• 제목/요약/키워드: Crystal field splitting

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$AgInS_2$ 단결정 박막 성장과 광센서 특성 (Growth and Photosensor Properties for $AgInS_2$ Single Crystal Thin Film)

  • 홍광준;백승남
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2006년도 하계학술대회 논문집 Vol.7
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    • pp.134-135
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    • 2006
  • $AgInS_2$ single crystal thin filmsl was deposited on throughly etched semi-insulator GaAs(100) substrate by the Hot Wall Epitaxy (HWE) system. The source and substrate temperature were $680^{\circ}C$ and $410^{\circ}C$ respectively, and the thickness of the single crystal thin films is $6{\mu}m$. From the photocurrent spectrum by illumination of perpendicular light on the c-axis of the $AgInS_2$ single crystal thin film, we have found that the values of spin orbit coupling ${\Delta}So$ and the crystal field splitting ${\Delta}Cr$ were 0.0098 eV and 0.15 eV at 10 K, respectively. In order to explore the applicability as a photoconductive cell, we measured the sensitivity ($\gamma$), the ratio of photocurrent to darkcurrent (pc/dc), maximum allowable power dissipation (MAPD), spectral response and response time. The result indicated that the samples annealed in S vapour the photoconductive characteristics are best. Therefore we obtained the sensitivity of 0.98, the value of pc/dc of $1.02{\times}10^6$, the MAPD of 312 mW, and the rise and decay time of 10.4ms and 10.8ms respectively.

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LiTaO3 단결정 내의 Fe3+ 상자성 불순물 이온에 대한 에너지 준위 계산 (Energy Level Calculation of Fe3+ Paramagnetic Impurity Ion in a LiTaO3 Single Crystal)

  • 염태호;윤달호;이수형
    • 한국자기학회지
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    • 제24권3호
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    • pp.71-75
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    • 2014
  • 정비조성으로 성장시킨 $LiTaO_3$ 단결정 및 비정비조성으로 성장시킨 $LiTaO_3$ 단결정 내에 불순물로 도핑된 $Fe^{3+}$ 상자성 불순물 이온의 바닥 상태에서의 에너지 준위를 계산하였다. $LiTaO_3$ 단결정 내에서 육방정계 대칭성을 갖는 $Fe^{3+}$ 이온의 전자 상자성 공명 상수인 분광학적 분리인자 g 및 영자기장 갈라지기 D 값을 이용하여 6개의 에너지 준위 사이의 에너지 준위를 계산하였다. 자기장을 결정학적 주축 ([100], [001], [111])과 나란하게 가하여 자기장을 증가시켜 감에 따라 얻은 에너지 준위 갈라지기는 자기장을 가한 방향에 따라서 서로 다른 값을 나타내었다. ${\mid}{\pm}5/2$ > ${\leftrightarrow}{\mid}{\pm}3/2$ >및 ${\mid}{\pm}3/2$ > ${\leftrightarrow}{\mid}{\pm}1/2$ > 사이의 전이에서 계산한 영자기장 갈라지기 값은 정비조성으로 성장시킨 $LiTaO_3$ 단결정과 비정비조성으로 성장시킨 단결정의 경우에 각각 12.300 GHz, 6.150 GHz와 59.358 GHz, 29.679 GHz이다. 결정성장 조건에 따라 에너지 준위가 상당히 다른 것으로 나타났다.

f 전자가 희토류 화합물의 탄성 성질에 미치는 영향 (Effects of f Electrons on the Elastic Properties of Rare Earth Compounds)

  • 남균;유상구;김철구
    • 한국자기학회지
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    • 제15권5호
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    • pp.261-264
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    • 2005
  • 띠 Jahn-Teller 효과를 기반으로 $Th_{3}P_4$형 구조 화합물인 $La_{3}S_4$$Ce_{3}S_4$의 탄성상수 $C'=(C_{11}-C_{12})/2$의 차이점을 연구하였다. 같은 구조를 갖는 두 화합물간의 유일한 차이점은 $Ce_{3}S_4$에는 자기적인 성질을 가진 f 전자가 존재한다는 것이다. 입방 결정장에 의해 둘로 갈라져 있는 $Ce^{3+}$ 이온의 f 전자 에너지 상태가 띠 Jahn-Teller 효과에 의한 탄성유화 현상에 미치는 영향을 조사하고, f 전자가 탄성유화를 억제하는 것을 보였다. 또한, 탄성상수의 계산을 통하여 얻어진 $Ce^{3+}$ 이온의 에너지 갈라짐 값이 자기 감수율의 측정에 의해 얻어진 실험치에 근접함을 확인하였다.

밀폐 용기를 이용한 $CaS:Eu^{2+}$ 형광체의 합성 및 발광특성 (Synthesis of $CaS:Eu^{2+}$ phosphor by using a sealing vessel and its photoluminescence properties)

  • 유형선;박봉제;장호성;전덕영;고영욱;손충용
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2006년도 추계학술대회 논문집 Vol.19
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    • pp.307-308
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    • 2006
  • We have synthesized $CaS:Eu^{2+}$ phosphor by using a sealing vessel and evaluated its photoluminescence properties. The method using a sealing vessel is simple and economical in comparison with other methods reported up to date, As an activator concentration was increased from 0.1 mol to 4 mol, the main emission wavelength of the phosphor was increased from 642 nm to 651 nm due to crystal field splitting of 5d level of $Eu^{2+}$ ions. Although the same amount of $Eu_2O_3$ was used, the concentration of the activator ions which were reduced from $Eu^{3+}$ to $Eu^{2+}$ and substituting $Ca^{2+}$ ions was increased with increase of firing temperature. Therefore, the main emission wavelength was also increased from 645 nm to 651 nm with increase of firing temperature from $1100^{\circ}C$ to $1300^{\circ}C$.

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Lu3Al5-xGaxO12:Ce3+,Cr3+ 형광체의 결정구조 분석 및 잔광성 발광 특성 (Crystal Structure Refinement and Persistent Luminescence Properties of Lu3Al5-xGaxO12:Ce3+,Cr3+ Phosphors)

  • 김지원;김영진
    • 한국재료학회지
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    • 제30권8호
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    • pp.413-420
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    • 2020
  • Lu3Al5-xGaxO12:Ce3+,Cr3+ powders are prepared using a solid-state reaction method. To determine the crystal structure, Rietveld refinement is performed. The results indicate that Ga3+ ions preferentially occupied tetrahedral rather than octahedral sites. The lattice constant linearly increases, obeying Vegard's law, despite the strong preference of Ga3+ for the tetrahedral sites. Increasing x led to a blue-shift of the Ce3+ emission band in the green region and a change in the emission intensity. Persistent luminescence is observed from the powders prepared with x = 2-3, occurring through a trapping and detrapping process between Ce3+ and Cr3+ ions. The longest persistent luminescence is achieved for x = 2; its lifetime is at least 30 min. The findings are explained using crystal structure refinement, crystal field splitting, optical band gap, and electron trapping mechanism.

Bridgman법으로 성장한 CdIn2Te4 단결정의 광전류 온도 의존성 (Temperature dependence of photocurrent for CdIn2Te4 single crystal grown by Bridgman method)

  • 유상하;홍광준
    • 한국재료학회:학술대회논문집
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    • 한국재료학회 2003년도 추계학술발표강연 및 논문개요집
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    • pp.157-157
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    • 2003
  • 수평 전기로에서 CdIn2Te4 다결정을 용융법으로 합성하고 Bridgman법으로 tetragonal structure의 c축에 평행한 CdIn2Te4 단결정을 성장시켰다. c축에 평행한 시료의 광흡수와 광전류 spectra를 293K에서 10K까지 측정하였다. 광흡수 spectra에 의해 band gap Eg(T)는 varshni공식에 따라 계산한 결과 1.4753eV-(7.78$\times$$10^{-3}$eV/K)T$^2$/(T+2155K)임을 확인하였다. Hall 효과는 van der Pauw 방법에 의해 측정되었으며, 온도에 의존하는 운반자 농도와 이동도는 293K에서 각각 9.01$\times$$10^{16}$ /㎤, 219 $\textrm{cm}^2$/V.S였다. 광전류 스펙트럼으로부터 Hamilton matrix(Hopfield quasicubic mode)법으로 계산한 결과 crystal field splitting $\Delta$cr값이 0.2704 eV이며 spin-orbit $\Delta$so 값은 0,1465 eV임을 확인하였다. 10K일 때 광전류 봉우리들은 n=1일때 Al-, Bl-와 Cl-exciton 봉우리임을 알았다.

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Hot Wall Epitaxy(HWE)에 의한 ZnIn$_2S_4$ 단결정 박막 성장과 특성 (Growth and characterization ofZnIn$_2S_4$ single crystal thin film using hot wall epitaxy method)

  • 최승평;홍광준
    • 한국결정성장학회지
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    • 제11권4호
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    • pp.138-147
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    • 2001
  • 수평 전기로에서 $ZnIn_{2}S_{4}$ 다결정을 합성하여 HWE(Hot Wall Epitaxy)방법으로 $ZnIn_{2}S_{4}$ 단결정 박막을 반절연성 GaAs(100) 기판 위에 성장시겼다. $ZnIn_{2}S_{4}$ 단결정 박막은 증발원의 온도를 $610^{\circ}C$, 기판의 온도를 $450^{\circ}C$로 성장시켰고 성장 속도는 0.5$\mu\textrm{m}$/hr로 확인되었다. $ZnIn_{2}S_{4}$ 단결정 박막의 결정성의 조사에서 $10^{\circ}$K에서 광발광 (photoluminescence) 스펙트럼이 433nm (2.8633 eV)에서 exciton emission 스펙트럼이 가장 강하게 나타났으며, 또한 이중결정 X-선 요동곡성 (DCRC)의 반폭치(FWHM)도 133 arcsec로 가장 작아 최적 성장 조건임을 알 수 있었다. Hall 효과는 van der Pauw 방법에 의해 측정되었으며, 온도에 의존하는 운반자 농도와 이동도는 $293^{\circ}$K에서 각각 $8.51{\times}10^{17}electron{\textrm}{cm}^{-3}$, 291$\textrm{cm}^2$/V-s 였다. $ZnIn_{2}S_{4}$ 단결정 박막의 광전류 단파장대 봉우리들로부터 $10^{\circ}$K에서 측정된 ${\Delta}$Cr(crystal field splitting)은 0.1678 eV, ${\Delta}$So (spin orbit coupling)는 0.0148eV였다. $10^{\circ}$K의 광발광 측정으로부터 고품질의 결정에서 볼 수 있는 free exciton 과 매우 강한 세기의 중성 주개 bound exciton 등의 피크가 관찰되었다. 이때 증성 주개 bound exciton 의 반치폭과 결합 에너지는 각각 9meV와 26meV였다. 또한 Haynes rule에 의해 구한 불순물의 활성화 에너지는 130meV였다.

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Hot Wall Epitaxy (HWE) 방법에 의한 CuGaTe$_2$ 단결정 박막 성장과 특성 (Growth and Characterization of CuGaTe$_2$ Sing1e Crystal Thin Films by Hot Wall Epitaxy)

  • 유상하;홍광준
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2002년도 하계학술대회 논문집
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    • pp.273-280
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    • 2002
  • The stochiometric mix of evaporating materials for the CuGaTe$_2$ single crystal thin films was prepared from horizontal furnance. For extrapolation method of X-ray diffraction patterns for the CuGaTe$_2$ polycrystal, it was found tetragonal structure whose lattice constant a$\_$0/ and c$\_$0/ were 6.025 ${\AA}$ and 11.931 ${\AA}$, respectively. To obtain the single crystal thin films, CuGaTe$_2$ mixed crystal was deposited on throughly etched semi-insulator GaAs(100) substrate by the Hot Wall Epitaxy (HWE) system. The source and substrate temperature were 670 $^{\circ}C$ and 410 $^{\circ}C$ respective1y, and the thickness of the single crystal thin films is 2.1 $\mu\textrm{m}$. The crystalline structure of single crystalthin films was investigated by the photoluminescence and double crystal X-ray diffraction (DCXD). Hall effect on this sample was measured by the method of van der Pauw and studied on carrier density and mobility dependence on temperature. The carrier density and mobility of CuGaTe$_2$ single crystal thin films deduced from Hall data are 8.72${\times}$10$\^$23/㎥, 3.42${\times}$10$\^$-2/㎡/V$.$s at 293K, respectively. From the photocurrent spectrum by illumination of perpendicular light on the c - axis of the CuGaTe$_2$ single crystal thin film, we have found that the values of spin orbit coupling Δs.o and the crystal field splitting Δcr were 0.0791 eV and 0/2463eV at 10K, respectively. From the PL spectra at 10K, the peaks corresponding to free bound excitons and D-A pair and a broad emission band due to SA is identified. The binding energy of the free excitons are determined to be 0.0470eV and the dissipation energy of the donor -bound exciton and acceptor-bound exciton to be 0.0490eV, 0.00558eV, respectively.

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Cu 3d 와 4p 궤도함수의 혼성과 리간드의 Spin-Orbit Coupling 이 Tetragonally 일그러진 $CuCl_4^{2-}$ 착물의 Zero-Field Splitting에 미치는 영향 (The Effect of Ligand's Spin-Orbit Coupling and the Intermixing of │3d 〉 and │4p 〉 Cu Atomic Orbitals on Zero-Field Splitting in the Tetragonally Distorted Tetrahedral $CuCl_4^{2-}\;Complex^\ast$)

  • 이왕노;최우성;백우현;김동희;최창진;이기계
    • 대한화학회지
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    • 제34권1호
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    • pp.37-43
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    • 1990
  • $D_{2d}$ 점군에 속하는 강결정장의 tetragonally 일그러진 사면체 3$d^9$전자계 착물의 바닥상태에 대한 리간드 궤도함수의 spin-orbit coupling과 중심 금속의 3d와 4p궤도함수의 intermixing이 미치는 영향에 대하여 중첩 섭동론을 사용하여 연구하였다. 단결정 $Cs_2CuCl_4$의 tetragonally 일그러진 $CuCl_4^{2-}$에 대한 d-d전이의 실험값을 사용한 LCAO-MO분석은 구리이온과 리간드 사이의 공유결합성은 Cu 4p orbital의 기여가 증가하므로서 급격히 감소하고 리간드 Cl 3p궤도함수의 spin-orbit coupling 상호작용에 의한 바닥상태의 에너지 준위 분리에 대한 효과는 $\Gamma_7(E)\;\to\;\Gamma_6(E)\; >\;\Gamma_7(B_2)\;\to\;\Gamma_6(E)\; >\;\Gamma_7(B_2)\;\to\;\Gamma_7(E)$의 순서로 감소하였다.

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Hot Wall Epitaxy (HWE) 방법으로 성장된 $CuGaTe_2/GaAs$ 에피레이어의 광학적 특성 (Optical Properties for $CuGaTe_2/GaAs$ Epilayers Grown by Hot Wall Epilaxy)

  • 홍광준;박창선
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2004년도 추계학술대회 논문집 Vol.17
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    • pp.167-170
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    • 2004
  • The stochiometric mix of evaporating materials for the $CuGaT_2$ single crystal thin films was prepared from horizontal furnance. Using extrapolation method of X-ray diffraction patterns for the $CuGaTe_2$ polycrystal, it was found tetragonal structure whose lattice constant $a_0$ and $c_0$ were 6.025 ${\AA}$ and 11.931 ${\AA}$, respectively. To obtain the single crystal thin films, $CuGaTe_2$ mixed crystal was deposited on throughly etched semi-insulator GaAs(100) substrate by the Hot Wall Epitaxy (HWE) system. The source and substrate temperature were $670^{\circ}C$ and $410^{\circ}C$ respectively, and the thickness of the single crystal thin films is $2.1{\mu}m$. The crystalline structure of single crystal thin films was investigated by the photoluminescence and double crystal X-ray diffraction (DCXD). From the photocurrent spectrum by illumination of perpendicular light on the c - axis of the $CuGaTe_2$ single crystal thin film, we have found that the values of spin orbit coupling ${\Delta}s.o$ and the crystal field splitting ${\Delta}cr$ were $0.079\underline{1}eV$ and $0.246\underline{3}eV$ at 10 K, respectively. From the PL spectra at 10K, the peaks corresponding to free bound excitons and D-A pair and a broad emission band due to SA is identified. The binding energy of the free excitons are determined to be $0.047\underline{0}eV$ and the dissipation energy of the donor-bound exciton and acceptor-bound exciton to be $0.049\underline{0}eV$, $0.055\underline{8}eV$, respectively.

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