• Applied Science and Convergence Technology
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• 제24권3호
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• pp.67-71
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• 2015

InP/InGaP quantum structures (QSs) were grown on GaAs (001) substrates by a migration-enhanced molecular beam epitaxy method. Temperature-dependent photoluminescence (PL) and emission wavelength-dependent time-resolved PL (TRPL) were performed to investigate the optical properties of InP/InGaP QSs as a function of migration enhanced epitaxy (MEE) growth cycles from 2 to 8. One cycle for the growth of InP QS consists of 2-s In and 2-s P supply with an interruption time of 10 s after each source supply. As the MEE growth cycle increases from 2 to 8, the PL peak is redshifted and exhibited different (larger, comparable, or smaller) bandgap shrinkages with increasing temperature compared to that of bulk InP. The PL decay becomes faster with increasing MEE cycles while the PL decay time increases with increasing emission wavelength. These PL and TRPL results are attributed to the different QS density and size/shape caused by the MEE repetition cycles. Therefore, the size and density of InP QSs can be controlled by changing the MEE growth cycles.

• 한국진공학회지
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• 제18권4호
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• pp.266-271
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• 2009

Migration Enhanced Molecular Beam Epitaxy를 통해 성장한 GaAs 기반 1300 nm 파장대역 InAs 양자점 레이저 다이오드의 발진 특성을 연구하였다. 펄스 및 상온 연속 동작에서 전류 주입 및 동작 온도 변화에 따른 L-I 특성과 발진 스펙트럼 측정을 통해 바닥준위(1302 nm)에서 여기준위(1206 nm)로의 발진 파장의 전환을 관찰하였으며 이는 양자점 바닥준위 이득의 포화로 이해된다. 상온 펄스 동작시 문턱전류 밀도는 92 A/$cm^2$, 발진 파장은 1311 nm이며, 상온 연속 동작시 문턱전류 밀도는 247 A/$cm^2$, 발진 파장은 1320 nm이다.

• Applied Science and Convergence Technology
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• 제25권4호
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• pp.81-84
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• 2016

InP/InGaP quantum structures (QSs) grown on GaAs substrates by a migration-enhanced molecular beam epitaxy method were studied as a function of growth temperature (T) using photoluminescence (PL) and emission-wavelength-dependent time-resolved PL (TRPL). The growth T were varied from $440^{\circ}C$ to $520^{\circ}C$ for the formation of InP/InGaP QSs. As growth T increases from $440^{\circ}C$ to $520^{\circ}C$, the PL peak position is blue-shifted, the PL intensity increases except for the sample grown at $520^{\circ}C$, and the PL decay becomes fast at 10 K. Emission-wavelength-dependent TRPL results of all QS samples show that the decay times at 10 K are slightly changed, exhibiting the longest time around at the PL peak, while at high T, the decay times increase rapidly with increasing wavelength, indicating carrier relaxation from smaller QSs to larger QSs via wetting layer/barrier. InP/InGaP QS sample grown at $460^{\circ}C$ shows the strongest PL intensity at 300 K and the longest decay time at 10 K, signifying the optimum growth T of $460^{\circ}C$.

• Applied Science and Convergence Technology
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• 제24권6호
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• pp.245-249
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• 2015

Vertically coupled low density InGaAs quantum dots (QDs) buried in GaAs matrix were grown with migration enhanced molecular beam epitaxy method as a candidate for quantum information processing devices. We performed excitation power-dependent photoluminescence measurements at cryogenic temperature to analyze the effects of vertical coupling according to the variation in thickness of spacer layer. The more intense coupling effects were observed with the thinner spacer layer, which modified emission properties of QDs significantly. The low surface density of QDs was observed by atomic force microscopy, and scanning transmission electron microscopy verified the successful vertical coupling between low density QDs.

• 한국표면공학회지
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• 제29권6호
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• pp.753-759
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• 1996

The artificial construction of well-defined low-dimensional (low-D) quantum structures, such as quantum wire (QWR) still attracts attention of many researchers due to their applications in room-temperature optoelectronic devices. In this work, the migration enhanced epitaxial growth (MEE) and the analysis of InAs/ AlAs QWR are reported. On the vicinal semi-insulating InP substrate of $3^o$ tilted cut from (100) surface towards (010) direction, InAs/ AlAs QWR superlattices have been successfully grown by MEE with the introduction of growth interruption at each shutter operation of MBE cell. The in-situ RHEED analyses show that MEE gives superior step-flow growth (SFG) and sharper interface formation over a conventional MBE growth. We have grown 4 samples in series varying the growth temperature. The QWR samples are analyzed by photoluminescence (PL) and atomic force microscopy (AFM). From the AFM images, we can get the definitely resolved 1-D structures. This structure is believed to be due to the MEE method and its separation is better than any other data from others. We are now studying the dependence of the structure on the growth temperature.

• 한국진공학회지
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• 제22권2호
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• pp.92-97
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• 2013

Migration-enhanced epitaxy 성장한 InAs/GaAs 양자점(quantum dots)의 광학적 특성을 PL (photoluminescence)과 Time-resolved PL 이용하여 분석하였다. InAs 양자점은 In을 9.3초 공급하고 5초 차단한 후 As을 3초, 4초, 6초, 또는 9초 공급하고 5초 차단하는 과정을 3회 반복하여 성장하였다. As을 3초 공급한 시료의 PL 피크는 1,140 nm에서 나타나고, PL 세기는 다른 세 시료에 비해 매우 약하게 나타났다. As 공급시간을 3초에서 증가하였을 때 모든 PL 피크는 1,118 nm로 청색이동하여 나타났으며, PL 세기는 증가하였다. As을 6초 공급한 시료의 PL 세기가 가장 강하게 나타나고, 반치폭(full width at half maximum)도 가장 좁게 나타났다. 이러한 결과는 양자점의 밀도와 균일도(크기변화)로 설명된다. 또한 발광파장에 따른 PL 소멸시간은 PL 피크 근처에서 가장 길게 나타났다.

• 한국진공학회지
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• 제21권6호
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• pp.342-347
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• 2012

Migration-enhanced molecular beam epitaxy법을 이용하여 GaAs 기판에 성장한 InAs 양자점(quantum dots: QDs)의 광학적 특성을 PL (photoluminescence)과 time-resolved PL을 이용하여 분석하였다. 시료 온도, 여기 광의 세기, 발광 파장에 따른 InAs/GaAs QDs (QD1)과 $In_{0.15}Ga_{0.85}As$ 캡층을 성장한 InAs/GaAs QDs (QD2)의 발광특성을 연구하였다. QD2의 PL 피크는 QD1의 PL 피크보다 장파장에서 나타났으며, 이것은 InGaAs 캡층의 In이 InAs 양자점으로 확산되어 양자점의 크기가 증가한 것으로 설명된다. 10 K에서 측정한 QD1과 QD2의 PL 피크인 1,117 nm와 1,197 nm에서 PL 소멸시간은 각각 1.12 ns와 1.00 ns이고, 발광파장에 따른 PL 소멸시간은 PL 피크 근처에서 거의 일정하게 나타났다. QD2의 PL 소멸시간이 QD1보다 짧은 것은 QD2의 양자점이 커서 파동함수 중첩이 향상되어 캐리어 재결합이 증가한 때문으로 설명된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.116-116
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• 2010

단일 양자점의 특성 분석 및 이를 활용한 단광자 광원 등으로의 응용에 있어서 표면밀도 및 크기 등이 의도대로 조절된 양자점 성장이 필수적이며, 이와 관련하여 근적외선 파장 영역에서 발광 성분을 갖는 InGaAs/GaAs 양자점 시료를 MEE (Migration Enhanced Epitaxy) 기법으로 성장하였다. 이 때, 30 초 120 초 사이의 migration enhancing time 변화에 의하여 약 $350\;QDs/{\mu}m^2$에서 $3\;QDs/{\mu}m^2$ 사이의 범위로 양자점 표면 밀도가 조절되었으며 양자점의 크기도 변화하는 것을 확인하였다. 별도로 capping layer를 성장하지 않은 양자점 층에 대한 AFM 측정을 통하여 양자점의 크기를 예측하였으나, 실제 시료의 양자점 크기는 capping layer 성장시의 온도 및 압력에 따른 영향이나 물질 조성의 불균일성 등으로 인해 달라질 수 있으므로 비파괴 검사방법인 광발광 측정으로써 실제 양자점의 특성을 검증할 필요성이 존재한다. 먼저 양자점의 크기가 커짐에 따라 기저상태의 에너지 밴드갭 크기가 감소하는 경향이 있음을 확인하였다. 이는 양자점이 클수록 양자구속 효과가 작아지는 일반적인 경향과 일치한다. 또한, 양자점의 크기 차이에 따른 기저상태 및 고차 여기 상태의 에너지 밴드갭 차이의 변화 경향을 분석하였다. 일반적으로 양자점의 크기가 줄어들면 양자구속효과 또한 빠르게 증가하다가 결국에는 에너지 장벽(barrier)의 에너지 준위에서 포화상태에 도달하게 된다. 이러한 양자점 크기에 따른 양자구속효과 크기의 변화는 고차 여기 상태일수록 더욱 빠르며, 결국에는 양자 구속효과가 없어지는 상태(unbound exciton)에 이르기도 한다. 따라서 기저상태의 에너지 밴드갭은 양자점이 커짐에 따라 단조감소 경향을 보이나, 변화율의 차이 때문에 기저상태와 1차 여기상태의 에너지 차이인 level spacing 값은 단조감소 경향이 아닌 종 모양의 경향성을 보이며 측정 결과 또한 이와 일치하였다. 이와 같이 migration enhancing time의 조절로 광자와 상호작용하는 실질적인 양자점의 크기가 의도대로 조절되었음을 비파괴 광측정법으로 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.166-166
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• 2010

산업 전반에 걸쳐 중요한 광원인 808 nm 대역의 레이저 다이오드 제작에는 현재 InGaAsP/InGaP/GaAs 및 InGaAlAs/GaAs 양자우물을 이용하여 제작되고 있다. 이는 양자우물과 이를 둘러싸는 장벽물질간의 band-offset이 적어 효율적인 고출력 레이저 다이오드의 제작에 어려움이 있기 때문에 강한 캐리어 구속 효과를 지니는 양자점을 사용하는 것이 고출력 레이저 다이오드를 제작할 수 있는 방법이다. 실험에 사용된 InAlAs 양자점은 Riber사의 compact21 MBE 장치를 사용하여 성장하였으며 GaAs기판을 610도에서 가열하여 표면의 산화층을 제거하고 580도에서 약 100 nm 두께의 GaAs 버퍼층 및 30 nm 두께의 $Al_{0.4}Ga_{0.6}As$층을 성장하였다. GaAs 기판의 온도를 내린 후 migration enhanced epitaxy 방법을 사용하여 InAs 및 AlAs를 번갈아 주입하여 성장하였다. InAlAs 양자점의 성장 중에 InAlAs의 양, 성장 온도, As flux량 및 As 분자 상태 변화 등 다양한 조건을 변화 시켜 샘플을 성장시켰다. 그 결과 기판 온도가 600도이며 As4 flux가 $1\;{\times}\;10^{-6}\;Torr$ 조건하에서 성장한 InAlAs/AlGaAs 양자점이 양질의 808 nm의 파장 대역을 얻을 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.297-297
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• 2011

일반적으로 고출력 반도체 레이저 다이오드는 발진 파장 및 광출력에 따라 다양한 분야에 응용되고 있으며, 특히 발진파장이 808 nm 대역인 고출력 레이저 다이오드의 경우 재료가공, 펌핌용 광원, 의료 분야 등 다양한 응용분야를 가진 광원 중의 하나라고 할 수 있다. 808 nm 대역의 레이저 다이오드 제작에는 현재 InGaAsP/InGaP/GaAs 및 InGaAlAs/GaAs 양자우물을 이용하여 제작되고 있으나 양자우물과 이를 둘러싸는 장벽물질간의 band-offset이 적어 효율적인 고출력 레이저 다이오드의 제작에 다소 어려움이 있기 때문에 강한 캐리어 구속 효과를 지니는 양자점 혹은 양자대쉬 구조를 사용하는 것이 고출력 레이저 다이오드를 제작할 수 있는 한 방법이다. 실험에 사용된 InP/InGaP 양자구조는 Riber사의 compact21 MBE 장치를 사용하여 성장하였으며 GaAs기판을 620-630도에서 가열하여 표면의 산화층을 제거하고 580도에서 약 100 nm 두께의 GaAs 버퍼층 및 50 nm 두께의 InGaP층을 성장하였다. 양자 구조는 MEE (migration enhanced epitaxy) 방식으로 성장되었는데, 이는 InP/InGaP 의 lattice mismatch율이 작아 양자 구조 형성이 어렵기 때문에 InP/InGaP 양자 구조 성장에 적합하다고 생각하였으며, Indium 2초, growth interuption time 10초, phosphorous 2초 그리고 growth interuption time 10초를 하나의 시퀀스로 보고, 그 시퀀스를 반복하여 양자 구조를 성장하였다. 본 실험에 사용된 P 소스는 Riber사의 KPC-250 P-valved cracker모델을 사용하였으며 InP의 성장률은 0.985${\AA}/s$이다. InP/InGaP 양자구조 성장 중에, 성장 온도, 시퀀스 수의 변화 등 다양한 조건을 변화 시켜 샘플을 성장시켰고, 양자 구조 성장을 확인하기 위하여 AFM 및 SEM을 통해 구조적 분석을 하였으며 PL 측정을 통해 광학적 분석을 진행하였다.