• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.42-42
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• 2011

본 연구에서는 광학소자에 폭넓게 이용되는 AlGaP III-V족 화합물 반도체 중에서 한쪽 끝 이 종화합물인 AlP의 유전함수를 0.75~5.05 eV의 에너지 영역에서 타원편광분석법을 이용하여 분석하였다. AlP는 산소와 급격히 반응하기 때문에, 대기 중에서 물질 고유의 광특성이 유지되기 어려울 뿐만 아니라, 박막 위에 생성되는 산화막 때문에 순수한 AlP의 유전함수 측정이 불가능 하다. 본 연구에서는 물질의 유전함수에 미치는 산화 효과를 최소화하기 위하여 Molecular Beam Epitaxy로 성장한 $1.0{\mu}m$ 두께의 AlP 박막을 초고진공 상태의 chamber 안에서 타원편광분석기를 이용하여 실시간으로 측정하였다. 박막의 투명도에 의해 나타나는 간섭 pattern과 표면거칠기 효과로 인한 유전함수의 왜곡을 보정하기 위하여 변수화 모델이 이용되었으며 다층 변수화모델 계산을 통하여 순수한 AlP의 유전함수를 얻어낼 수 있었다. 본 연구에서 측정된 순수한 AlP의 유전함수는 타원편광분석기를 이용한 최초의 실험결과로서 이차미분을 이용한 전이점 (Critical Point) 분석결과 이론적인 electronic band structure에서 $E_1$, $E_1+_{{\Delta}_1}$, $E_2$에 해당하는 전이점들을 확인할 수 있었다.

• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.25 no.1
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• pp.29-37
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• 2014

We have studied and demonstrated general, systematic error-correction methods for a dual rotating quarter-wave plate ellipsometer. To estimate and correct 5 systematic error sources (three offset angles and two unexpected retarder phase delays), we used 11 of the 25 Fourier components of the ellipsometry signal obtained in the absence of an optical sample. Using these 11 Fourier components, we can determine the errors from the 5 sources with nonlinear optimization methods. We found systematic errors ${\epsilon}_3$, ${\epsilon}_4$, ${\epsilon}_5$) are more sensitive to the inverted Mueller matrix than retarder phase delay errors (${\epsilon}_1$, ${\epsilon}_2$) because of their small condition numbers. To correct these systematic errors we have found that error of any variety must be less than 0.05 rad. Finally, we can use the magnitudes of these errors to correct the Mueller matrix of optical components. From our experimental ellipsometry signals, we can measure phase delay and the rotational angular position of its fast axis for a half-wave plate.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2006.02a
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• pp.181-181
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• 2006

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2005.08a
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• pp.128-128
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• 2005

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2000.02a
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• pp.83-83
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• 2000

MBE법으로 성장시킨 Cd1-xMgxTe 박막을 조성비 (x=0, 0.23, 0.32, 0.43)에 따라 타원편광 분석기로 측정하여 연구하였다. E0 critical point energy 아래에서 나타나는 간섭무늬를 제거하기 위해 multilayer calculation을 수행했고 ellipsometric data를 2번 미분하여 계산하는 Critical Point Parabolic Band(CPPB) model을 사용하여 E0, E0+Δ0, E1, E1,+Δ1, and E0'critical point energy 들을 구할 수 있었다. 특히 E2 peak region 에서는 종전의 고상시료 (bulk)에서 측정 발표된 값보다도 매우 높고 명확한 <$\varepsilon$2>값이 측정되어, E2와 E、0 peak가 명확하게 분리되는 것을 볼 수 있었다. 또한 Mg의 조성비에 따라 critical point energy 가 linear 하게 변화됨이 관측되었다.

• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.25 no.5
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• pp.262-272
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• 2014

Using an ellipsometer with dual rotating quarter-wave plates, we have analyzed the relationship between Fourier coefficients and Mueller matrices in the cases of an error-free optical system and of five systematic errors (alignment errors and retardation errors in the quarter-wave plates, and alignment error in the analyzer). In the case with five systematic errors, simulation results show that retardation errors cause more error in the diagonal elements of the Mueller matrix than do alignment errors. We have found that errors in the Mueller matrix caused by initial misalignment of the dual quarter-wave plates were the same. We have chosen the rotation rates of two quarter-wave plates such that the rotational frequencies ${\omega}_1$ and ${\omega}_2$ differ by a factor of 5, i.e. ${\omega}_2=5{\omega}_1$. The simulation results show 0.18% relative error in the diagonal elements ($m_{22}$ and $m_{33}$) and 200% relative error in the off-diagonal elements ($m_{23}$ and $m_{32}$), when we compare errors caused by misalignment of the analyzer to those caused by initial misalignment of the quarter-wave plates. We can use these results in measuring accurate Mueller matrices of optical materials.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.16 no.1
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• pp.40-45
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• 2007

ZnCdSe alloy semiconductor was widely used for the optoelectronic device. And CdSe is the end-point in this material. In this work, we measured the dielectric function spectrum of cubic CdSe with Vacuum Ultra Violet spectroscopic ellipsometry and analysed this data with parametric model. As a result, we observed some of transition energy point over 6 eV and obtained the database for dielectric function spectrum, which could be used for temperature or alloy composition dependence study on optical property of CdSe.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.16 no.6
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• pp.458-462
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• 2007

Spectroscopic ellipsometry is an excellent technique for determining dielectric function. To obtain critical point energy, standard analytic critical point expression is used conventionally for second derivatives of dielectric function which might increase high frequency noise than signal. However, reciprocal-space analysis offers several advantages for determining critical point parameters in optical and other spectra, for example the separation of baseline, information, and high frequency noise in low-, medium-, high-index Fourier coefficient, respectively. We used reciprocal Fourier analysis for removing noise and determining critical point of ZnCdSe alloy.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.136-136
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• 2011

AlSb는 광전자 소자응용에 매우 유용한 재료이며 이를 이용한 반도체소자 설계 및 밴드갭 엔지니어링을 위해서는 화합물 반도체의 전자밴드구조를 포함한 광학적 특성이 반드시 요구된다. 본 연구는 이러한 요구의 해결방안으로서 AlSb 화합물의 유전함수 온도의존성을 0.7~5.0 eV의 에너지 영역에서 타원편광분석법을 이용하여 분석하였다. AlSb는 산소와 급격히 반응하기 때문에, 대기 중에서 물질 고유의 광특성이 유지되기 어려울 뿐만 아니라, 박막 위에 생성되는 산화막 때문에 순수한 AlSb의 유전함수 측정이 불가능하다. 따라서 박막의 산화 효과를 최소화하기 위하여 초고진공 상태의 molecular beam epitaxy 챔버 안에서 800 K의 온도로 성장한 1.5 ${\mu}m$ 두께의 AlSb 박막을 상온 300 K 까지 온도를 단계적으로 변화시켜가며 타원편광분석기를 이용하여 실시간으로 측정하였다. 각 온도에서 측정된 AlSb의 유전함수를 2차 미분하여 전이점(critical point)을 분석한 결과 $E_0$, $E_0+{\Delta}_0$, $E_1$, $E_1+{\Delta}_1$, $E_0'$, $E_0'+{\Delta}_0'$, $E_2$, $E_2+{\Delta}_2$에 해당하는 각 전이점들의 온도 의존성을 확인할 수 있었다. 실험에서 측정된 특정 온도를 포함하여 임의의 온도에서의 AlSb의 유전함수를 유도하기 위하여 변수화모델을 사용하였고 이를 통하여 각 변수들의 온도 의존 궤적을 분석하였다. 2차 미분법을 이용한 전이점들의 온도의존성 분석결과를 기준으로 변수화 모델링을 진행하였으며 그 결과 각 온도에서 실제 유전함수와 근소한 차이를 갖는 AlSb의 유전함수 모델을 만들 수 있었다. 따라서 본 연구결과는 반도체 물성에 대한 학술적 측면뿐 아니라 고온에서의 소자공정 실시간 모니터링 및 반도체 소자 설계 등의 산업적 측면에서 매우 유용하게 사용될 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.423-423
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• 2013

3~5 족 반도체 물질인 phosphorus 화합물 중 대표적인 InAlP 삼종화합물은 작은 굴절률, 큰 밴드갭, GaAs와 lattice 일치 때문에 큰 주목을 받고 있고, p-type high electron mobility transistors(p-HEMT), laser diodes 등의 고속 전자소자 및 광전 소자에 응용이 가능한 매우 중요한 물질이다. 최적의 소자 응용기술을 위해서는, 정확한 광물성 연구가 수행되어야 하지만 InxAl1-xP 화합물에 대한 유전율 함수 및 전자전이점 등의 연구는 미흡한 실정이다. 이에 본 연구에서는 1.5~6.0 eV 에너지 영역에서 각기 다른 In 조성비를 갖는 InxAl1-xP 화합물의 가유전율 함수 ${\varepsilon}={\varepsilon}_1+i{\varepsilon}_2$와 전자전이점 데이터를 보고한다. GaAs 기판 위에 molecular beam epitaxy (MBE)를 이용하여 InxAl1-xP (x=0.000, 0.186, 0.310, 0.475, 0.715, 0.831, 1.000) 박막을 성장하였고 타원편광분석기를 이용하여 유전율 함수를 측정하였다. 또한 실시간 화학적 에칭을 통하여 시료 표면에 자연산화막을 제거함으로써 순수한 InAlP의 유전율 함수를 측정할 수 있었고, 측정된 유전율 함수를 이차미분하여 In 조성비에 따른 전자전이점을 얻을 수 있었다. 얻어진 전자전이점 값을 이용하여 linear augmented Slater-type orbital method (LASTO) 를 통해 이론적 전자 밴드 구조 계산을 하였고, 이를 바탕으로 $E_0$, $E_1$, $E_2$ 전이점 지역의 여러 전자전이점($E_1$, $E_1+{\Delta}_1$, $E_0'$, $E_0'+{\Delta}_0'$, $E_2$, $E_2'$)의 특성을 정의할 수 있었고, $E_0'$과 $E_2$ 전이점의 에너지 값이 In 조성비가 증가함에 따라 서로 교차함을 발견할 수 있었다. 타원 편광 분석법을 이용한 유전율 함수 및 전자전이점 연구는 InAlP의 광학적 데이터베이스를 확보하는 성과와 더불어 새로운 디바이스 기술 및 광통신 산업에도 유용한 정보가 될 것이다.