도3b는 본 발명의 일 실시예에 따라 기판상에 형성된 갈륨 금속방울의 AFM 이미지(도 6a) 및 SEM 이미지이다.
도4a 및 도 4b는 성장온도(Ts)에 따른 갈륨 금속방울의 지름, 밀도, 높이 및 종횡비 변화를 나타내는 그래프이다.
도4c 및 도4d는 갈륨 금속방울의 커버리지(CGa)에 따른 갈륨 금속방울의 지름, 밀도, 높이 및 종횡비 변화를 나타내는 그래프이다.
도5a 및 도5b는 갈륨의 성장률(FGa) 변화에 따른 갈륨 금속방울의 지름, 밀도, 높이 및 종횡비 변화를 나타내는 그래프이다.
도6은 갈륨 커버리지가 40ML인 조건에서 갈륨 금속방울 표면의 SEM이미지이다.
도7a 및 도7b는 도3의 금속방울에 비소를 증착하여 갈륨비소 나노 화합물 결정을 형성과정을 모니터링한 결과를 나타내는 그래프이다.
도7c 및 도7d는 도7a 및 도7b의 측정값을 각각 s-방향 및 p-방향에 대한 반사도로 변환한 그래프이다.
도8a 및 도8b는 고밀도 갈륨 금속방울의 AFM이미지(도8a) 및 SEM이미지(도8b)이다.
도9는 도8a및 8b의 고밀도 갈륨 금속방울에 As4를 주입하여 형성한 거대 GaAs 나노 구조물의 SEM 이미지이다.
도2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 기판의 단면도이다.
도3a 및 도3b는 본 발명의 일 실시예에 따라 기판상에 형성된 갈륨 금속방울의 AFM 이미지(도 6a) 및 SEM 이미지이다.
도4a 및 도 4b는 성장온도(Ts)에 따른 갈륨 금속방울의 지름, 밀도, 높이 및 종횡비 변화를 나타내는 그래프이다.
도4c 및 도4d는 갈륨 금속방울의 커버리지(CGa)에 따른 갈륨 금속방울의 지름, 밀도, 높이 및 종횡비 변화를 나타내는 그래프이다.
도5a 및 도5b는 갈륨의 성장률(FGa) 변화에 따른 갈륨 금속방울의 지름, 밀도, 높이 및 종횡비 변화를 나타내는 그래프이다.
도6은 갈륨 커버리지가 40ML인 조건에서 갈륨 금속방울 표면의 SEM이미지이다.
도7a 및 도7b는 도3의 금속방울에 비소를 증착하여 갈륨비소 나노 화합물 결정을 형성과정을 모니터링한 결과를 나타내는 그래프이다.
도7c 및 도7d는 도7a 및 도7b의 측정값을 각각 s-방향 및 p-방향에 대한 반사도로 변환한 그래프이다.
도8a 및 도8b는 고밀도 갈륨 금속방울의 AFM이미지(도8a) 및 SEM이미지(도8b)이다.
도9는 도8a및 8b의 고밀도 갈륨 금속방울에 As4를 주입하여 형성한 거대 GaAs 나노 구조물의 SEM 이미지이다.
이하에서, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 상세히 살펴본다.
도 1a 내지 1c는 본 발명의 자기조립 나노 구조물을 이용한 반사 방지막 제조방법에 따른 평면도를 보여준다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자기조립 나 노구조물을 이용한 반사 방지막 제조방법은 기판상에 액적성장으로 금속방울을 형성하는 단계, 상기 형성된 금속방울 상에 비금속을 증착하는 단계 및 상기 증착된 비금속과 상기 금속방울이 자기조립하여 나노 화합물 결정을 형성하는 단계를 포함한다.
도 1a를 참조하면, 기판(10) 상에 금속방울(20, metal droplet)이 형성된다. 기판(10) 상에 금속방울(20)을 형성하는 단계는 액적성장(Droplet epitaxy)으로 수행될 수 있다. 금속방울(20)은 액적성장으로 형성된 큰 양자점(large Quantum Dot) 구조를 나타낼 수 있다. 예컨대, 액적성장은 2e-9 Torr 이하의 초고진공상태에서 수행될 수 있다.
액적성장법은 3족과 5족 물질을 철저히 분리하여 기판상에 성장시킬 수 있는 방법으로, 일반적인 SK방법(Stranski-Krastanow)과는 달리 격자 부정합을 고려하지 않아도 되기 때문에, 액적성장법은 큰 크기의 나노 구조나 초 저밀도 나노 구조 및 다양한 형태의 나노 구조를 제작할 수 있는 이점이 있다.
도 1b를 참조하면, 형성된 금속방울(20) 상에 비금속(30)이 증착된다. 비금속(30)은 MBE(molarcular beam epitaxy)를 이용하여 증착할 수 있다. 일 실시예에서, 비금속(30)은 상온의 기판(10)에서 2-3분간 증착될 수 있다. 또한, 비금속(30)이 증착시에 금속방울(20)은 액체상태로 변화될 수도 있다.
도 1c를 참조하면, 증착된 비금속(30)과 금속방울(20)이 자기조립하여 형성된 나노 화합물 결정(40)이 나타난다. 나노 화합물 결정(40)의 형태 및 크기는 비금속(30)의 주입량 및 주입시간 및 기판의 온도에 따라서 제어될 수 있다. 즉, 주입되는 비금속의 플럭스(flux) 및 주입 시간 중 적어도 하나를 변화시켜 나노 화합물 결정의 모양 및 크기를 미세한 부분까지 조절할 수 있다. 예컨대, 비금속으로서 As를 1.2e-7 Torr로 10분간 주입하고, 그 후 6e-6 Torr로 2분간 주입하는 방식으로 나노 화합물 결정의 형태를 조절할 수 있다.
또한, 나노 화합물 결정(40)의 형태는 나노돔, 나노팁, 나노막대 또는 나노고깔 중 적어도 하나일 수 있다.
일 실시예에서, 금속방울(20) 및 비금속(30)은 3-5족 화합물 반도체를 형성하는 임의의 3족 및 5족 물질일 수 있다. 바람직하게는 금속방울(20)은 갈륨(Ga)일 수 있고, 비금속(30)은 비소(As), 안티몬(Sb), 인(P) 및 질소(N) 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 물질일 수 있다.
예컨대, 금속방울(20)이 갈륨이고 비금속(30)이 비소인 경우, 나노 화합물 결정(40)은 갈륨비소 아일랜드(GaAs islands)가 될 수 있다. 이 경우, 비소가 증착시 갈륨은 액체(liquid)상태일 수 있고, 비소는 MBE장비를 이용하여 증착할 수 있다.
도2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 기판의 단면도이다. 본 발명에 있어서 기판(10)은 임의의 반도체 기판이 될 수 있다. 예컨대 도2와 같이, 기판(10)은 N형 갈륨비소층(N-GaAs, 1), 갈륨비소 버퍼층(2) 및 알루미늄 갈륨비소층(Al0.3Ga0.7As, 50nm)을 포함할 수도 있다. 위 예에서, 기판(10)은 600도에서 N-GaAs층(1) 상에 As4를 분사하여 Oxide를 제거하고, 100nm정도 두께의 GaAs 버퍼층(2)과 50nm 두께의 알루미늄 갈륨비소층(3)을 형성할 수 있다. 다만, 본 발명에서 설명되는 기판(10)이 이에 한정되는 것은 아니다.
상술한 바와 같이 기판(10)상에 자기조립되어 형성된 나노 화합물 결정(40)은 반사 방지막으로서 태양전지 및 발광소자에 이용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 반사 방지막의 반사율을 결정함에 있어서 나노 화합물 결정(40)의 크기, 밀도 등은 중요한 요인이 되므로 나노 화합물 결정(40) 의 위 특성을 조절하는 것이 요구된다.
도3a 및 도3b는 본 발명의 일 실시예에 따라 기판상에 형성된 갈륨 금속방울의 AFM 이미지(도 6a) 및 SEM 이미지이다. 도3a 및 도3b의 갈륨 금속방울은 약 지름 153nm, 높이 41nm, 밀도 9 droplets/um2정도이다. 일반적으로 이 상태에서 비소를 주입하면 높이만 약 2배 정도 증가하기 때문에, 갈륨비소 아일랜드의 지름과 밀도는 변화가 없고 높이가 대략 80nm정도로 형성될 수 있다.
구체적으로, 나노 화합물 결정(40)의 특성은 금속방울(20)의 성장온도, 커버리지(coverage), 성장률 등과 같은 금속방울의 상태에 큰 영향을 받기 때문에, 비금속 증착 전에 금속방울(20)의 조건을 조절하여 목적에 맞는 반사 방지막을 예측하고 제조할 수 있다.
이하에서는, 금속방울로서 갈륨을 사용하고 비금속으로 비소를 사용하여 금속방울의 상태변화를 설명한다. 그러나 갈륨 및 비소는 본 발명의 일 실시예에 불과하고, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
도 4 내지 도6은 갈륨 금속방울의 표면을 SEM 및 AFM을 이용하여 분석한 결과를 그래프로 나타낸 것이다. 금속방울의 지름은 SEM 이미지를 이용하고, 금속방울의 높이는 AFM이미지를 이용하였다.
도4a 및 도 4b는 성장온도(Ts)에 따른 갈륨 금속방울의 지름, 밀도, 높이 및 종횡비 변화를 나타내는 그래프이다. 도4a 및 도4b에서 갈륨의 커버리지는 10ML이고 성장률은 0.0625ML/s으로 고정된 상태에서 지름 및 밀도 등의 변화를 나타낸다.
도4a를 참조하면, 온도에 따른 갈륨 금속방울의 밀도 및 지름의 변화는 크지 않으나, 도 4b를 참조하면 높이와 종횡비(높이/지름)는 큰 변화가 나타난다. 또한, 높이 및 종횡비는 약 335℃까지 증가하다가 이후 감소된다. 따라서, 이와 같은 조건에서 성장온도는 갈륨 금속방울의 높이 및 종횡비와 큰 관련성이 있다.
도4c 및 도4d는 갈륨 금속방울의 커버리지(CGa)에 따른 갈륨 금속방울의 지름, 밀도, 높이 및 종횡비 변화를 나타내는 그래프이다. 이때, 성장온도는 333℃, 성장률은 0.0625ML/s로 고정된다. 도4c를 참조하면, 커버리지 변화에 대해 밀도는 큰 변화가 없으나 지름은 커버리지에 대해 소정 (커버리지) 구간에서 커버리지 상승에 따라 증가하는 경향이 있다. 또한, 지름은 커버리지 40ML 이상에서 오차범위가 급격하게 증가한다. 도4d를 참조하면, 높이는 커버리지30ML까지 증가하며 이후 감소한다. 즉, 이는 커버리지 40ML의 성장조건 이상에서 금속방울의 형태가 변함을 나타낸다.
도5a 및 도5b는 갈륨의 성장률(FGa) 변화에 따른 갈륨 금속방울의 지름, 밀도, 높이 및 종횡비 변화를 나타내는 그래프이다. 도4a 및 도4b에서 성장온도는 297℃, 커버리지는 30ML로 고정된다.
도5a 및 도5b를 참조하면, 갈륨 성장률이 0.0625ML/s 에서 0.5ML/s로 증가할수록 밀도, 높이, 종횡비가 증가하고 지름은 감소한다. 또한, 0.0625ML/s 성장률을 가진 금속방울의 지름값의 오차범위가 0.5ML/s의 경우보다 크게 나타난다. 이러한 오차범위 차이는 트레이스(trace)가 형성됨에 의한 것으로 낮은 성장률로 인해 성장 시간이 증가한 것이 하나의 요인이 될 수 있다.
도6은 갈륨 커버리지가 40ML인 조건에서 갈륨 금속방울의 SEM(scanning electron microscope) 표면 이미지이다. 도5에서, 갈륨 금속방울의 모양이 트레이스로인해 변하였으며, 이러한 트레이스의 발생은 갈륨 커버리지의 증가에 다른 성장시간 증가가 하나의 요인일 수 있다. 다만 여기서 금속방울의 밀도와 종횡비는 커버리지에 큰 영향을 받지 않았다.
도7a 및 도7b는 도3의 금속방울에 비소를 증착하여 갈륨비소 나노 화합물 결정을 형성과정을 모니터링한 결과를 나타내는 그래프이다. 구체적으로 도7a 및 도7b는 갈륨비소 나노 화합물 결정에의한 반사도 감소를 확인하기 위해 70° 입사각에서 기판(Al0.3Ga0.7As, 50nm)표면, 갈륨 금속방울(Ga droplet)이 형성된 표면 및 갈륨비소 나노 화합물 결정(GaAs islands)이 형성된 표면을 인시추 분광 엘립소메트리(in-situ spectroscopic ellipsometry)로 측정한 결과이다.
도7a 및 도7b에서 ψ 와 Δ 는 아래와 같이 엘립소메트리(ellipsometry) 방정식에 의해 정의되는 인자로서, ψ는 p파와 s파가 반사 후에 갖게 되는 반사 계수의 크기 비를 나타내고, Δ는 같은 위상으로 입사한 p파와 s파가 반사 후에 갖게 되는 상호 간의 위상 차이를 나타낸다.
상기 엘립소메트리 방정식은 수학식1과 같이 정의된다.
여기서, ρ 는 p파와 s파의 반사계수에 대한 비를 나타내는 복소반사계수비이다.
도7c 및 도7d는 도7a 및 도7b의 측정값을 각각 s-방향 및 p-방향에 대한 반사도로 변환한 그래프이다. 도7c를 참조하면, s-방향(s-polarization)에 대한 반사도에서 기판(Al0.3Ga0.7As, 50nm)표면, 갈륨 금속방울(Ga droplet)이 형성된 표면 및 갈륨비소 나노 화합물 결정(GaAs islands)이 형성된 표면에 대한 각 결과가 큰 차이를 나타낸다. 반면, 도7d를 참조하면, p-방향(p-polarization)의 경우 기판(Al0.3Ga0.7As, 50nm)표면, 갈륨 금속방울(Ga droplet)이 형성된 표면 및 갈륨비소 나노 화합물 결정(GaAs islands)이 형성된 표면에서는 큰 차이가 나타나지 않는다.
도7c 및 도7d의 결과가 상이한 것은 입사각인 브루스터각(brewster angle) 부근인 70°에서 입사되었기 때문이다. 따라서 s-방향에대한 도7c의 각 표면에 대한 큰 변화는 갈륨비소 나노 화합물 결정의 형성이 반사도에 큰 영향을 끼쳤다는 것을 나타낸다. 즉, 갈륨비소 나노 화합물 결정이 형성된 표면이 기판(Al0.3Ga0.7As, 50nm)표면에 비해 약 2-20% 반사도가 감소한 것은 갈륨비소 나노 화합물 결정의 구조적 특성으로 인해 인덱스변화가 선형에 가까워지기 때문이다.
반사 방지막으로서 고밀도의 거대 나노 구조가 요구되므로 본 발명의 반사 방지막에서 나노 화합물 결정의 밀도를 증가시키기 위해 금속방울의 밀도를 증가시킬 수 있다. 상술한 바와 같이, 금속방울의 밀도는 나노 화합물 결정의 밀도와 비례하기 때문이다. 구체적으로, 갈륨 금속방울의 밀도증가는 성장온도, 갈륨 커버리지 등의 성장조건을 변화시켜 얻을 수 있다.
도8a 및 도8b는 고밀도 갈륨 금속방울의 AFM이미지(도8a) 및 SEM이미지(도8b)이다. 또한, 도9는 이와 같은 갈륨비소 나노 화합물의 SEM 이미지이다.
도8a 및 도8b에서, 갈륨 금속방울은 지름이 약 100nm 내지 400nm이고, 높이는 약 70nm 내지 100nm이고, 밀도는 약 60 droplet/um2이다. 갈륨 금속방울이 비소와 반응하면 일반적으로 밀도의 변화는 크지 않고, 높이가 증가하기 때문에 높이가 약 140nm 내지 200nm인 갈륨비소 나노 화합물 결정이 형성될 수 있다.
도8a 및 도8b에서 보인 갈륨 금속방울의 밀도가 도3a 및 도3b에 나타난 갈륨 금속방울보다 고밀도이기 때문에, 도8a 및 도8b의 금속방울을 비소와 자기조립하여 만들어진 반사 방지막(도9의 반사 방지막)의 반사도가 도3a 및 도3b의 갈륨 금속방울을 이용하여 만든 반사 방지막보다도 반사도가 더 낮을 것이다. 즉, 갈륨비소 나노 화합물 결정의 조건을 조절하여 반사 방지막의 반사도를 제어할 수 있다.
다른 실시예에서, 자기조립 나노 구조물을 이용한 반사 방지막 제조방법은, 상기 나노 화합물 결정 상에 제2 액적성장으로 제2금속방울을 형성하는 단계, 상기 형성된 제2금속방울 상에 제2 비금속을 증착하는 단계 및 상기 증착된 제2 비금속과 상기 제2금속방울이 자기조립하여 제2 나노 화합물 결정을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 나노 화합물 결정(40)상에, 금속방울을 액적성장하고 비금속을 증착하여 자기조립반응을 유도하여 다른 나노 화합물 결정을 형성하는 추가적인 나노 화합물 결정을 형성하는 단계가 더해질 수 있다.
이와 같이 추가적인 나노 화합물 결정을 형성하는 단계는 복수 회 추가될 수 있으며, 추가되는 금속방울 및 비금속은 상술한 바와 같이 3-5족 화합물 중 임의의 물질일 수 있다. 또한, 상기 추가적인 나노 화합물 결정은 앞서 형성된 나노 화합물 결정(40)과 층을 이루거나 동일한 평면상에 두 결정이 혼합된 구조를 형성할 수도 있다. 예컨대, 동일한 반도체 기판상에 GaAs 및 GaSb 나노 화합물 결정이 섞여있을 수도 있다.
즉, 상술한 제조방법을 통해서 자기조립 나노 구조물을 이용한 반사 방지막을 제조할 수 있다. 이러한 반사 방지막은, 기판 및 상기 기판상에 위치한 나노 화합물 결정을 포함하되, 상기 나노 화합물 결정은, 액적성장으로 형성된 금속방울과 비금속이 자기조립하여 형성되며, 상기 금속방울은, 갈륨, 인 및 알루미늄 중에서 선택되는 적어도 하나일 수 있고, 상기 비금속은, 비소, 안티몬, 인, 및 질소 중에서 선택되는 적어도 하나일 수 있다. 또한, 상기 나노 화합물 결정의 형태는, 거대 나노돔, 나노팁, 나노막대 및 나노고깔 중 적어도 하나일 수 있다.
본 명세서에서 실시예로 설명한 GaAs 아일랜드 구조의 나노 화합물 결정의 반사특성은 나노 구조가 광전소자의 반사 방지막 또는 흡수체로 이용 가능함을 나타낸다. 그리고 나노 구조를 조절함으로써 상술한 실시예보다 더 넓은 영역대의 파장에서 반사도를 감소할 수도 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 자기조립방법을 이용하여 형성된 반사 방지막은 태양전지나 LED와 같은 광전소자 상부에 형성된 경우, 반사 방지막 자체에서의 광흡수를 줄이고, 더 많은 양의 빛을 활성층 또는 외부로 전달하게 되어 광 흡수율 또는 광방출율을 극대화할 수 있다.
이상에서 살펴본 본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러나, 이와 같은 변형은 본 발명의 기술적 보호범위 내에 있다고 보아야 한다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야할것이다.
Claims (19)
- 기판 상에 액적성장으로 제1 금속방울을 형성하는 단계;
상기 형성된 제1금속방울 상에 제1비금속을 증착하는 단계;
상기 증착된 제1비금속과 상기 제1금속방울이 자기조립하여 제1나노 화합물 결정을 형성하는 단계;
상기 제1나노 화합물 결정 상에 액적성장으로 제2금속방울을 형성하는 단계;
상기 형성된 제2금속방울 상에 제2 비금속을 증착하는 단계; 및
상기 증착된 제2 비금속과 상기 제2금속방울이 자기조립하여 제2 나노 화합물 결정을 형성하는 단계를 포함하는 자기조립 나노 구조물을 이용한 반사 방지막 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 제1금속방울은 갈륨, 인 및 알루미늄 중에서 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 자기조립 나노 구조물을 이용한 반사 방지막 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 제1비금속은 비소, 안티몬, 인 및 질소 중에서 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 자기조립 나노 구조물을 이용한 반사 방지막 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 기판 상에 액적성장으로 제1금속방울을 형성하는 단계는,
상기 제1 금속방울의 성장온도를 조절하여 형성되는 제1금속방울의 높이 또는 종횡비를 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기조립 나노 구조물을 이용한 반사 방지막 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 기판 상에 액적성장으로 제1금속방울을 형성하는 단계는,
상기 제1금속방울의 커버리지를 조절하여 형성되는 제1금속방울의 높이 또는 지름을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기조립 나노 구조물을 이용한 반사 방지막 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 기판 상에 액적성장으로 제1금속방울을 형성하는 단계는,
상기 제1금속방울의 성장률을 조절하여 형성되는 금속방울의 밀도, 높이 및 종횡비 중 적어도 하나를 조절하는 것을 특징으로 하는 자기조립 나노 구조물을 이용한 반사 방지막 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 형성된 제1금속방울 상에 제1비금속을 증착하는 단계는,
상온에서 상기 제1금속방울 상에 제1비금속을 증착하되,
상기 제1금속방울은 액체상태인 것을 특징으로 하는 자기조립 나노 구조물을 이용한 반사 방지막 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 형성된 제1금속방울 상에 제1비금속을 증착하는 단계는,
상기 제1나노 화합물 결정의 형태를 조절하도록 상기 기판의 온도, 상기 제1 비금속의 주입 시간 및 주입량을 조절하는 것을 특징으로 하는 자기조립 나노 구조물을 이용한 반사 방지막 제조방법.
- 제8항에 있어서,
상기 제1나노 화합물 결정의 형태는,
거대 나노돔, 나노팁, 나노막대 및 나노고깔 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기조립 나노 구조물을 이용한 반사 방지막 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 기판은,
N형 반도체 화합물층을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기조립 나노 구조물을 이용한 반사 방지막 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 제1나노 화합물 결정을 형성하는 단계는,
상기 제1 금속방울의 밀도를 조절하여 상기 제1 나노 화합물 결정의 밀도를 조절하는 것을 특징으로 하는 자기조립 나노 구조물을 이용한 반사 방지막 제조방법.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 제1 나노 화합물 결정 상에 상기 제2 나노 화합물 결정이 형성되어 층을 이루는 것을 특징으로 하는 자기조립 나노 구조물을 이용한 반사 방지막 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 나노 화합물 결정과 상기 제2 나노 화합물 결정이 동일한 평면 상에 혼합된 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 자기조립 나노 구조물을 이용한 반사 방지막 제조방법.
- 기판; 및
상기 기판상에 위치한 제1 나노 화합물 결정 및 제2 나노 화합물 결정을 포함하되,
상기 제1 나노 화합물 결정 및 상기 제2 나노 화합물 결정은, 액적성장으로 형성된 금속방울과 비금속이 자기조립하여 형성되고, 상기 제1 나노 화합물 결정 상에 상기 제2 나노 화합물 결정이 형성되어 층을 이루는 것을 특징으로 하는 자기 조립 나노 구조물을 이용한 반사 방지막.
- 제15항에 있어서,
상기 금속방울은,
갈륨, 인 및 알루미늄 중에서 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 자기조립 나노 구조물을 이용한 반사 방지막.
- 제15항에 있어서,
상기 비금속은,
비소, 안티몬, 인, 및 질소 중에서 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 자기조립 나노 구조물을 이용한 반사 방지막.
- 제15항에 있어서,
상기 나노 화합물 결정의 형태는,
거대 나노돔, 나노팁, 나노막대 및 나노고깔 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기조립 나노 구조물을 이용한 반사 방지막. - 기판; 및
상기 기판상에 위치한 제1 나노 화합물 결정 및 제2 나노 화합물 결정을 포함하되,
상기 제1 나노 화합물 결정 및 상기 제2 나노 화합물 결정은, 액적성장으로 형성된 금속방울과 비금속이 자기조립하여 형성되고, 상기 제1 나노 화합물 결정과 상기 제2 나노 화합물 결정이 동일한 평면 상에 혼합된 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 자기 조립 나노 구조물을 이용한 반사 방지막.
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