다공질규소 microcavity의 페브리-페로 필터 특성 = Fabry-Perot filter properties of porous silicon microcavity
p형 단결정규소 웨이퍼를 15% HF-에탄올 용액에서 양극 산화시켜 다공질규소를 얻는 과정에서 전류밀도에 따라 굴절률이 변하는 다층의 다공질규소층(porous silicon multilayer)을 구현하였다. 그리고 다층의 다공질규소층(I), 다공질규소 발광층, 또 다른 다층의 다공질규소층(II)의 순으로 구성된 porous silicon microcavity(PSM)를 제작하고 그 물성을 조사하였다. PSM 상하에 위치한 다층의 다공질규소층의 단면을 AFM(Atomic Force Microscope)으로 조사한 결과 고굴절률과 저굴절률이 주기적으로 교차하는 층이 균일하게 형성되었으며, 중앙의 다공질규소 발광층도 균일하게 나타났다. 다층의 다공질규소층 및 다공질규소 발광층의 두께를 각각 실효파장의 1/4배 및 2배가 되도록 하였을 때 특정파장의 필터로 쓰일 수 있는 페브리-페로 간섭 필터(Fabry-Perot interference filter)의 특성이 나타났다. 또한
PSM의 발광 스펙트럼은 그 반치폭이 현저히 감소하고 발광의 세기가 크게 증가되는 경향을 보였다. 또한 발광파장을 600 nm로 조절하여 PSM을 구현하고 발광 특성을 관찰한 결과 600 nm 부근에서도 같은 현상이 일어나 발광의 최대 봉우리 파장값을 이동시킬 수 있는 필터로서의 역할이 가능함을 보였다.
In the process of obtaining porous silicon by anodizing p-type doped crystalline silicon wafer in 15 % HF-ethanol solution, we obtained porous silicon multilayers which had periodically varying refractive index by the current density. We fabricated the porous silicon microcavity(PSM) which consist of porous silicon multilayers(I), active layer of porous silicon and porous silicon multilayers(II) and investigated its physical properties.
The AFM(Atomic Force Microscope) measurement from the cross section of
multilayers I and II) shows uniformity of high refractive index and low index layers as well as the active layer. We observed the characteristics of Fabry-Perot interference filter when the thickness of layers was 1/4 and the thickness of active layer was twice of the effective wavelength, which can be used as a filter for specific wavelength. We found the emission characteristic from the PSM, which FWHM(Full Width Half Maximum) was considerably decreased and emission intensity was increased. And as a result of fabricating PSM which consisted of 600 nm in the light emission wavelength and observing the light emission properties, We found out that there was the same phenomenon in 600 nm wavelength and PSM could act as a filter which could shift the maximum of the emitted light.
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