• 제목/요약/키워드: 단결정

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Czochralski법에 의한 $MgO:LiNbO_3$단결정 성장과 밀도 측정 (The Growth of $MgO:LiNbO_3$ Single Crystal by Czochralski Method and its Density Measurement)

  • 김일원;박봉찬;김갑진
    • 한국결정학회지
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    • 제4권2호
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    • pp.74-85
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    • 1993
  • Lithium niobate(LiNbO3) 단결정은 유전성, 압전성, 초전성, 비선형 광학 및 선형 전기광학 물질로서 다양한 응용 성을 가지고 있으므로 전기와 광학장치로 널리 사용되어지고 있다. 그러나 LiNbo3 단결정이 레이저를 이용한 광학장치로 응용될 때 레이저광의 세기에 따라 상굴절(ne)과 이상굴절(no)이 불규칙하게 변하는 장손상이 발생하여 비선 형 광학소자로의 이용에 한계가 있음이 밝혀졌다. 1980년 Zhong등이 LiNbO3에 MgO를 4.5mol% 첨가한 MgO:LiNbO3단결정을 성장시켜 물성을 조사한 결과 광손 상이 현저하게 감소된다고 발표한 후 이 분야의 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 순수한 LiNbO3 단결정의 최적 성장조건인 congrugnt한 LiNbOs(Li/Nb=0.486)에 MgO를 0, 2.5, 5.0, 7.5, 10.0 mol% 첨가시킨 MgO:LiNb03 단결정을 Czochalski법으로 성공적으로 성장시켰다. 결정성장은 성장온도 1250℃ 근방에서 회전속도 15rpm 인상속도 2.85 ∼3.25 mm/hr로 하였으며 냉각율은 30℃/hr이다. 성장시킨 단결정의 X-ray 회절실험과 편광현미경의 conoscope상 관찰로 양질의 MgO:LiNbO3 단결정이 성장되었음을 확인하였다. c축에 수직되게 절단한 c-pltae 시료 중 MgO가 첨가된 MgO:LiNb03 시료에서 나이테 형태의 둥근 원무늬가 나타나고 있다. 이 현상은 결정성장시 공기 중의 산소분압에 의해 MgO:LiNbO3 의 용융상태에서 MgO가 균일하게 분포되지 못하기 때문에 나타난 것으로 해석 된다. MgO 첨가량에 따른 MgO:LiNbo3 단결정의 결정 결함 구조를 조사하기 위하여 밀도측정을 하였다. MgO:LiNbO3 단결정의 밀도는 MgO론 2.5mol% 첨가한 시료에서 감소 하다가 5.0mol% 첨가한 시료에서 다시 증가하였으며 5.0mol%이상에서는 다시 감소하였다. 이 실험결과로 MgO 첨가량에 따른 결정 결함구조를 점 결함 모형 (point defect medel)으로 해석하였다.

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광발광 측정법에 의한 $AgGaS_2$ 단결정 박막의 점결함 연구 (Study on Point Defect for $AgGaS_2$ Single Crystal Thin film Obtained by Photoluminescience Measurement Method)

  • 홍광준;김경석
    • 비파괴검사학회지
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    • 제25권2호
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    • pp.117-126
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    • 2005
  • [ $AgGaS_2$ ] 단결정 박막을 수평 전기로에서 합성한 $AgGaS_2$ 다결정을 증발원으로하여, hot wall epitaxy(HWE) 방법으로 증발원과 기판 (반절연성 -GaAs (100))의 온도를 각각 $590^{\circ}C,\;440^{\circ}C$로 고정하여 성장하였다. 이때 단결정 박막의 결정성은 광발광 스펙트럼과 이중결정 X-선 요동곡선 (DCRC)으로 부터 구하였다. $AgGaS_2$의 광흡수 스펙트럼으로부터 구한 온도에 의존하는 에너지 밴드갭 $E_g(T)$는 Varshni. 공식에 fitting한 결과 $E_g(T)=2.7284 eV-(8.695{\times}10^{-4}eV/K)T^2/T(T+332K)$를 잘 만족하였다. 성장된 $AgGaS_2$, 단결정 박막을 Ag, Ga, S분위기에서 각각 열처리하여 10K에서 photoluminescience(PL) spectrum을 측정하여 점 결함의 기원을 알아보았다. PL 측정으로부터 얻어진 $V_{Ag},\;V_s,\;Ag_{int}$, 그리고 $S_{int}$는 주개와 받개로 분류되어졌다. $AgGaS_2$ 단결정 박막을 Ag분위기에서 열처리하면 n형으로 변환됨을 알 수 있었다. 또한, Ca 분위기에서 열처리하면 열처리 이전의 PL스펙트럼을 보이고 있어서, $AgGaS_2$ 단결정 박막에서 Ga은 안정된 결합의 형태로 있기 때문에 자연 결함의 형성에는 관련이 없음을 알았다.

LiTaO3 및 LiMbO3 단결정 내의 상자성 불순물에 관한 전자 자기공명 연구 (Electron Magnetic Resonance Study of Paramagnetic Impurities in LiTaO3 and LiMbO3 Single Crystals)

  • 염태호
    • 한국자기학회지
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    • 제13권5호
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    • pp.204-210
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    • 2003
  • 강유전체 물질인 LiNbO$_3$ 및 LiTaO$_3$ 단결정 내에 불순물로 첨가되어 있는 상자성 전이원소인 Cr$^{3+}$ , $Mn^{2+}$, Fe$^{3+}$ 이온에 관한 전자 자기공명 연구를 하였다. 이들 두 단결정 내에 들어있는 불순물 이온에 대하여 중첩모델을 써서 계산한 영자기장 갈라지기 상수의 값을 실험에서 얻은 영자기장 갈라지기 값 및 기존에 보고된 많은 연구 논문과 비교 분석하여 상자성 불순물이 결정 내의 어느 자리를 치환하고 들어가는지를 연구하였다. LiNbO$_3$ 단결정 내의 Cr$^{3+}$ 이온이 불순물로 들어 갈 경우에는 두 가지 공명 중심이 가능하며, Li$^{+}$ 및 Nb$^{5+}$이온 자리를 각각 치환하고 들어간다. 또한 LiNbO$_3$ 결정 내의 $Mn^{2+}$ 및 Fe$^{3+}$ 이온의 경우에는 두 이온 모두 Nb$^{5+}$ 이온 자리를 치환하고 들어간다. LiTaO$_3$ 단결정 내에 불순물로 들어가 있는 Cr$^{3+}$ 및 Fe$^{3+}$ 이온은 모두 Li$^{+}$ 이온 자리를 치환하고있는 것으로 나타났다.

$Li_2B_4O_7$ 계열 단결정 TLD 소자의 제작과 특성 (Fabrication of $Li_2B_4O_7$ Series Single-Crystal TLDs and their TL properties)

  • 박명환;박강수
    • 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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    • 제28권1호
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    • pp.1-7
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    • 2005
  • 본 연구에서는 Czochralski 법으로 양질의 $Li_2B_4O_7$ 단결정과 Cu, Mn, Mg를 활성제로 첨가한 $Li_2B_4O_7$ 계열 단결정을 육성하였다. 또한 이들을 TLD 소자로 제작하고, 감쇠율 및 에너지의존성의 열형광 특성을 조사하였다. 실온에 보관하면서 각 TLD들의 주 peak에 대한 감쇠율을 측정한 결과, 30일 동안 10% 내외의 감쇠율로 비교적 안정하였다. 소자 형태의 단결정 TLD가 분말 형태보다 감쇠율이 다소 낮게 나타났으며, 그 이유는 소자 형태의 단결정 TLD가 흡습성에 의한 영향을 적게 받기 때문인 것으로 생각된다. 그리고 각 TLD 소자의 광자에 대한 에너지의존성은 32 keV의 열형광 감도가 1.25 MeV의 $^{60}Co\;{\gamma}$ 선에 비해 약 85 % 정도이며, 이론적 계산값과 측정값이 대체로 잘 일치하는 결과이다. 이상에서와 같이, 본 연구에서 제작한 $Li_2B_4O_7:Cu$$Li_2B_4O_7:Mn$ 단결정 TLD는 X선에 대한 감쇠율 및 에너지의존성의 특성이 우수하다. 따라서 의료기관 및 산업체 분야에서 개인피폭선량 측정, 환경방사선 측정, 방사선 치료시의 선량 평가에 활용이 가능할 것으로 생각한다.

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PVT 방법에 의한 링 모양의 SiC 단결정 성장 (Growth of ring-shaped SiC single crystal via physical vapor transport method)

  • 김우연;제태완;나준혁;최수민;이하린;장희연;박미선;장연숙;정은진;강진기;이원재
    • 한국결정성장학회지
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    • 제32권1호
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    • pp.1-6
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    • 2022
  • 본 연구에서는 PVT(Physical Vapor Transport) 방법을 이용하여 반도체 식각 공정용 소재로 사용되는 링 모양의 SiC(Silicon carbide) 단결정을 제조하였다. 흑연 도가니 내부에 원기둥 형태의 흑연 구조물을 배치하여 PVT법에 의한 링 모양의 SiC 단결정을 성장시켰다. 단결정 기판을 시드로 사용하여 성장한 경우 크랙이 없는 우수한 특성의 포커스링을 얻을 수 있었다. 단결정 포커스링과 CVD 포커스링의 에칭 특성을 살펴본 결과 단결정 포커스링의 에칭속도가 줄어들었고, 단결정 포커스링이 우수한 내플라즈마성을 보여준다고 할 수 있다.

연구용 결정 성장 (Crystal Growth for the Research Purpose)

  • 허남정
    • 한국자기학회지
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    • 제21권3호
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    • pp.108-115
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    • 2011
  • 이 글에서는 응집물질물리 실험에 필수적인 소규모의 연구용 고순도 시료 제작에 있어 기본적인 사항들을 살펴본다. 연구자들이 쉽게 접근할 수 있는 시료 제작법들을 중심으로 제작 과정과 유의점등을 소개하려 한다. 가장 흔히 사용되는 고상소결법으로 부터 시작하여 다양한 환경에서 다결정 및 단결정 제작에 필수적인 석영관을 이용한 시료 제작에 대해 설명하고 단결정 제작의 기초와 다양한 단결정 성장법에 대해서도 전반적으로 소개하여 시료 제작을 처음 접하는 연구자들의 이해를 돕도록 한다.

Sulfur에 의하여 치환된 ZnTe 단결정 박막의 광발광 특성 (Photoluminescence characteristics of ZnTe single crystal thin films substi-tuted by sulfur)

  • 최용대
    • 한국결정성장학회지
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    • 제13권6호
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    • pp.279-283
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    • 2003
  • 본 연구에서는 ZnTe에 S 원자를 소량 첨가한 ZnTe : S 단결정 박막이 열적적층법에 의하여 GaAs(100) 기판 위에 성장되었다. S 원자에 의한 효과를 알기 위하여 ZnTe : S 단결정 박막의 광발광 특성을 조사하였다. 저온 광발광 스펙트럼에서 등전자적 중심(isoelectronic center)으로 보이는 2.339 eV의 피크가 관측되었고, ZnTe 단결정 박막의 광발광 스펙트럼에서 근원을 알 수 없었던 발광 스펙트럼은 관측되지 않았다. 온도에 따른 가벼운 양공 자유 엑시톤의 세기 변화는 외부자기포획(extrinsic self-trapping)으로 설명하였다. 그리고 상온에서 에너지 띠간격 흡수단 근처의 발광선이 관측되었다.