• Journal of the Optical Society of Korea
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• 제15권2호
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• pp.124-127
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• 2011

Quantum dots were designed within a GRIN-SCH(Graded index - Separate confinement Heterostructure) heterostructure to create a high power InAlAs/AlGaAs laser diode. 808 nm light emission was with a quantum dot composition of In0.665Al0.335As and wetting layer composition of Al0.2Ga0.8As by LASTIP simulation software. Typical characteristics of GRIN structures such as high confinement ratios and Gaussian beam profiles were shown to still apply when quantum dots are used as the active media. With a dot density of 1.0x1011 dots/cm2, two quantum dot layers were found to be good enough for low threshold, high-power laser applications.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2007년도 춘계학술발표대회 및 제12회 신소재 심포지엄
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• pp.6.1-6.1
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• 2007

• Advances in nano research
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• 제3권1호
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• pp.13-27
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• 2015

Size dependent emission properties and the interband optical transition energies in group-III nitride based quantum dots are investigated taking into account the geometrical confinement. Exciton binding energy and the optical transition energy in $Ga_{0.9}In_{0.1}N$/GaN and $Al_{0.395}In_{0.605}N$/AlN quantum dots are studied. The largest intersubband transition energies of electron and heavy hole with the consideration of geometrical confinement are brought out. The interband optical transition energies in the quantum dots are studied. The exciton oscillator strength as a function of dot radius in the quantum dots is computed. The interband optical absorption coefficients in GaInN/GaN and AlInN/AlN quantum dots, for the constant radius, are investigated. The result shows that the largest intersubband energy of 41% (10%) enhancement has been observed when the size of the dot radius is reduced from $50{\AA}$ to $25{\AA}$ of $Ga_{0.9}In_{0.1}N$/GaN ($Al_{0.395}In_{0.605}N$/AlN) quantum dot.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.196.2-196.2
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• 2013

본 연구에서는 분자선 에피택시 (MBE)법으로 성장된 InAs submonolayer quantum dot (SML-QD)을 태양전지에 응용하여 광학 및 전기적 특성을 평가하였다. 본 연구에서 사용된 양자점 태양전지(quantum dot solar cell, QDSC)의 구조는 n+-GaAs 기판 위에 n+-GaAs buffer와 n-GaAs base layer를 차례로 성장 한 후, 활성영역에 InAs/InGaAs SML-QD와 n-GaAs spacer layer를 8주기 형성하였다. 그 위에 p+-GaAs emitter, p+-AlGaAs window layer를 성장하고 ohmic contact을 위하여 p+-GaAs 를 성장하였다. SML-QD 구조의 두께는 0.3 ML 이며, 이때 SML-QD의 적층수를 4 stacks 으로 고정하였다. SML-QD 와의 비교를 위하여 2.0 ML크기의 InAs자발 형성 양자점 태양전지(SK-QDSC)과 GaAs 단일 접합 태양전지 (reference-SC)를 동일한 성장조건에서 제작하였다. PL 측정 결과, 300 K에서 SML-QD의 발광 피크는 SK-QD 보다 고에너지에서 나타나는데(1.349 eV), 이것은 SML-QD가 SK-QD보다 작은 크기를 가지기 때문으로 사료된다. SML-QD는 single peak를 보이는 반면, SK-QD는 dual peaks (1.112 / 1.056 eV)을 확인하였다. SML-QD의 반치폭(full width at half maximum, FWHM)이 SK-QD에 비하여 작은 것으로 보아 SML-QD가 SK-QD보다 양자점 크기 분포의 균일도가 높은 것으로 해석된다. Illumination I-V 측정 결과, SML-QDSC의 개방 전압(VOC) 과 단락전류밀도(JSC)는 SK-QDSC의 값과 비교해 보면, 각각 47 mV와 0.88 mA/cm2만큼 증가하였다. 이는 SK-QD보다 상대적으로 작은 크기를 가진 SML-QD로 인해 VOC가 증가되었으며, SML-QD가 SK-QD 보다 태양광을 흡수할 수 있는 영역이 비교적 적지만, QD내에 존재하는 energy level에서 탈출 할 수 있는 확률이 더 높음으로써 JSC가 증가한 것으로 분석 된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.184-184
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• 2012

Recently, InGaN/GaN multi-quantum well grown on GaN pyramid structures have attracted much attention due to their hybrid characteristics of quantum well, quantum wire, and quantum dot. This gives us broad band emission which will be useful for phosphor-free white light emitting diode. On the other hand, by using quantum dot emission on top of the pyramid, site selective single photon source could be realized. However, these structures still have several limitations for the single photon source. For instance, the quantum efficiency of quantum dot emission should be improved further. As detection systems have limited numerical aperture, collection efficiency is also important issue. It has been known that micro-cavities can be utilized to modify the radiative decay rate and to control the radiation pattern of quantum dot. Researchers have also been interested in nano-cavities using localized surface plasmon. Although the plasmonic cavities have small quality factor due to high loss of metal, it could have small mode volume because plasmonic wavelength is much smaller than the wavelength in the dielectric cavities. In this work, we used localized surface plasmon to improve efficiency of InGaN qunatum dot as a single photon emitter. We could easily get the localized surface plasmon mode after deposit the metal thin film because lnGaN/GaN multi quantum well has the pyramidal geometry. With numerical simulation (i.e., Finite Difference Time Domain method), we observed highly enhanced decay rate and modified radiation pattern. To confirm these localized surface plasmon effect experimentally, we deposited metal thin films on InGaN/GaN pyramid structures using e-beam deposition. Then, photoluminescence and time-resolved photoluminescence were carried out to measure the improvement of radiative decay rate (Purcell factor). By carrying out cathodoluminescence (CL) experiments, spatial-resolved CL images could also be obtained. As we mentioned before, collection efficiency is also important issue to make an efficient single photon emitter. To confirm the radiation pattern of quantum dot, Fourier optics system was used to capture the angular property of emission. We believe that highly focused localized surface plasmon around site-selective InGaN quantum dot could be a feasible single photon emitter.

• 한국진공학회지
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• 제15권1호
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• pp.81-88
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• 2006

다중 적층법을 이용하여 수평방향으로 자기정렬된 InGaAs/GaAs 양자점(quantum dot, QD)을 제작하고, 원자력간 현미경(AFM) 사진과 발광(PL) 스펙트럼을 이용하여 QD의 특성을 분석하였다. 적층주기가 증가함에 따라 정렬 QD의 길이가 길어지고, 임계 성장온도 이상에서는 QD 사이의 상호확 산에 의하여 양자선 형태로 변화함을 관측하였다. 성장 변수가 서로 다른 4개 시료의 비교 분석을 통하여, 수직으로 적층되면서 비등방성 정렬이 이루어지고, 수 ${\mu}m$ 이상 1차원적으로 정렬된 QD 사슬 모양 의 구조를 얻을 수 있었다. 또한 성장일시멈춤 과정을 통한 이주시간의 증가는 QD의 1차윈 정렬에 중요한 변수임을 알 수 있었다. 고온에서 덮개층을 형성한 QD 구조에서 관측된 발광 에너지의 청색변위 현상은 InGaAs QD로부터 In이 덮개층으로 확산되었기 때문으로 해석된다.

• 한국진공학회지
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• 제15권2호
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• pp.186-193
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• 2006

유기금속화학기상증착법으로 InGaAs/InGaAsP/InP 양자점 분자구조를 두 양자점 층간의 거리가 10 nm가 되도록 성장하여 성장된 구조에 대해 C-V, DLTS 및 PL 등의 전기 광학적 물성측정을 하였다. 그 결과 큰 양자점은 작은 양자점과 비교하여 장벽물질의 전도대역 가장자리로부터 먼 쪽에 에너지 준위가 형성되어 있음을 확인하였다. 큰 쪽 양자점에는 최소한 2개 이상의 에너지 준위에 운반자를 포획시킬 수 있음이 확인되었는데, -4 V의 역전압 하에서 측정된 양자점 분자구조의 에너지 준위는 장벽 가장자리로부터 0.35, 0.42, 0.45 eV 의 깊이에 각각 존재하였다. 인가된 전압의 변화에 대하여 약한 전기장 하에서는 양자점 분자구조의 에너지 준위들이 서로 결합되어 있다가 전기장이 증가하면서 이들 두 에너지 준위가 확연히 분리되는 모습을 확인할 수 있었다.

• Applied Science and Convergence Technology
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• 제25권6호
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• pp.158-161
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• 2016

Debye temperature is an important thermodynamical factor in quantum dots (QDs); it can be used to determine the degree of homogeneity of a QD structure as well as to study the interdiffusion mechanism during growth. Direct estimation of the Debye temperature can be obtained using the Varshni relation. The Varshni relation is an empirical formula that can interpret the change of emission energy with temperature as a result of phonon interaction. On the other hand, phonons energy can be calculated using the Fan Expression. The Fan expression and Varshni relation are considered equivalent at a temperature higher than Debye temperature for InAs quantum dot. We investigated InAs quantum dot optically, the photoluminescence spectra and peak position dependency on temperature has been discussed. We applied a mathematical treatment using Fan expression, and the Varshni relation to obtain the Debye temperature and the phonon energy for InAs quantum dots sample. Debye temperature increase about double compared to bulk crystal. We concluded that the In/Ga interdiffusion during growth played a major role in altering the quantum dot thermodynamical parameters.

• 한국진공학회지
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• 제15권2호
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• pp.209-215
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• 2006

PL (photoluminescence), PLE (PL excitation) 그리고 근 적외선 투과 분광법을 활용하여 InAsGa/GaAs 우물 내 InAs 양자점 구조의 광학적 특성과 전자 버금 띠 구조에 대하여 연구하였다. 투과 스펙트럼과 PLE 스펙트럼으로부터 InAs 양자점 내 세 개의 구속 상태와 InGaAs/GaAs 우물 내에 두 개의 구속 상태가 존재함을 발견하였고, 광전류 스펙트럼에서 관측된 버금 띠 사이 전이들과 연관지어 해석하였다.

• Current Optics and Photonics
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• 제4권6호
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• pp.509-515
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• 2020

A practical single photon source for fiber-based quantum information processing is still lacking. As a possible 1.55-㎛ quantum-dot single photon source, an InGaAsP/InP-air-aperture micropillar cavity is investigated in terms of fabrication tolerance. By properly modeling the processing uncertainty in layer thickness, layer diameter, surface roughness and the cavity shape distortion, the fabrication imperfection effects on the cavity quality are simulated using a finite-difference time-domain method. It turns out that, the cavity quality is not significantly changing with the processing precision, indicating the robustness against the imperfection of the fabrication processing. Under thickness error of ±2 nm, diameter uncertainty of ±2%, surface roughness of ±2.5 nm, and sidewall inclination of 0.5°, which are all readily available in current material and device fabrication techniques, the cavity quality remains good enough to form highly efficient and coherent 1.55-㎛ single photon sources. It is thus implied that a quantum dot contained InGaAsP/InP-air-aperture micropillar cavity is prospectively a practical candidate for single photon sources applied in a fiber-based quantum information network.