Metal-assisted chemical etching을 이용한 Ge 나노패터닝

Abstract

본 논문에서는 Metal-assisted chemical(MAC) etching을 이용하여 Ge 나노패터닝 제작에 관한 연구를 수행하였다. 먼저 Ge(100) 기판 위에 floating method를 이용하여 직경 500nm의 나노구를 단일층으로 증착시킨다. 이후 Reactive-ion etching(RIE) 공정을 이용하여 나노구를 식각한 기판과 식각하지않은 기판을 두 기판을 준비한다. 준비된 Ge 기판들은 E-beam evaporator로 Au film을 20nm 두께로 증착시켜 두 가지 패턴으로 Au film을 형성한다. Au가 증착된 기판은 Ultra-sonication을 적용한 Toluene에 약 90초 이상 담가서 나노구를 모두 제거한다. 나노구까지 제거한 Ge 기판들은 DI water에 담가서 3시간, 6시간 동안 MAC etching을 진행하여 Ge 기판에 나노패턴을 형성하고 비교 분석한다. RIE 공정을 생략한 non-RIE 기판은 원형의 나노홀을 6개의 봉우리가 hexagonal하게 감싸고 있는 형태로 나노패턴이 형성되었다. 3시간 MAC etching 결과 각 봉우리의 두께는 약 320nm 이며 나노홀의 깊이와 직경은 각각 55nm, 250nm였고, 6시간 MAC etching 결과 봉우리 두께와 나노홀의 직경, 깊이는 각각 290nm, 260nm, 65nm였다. 반면 RIE 공정을 60초 적용한 기판은 사각형의 나노홀을 외벽이 감싼 형태로 나노패터닝이 됐다. 3시간 MAC etching 결과 나노홀의 직경, 깊이, 외벽의 두께는 200nm, 100nm, 125nm 였으며, 6시간 MAC etching 결과 나노홀의 직경, 깊이, 외벽의 두께는 각각 260nm, 125nm, 210nm였다. 반사율 측정 결과 보통 Ge 기판보다 나노패턴 Ge 기판의 반사율이 훨씬 낮았으며, MAC etching을 3시간 진행한 RIE Ge 기판의 반사율이 가장 낮았다.