표제지
목차
Abstract 10
제Ⅰ장 서론 13
제Ⅱ장 이론 18
제1절 자외선(Ultraviolet) 18
1.1. 자외선과 인위적인 자외선 광원 18
1.2. 자외선-A(UV-A)와 활용 22
제2절 형광체(Phosphor) 25
2.1. 형광체의 정의 25
2.2. 자외선-A 형광체 30
2.3. CaSiO₃ 모체 결정구조 32
2.4. Ce³⁺ 이온의 에너지 준위 34
제3절 MOS 구조 형광체 박막 기반 소자의 전계발광 36
3.1. MOS 커패시터와 MOSFET 36
3.2. 박막의 정의 40
3.3. 형광체 박막 합성방법 43
3.4. 전계발광과 응용 44
제4절 MOS구조 전계발광소자의 구성 46
4.1. 기판 46
4.2. 발광층 47
4.3. 산화층 48
4.4. 전극 49
제5절 광학계 이론 51
5.1. 기하광학 이론 51
5.2. 프레넬 방정식(Fresnel Equation) 56
제Ⅲ장 실험 57
제1절 발광층 제작 57
1.1. CaSiO₃:Ce³⁺ 발광층 박막 합성 57
제2절 전계발광소자 제작 60
2.1. MOS 구조 전계발광소자의 제작 60
2.2. MOS 구조 전계발광소자 62
제3절 특성 평가 64
3.1. MOS 구조 전계발광소자의 특성평가 64
제4절 광학 시뮬레이션 65
4.1. MOS 구조 전계발광소자의 광학 시뮬레이션 조건 설정 65
제Ⅳ장 결과 및 고찰 72
제1절 구조분석 72
1.1. CaSiO₃:Ce³⁺ 형광체 박막 GI-XRD 패턴 72
1.2. CaSiO₃:Ce³⁺ 형광체 박막 TEM, EDS 분석 74
1.3. CaSiO₃:Ce³⁺ 형광체 박막 AFM 분석 77
제2절 광학적-전기적 특성 78
2.1. PL 스펙트럼 분석 78
2.2. EL 스펙트럼 분석 80
2.3. 소자의 전압에 따른 광출력-전류 특성 83
2.4. Time chart 측정 85
2.5. 광학 시뮬레이션 결과에 따른 광효율 분석 92
제Ⅴ장 결론 97
참고 문헌 99
[표 1] 인위적인 자외선광원 활용 21
[표 2] 자외선 영역과 형광체 27
[표 3] 보고된 자외선-A 발광 형광체 종류 31
[표 4] 광학 시뮬레이션 조건 설정 67
[표 5] 광학 시뮬레이션 결과 96
[그림 1] 자외선 영역에 따른 활용 20
[그림 2] 자외선 도달률 20
[그림 3] 포토리소그래피 공정에서의 자외선-A 활용 24
[그림 4] 형광체의 발광 모식도 29
[그림 5] CaSiO₃ 모체의 온도-기압에 따른 상 그래프 33
[그림 6] Ce³⁺ 이온의 에너지 준위 35
[그림 7] MOS 구조(MOS capacitor)와 MOSFET 39
[그림 8] 박막 제작 방법의 종류 42
[그림 9] 스핀코팅을 통한 형광체 박막 합성 방법 43
[그림 10] 전계발광 원리의 종류 (a) 진성형 전계발광 원리, (b) 주입형 전계발광 원리 45
[그림 11] 자외선 영역의 투명전극의 투과도 50
[그림 12] 빛이 a에서 b로 진행할 때 광로 거리 (a)굴절률이 균일하지 않은 매질 내 광로 거리, (b)굴절률이 균일한... 52
[그림 13] 빛의 굴절 현상 53
[그림 14] 빛의 반사 현상 54
[그림 15] 빛의 전반사 현상 55
[그림 16] 프레넬 반사 그래프 56
[그림 17] CaSiO₃:Ce³⁺ 형광체 박막 제작 공정 59
[그림 18] MOS 구조 전계발광소자 제작 공정 61
[그림 19] MOS 구조 전계발광소자 모식도 63
[그림 20] MOS 구조 전계발광소자 설계도 69
[그림 21] MOS 구조 특정 면의 광학적 특성 71
[그림 22] CaSiO₃:Ce³⁺ 형광체 박막 GI-XRD 패턴 73
[그림 23] CaSiO₃의 패턴별 구조도 (a) α-CaSiO₃ (#31 0300), (b) β-CaSiO₃ (#27 0088) 73
[그림 24] CaSiO₃:Ce³⁺ 형광체 박막 TEM Image 74
[그림 25] CaSiO₃:Ce³⁺ 형광체 박막 EDS Mapping Images 75
[그림 26] CaSiO₃:Ce³⁺ 형광체 박막 EDS Matching 분석 76
[그림 27] CaSiO₃:Ce³⁺ 형광체 박막 AFM Images 77
[그림 28] CaSiO₃:Ce³⁺ 광발광 스펙트럼 79
[그림 29] CaSiO₃:Ce³⁺ 전계 발광 피팅 스펙트럼 81
[그림 30] CaSiO₃:Ce³⁺ 전계발광 스펙트럼 81
[그림 31] CaSiO₃:Ce³⁺ 전계발광 실제 Image 82
[그림 32] 인가전압에 따른 광출력-전류 커브 84
[그림 33] 타임차트 측정 및 구성 모식도 87
[그림 34] CaSiO₃:Ce³⁺ 전계발광소자의 타임차트 87
[그림 35] CaSiO₃:Ce³⁺ 전계발광소자 에너지 밴드 다이어그램 88
[그림 36] CaSiO₃:Ce³⁺ 전계발광소자 전압-발광세기 곡선 90
[그림 37] CaSiO₃:Ce³⁺ 전계발광소자 전압-전류 곡선 90
[그림 38] CaSiO₃:Ce³⁺ 전계발광소자 주파수별 전압-휘도 곡선 91
[그림 39] MOS 구조의 전계발광소자 광학 시뮬레이션 결과 (a) Isometric View, (b) Top View, (c) Side View 93