• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.436-436
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• 2011

Recently, spintronic devices with submicron structures are widely investigated to take advantage of their unique micromagnetic properties. In this work, we study the temperature dependence of exchange bias in bilayer anti-dot arrays made by depositing Co (40 nm)/Ni (5 nm) ferromagnetic bilayer on Si substrate to form anti-dot arrays with a diameter $1{\mu}m$. The anti-dot patterning was done only for the upper Co layer, while the Ni underlayer was kept unperforated. The temperature dependences of magnetoresistance (MR) and exchange bias were studied along magnetic easy and hard axes. The in-plane MR measurements were performed using a physical-property measurement system (PPMS ; Quantum Design Inc.) at various temperatures. The standard in-line four-point probe configuration was used for the electrical contacts. As temperature was varied, the MR data were obtained in which in-plane field (H=3 kOe) was applied in the directions along the hard and the easy axes with respect to the lattice plane. The temperature dependences of magnetic anisotropy and exchange bias were also studied along the magnetic easy and hard axes. As temperature decreases, the single peak splits into two peaks. While no exchange bias was observed along the magnetic easy axis, the exchange bias field steadily increased with decreasing temperature along the magnetic hard axis. These results were interpreted in connection with the magnetic anisotropy and the effect of the anti-dots in pinning domain wall motion along the respective direction.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.20 no.1
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• pp.57-62
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• 2011

We have studied the electrical and magnetic transport properties of tunneling device with FePt magnetic quantum dots. The FePt nanoparticles with a diameter of 8~15 nm were embedded in a $SiO_2$ layer through thermal annealing process at temperature of $800^{\circ}C$ in $N_2$ gas ambient. The electrical properties of the tunneling device were characterized by current-voltage (I-V) measurements under the perpendicular magnetic fields at various temperatures. The nonlinear I-V curves appeared at 20 K, and then it was explained as a conductance blockade by the electron hopping model and tunneling effect through the quantum dots. It was measured also that the negative magneto-resistance ratio increased about 26.2% as increasing external magnetic field up to 9,000 G without regard for an applied electric voltage.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.146-147
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• 2012

InP 기판위에 자발성장법으로 성장된 InAs 양자점은 $1.55{\mu}m$ 영역에서 발진하는 양자점 반도체 레이저 다이오드 및 광 증폭기를 제작할 수 있기 때문에 많은 관심을 받고 있다. 광통신 대역의 $1.55{\mu}m$ 반도체 레이저 다이오드 및 광 증폭기 분야에서 InAs/InP 양자점이 많은 관심을 받고 있으나, InAs/GaAs 양자점에 비해 제작이 어려운 단점을 가지고 있다. InAs/InP 양자점은 InAs/GaAs 양자점에 비해 격자 불일치가 작아 양자점의 크기가 크고 특히 As 계 박막과 P 계박막의 계면에서 V 족 원소 교환 반응으로 계면 특성 저하가 발생하여 성장이 까다롭다. As 과 P 간의 교환반응은 성장온도와 V/III 에 의해 크게 영향을 받는 것으로 보고되었다. 그러나, P계 InGaAsP 박막 위에 InAs 성장 시 발생하는 As/P 교환반응에 대한 연구는 매우 적다. 본 연구에서는 InGaAsP 박막 위에 InAs 양자점 성장 시 GI (growth interruption)에 의한 As/P 교환반응이 InAs 양자점의 형상 및 광학적 특성에 미치는 영향을 연구하였다. 시료는 수직형 저압 Metal Organic Chemical Vapor Deposition (MOCVD)를 이용하여 $520^{\circ}C$의 온도에서 성장하였다. 그림1(a) 구조의 양자점은 InP (100) 기판위에 InP buffer layer를 성장한 후 InP와 격자상수가 일치하는 $1.1{\mu}m$ 파장의 InGaAsP barrier를 50 nm 성장하였다. 그 후 As 분위기 하에서 다양한 GI 시간을 주었고 그 위에 InAs 양자점을 성장하였다. 양자점 성장 후 InGaAsP barrier를 50 nm, InP capping layer를 50 nm 성장하였다. AFM측정을 위해 InP capping layer 위에 동일한 GI 조건의 InAs/InGaAsP 양자점을 성장하였고 양자점 성장 후 As분위기 하에 온도를 내려주었다. 그림1(b) 구조의 양자점은 그림1(a) 와 모든 조건은 동일하나 InAs 양자점과 InGaAsP barrier 사이에 GaAs 2ML를 삽입한 구조이다. 양자점 형상 특성 평가는 Atomic force microscopy를 이용하였으며, 광특성 분석은 Photoluminescence를 이용하였다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.15 no.2
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• pp.194-200
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• 2006

Self-assembled InAs/InAl(Ga)As quantum dots (QDs) were grown on InP substrates by a molecular-beam epiaxy, and their structural and optical properties were investigated by atomic force microscopy (AFM), transmission electron microscopy (TEM), and room-temperature photoluminescence (PL). AFM images indicated that the InAs quantum structures showed various shapes such as quantum dashes, asymmetric and symmetric QDs mainly caused by the initial surface conditions of InAl(Ga)As with the intrinsic phase separation. For the buried InAs QDs in an InAlGaAs matrix, the average lateral size and height of QDs were 23 and 2 nm, respectively. By changing the growth conditions for the QD samples, the emission wavelength of $1.55{\mu}m$ was obtained, which is one of the wavelength windows for fiber optic communications.

• Proceedings of the Optical Society of Korea Conference
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• 2000.02a
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• pp.266-267
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• 2000

최근에 Stranski-Krastanov 방법을 이용한 나노미터 크기의 변형된 섬 구조 제작에 많은 관심을 보이고있다.$^{(1)}$ 이는 결함이 적고, 균일한 저차원의 반도체 구조가 광전자 장치에 지대한 발전을 가져올 것으로 기대되기 때문이다. 예를들어 양자 선이나 양자 점은 반도체 레이저의 이득 영역으로 좋은 특성을 가지는 것으로 알려졌다.$^{(2)}$ 이 논문에서 우리는 Chemical Beam Epitaxy (CBE)를 이용하여 InP 기판 위에 격자상수가 맞지 않는 InAs 층의 성장과 Photoluminescence (PL) 측정을 통해 이 구조의 특성에 대해서 알아보고자 한다. (중략)

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.227-227
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• 2013

본 연구에서는 Si(111) 기판에 성장온도 및 InN 증착양 변화에 따른 InN 양자점(Quantum Dot) 핵성생(Nucleation) 특성에 대해 논의한다. InN 양자점은 Nitrogen-Plasma 소스를 장착한 분자선증착기(MBE)를 이용하여 $0.103{\AA}/s$의 성장속도로 성장하였다. 성장온도를 $700^{\circ}C$에서 $300^{\circ}C$로 변환하면서 형성한 시료에서 lnN 양자점의 공간밀도는 $9.4{\times}10^7/cm^2$부터 $1.1{\times}10^{11}/cm^2$를 나타냈다. 가장 높은 공간밀도인 $1.1{\times}10^{11}/cm^2$는 기존에 보고된 값 ($7.7{\times}10^{10}/cm^2$)보다 상대적으로 높은 값을 갖는다 [1,2]. InN 증착양을 93, 186, 및 $372{\AA}/s$으로 각각 변화시켜 형성하여 양자점의 초기 성장거동을 분석하였다. InN 증착양이 증가함에 따라 양자점의 공간밀도는 $4.4{\times}10^{10}/cm^2$에 $6.4{\times}10^{10}/cm^2$까지 증가하였다. 일반적으로 InP 및 GaAs 기판을 기반으로 한 In(Ga)As 양자점은 증착양이 증가함에 따라 밀도는 감소하고 크기는 증가하는 경향을 보이며, 이는 같은 상 (Phase)을 갖는 물질들끼리 결합하려는 경향이 있기 때문이다. 본 실험에서는 기존 결과와 다른 경향을 보이고 있는데, 이는 Si(111) 기판과 InN 사이의 격자부정합이 상대적으로 크기 때문에 InN 양자구조가 커지는 대신 추가로 새로운 핵생성 메커니즘에 의한 것으로 설명할 수 있다. 이러한 InN 증착양에 따른 InN 양자점 성장거동을 표면에너지를 포함한 이론적인 모델을 통해 논의하고자 한다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.15 no.5
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• pp.493-498
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• 2006

Superluminescent diodes (SLD) with the emitting wavelength of $1.55{\mu}m$ was fabricated on InGaAs quantum dot structure grown by MOCVD. The output power and 3-dB bandwidth at room temperature and continuous wave operation were 3 mw and 55 nm, respectively.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.306-307
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• 2011

Franz Keldysh Oscillation (FKO)은 p-n 접합 구조의 공핍층(depletion zone)에서 전기장(electric field)에 의해 발생되며, Photoreflectance (PR) spectroscopy를 통하여 관측된다. InAs/GaAs 양자점 태양전지(Quantum Dot Solar Cells, QDSCs)에서 PR 신호에 대한 Fast Fourier Transform (FFT)을 통하여 FKO 주파수들을 관측할 수 있고, 각각의 FKO 주파수들은 태양전지 구조에 대응하는 표면 및 내부전기장(internal electric field) 들로 분류할 수 있다. InAs/GaAs 양자점 태양전지에서 AlGaAs potential barrier의 두께에 따른 내부전기장의 변화를 조사하기 위해, GaAs-matrix에 8주기의 InAs 양자점 층이 삽입된 태양전지를 molecular beam epitaxy (MBE) 방법으로 성장하였다. 양자점의 크기는 2.0 monolayer (ML)이며, 각 양자점 층은 1.6 nm에서 6.0 nm의 AlGaAs potential barrier들로 분리되어 있다. 또한 양자점 층의 위치에 따라 내부전기장 변화를 조사하기 위해, p-i-n 구조에서 양자점 층이 공핍층 내에 위치한 경우와 p+-n-n+ 구조에서 양자점 층이 공핍 층으로부터 멀리 떨어진 n-base 영역에 삽입하여 실험결과를 비교분석하였다. PR 실험결과로부터, p-i-n 구조에서 InAs 양자점 태양전지의 내부전기장 변화는 potential barrier 두께에 따라 다소 복잡한 변화를 보였으며, 이는 양자점 층이 공핍층 내에 위치함으로써 격자 불일치(lattice mismatch)로 발생된 응력(strain)의 영향으로 설명할 수 있다. 이러한 결과들을 각각의 태양전지 구조에서 표면 및 내부전기장에 대해 계산된 값들에 근거하여, p+-n-n+ 구조에서 양자점 층이 공핍 층으로부터 멀리 떨어진 영역에 삽입된 경우의 결과와 비교해 보면 내부전기장의 변화는 더욱 분명해진다. 즉, 양자점 층의 potential barrier의 두께를 조절하거나, 양자점 층의 위치를 변화시킴으로써 양자점 태양전지의 내부전기장을 조작할 수 있으며, 이는 PR 실험을 통해 FKO를 관측함으로써 확인할 수 있다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.18 no.5
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• pp.352-357
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• 2009

The InAs multi-quantum dots (MQDs) solar cell and InGaAs multi-quantum wells (MQWs) solar cell to cover 1.1 eV and 1.3 eV were designed by 1D poisson, respectively. The MQDs and MQWs of 5, 10, 15 layers were grown by molecular beam epitaxy. The photo luminescence results showed that the 5 period stacked MQDs have the highest intensity at around 1.1 eV with 57.6 meV full width at half maximum (FWHM). Also we can observe 10 period stacked MQWs peak position which has highest intensity at 1.31 eV with 12.37 meV FWHM. The density and size of QDs were observed by reflection high energy electron diffraction pattern and atomic force microscope. Futhermore, AlGaAs/GaAs sandwiched tunnel junctions were modified according to the width of GaAs layer on p-type GaAs substrates. The structures with GaAs width of 30 nm and 50 nm have backward diode characteristics. In contrast, tunnel diode characteristics were observed in the 20 nm of that of sample.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.191.2-191.2
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• 2015

Details of carrier dynamics in self-assembled quantum dots (QDs) with a particular attention to nonradiative processes are not only interesting for fundamental physics, but it is also relevant to performance of optoelectronic devices and the exploitation of nanocrystals in practical applications. In general, the possible processes in such systems can be considered as radiative relaxation, carrier transfer between dots of different dimensions, Auger nonradiactive scattering, thermal escape from the dot, and trapping in surface and/or defects states. Authors of recent studies have proposed a mechanism for the carrier dynamics of time-resolved photoluminescence CdTe (a type II-VI QDs) systems. This mechanism involves the activation of phonons mediated by electron-phonon interactions. Confinement of both electrons and holes is strongly dependent on the thermal escape process, which can include multi-longitudinal optical phonon absorption resulting from carriers trapped in QD surface defects. Furthermore, the discrete quantized energies in the QD density of states (1S, 2S, 1P, etc.) arise mainly from ${\delta}$-functions in the QDs, which are related to different orbitals. Multiple discrete transitions between well separated energy states may play a critical role in carrier dynamics at low temperature when the thermal escape processes is not available. The decay time in QD structures slightly increases with temperature due to the redistribution of the QDs into discrete levels. Among II-VI QDs, wide-gap CdZnTe QD structures characterized by large excitonic binding energies are of great interest because of their potential use in optoelectronic devices that operate in the green spectral range. Furthermore, CdZnTe layers have emerged as excellent candidates for possible fabrication of ferroelectric non-volatile flash memory. In this study, we investigated the optical properties of CdZnTe/ZnTe QDs on Si substrate grown using molecular beam epitaxy. Time-resolved and temperature-dependent PL measurements were carried out in order to investigate the temperature-dependent carrier dynamics and the activation energy of CdZnTe/ZnTe QDs on Si substrate.