습식 화학적 식각 방법을 통한 마이크로/나노 hole 구조의 제작

Abstract

마이크로/나노 hole은 빛 또는 다른 요소와의 조합을 통하면 독특한 물리적 특성을 가질 수 있다. 이러한 특성은 LED, OLED, 태양 전지와 같은 소자의 효율을 높이기 위해 널리 사용되거나 금속 표면위에 플라즈몬 형성을 이용하여 다양한 방면으로 적용될 수 있다. 본 실험에서는 습식 화학적 식각 방법을 통해 저렴하게 많은 수의 마이크로/나노 hole을 형성 하였다.

Si(100)와 GaAs(100) 기판에 나노 hole을 형성하였고 이때, KOH 용액과 H2SO4, H2O2, H2O의 혼합 용액을 etchant로 사용하였다. Etchant 용액 및 재료는 온도와 농도의 영향을 받는데 Si과 KOH 용액(20%)은 90℃에서 반응하였고 GaAs와 혼합 용액은 H2SO4, H2O2, H2O와 1:5:5의 비율에서 가장 안정적인 반응을 하였다.

본 논문에서는 etchant 용액이 기판에 작용하여 hole을 만들어가는 과정을 분석하였고, 전계 방출 SEM 사진을 분석하여 용액의 온도와 농도에 따른 에칭율을 조사했다.

완성된 마이크로/나노 hole은 Au, Pt, Ag, Cu 등의 금속을 증착할 때 미세하게 hole의 크기를 조절함으로써 응용을 다양하게 해 나갈 수 있다.|Micro/nano holes have unique physical properties through the combination of light or other elements. In particular, it can be widely used for increasing the efficiency of devices such as LED, OLED and solar cell. Also it can be applied to various aspects using plasmon formation on the metal surface. In the present experiments, we formed a large amount of micro/nano holes through the wet-chemical etching method inexpensively.

We used Si(100) and GaAs(100) materials as substrates and KOH solution and mixed solution of H2SO4, H2O2 and H2O as etchant. Etchant solution and materials were affected by temperature and concentration. Si reacted with KOH solution(20%) at 90℃. And GaAs reacted most property under mixed solution of H2SO4, H2O2 and H2O having a ratio of 1:5:5 at room temperature.

We analysed the principle of the etching of solution and materials, and investigated the etching rate according to temperature and concentration of solution by field-emission SEM.

The completed micro/nano holes can be finely adjusted by depositing metal such as Au, Pt, Ag and Cu on the holes, and it could be applied in various devices.