Abstract
수평 전기로에서 ZnIn$_2$S$_4$ 다결정을 합성하여 HWE(Hot Wall Epitaxy)방법으로 2nIn2S4단결정 박막을 반절연성 GaAs(100)기판 위에 성장시켰다. ZnIn2S4 단결정 박막은 증발원의 온도를 610 $^{\circ}C$, 기판의 온도를 450 $^{\circ}C$로 성장시켰고 성장 속도는 0.5 $\mu\textrm{m}$/hr로 확인되었다. ZrIn2S4 단결정 박막의 결정성의 조사에서 10 K에서 광발광(photoluminescence) 스펙트럼이 433 nm (2.8633eV)에서 exciton emission스펙트럼이 가장 강하게 나타났으며, 또한 이중결정 X-선 요동곡선(DCRC)의 반폭치(FWHM)도 133 arcsec로 가장 작아 최적 성장 조건임을 알 수 있었다. Hall 효과는 van der Pauw방법에 의해 측정되었으며, 온도에 의존하는 운반자 농도와 이동도는 293K에서 각각 8.51$\times$$10^{17}$ electron/$cm^{-3}$ 291 $\textrm{cm}^2$/v-s였다. ZnIn2S4 단결정 박막의 광전류 단파장대 봉우리들로부터 10 K에서 측정된 $\Delta$Cr(crystal field splitting)은 0.1678 eV, $\Delta$So(spin orbit coupling)는 0.0148 eV였다. 10 K의 광발광 측정으로부터 고품질의 결정에서 볼 수 있는 free exciton 과 매우 강한 세기의 중성 주개 bound exciton등의 피크가 관찰되었다. 이때 중성 주개 bound exciton의 반치폭과 결합 에너지는 각각 9 meV와 26 meV 였다. 또한 Haynes rule에 의해 구한 불순물의 활성화 에너지는 130 meV 였다.다.
