고밀도의 나노패턴을 가지는 다공성 양극산화 알루미늄 제작공정 = Fabrication of a High Density Nano-pattern by Using Anodized Aluminum Oxide

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Anodized aluminum oxide (AAO) has been studied actively because of
its advantages, such as simple control of the pore distance and
compatibility to mass production. Though AAO nano-patterns with
periodicities between 50-500 nm have already been made, AAO patterns
with small periodicity and high density are still required for more
advanced applications, like a template for the growth of quantum
dots. In this paper, we report the fabrication of an AAO
nano-pattern with a very high density of more than 10$^{11}$/cm$^2$.
AAO nano-patterns were made with various electrolytes composed of
H$_2$SO$_4$, H$_3$PO$_4$, and CrO$_3$ and the pattern periodicity
and quality were monitored. With increasing H$_2$SO$_4$, the pattern
periodicity decreased, and a more aligned pattern was obtained. A
smaller pattern was realized with a reduced anodizing voltage, and
it was applied to high-density patterns. As a result, we fabricated
a nano-pattern with a periodicity of 37 nm on a GaAs substrate.

국문 초록 (Abstract)

양극산화알루미늄 (Anodic Aluminum Oxide, AAO) 공정은 나노패턴의
밀도의 크기를 쉽게 조절할 수 있으며, 반도체 기판 위에 용이하게
생성할 수 있다는 장점으로 인해 활발하게 연구되고 있다. AAO를
이용하여 50-500 nm 주기의 다공성 패턴을 쉽게 구현할 수 있지만, 이를
양자점 제작의 주형 (template)으로 사용하기 위해서는 더 작은 주기의
패턴이 요구된다. 본 실험에서는 고밀도 양자점 제작을 위해
10$^{11}$/cm$^2$ 이상의 패턴밀도를 갖는 정렬된 나노구조를 제작하고자
하였다.

이를 위해 다양한 배합의 H$_2$SO$_4$, H$_3$PO$_4$, CrO$_3$
혼합전해액에서 AAO를 제작하고, 주기 및 정렬도의 변화를 조사하였다.
H$_2$SO$_4$ 비율이 증가함에 따라 AAO 패턴의 주기가 감소하고,
정렬도가 향상됨을 관측하였다. 또한 양극산화 전압의 감소에 따라
패턴의 주기가 감소하여 고밀도패턴을 구현할 수 있었다. 이를 바탕으로
GaAs 기판 위에 37 nm 주기로 나노패턴이 형성된 SiO$_2$ 박막을
제작하였다.

참고문헌 (Reference)

• 1 H. Tamura, 39 : 241-, 2000
• 2 O. G. Schmidt, 77 : 4139-, 2000
• 3 Q. Li, 83 : 5032-, 2003
• 4 M. D. Austin, 84 : 5299-, 2004
• 5 H. Chik, 84 : 3376-, 2004
• 6 G. D. Sulka, 515 : 338-, 2006
• 7 M. Kim, 14 : 133-, 2004
• 8 P. -L. Chen, 82 : 2796-, 2003
• 9 X. Mei, 82 : 967-, 2003
• 10 K. M. Song, 7 : 4206-, 2007
• 11 J. Liang, 85 : 5974-, 2004