• Korean Journal of Materials Research
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• v.28 no.11
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• pp.659-662
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• 2018

We report the properties of infrared photodetectors based on two kinds of quantum dots(QDs): i) 2.0 ML InAs QDs by the Stranski-Krastanov growth mode(SK QDs) and ii) sub-monolayer QDs by $4{\times}[0.3ML/1nm\;In_{0.15}Ga_{0.85}As]$ deposition(SML QDs). The QD infrared photodetector(QDIP) structure of $n^+-n^-(QDs)-n^+$ is epitaxially grown on GaAs (100) wafers using molecular-beam epitaxy. Both the bottom and top contact GaAs layers are Si doped at $2{\times}10^{18}/cm^3$. The QD layers are grown with Si doping of $2{\times}10^{17}/cm^3$ and capped by an $In_{0.15}Ga_{0.85}As$ layer at $495^{\circ}C$. The photoluminescence peak(1.24 eV) of the SML QDIP is blue-shifted with respect to that (1.04 eV) of SK QDIPs, suggesting that the electron ground state of SML QDIP is higher than that of the SK QDIP. As a result, the photoresponse regime(${\sim}9-14{\mu}m$) of the SML QDIP is longer than that (${\sim}6-12{\mu}m$) of the SK QDIP. The dark current of the SML QDIP is two orders of magnitude smaller value than that of the SK QDIP because of the inserted $Al_{0.08}Ga_{0.92}As$ layer.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.476-477
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• 2013

반도체의 성능은 최근 10년 사이에 급격하게 발전했고 아날로그 및 디지털 회로 소자들에 있어 저전력/고속 특성 요구가 커지고 있다 [1]. 상온에서 30,000 $cm^2$/Vs 이상의 전자 이동도를 가지며 큰 conduction band offset을 갖는 InAs/AlSb 2차원전자가스(2DEG) 소자는 Spinorbit-interaction의 값이 매우 커서 SPIN-FET 소자로 크게 주목받고 있다 [2]. 본 발표자들은 GaAs 기판위에 성장한 InAs 2DEG HEMT 소자의 전/자기적인 특성과 고속반응 물질로 주목 받는 InSb 박막소자의 doping 특성에 따른 전기적/물리적인 특성의 평가에 대해 그 결과를 소개하고자 한다. 격자정합과 Semi-insulating 기판의 부재로 상용화되어 있는 GaAs와 InP 기판위에 물질차이에 따른 고유의 한계 특성을 줄이기 위한 Pseudomorphic이라 불리는 특별한 박막 성장 기법을 적용하여 높은 전자 이동도를 가지며 spin length가 길어 Spin-FET로서 크게 주목받고 있는 InAs 2DEG HEMT 소자를 완성시켰다. 60,000 ($cm^2$/Vs) 이상의 높은 전자 이동도를 갖는 소자의 구현을 목표로 연구를 진행하였으며 1.8 K에서 측정된 Spin-orbit interaction의 값은 6.3e-12 (eVm)이다. InAs/InGaAs/InAlAs 및 InGaAs/InAlAs 구조의 InP 기반의 소자에서 보다 큰 값으로 향후 Spin-FET 응용에 크게 기대하고 있다. 또한, GaAs 기판위에 구현된 InSb 소자는 격자부정합 감소를 위해 InAs 양자점을 사용하여 약 $2.6{\mu}m$ 두께로 구현된 InSb 박막 소자는 상온에서 약 60,400 ($cm^2$/Vs)의 상온 전자이동도를 보였으며 현재 동일 두께에서 세계 최고결과(~50,000 $cm^2$/Vs)에 비해 월등하게 높은 값을 보이고 있다. Hall bar pattern 공정을 거쳐 완성된 소자는 측정 결과 10~20% 이상 향상된 전자 이동도를 보였다. 2e18/$cm^3$ 미만의 p-doping의 경우, 상온에서 n-type 특성을 보이나, 저온에서 p-type으로 변하는 특성을 보였고 n-doping의 경우 5e17/$cm^3$까지는 전자 이동도만 감소하고, doping에 의한 효과는 크게 없었다. 1e18/$cm^3$의 높은 doping을 할 경우 carrier가 증가하는 것을 확인했다. 이상의 측정 결과로 Spin-FET 소자로서 아주 우수하다는 것을 확인할 수 있었고 n-/p- type이 특성을 고려한 high quality InSb 박막소자의 응용을 위한 중요한 정보를 얻을 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2010.06a
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• pp.131-131
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• 2010

The power of semiconductor laser diodes has been limited primarily by the heating effects which occur at high optical intensities. The actual limiting event can take one of a number of forms such as. catastrophic optical damage or filamentation. A general approach to this problem is to design a heterostructure which creates a high powered output while maintaining low internal optical intensities. A graded index separate confinement heterostructure (GRIN-SCH) is one such structure that accomplishes the above task. Here, the active region is sandwiched between graded index layers where the index of refraction increases nearer to the active layer. This structure has been shown to yield a high efficiency due to the confinement of both the optical power and carriers, thereby reducing the optical intensity required to achieve higher powers. The optical confinement also reinforces the optical beam quality against high power effects. Quantum dots have long been a desirable option for laser diodes due to the enhanced optical properties associated with the zeroth dimensionality. In our work, we use PICS3D software created by Crosslight Software Inc. to simulate the performance of In0.67A10.33As/A10.2Ga0.8AsquantumdotsusedwithaGRIN-SCH. The simulation tools are used to optimize the GRIN-SCH structure for high efficiency and optical beam quality.