순수한 NbTiO2 박막과 산소 분위기속의 재 증착된 NbTiO2 박막의 성장 변화 패턴에 관한 연구

Growth Patterns of Pure NbTiO2 Thin Films and Re-deposited NbTiO2 Thin Films in Oxygen Atmosphere

본 연구는 NbTiO2박막을 200nm이상의 두께로 실리콘 기판위에 증착한 후에 동일한 조건에서 제작된 시료를 산소분위기에서 소결한 후 순수한 박막과 산소분위기에서 소결된 박막의 성장 패턴의 변화와 박막의 입자 모양의 변화에 대하여 분석하고 광전기적 특성과 연관하여 설명하였다. 순수한 니오븀이 도핑된 산화 티타늄 박막과 산소분위기에서 소결된 니오븀이 도핑된 산화 티타늄의 경우 모두 정방정계 구조였다. 산소분위기에서 소결된 니오븀이 도핑된 산화 티타늄 박막과 순수한 니오븀이 도핑된 산화 티타늄 박막의 결정 세기는 변화되었다. X선 회절 분석에서 산화 티타늄 박막의 아나타제의 위치는 25도 이지만 산소 분위기에서 소결된 산화 티타늄 박막의 경우 68도로 이동되어서 산소분위기에서 성장 된 산화티타늄의 박막의 성장 방향 변화가 달라짐이 확인되었다. 600도 산소분위기에서 소결된 니오븀 이산화티탄 박막의 X선 회절패턴에서는 니오븀 피크가 나타나서 증착온도 450도 보다 높은 고온에서 산화티타늄과 니오븀이 반응되는 모습이 나타났다. 박막의 전자 현미경 사진에서 입자의 형상은 대부분 균일한 모습을 보였지만 일부 입자는 뭉쳐져 있거나 각진 모양과 둥근 모양 등이 나타나서 다양한 모습이 관찰 되었다. 박막의 입자와 입자사이의 빈공간이 보이는 할로우 구조도 나타났다. 니오븀이 도핑된 순수한 산화 티타늄 박막과 산소분위기에서 소결된 니오븀이 도핑된 산화 티타늄 박막의 입자의 크기도 박막의 생성 조건에 의하여 변화되는 모습이 관찰 되었다.

In this study, NbTiO2 thin films were deposited on silicon substrates with a thickness of more than 200nm, and samples made under the same conditions were sintered in an oxygen atmosphere, followed by changes in the growth patterns and particle shape of the thin films sintered in pure and oxygen atmospheres. It was analyzed in relation to the photoelectric characteristics. Both pure Nb doped TiO2 thin films and Nb doped TiO2 sintered in O2 atmosphere had tetragonal structure. The crystal strength of the Nb doped titanium oxide thin film and the pure Nb doped titanium oxide thin film sintered in the oxygen atmosphere were changed. In the X-ray diffraction analysis, the anatase position of the titanium oxide thin film was 25 degrees, but the titanium oxide thin film sintered in oxygen atmosphere was shifted to 68 degrees, indicating that the growth direction change of the titanium oxide thin film grown in the oxygen atmosphere was changed. The X-ray diffraction pattern of the niobium-titanium dioxide thin film sintered at 600°C oxygen atmosphere showed a niobium peak, indicating that titanium oxide and niobium reacted at a high temperature above 450°C. In the electron micrograph of the thin film, the shape of the particles was mostly uniform, but some of the particles were agglomerated or angular and rounded. The hollow structure also showed the vacancy between the particles. The particle size of the pure niobium-doped titanium oxide thin film and the niobium-doped titanium oxide thin film sintered in an oxygen atmosphere were also observed to be changed by the formation conditions of the thin film