• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2013.02a
• /
• pp.444-444
• /
• 2013

변형 다중양자우물은 전자 소자와 광전자 소자에 응용할 수 있는 가능성 때문에 연구가 많이 진행되고 있다. 합성 물질들의 초격자를 연속적으로 증착, 성장하는 디지털 합금은 다중양자우물을 활용한 광전자 소자에서 응용가치가 상당히 높다. 현재 디지털 합금을 이용한 다중양자우물의 성장과 관련한 연구가 활발히 진행되고 있고, 특히 InzGaxAl1-z-xP/InAlP 다중양자우물은 광전자 소자로서의 응용가치가 부각되고 있다. 그러나 InzGaxAl1-z-xP/InAlP 다중양자우물의 성장 및 광학적 성질에 대한 연구는 많이 진행되었으나, InzGaxAl1-z-xP/InAlP 다중양자우물에서의 변형효과를 고려한 전자적 성질에 대한 연구는 미흡하다. InzGaxAl1-z-xP/InAlP 다중양자우물에 대한 전자적 성질의 연구는 광소자의 성능 향상을 위해 매우 필요하다. 본 연구에서는 디지털 합금 성장 방법으로 형성한 InzGaxAl1-z-xP/InAlP 다중양자우물의 부띠 사이 천이와 전자 분포를 고찰하였다. 온도에 따른 광루미네센스의 측정을 통해 InzGaxAl1-z-xP/InAlP 다중양자우물에서 나타나는 부띠 사이의 천이를 관찰하였다. 가변 메시 유한 차분법을 이용한 이산적 모델을 통해 변형효과가 다중양자우물 구조에서 부띠에 주는 영향을 조사하였다. 격자의 불일치로 인한 변형 효과와 8-band envelope function approximation을 고려한 슈뢰딩거 방정식을 사용하여 InzGaxAl1-z-xP/InAlP 다중양자우물에서의 전자 부띠 에너지와 에너지 파동 함수를 계산하였다. 계산한 부띠 사이 천이 에너지와 광루미네센스 측정에서 보인 엑시톤 천이 에너지를 비교하였을 때, 작은 차이 값이 나타났다. 증착과정에서의 이종접합사이에서 발생하는 불확실성을 고려한다면 이 차이 값은 오차범위 안에 포함되며, 계산 값과 실험 값이 잘 일치하는 것으로 볼 수 있다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2014.02a
• /
• pp.308.1-308.1
• /
• 2014

반도체에서 양자점이 포함된 나노복합체의 전자적 구조와 성질에 대한 연구는 기본적인 양자 물리적 현상을 이해하고 전자소자 및 광소자의 다양한 응용 분야를 파생할 수 있기 때문에 많은 관심을 갖고 있다. 나노복합체를 구성하는 각각의 양자우물과 양자점에 대한 실험과 이론에 대한 연구는 많이 진행되고 있으며, 양자우물 안에 양자점이 삽입된 나노복합체에 대한 연구는 상대적으로 미흡한 상태이다. 또한 양자우물 안에 자발 형성된 양자점이 삽입된 나노복합체에 대한 전기적 특성 및 광학적 특성에 대한 연구는 많으나, 양자우물 안에 삽입된 양자점에 대한 전자적 구조에 대한 연구는 거의 없다. 양자우물 안에 양자점을 형성한 나노복합체 구조를 사용하여 제작한 전자소자와 광소자의 효율을 향상시키기 위해서는 이 복합 구조의 전자적 성질에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 단일 양자우물 안에 자발 형성된 InAs 양자점을 포함한 나노복합체의 전자적 특성을 분석하기 위하여 변형효과와 비포물선효과를 포함한 전자적 부띠 에너지에 대하여 비교 분석하였다. InAs 양자점은 20 nm의 직경을 갖고 있으며, GaAs 기판위에 버퍼층과 AlAs 층을 사용한 양자우물 구조에 삽입되었다. 단일 양자우물 안에 삽입된 양자점의 전자적 구조는 형상 의존 변형효과와 비포물선 효과를 고려한 쉬뢰딩거 방정식을 삼차원 가변 메시 유한차분법을 사용하여 수치해석 방법으로 분석하였다. 수치해석 방법으로 양자우물의 우물 폭의 영향을 받는 양자점의 크기변화에 따라 삼차원적인 전자 및 정공의 부띠 에너지와 기저상태 및 여기 상태의 파동 함수를 계산하였다. 이러한 결과는 나노복합체 안에 형성된 InAs 양자점의 전자적 특성을 이해하는데 도움을 주며, InAs가 포함된 나노복합체를 사용한 전자 소자와 광소자 연구에 기초 자료로 사용될 수 있다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2011.08a
• /
• pp.265-265
• /
• 2011

자발형성법으로 InP (001) 기판에 성장한 InAs/InAlGaAs 양자점(QDs: quantum dots)의 광학적 특성을 PL (photoluminescence)와 TRPL (time-resolved PL)을 이용하여 분석하였다. InAs QDs 시료는 single layer InAs QDs (QD1)과 7-stacked InAs QDs (QD2)를 사용하였다. 두 시료 모두 저온 (10 K)에서 1,320 nm에서 PL 피크가 나타나고, 온도가 증가함에 따라 PL 피크는 적색편이 (red-shift)를 보였다. 양자점의 온도를 10 K에서 300 K까지 증가하였을 때 QD1은 178 nm 적색편이 하였으며, PL 스펙트럼 폭은 온도가 증가함에 따라 증가하였다. 그러나 QD2는 264 nm 적색편이를 보였으며 PL 스펙트럼의 폭은 QD1 시료와 반대로 온도가 증가함에 따라 감소하였다. QD2의 아주 넓은 PL 스펙트럼 폭과 매우 큰 적색편이는 InAs 양자점 크기의 변화가 QD1에 비해 훨씬 크기 때문이다. QD2의 경우 InAs 층수(layer number)가 증가함에 따라 InAs QD의 크기가 점차 증가하므로 QD 크기의 변화가 single layer인 QD1 시료보다 훨씬 크다. QD1의 PL 소멸은 파장이 증가함에 따라 점차 느려지다가 PL 피크 근처에서 가장 느린 소멸 곡선을 보이고, 파장이 더 증가하였을 때 PL 소멸은 점차 빠르게 소멸하였다. 그러나 QD2의 PL 소멸곡선은 파장이 증가함에 따라 점차 빠르게 소멸하였다. 이것은 QD2는 양자점 크기의 변화가 매우 크기 때문에 (lateral size=18~29 nm, height=2.8~5.9 nm) 방출파장이 증가함에 따라 양자점 사이의 파동함수의 겹침이 증가하여 캐리어의 이완이 증가하기 때문으로 설명된다. 온도에 따른 TRPL 결과는 두 시료 모두 10 K에서 150 K 까지는 소멸시간이 증가하였고, 150 K 이후부터는 소멸시간이 감소하였다. 온도가 증가함에 따라 소멸시간이 증가하는 것은 양자점에서 장벽과 WL (wetting layer)로 운반자(carrier)의 이동, 양자점들 사이에 열에 의해 유도된 운반자의 재분배 등으로 인한 발광 재결합으로 설명할 수 있다. 150 K 이상에서 소멸시간이 감소하는 것은 열적효과에 의한 비발광 재결합 과정에 의한 운반자의 소멸이 증가하기 때문이다. 온도에 따른 TRPL 결과는 두 시료 모두 150 K까지는 발광재결합이 우세하고, 150 K 이상에서 비발광재겹합이 우세하게 나타났다.

• Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics
• /
• v.27 no.11
• /
• pp.119-125
• /
• 1990

This paper describes fiber optic voltage sensor using EOM-BSO (Electro-Optic Modulator-Bismuth Silicon Oxcide). Transceiver has an electical/optical converter and an optical/electrical converter which consist of light emitting diode, PIN-PD, and electronic circuits. Multimode fiber cable of $100/140{\mu}m$ core/clad diameter is used for connecting the transceiver to fiber cable and fiber optic voltage sensor. Before our experiments, by applying the Maxwell equations and wave equations, We derive matrix equation on wave propagation in the BSO single crystal. And also we derive optimal equation on intensity modulation arising through an analyzer. According to experi-mental results, fiber optic voltage sensor has maximum $2.5{\%}$ error within the applied AC voltage of 800V. As the applied voltage increases, saturation values of voltage sensor also increase. This phenomenon is caused by optical rotatory power of BSO single crystal. And temperature dependence of sensitivity for fiber optical rotatory power of BSO single crystal. And temperature dependence of sensitivity for fiber optic voltage sensor in the temperature range from$-20^{\circ}C\to\60^{\circ}C$ are measured within ${\pm}0.6{\%}$. And frequency characteristics of the voltage sensor has good frequency characteristics from DC to 100kHz.

• Journal of the Korean Vacuum Society
• /
• v.15 no.5
• /
• pp.527-533
• /
• 2006

Spinel $LiNi_xMn_{2-x}O_4$ thin films were synthesized up to x = 0.9 by a sol-gel method employing spin-coating. The Ni-substituted films were found to maintain cubic structure at low x but to exhibit tetragonal structure for $x{\geq}0.6$. Such cubic-tetragonal phase transition indicates that $Ni^{3+}(d7)$ ions with low-spin $(t_{2g}^6,e_g^1)$ state occupy the octahedral sites of the compound, thus being subject to the Jahn-Teller distortion. By x-ray photoelectron spectroscopy both $Ni^{2+}$ and $Ni^{3+}$ ions were detected. Optical properties of the $LiNi_xMn_{2-x}O_4$ films were investigated by spectroscopic ellipsometry (SE) in the visible?ultraviolet range. The measured dielectric function spectra by SE mainly consist of broad absorption structures attributed to charge-transfer (CT) transitions, $O^{2-}(2p){\rightarrow}Mn^{4+}(3d)$ for 1.9 $(t_{2g})$ and $2.8{\sim}3.0$ eV $(e_g)$ structures and $O^{2-}(2p){\rightarrow}Mn^{3+}(3d)$ for 2.3 $(t_{2g})$ and $3.4{\sim}3.6$ eV $(e_g)$ structures. Also, sharp absorption structures were observed at about 1.6, 1.7, and 1.9 eV, interpreted as due to d-d crystal-field transitions within the octahedral $Mn^{3+}$ ion. The strengths of these absorption structures are reduced by the Ni substitution. Rapid reduction of the CT transition strength involving the eg states for x = 0.6 is attributed to the reduced wavefunction overlap between the $e_g$ and the $O^{2-}(2p)$ states due to the tetragonal extension of the lattice constant by the Jahn-Teller effect.

• Journal of the Korean Vacuum Society
• /
• v.21 no.6
• /
• pp.342-347
• /
• 2012

The optical properties of InAs quantum dots (QDs) grown on a GaAs substrates by migration enhanced molecular beam epitaxy method have been investigated by using photoluminescence (PL) and time-resolved PL measurements. The luminescence properties of InAs/GaAs QDs have been studied as functions of temperature, excitation laser power, and emission wavelength. The PL peak of InAs QDs capped with $In_{0.15}Ga_{0.85}As$ layer (QD2) measured at 10 K is redshifted about 80 nm compared with that of InAs QDs with no InGaAs layer (QD1). This redshift of QD2 is attributed to the increase in dot size due to the diffusion of In from the InGaAs capping layer. The PL decay times of QD1 and QD2 at 10 K are 1.12 and 1.00 ns taken at the PL peak of 1,117 and 1,197 nm, respectively. The reduced decay time of QD2 can be explained by the improved carrier confinement and enhanced wave function overlap due to increased QD size. The PL decay times for both QD1 and QD2 are independent on the emission wavelength, indicating the uniformity of dot size.

• Korean Journal of Optics and Photonics
• /
• v.28 no.5
• /
• pp.203-212
• /
• 2017

A scientific model refers to a conceptual system that can describe, explain, and predict a particular physical phenomenon. The co-construction of the scientific model is attracting attention as a new teaching and learning strategy in the field of science education and various studies. The evaluation and modification of models compared with the predicted models of data from the real world is the core of modeling strategy. However, there were only a limited data provided by the teacher in many studies of modeling comparing the students' predictions of their own models. Most of the students were not given the opportunity to evaluate the suitability of the model with the data in the real world. The purpose of this study was to develop a scientific model co-construction program that can evaluate the model by directly comparing the predicted models with the observed data from the real world. Through a collaborative discussion between teachers and researchers for 6 months, a 5-session scientific model co-construction program on the subject 'image formation by convex lenses' for second grade middle school students was developed. Eighty (80) students in 3 classes and a science teacher with 20 years of service from general public co-educational middle school in Gyeonggi-do participated in this 2-week program. After the class, students were asked about the helpfulness and difficulty of the class, and whether they would like to recommend this class to a friend. After the class, 95.8% of the students constructed the scientific model more than the model using the construction rule. Students had difficulties to identify principles or understand their friends, but the result showed that they could understand through model evaluation experiment. 92.5% of the students said that they would be more than willing to recommend this program to their friends. It is expected that the developed program will be applied to the school and contribute to the improvement of students' modeling ability and co-construction ability.